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制冷系统制冷剂充注量的控制和分析

摘要：本文从实践出发，总结了制冷系统维修过程中制冷剂充注量的控制方法及与充注量有关的故障分析思路，为一线维修人员提供了实用可行的维修经验和故障分析技巧。
关键词：制冷剂充注量 控制 分析
一、前言
制冷设备在出厂时都做了性能测试，给出了制冷剂充注量的参考值。家用电冰箱、空调器在工厂用定量加氟仪加入制冷剂，部分商用制冷机组在出厂时也定量加氟了。大型氨制冷系统用高压储液罐储液，上面有液位指示器，根据指示液位高度控制加氨就行了。这些设备在制冷剂充注量的控制方面不需要维修人员动很多脑筋。但是，许多大型中央空调机组和工业冷水机组要现场充注制冷剂，家用冰箱空调器在维修过程中也要现场充注制冷剂。有些设备铭牌上有充注量参考值，有些设备因为使用蒸发器的种类不同，制冷剂充注量不同，就没有给出充注量参考值。无论有否充注量参考值，在维修安装现场，由于条件限制，技术人员往往不用定量加氟仪，也不习惯按定量称重充注制冷剂，因为多数情况下，是系统制冷剂部分泄漏了要补充，泄漏量多少是无法精确计算的。所以大多是凭经验充入制冷剂。
在维修实践中经常出现制冷剂充注量不当而使设备运转不正常。那么怎 样控制制冷剂加注量，加入量不当又会引起哪些故障呢？本文将从这两个方面对不同制冷系统进行分析探讨。
二、制冷剂充注量的控制
1、水冷冷水机组制冷剂充注量的控制
在中央空调和工业生产工艺降温中，水冷冷水机组使用比较普遍。这种机组由压缩机、卧式壳管式冷凝器、热力膨胀阀、卧式壳管式蒸发器及必要辅件组成一体。结构紧凑，操作控制方便，安装调试简单，在市场上受到欢迎。
对于没有设置高压储液器和低压汽液分离器的制冷系统，制冷剂充注量的控制尤为重要。因为这种制冷系统是冷凝器兼作高压储液器，制冷剂加多了会储存在冷凝器中，淹没冷凝器散热簇管，使散热面积减小，冷凝压力升高，导致制冷量下降。
对于这类制冷机组制冷剂充注量的控制，在充注过程中，一摸冷凝器外壳温度，冷凝器出液口上口以上发热，出液口上口以下发凉就可以了（发热说明有压缩机高温排气在里面冷凝，发凉说明里面是液体空间）；二看吸气压力，要与蒸发器内冷媒水温度相对应（也就是与蒸发温度相对应）；三看压缩机回气管温度，高温机组回气管应发凉结露，但结露到压缩机回气阀就可以了；低温机组回气管应结霜，但霜结到压缩机回气阀就可以了。如果结露或者结霜到压缩机外壳，液态制冷剂就会进曲轴箱，会引起压缩机跑油和液击。对于封闭式压缩机来说还会使电机接线端子短路。虽然大部分封闭式机组接线端子用密封胶密封了，但由于密封效果的不确定性，短路的可能性还是存在的。
2、风冷冷水机组制冷剂充注量的控制
风冷冷水机组因不需要循环水系统，在户式中央空调和小型商用制冷系统中使用普遍，由于使用风冷冷凝器，其制冷剂充注量控制与水冷冷凝器有区别，就是在充注过程中要摸散热器翅片温度，在夏天，工作过程中散热翅片全部面积应发热，如果上部发热，下部发凉，说明制冷剂充多了，发凉部分储存了液体制冷剂。冬天由于环境温度低，即使充注量正常，散热器下部也可能发凉，那么用这种方法就无法判断了。其他特征与水冷式机组相同。
3、家用空调器制冷剂充注量的控制
