制冷原理与技术3蒸气压缩式—系统自动调节PPT课件

1、第一节第一节 蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷 1.蒸汽压缩式制冷循环与制冷剂蒸汽压缩式制冷循环与制冷剂 2.蒸汽压缩式制冷循环的热力计算蒸汽压缩式制冷循环的热力计算 3.蒸汽压缩式制冷的系统构成蒸汽压缩式制冷的系统构成 4.蒸汽压缩式制冷的自动调节蒸汽压缩式制冷的自动调节 5.蒸汽压缩式制冷的应用蒸汽压缩式制冷的应用 牛牛文库文档分享 2.1.42.1.4蒸汽压缩式制冷装置的自动调节蒸汽压缩式制冷装置的自动调节 要确保制冷空调系统能够正常运行，并达到要求的运行参 数指标，就要对制冷空调系统许多热工参数进行控制。 温度 湿度 压力 流量 液位 牛牛文库文档分享 （一）制冷装置的基本控制回路（一）制

2、冷装置的基本控制回路 1 1蒸发器的供液控制及其控制元件 蒸发器的供液控制 元件包括 热力膨胀阀 毛细管 浮球阀 电子膨胀阀 牛牛文库文档分享 1 1）热力膨胀阀的供液控制）热力膨胀阀的供液控制 迄今为止，热力膨胀阀仍是压缩式制冷装置中蒸发器 制冷剂流量控制的主要元件。 它在制冷装置中的作用主要包括： a）使高压常温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压， 变为低压低温的制冷剂湿蒸汽, 进入蒸发器，在蒸发器内蒸发 吸热，从而达到制冷降温的目的。 牛牛文库文档分享 b）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽 过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入 蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸

3、发器的热 负荷相匹配。 c）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂 蒸汽保持一定的过热度，这样即能保证蒸发器传热面积 的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。 牛牛文库文档分享 从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直接作用式 比例调节器。 热力膨胀阀 热力膨胀阀的自动控制原理热力膨胀阀的自动控制原理 内平衡热力膨胀阀 外平衡热力膨胀阀 牛牛文库文档分享 外外平衡热力膨胀阀与平衡热力膨胀阀与内内平衡热力膨胀阀的主要平衡热力膨胀阀的主要 区别区别 有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用 调节杆的形式等也有所不同 牛牛文库文档分享 热力膨胀阀实物图 牛牛文库文档分享 热力膨胀阀的工作原

4、理热力膨胀阀的工作原理 牛牛文库文档分享 外平衡热力膨胀阀的安装外平衡热力膨胀阀的安装 牛牛文库文档分享 选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素：选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素： 按系统采用的制冷剂 要考虑系统的蒸发温度 阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度 冷凝器至阀前的液管肯定有压力降 牛牛文库文档分享 2 2）电子膨胀阀供液控制）电子膨胀阀供液控制 控制品质不高 调节系统无法实施计算机控制 系统的运行过程只能实施静态匹配 阀工作温度范围窄 温包迟延大 在低温调节场合振荡问题比较突出 热力膨胀阀用于蒸发器供液控制仍然存在着 许多问题 牛牛文库文档分享 热动式电子膨胀阀供液控制系统热动

5、式电子膨胀阀供液控制系统 TQ型为直接驱动式 PHTQ型为带自给放大的结 构，用于 大冷量系统。 热动式亦称参考压力系统（PRSPRS）电子膨胀阀，为 DanfossDanfoss公司的专利产品，适用中大型制冷装置的供液控制， 该形式电子膨胀阀的结构见下图。 牛牛文库文档分享 热动式电子膨胀阀实物图（TQ型） 牛牛文库文档分享 （a）TQ型 （b）PHTQ型 热动式膨胀阀的结构 1-阀头 2-止动螺钉 3-O型圈 4-电线套管 5、6-螺钉 7-电线 8-上盖 9-垫片 10-电线旋入口 11密封圈 12、13-垫片 14-端板 15-膜头 16-NTC传感元件 17-PTC加热元件 18-节

