一文讀透制冷劑的種類、常出現(xiàn)的問題和解決辦法

海豐輪 2022-01-14

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制冷系統(tǒng)要使用制冷劑作為工質(zhì)，加注的制冷劑一般有兩種形態(tài)：液態(tài)和氣態(tài)。今天我們就來講述有關(guān)液態(tài)制冷劑的相關(guān)知識。

一、制冷劑到底是加液還是加氣？

制冷劑我們可以分為3類：單工質(zhì)制冷劑、非共沸混合制冷劑、共沸混合制冷劑。

單工質(zhì)制冷劑不管是氣態(tài)還是液態(tài)，里面成分都不會改變，所以充注制冷劑的時候可以充注氣態(tài)。

共沸制冷劑雖然成分不一樣，但是由于沸點相同，所以氣液兩項的成分也相同，所以可以充注氣態(tài)；

非共沸制冷劑由于沸點不同，所以液態(tài)制冷劑與氣態(tài)制冷劑實際上成分是不一樣，此時如果加氣態(tài)，必然會導(dǎo)致加進(jìn)去的制冷劑組分不同，比如只加進(jìn)去了某一氣態(tài)制冷劑，所以只能加液態(tài)。

也就是說，非共沸制冷劑都要加液體，非共沸制冷劑都是以R4開頭的，這種要加液，常見的非共沸制冷劑有：R40 、R401A、R403B 、R404A 、R406A、R407A、R407B 、R407C、R408A 、R409A、R410A 、R41A 。

至于其它的常見制冷劑，如：R134a、R22、R23、R290、R32、R500、R600a，無論加氣還是加液都不會影響制冷劑的組分，所以怎么方便怎么來。

加注制冷劑的時候，我們要注意如下：

（1）觀察視液鏡里的氣泡；

（2）測量高低壓力；

（3）測量壓縮機電流；

（4）稱重量沖注。

另外需要注意和強調(diào)的是：

非共沸的制冷劑必須加液態(tài)。比如R410A制冷劑，它的成分如下：

R32（二氟甲烷）：50%；

R125（五氟乙烷）：50%；

因為R32與R125的沸點不一樣，當(dāng)R410A制冷劑鋼瓶靜置下，R32與R125由于沸點不一樣，必然會導(dǎo)致制冷劑鋼瓶的上部分已蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑，組分就不是50%R32+50%R125了，由于R32的沸點低，所以很有可能上部分的制冷劑都是R32的組分了。

所以，如果加氣態(tài)制冷劑，加進(jìn)去的制冷劑就不是R410A，而是R32了。

二、液態(tài)制冷劑常出現(xiàn)的問題

1、液態(tài)制冷劑遷移

　　制冷劑遷移是指當(dāng)壓縮機停機時液態(tài)制冷劑在壓縮機曲軸箱內(nèi)的積累。只要壓縮機內(nèi)溫度比蒸發(fā)器內(nèi)的溫度低，壓縮機和蒸發(fā)器之間的壓差將驅(qū)使制冷劑向更冷的地方遷移。在寒冷的冬天，這種現(xiàn)象最容易發(fā)生。但是，對于空調(diào)、熱泵裝置，當(dāng)冷凝機組距離壓縮機較遠(yuǎn)時，即使溫度較高，遷移現(xiàn)象也可能發(fā)生。

　　當(dāng)系統(tǒng)一旦停機，如果在數(shù)小時內(nèi)不開機的話，即使沒有壓差，由于曲軸箱內(nèi)冷凍油對制冷劑的吸引，遷移現(xiàn)象也可能發(fā)生。

　　如果過量的液態(tài)制冷劑遷移進(jìn)入壓縮機的曲軸箱，在壓縮機啟動時將會發(fā)生嚴(yán)重的液擊現(xiàn)象，導(dǎo)致壓縮機的各種故障，諸如閥片破裂，活塞損壞，軸承失靈和軸承沖蝕(制冷劑把冷凍油從軸承處沖掉)。

2、液態(tài)制冷劑溢流

　　當(dāng)膨脹閥動作失靈，或者蒸發(fā)器風(fēng)機失靈或被空氣過濾器遮擋，液態(tài)制冷劑將在蒸發(fā)器內(nèi)溢流，以液體而非蒸汽的形式通過吸氣管進(jìn)入壓縮機。在機組運行時，由于液體溢流稀釋了冷凍油而造成壓縮機運動件的磨損，油壓降低導(dǎo)致油壓安全裝置動作，從而使曲軸箱失油。在這種情況下如果停機，會迅速發(fā)生制冷劑遷移現(xiàn)象，從而導(dǎo)致在再次啟動時液擊。