6、流组件 19-阀体图 牛牛文库文档分享 电磁式电子膨胀阀供液控制电磁式电子膨胀阀供液控制 电磁式膨胀阀结构见下图所示，电磁线圈通电前处 于全开位置，通电后，由于电磁力的作用，磁性材料所 支撑的柱塞被吸引上升，从而带动针阀使开度变小。阀 的开度取决于加在线圈上的控制电压（或电流），故可 以通过改变控制电压调节流量。 牛牛文库文档分享 电磁式膨胀阀结构 1 出口 2弹簧 3阀针 4阀杆 5柱塞弹簧 6柱塞 7线圈 8阀度 9入口 牛牛文库文档分享 电动式电子膨胀阀供液控制系统电动式电子膨胀阀供液控制系统 和热动式相似，电动式电子膨胀阀也由发信器、控 制器和电动式膨胀阀组成。与热动式的差别主要是阀的

7、 驱动部分，电动式膨胀阀由电动机驱动，目前使用最多 的是四相永磁式步进电动机，有直接驱动型与减速型。 牛牛文库文档分享 电动式膨胀阀（直动型） 1入口 2针阀 3阀杆 4技术 5线圈 6出口 牛牛文库文档分享 由于采用电子膨胀阀控制，使得先进的控制手段运 用于制冷剂流量调节成为可能，主要表现在以下几个方面： 1) 1) 流量调节不受冷凝压力变化的影响。对膨胀阀 前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。 2)2)由于电信号传递快，执行动作迅速、准确，故能 够及时、准确地调节流量。即使负荷变化剧烈，也能避 免振荡。 牛牛文库文档分享 3) 3)能够将蒸发器出口过热度控制到最小，从而最大 限度地提高蒸发器

8、传热面积的利用率。 4)4)在装置的整个运行温度范围，可以有相同的过热 度设定值。 5)5)可以根据装置的实际情况决定调节规律，不仅限 于采用比例调节，还可以采用比例积分或其他调节规律； 并且能够进行调节器参数整定。 牛牛文库文档分享 浮球调节阀是根据液位变化进行流量控制的直 接作用式比例控制器 低压浮球阀 高压浮球阀 3 3）浮球调节阀供液控制）浮球调节阀供液控制 牛牛文库文档分享 低压浮球阀常直接和满液式蒸发器连通，按蒸发器液位的 高低，调节从贮液器进到满液式蒸发器的制冷剂流量，其结 构与安装见下图所示。 高压浮球调节阀根据冷凝器或高压贮液器中的液位变化， 控制流向蒸发器的供液量，制冷剂流

9、量调节导阀与主阀的配置 见图。 牛牛文库文档分享 a)系统布置 b）高压浮 球阀SV与 主阀PMFH的配 置 EVM-电磁导阀 SV （H）-高压浮球 阀 PMFH-主阀 高压浮球调节用例 牛牛文库文档分享 a)系统布置 b）低压浮球阀SV与 主阀PMFH的配置 EVM-电磁导阀 SV（H）-低压浮球 阀 PMFH-主阀 低压浮球调节用例 牛牛文库文档分享 2.2.蒸发器各参数的调节蒸发器各参数的调节 供液调节 蒸发温度调节 蒸发压力调节 库温调节 蒸发器各 参数的调节 牛牛文库文档分享 1)1)库温调节库温调节 冷库温度保持稳定 热负荷变化时冷量迅速跟着变化 实现连续无级调节 牛牛文库文档分

10、享 库温双位温度调节器控制压缩机的启停 牛牛文库文档分享 2) 2) 蒸发压力调节蒸发压力调节 在制冷装置中进行蒸发压力调节只要有两个目的： 保持蒸发温度恒定（压力恒定），使冷库温度波动减少，保证冷藏物 品质量，减少干耗。 对于一台压缩机配一个蒸发器,多台压缩机配一台 蒸发器的系统。 一个压缩机配用多个蒸发器（一机多库），各蒸发器在不同蒸发压力 下工作，如鱼、肉库要求-10-10、乳品库要求22，菜和水果库要求55，需 要在乳品库与菜与水果库蒸发器出口处安装蒸发压力调节器。 牛牛文库文档分享 蒸发压力调节系统及其调节过程 a）蒸发压力调节系统图（一机一库） b）蒸发压力调节过程图 牛牛文库文档

11、分享 a）调节原理图 1-压缩机 2-冷凝器 3-储液器 4-膨胀阀 5-蒸发器 6-止回阀 7-主阀 8-压力导阀 b）调节原理图 c）在系统中的安 装部位 1-调整杆 2-阀盘 3-保护盖 4-阀体 5-钢珠 6-接管 7-密封垫片 8-密封罩 9-压力表接头 10-压力平衡波纹管 11-脉冲阻尼器 一机多蒸发器时蒸发压力调节 原理图与蒸发压力调节器结构图 牛牛文库文档分享 各种主阀实物图 牛牛文库文档分享 各种导阀实物图 牛牛文库文档分享 恒压主阀与导阀结构图 1-手轮 2-调节杆 3-密封圈 4-辅助弹簧 5-辅节流阀 6-膜片 7-垫片 8-辅助孔道 9-进口接管 10-主滤器 11

12、-手动强开机构 12-辅阀 座 13-过滤板 14-止回阀片 15-垫片 16-压力平衡小孔 17-活塞 18-推杆 19-“O”型圈 20-主节流阀芯 21-主阀板 22-垫片 23-泄放塞 24-主弹簧 牛牛文库文档分享 3 3 冷凝器控制及其控制元件冷凝器控制及其控制元件 1）水冷式冷凝压力控制 2）风冷式冷凝压力控制 从空气侧控制 即改变冷凝器的空气流量 从制冷剂侧控制 即改变冷凝器中制冷剂两 相流的有效传热面积 牛牛文库文档分享 1 2 3 4 1 2 3 5 a) 压力式 b) 温度式 冷凝压力控制系统布置图 1-压缩机 2-冷凝器 3-储液器 4-压力式水量 调节阀 5-温度控制

13、的水量调节阀 水冷式冷凝压力控制 牛牛文库文档分享 a) b) b) 间接作用式（二次开 启式） 1-传压毛细管接头 2-调节弹簧 3-波纹管 4-推杆 5-上部侧盖 6-导阀组件 7-导阀阀芯 8-伺服弹簧 9-螺钉 10-泄放塞 11-导阀进口滤网 12-主 阀 13-节流通道 14-阀盖 15-调节螺母 典型压力式水量调节阀结构 a)直接作用式 1-传压细管 2-波纹管承压板 3-可调弹簧座 4-簧片 5-调节弹簧 6-下部弹簧座 7-O形圈 8-防漏小活塞 9-导向套 10-底板 11-调节螺杆 12-阀芯 13-阀盘密封橡胶圈 14-螺钉； 牛牛文库文档分享 温度式水量调节阀结构 1

14、-温包 2-毛细管填料箱 3-波纹管 4-推杆 5-调节螺母 6-上部侧盖 7-隔热垫 8-阀盖 9-伺服弹簧 10-进口滤网 11-节流通道 12-主阀 13-导阀组件 牛牛文库文档分享 风冷式冷凝压力控制风冷式冷凝压力控制 从空气侧控制从空气侧控制 风扇电动机变速。 风阀控制调节冷凝空气气流，减小冷凝器外侧的风速，可提高冷凝压力。 冷凝风机开、停控制。 牛牛文库文档分享 风冷式冷凝压力控制风冷式冷凝压力控制 从制冷剂侧控制从制冷剂侧控制 冷凝器出口管上安装一只高压调节阀KVR调节冷凝器的内空间，从而调节冷凝的有效传热面积。 压缩机排气管与贮液器入口管间接旁通管，在旁通管上安装一只差压调节阀

15、NRD使储液器保持在一 定的压力上。 牛牛文库文档分享 制冷剂侧冷凝压力控制系统 牛牛文库文档分享 4.4.压缩机能量调节及其控制元件压缩机能量调节及其控制元件 压缩机能量调节调整压缩机的产冷量始终与外界热负荷相平 衡 作用： 使制冷装置的产冷量始终与外界热负荷相匹配，提高系统运行 的经济性； 如压缩机没有能量调节，蒸发压力（或蒸发温度）的波动会较 大，制冷仓室温度波动也随之增大，同时当蒸发压力小到一定 程度后，会引起压缩机启动、停车频繁； 第三，能够保证系统的轻载启动，避免引起电网负载过大的波 动。 牛牛文库文档分享 1) 1) 压缩机吸气卸载和运行台数控制 这种方法是根据吸气压力大小，以相

16、应的压力控制器 （通常为双位调节器）控制压缩机间断运转，以调节制冷量。 因为吸气压力比蒸发压力测取更方便，同样可以代表系统运 行负荷的变化，且反应迅速，故广为采用。另外也可以根据 温度进行调节。 压缩机能量调节的方法比较多，下面介绍几种常用 的方法： 牛牛文库文档分享 吸气压力控制器直接控制压缩机投入运行时间与台数 压力控制器- 电磁阀式能量调节 油压比例调节器式能量调节系统 牛牛文库文档分享 压缩机压缩机号机号机号机号机号机号机 压力控制器LPLPLP 上限接通压力ps/MPa0.20（-9）0.22（-7）0.30（-2） 下限断开压力ps/MPa0.09（-20）0.11（-18）0.1