3、液擊

　　發(fā)生液擊時可以聽到壓縮機內(nèi)部發(fā)出金屬的撞擊聲，同時可能伴有壓縮機的劇烈振動。液擊會導(dǎo)致閥的破裂，壓縮機頭墊圈的損壞，連接桿的斷裂，機軸的斷裂以及其他類型的壓縮機的損壞。當(dāng)液態(tài)制冷劑遷移進(jìn)入曲軸箱，再開機時將會發(fā)生液擊現(xiàn)象。在有些機組中，由于管道結(jié)構(gòu)或部件位置的關(guān)系，在機組停機期間液態(tài)制冷劑將在吸氣管或者蒸發(fā)器內(nèi)積聚，在開機時就會以純液體的形式并以特別高的速度進(jìn)入壓縮機。液擊的速度和慣性足以破壞任何內(nèi)置壓縮機防液擊裝置的保護(hù)措施。

4、油壓安全控制裝置動作

　　在一套低溫機組中，當(dāng)經(jīng)過除霜期之后，由于液態(tài)制冷劑溢流常會導(dǎo)致油壓安全控制裝置動作。許多系統(tǒng)的設(shè)計都允許在除霜期間制冷劑在蒸發(fā)器和吸氣管中冷凝，然后在開機時這些制冷劑流入壓縮機曲軸箱引起油壓降低，導(dǎo)致油壓安全裝置動作。

　　偶爾一兩次油壓安全控制裝置動作不會對壓縮機造成嚴(yán)重的影響，但是反復(fù)多次在沒有好的潤滑條件下將會導(dǎo)致壓縮機故障。油壓安全控制裝置常被操作人員認(rèn)為是小故障，殊不知這是一種警告，說明壓縮機已經(jīng)在沒有潤滑的條件下運行兩分鐘以上了，需要及時地實施補救措施。

3、液態(tài)制冷劑問題的解決方法

一臺設(shè)計良好、高效，用于制冷，空調(diào)和熱泵的壓縮機本質(zhì)上是一臺蒸汽泵，只能處理一定量的液體制冷劑和冷凍油。為了設(shè)計出能處理更多液體制冷劑和冷凍油的壓縮機，必須在尺寸、重量、制冷量、效率、噪聲和造價方面進(jìn)行綜合考慮。拋除設(shè)計因素，壓縮機能處理的液態(tài)制冷劑的數(shù)量是一定的，其處理能力取決于如下因素：曲軸箱內(nèi)容積、冷凍油的充注量、系統(tǒng)和控制裝置的類型，正常的運行條件。

當(dāng)制冷劑充注量增加時，會增加壓縮機潛在的危險，造成破壞的原因一般可歸結(jié)為以下幾點：

　　（1）制冷劑充注量過多。

　?。?）蒸發(fā)器結(jié)霜。

　　（3）蒸發(fā)器過濾器臟堵。

　　（4）蒸發(fā)器風(fēng)機或風(fēng)機電機失靈。

　　（5）毛細(xì)管選型不正確。

　　（6）膨脹閥選型或調(diào)節(jié)不正確。

　?。?）制冷劑遷移。

推薦的補救措施

制冷系統(tǒng)的制冷劑充注量越多，其發(fā)生故障的幾率就越大。只有壓縮機和系統(tǒng)的其他主要部件連接在一起進(jìn)行系統(tǒng)測試，才能確定最大的同時又是安全的制冷劑充注量。壓縮機生產(chǎn)商能夠確定不對壓縮機工作零件造成傷害的液態(tài)制冷劑最大充注量，但無法確定在大多數(shù)極端情況下制冷系統(tǒng)總體充注量中實際有多少是在壓縮機里。壓縮機能夠承受的液態(tài)制冷劑最大充注量取決于它的設(shè)計、內(nèi)容積和冷凍油的充注量。當(dāng)液體遷移，溢流或者液擊發(fā)生時，必須采取必要的補救措施，補救措施類型取決于系統(tǒng)設(shè)計和故障的類型。

1、減少制冷劑充注量

保護(hù)壓縮機免受液態(tài)制冷劑引起的故障最好的方法是把制冷劑充注量限制在壓縮機允許范圍之內(nèi)。若不可能做到這一點，則應(yīng)盡可能減少充注量。在滿足流速的條件下，冷凝器、蒸發(fā)器和連接管道中盡可能使用管徑小的管子，儲液器也盡可能選小。充注量最小化之后要求有正確的操作，要對視鏡中因液體管徑太細(xì)和頭壓太低產(chǎn)生的氣泡引起警覺，這會導(dǎo)致嚴(yán)重的充注過量。