17、5（-14） 差动值/MPa0.11（11）0.11（11）0.15（12） 控制器断开压力/MPa接通压力/MPa差动值/MPa 压力控制器P4/40.23（-9）（表压）0.28（6）0.05 压力控制器P3/40.22（1）0.26（4）0.04 低压控制器LP0.2（-1）0.24（3）0.03 表各台压缩机开停压力设定值 表 压力控制器的接通压力与断开压力 牛牛文库文档分享 压力控制器- 电磁阀式能量调节原理图 1-液压泵 2-滤油器 3-曲轴 4-液压调节阀 5-汽缸卸载机构的 液压缸 6-液压差表 7-吸气管 1DF、2DF-电磁 滑阀 P3/4、P4/4- 压力控制器 LP-低

18、 压控制器。 牛牛文库文档分享 油压比例调节器式能量调节系统结构图 1-底板 2-本体 3-配油室 4-限位钢珠 5-能级弹簧 6-外罩 7-配油滑阀 8-滑阀弹簧 9-恒节流阀 10-杠杆支点 11-杠杆 12-球阀 13-喷嘴 14-顶杆 15-拉簧 16-波纹管 17-定值弹簧 18-通大气孔 19-调节螺钉 20孔道 牛牛文库文档分享 油压比例调节器式能量调节系统原理图 控制器吸气压力/MPa工作气数缸能量 工作状态卸载状态 油压比例控制器0.240.208100% 0.230.19675% 低压控制器0.22（接通）0.13（断开）450% 表 油压控制压力设定值 牛牛文库文档分享

19、将制冷系统高压侧气体旁通到低压侧的一种能量调节方式 主要用于压缩机无卸载机构的压缩机组 目的是保证当热负荷降低，吸气压力下降到低压控制值以 下时，机组仍然开启,系统运行过程中仍然有较少的制冷量 热气旁通能量调节方式，一般有二种： 2) 2) 热气旁通能量调节热气旁通能量调节 热气向吸气管旁通附加喷液冷却 热气向蒸发器中部或蒸发器前旁通 牛牛文库文档分享 a)系统原理图 b)CPC型旁通调节阀结构 旁通能量调节系统原理图 1-保护盖 2-调整杆 3-阀体 4-脉动阻尼器 5-波纹管 6-阀盘。 牛牛文库文档分享 旁通调节阀的工作特性图 牛牛文库文档分享 1-温包固定夹 2-温包 3-盖帽 4-调

20、整杆 5-填料箱 6-进口法兰 7-不锈钢滤网 8-垫片 9-感温波纹管 10-平衡密封波纹管 11-隔板 12-出口法兰 3-法兰垫片 14-填料箱 15-调节杆 16-盖帽 17-阀板 18-调节弹簧 A-喷液阀 B-节流阀 C-过滤器。 喷液调节阀结构图 牛牛文库文档分享 向蒸发器前旁通热气 牛牛文库文档分享 带平衡引压管能量调节阀（C PCE型）和气液混合头（LG型） 1-出口 2-主阀孔 3-入口 4-顶杆 5-膜片 6-主弹簧 7-设定螺钉 8-护盖 9-引压管接口 10-导阀孔 11-活塞 12-压力平衡孔 13-液体入口 14-热气入口 15-流出口 牛牛文库文档分享 能量调节

21、阀的技术参数（能量调节阀的技术参数（CPCECPCE型）：型）： 调节范围p p0 0=0-0.6MPa=0-0.6MPa 最高工作温度140140 最高工作压力2.15MPa2.15MPa 适用制冷剂R12R12、R22R22、R502R502 牛牛文库文档分享 3) 3) 压缩机变速能量调节压缩机变速能量调节 压缩机 制冷量 功率消耗 转速成比例 能量调节最佳方法 采用变频调速 牛牛文库文档分享 吸气压力调节是要控制阀后压力（吸气压力或称曲 轴箱压力）恒定，通常用一只吸气压力调节阀来实现， 它装在压缩机前的吸气管中（见下图）。 4) 4) 吸气压力调节吸气压力调节 限制压缩机吸入压力 防止

22、它超过最大允许值 在压缩机长期停车后启动 主要功能 牛牛文库文档分享 吸气压力调节阀 a）结构图 b）在系统中的安装位置 1-1-调整杆 2-阀盘 3-保护盖 4-阀体 5-压力平衡波纹管 6-脉动阻尼器 牛牛文库文档分享 吸气压力调节时吸气压力及流量变化过程 ps-吸气压力 ps1-调定吸气压力 xp-比例带范围(xp= ps1 -ps2) M-流经调节阀的 流量 h-阀全开时流量 -时间 牛牛文库文档分享 5. 制冷装置的安全保护与附件制冷装置的安全保护与附件 各种形式的制冷装置安全保护系统是实现装置自动化的基本组成部分。它能在制冷装置运 行参数出现不正常时，作出处理，防止事故发生。 制冷

23、装置的压力保护 1) 1) 排气压力与吸气压力保护（高低压力保护） 2) 2) 压差保护 牛牛文库文档分享 高低压控制器开关动作。 a)a)低压控制器 b)b)高压控制器 c)c)高低压控制器 1 1 高低压力保护 牛牛文库文档分享 高低压控制器实物图 牛牛文库文档分享 油压差保护 压缩机油泵压差保护-保证运动部位得到充分的润滑； 措施：在油压差达不到要求时，令压缩机停车 制冷剂液泵压差保护-保证运动部件的冷却与润滑，防止气 蚀 如氨泵压差保护：在氨泵压差达不到要求时，令氨泵 停止工作 压差保护用压差控制器来实现 为了不影响泵在无压差下进行正常起动，由压差所控制的停 机动作应延时执行 牛牛文库

24、文档分享 JC3.5型油压差控制器的工作原理 1-杠杆 2-主弹簧 3-顶杆 4-压差调节弹簧 5-低压波纹管 6-试验按钮 7-加热器 8-手动复位按钮 9-降压电阻(电源为380V时用) 10-压缩机开关电源 11-高低压 力控制器 2-热继电器 13-事故信号灯 14-交流接触器线圈 15-压缩 机电机 16-正常工作信号灯 17-延时 开关 18-双金属片 19-压差开关 20-高压波纹管 牛牛文库文档分享 压差 控制 器实 物图 牛牛文库文档分享 （1 1）高、低压接口分别接油泵出口油压和曲轴箱低压切不可 接反。 （2 2）控制器本体应垂直安装，高压口在下，低压口在上。 （3 3）油

25、压差等于油压表读数与吸气压力表读数的差值，不要 误以油压表读数为油压差。 （4 4）油压差的设定值一般调整为0.15 MPa-0.2 MPa0.15 MPa-0.2 MPa。 （5 5）采用热延时的压差控制器，控制器动作过一次后，必须持 热元件完全冷却（需5min5min左右）、手动复位后，才能再次启动 使用。 油压差控制器在安装使用时应注意：油压差控制器在安装使用时应注意： 牛牛文库文档分享 压缩机排气温度过高会使润滑条件恶化、润滑油结焦，影响机器寿命，严重时，引起制冷剂分解、 爆炸（R717R717）。 3) 3) 制冷装置的温度保护制冷装置的温度保护 最高排气温度 R717 R22 R5

26、02 150 145 125。 牛牛文库文档分享 对制冷系统高压侧容器的压力保护，常通过泄放容器中制冷剂的办法来实现。采用的保护件有： 安全阀 易熔塞 安全膜 4) 4) 安全阀、易熔塞和安全膜安全阀、易熔塞和安全膜 牛牛文库文档分享 安全阀结构型式 牛牛文库文档分享 易熔塞和安全膜结构 a）易溶塞 b）安全膜 牛牛文库文档分享 5) 5) 止回阀和观察镜止回阀和观察镜 止回阀在制冷系统中的主要使用如下： 1）用在压缩机排气管上 2）用在液体管上 3）用在一机多库的低压气管上 牛牛文库文档分享 制冷系统中常用的观察镜有以下三制冷系统中常用的观察镜有以下三 类：类： 液流观察镜 液位观察镜 制冷剂含水量观察镜 牛牛文库文档分享 水分观察镜 牛牛文库文档分享 5.电磁阀电磁阀 电磁阀是制冷空调自动控制中最常用