2、抽空循環(huán)

最積極、最可靠的控制液態(tài)制冷劑的方法就是抽空循環(huán)。尤其是當(dāng)系統(tǒng)充注量較大時，通過關(guān)閉液管的電磁閥，制冷劑可以被泵入冷凝器和儲液器，壓縮機在低壓安全控制裝置的控制下運行，因而制冷劑在壓縮機不運行的時候和壓縮機隔離，避免了制冷劑向壓縮機曲軸箱內(nèi)遷移。在停機階段建議采用連續(xù)抽空循環(huán)以防止電磁閥泄露。如果是一次抽空循環(huán)，或稱之為非再循環(huán)型控制方式，當(dāng)長期停機時會有過多的制冷劑泄漏量損傷壓縮機。盡管連續(xù)抽空循環(huán)是防止遷移的最好辦法，但不能保護(hù)壓縮機免受制冷劑溢流造成的不良影響。

3、曲軸箱加熱器

在某些系統(tǒng)、操作環(huán)境、成本或者顧客的喜好都有可能使抽空循環(huán)無法實現(xiàn)，此時曲軸箱加熱器可延緩遷移的發(fā)生。

曲軸箱加熱器的功能是保持曲軸箱內(nèi)冷凍油的溫度高于系統(tǒng)中溫度最低部分的溫度。然而為了防止過熱和冷凍油結(jié)碳必須限制曲軸箱加熱器的加熱功率。當(dāng)環(huán)境溫度接近-18℃，或者當(dāng)吸氣管暴露在外，曲軸箱加熱器的作用將被部分抵消，遷移現(xiàn)象仍有可能發(fā)生。

曲軸箱加熱器在使用中一般是連續(xù)加熱的，因為一旦制冷劑進(jìn)入曲軸箱，在冷凍油中冷凝，要讓它再次回到吸氣管需要長達(dá)數(shù)小時的時間。當(dāng)情況不是特別嚴(yán)重時，曲軸箱加熱器用于防止遷移是十分有效的，但是曲軸箱加熱器不能夠保護(hù)液體回流對壓縮機造成的傷害。

4、吸氣管氣液分離器

對于易于發(fā)生液體溢流的系統(tǒng)，應(yīng)該在吸氣管上安裝氣液分離器，用來臨時存放系統(tǒng)中溢流的液態(tài)制冷劑，并且以壓縮機能夠承受的速率向壓縮機返回液體制冷劑。

當(dāng)熱泵從冷卻工況切換到加熱工況時最有可能發(fā)生制冷劑溢流，一般情況下，吸氣管氣液分離器在所有熱泵中都是必需設(shè)備。

利用熱氣除霜的系統(tǒng)在除霜器的開始和結(jié)束瞬間也容易發(fā)生液體溢流。低過熱度裝置如液體冷凍機和低溫陳列柜的壓縮機，偶爾也會因為不恰當(dāng)?shù)闹评鋭┛刂茖?dǎo)致溢流。對于車輛裝置，當(dāng)經(jīng)歷了一段長時間的停機階段之后，在重新開機時也容易發(fā)生嚴(yán)重的溢流現(xiàn)象。

在雙級壓縮機中吸氣直接返回低級氣缸，并不通過電機室，應(yīng)該使用氣液分離器保護(hù)壓縮機閥免受液擊的傷害。

由于不同制冷系統(tǒng)總體充注量要求不同，以及制冷劑控制方法各不相同，是否需要氣液分離器以及需要多大尺寸的氣液分離器在很大程度上取決于具體系統(tǒng)的要求。如果沒有精確地測試液體回流的數(shù)量，一種保守的設(shè)計方法是按照系統(tǒng)總體充注量的50%確定氣液分離器的容量。

5、油分離器

油分離器不能解決由于系統(tǒng)設(shè)計的原因造成的回油故障，也不能解決液態(tài)制冷劑控制故障。然而，當(dāng)系統(tǒng)控制故障不能用其他方法解決時，油分離器有助于減少在系統(tǒng)中循環(huán)的油量，可以幫助系統(tǒng)渡過一段危險期，直到系統(tǒng)控制裝置重新恢復(fù)正常。例如：在超低溫裝置或者滿液蒸發(fā)器中，回油可能受到除霜的影響，在這種情況下油分離器可以有助于在系統(tǒng)除霜期間維持壓縮機中冷凍油的數(shù)量。