家用空调器一般是蒸发器采用空气强制对流冷却方式，降温速度快，冷凝器采用风冷方式，空气强制对流。窗机无外接口，在维修过程中需把原来的制冷剂放尽，再重新充注。分体机都有外接口，许多情况下是补充部分制冷剂。在加注制冷剂过程中，判断充注量的基本方法是观察蒸发器翅片发凉或结露的情况。启动空调器，一边加注一边观察，蒸发器表面全部发凉或结露时应停止加注。否则就会过量。当然刚开机时蒸发器的传热温差大些，制冷剂汽化速度快循环量也大些。室温降下来后蒸发器传热温差小了，制冷剂循环量会变小。这不用担心，空调压缩机上都有汽液分离器，室温低了后少量多余制冷剂会储存在汽液分离器里，对压缩机和系统工作没有影响。加注量只能以刚开机降温时的循环量为标准。
4、家用冰箱制冷剂加注量的控制
家用冰箱没有加注制冷剂的活动外接口，补漏或者更换器件后要重新加入制冷剂。由于冰箱制冷系统没有设置汽液分离器或储液器，而且冰箱降温终了温度低，那么在开机加注制冷剂过程中，刚开机和自动停机时，由于蒸发器工作环境温度相差较大，制冷剂循环量相差也很大。如果以刚开机时蒸发器表面全部发凉或结霜为标准确定加入量，那么降温终了制冷剂循环量就多了，箱外压缩机吸气管会结霜，甚至压缩机外壳结霜。这是不妥的，会导致冷量损失和压缩机跑油，甚至压缩机液击损毁。此外，冰箱制冷剂加注量不大，一般不超过0.2千克。所以冰箱充注制冷剂不可急噪，一边开机一边从低压工艺管以气体成分慢慢加入。观察压力表指示和压缩机工作电流，不宜过大。冰箱加氟调试过程一般要两个小时左右才能完成（环境温度不同，降温时间有长短）。为了便于冰堵处理，加氟正常后要试运行观察24小时才能将工艺管封口。
冰箱制冷剂充注量应该满足下列条件：a、冰箱能自动停机；b、工作过程冷冻室和冷藏室蒸发器能结满霜；c、箱外压缩机回气管只结露不结霜。
如果操之过急，刚开始就充注到蒸发器全部发凉或结霜，那么降温终了压缩机回气管就会结霜，这时就要放掉多余的制冷剂，造成不必要的浪费，而且开始充注量多了使压缩机超负荷工作，容易过载保护或烧毁压缩机。
三、与制冷剂充注量有关的制冷系统故障分析
1、制冷剂充注量不足
制冷系统制冷剂充注量不足反映出的参数特征是：蒸发器结霜或者结露不满；压缩机吸、排气压力下降；吸气温度偏高；压缩机电机工作电流下降；压缩机运行声音变低。直接结果是机组制冷效率下降，达不到预期制冷效果。
制冷剂充注量不足并不难判断，值得注意的是供液管路堵塞（过滤网、毛细管等）膨胀阀调节太小也会造成蒸发器结霜或结露不满，机组制冷效果下降，这个时候即使制冷剂过量，蒸发器仍然结霜或结露不满，吸气压力低。这就需要综合分析，找他们的不同特征。堵塞另有其表现，一般堵点是出现在通路细密环节，也就是通径小的地方，如干燥过滤器和膨胀阀的过滤网，毛细管等。这些都是制冷系统的高压部分，正常情况下是常温的，如果堵塞了，那么堵点后就会变低温了，现象是堵点后结露或结霜。如果通路不堵，应该是节流器后面开始结露或者结霜。
初学者常把堵塞当制冷剂不足来处理，不断的充注制冷剂，不但蒸发器始终结霜或结露不满，还会出现制冷剂过量的故障特征。
2、制冷剂充注过量
制冷剂充注过量在蒸发器和冷凝器上都有特征表现，如果节流器（毛细管、节流阀）不能完全自动调节，那么供液过量后蒸发不完的液体会回到压缩机上来，使压缩机外壳结霜或结露。如果节流器能完全自动调节，或者人为调小膨胀阀的供液量，那么压缩机回气管结霜或结露正常，多余的制冷剂液体会储存在高压部分，对于没有高压储液器的系统，多余的液体制冷剂就储存在冷凝器中。这时候表现的特征是冷凝压力升高，蒸发压力蒸发温度也升高，制冷效率下降，降温速度慢，机组工作电流升高，机组工作声音变得沉闷。
当然，如果制冷系统内有大量空气，也会出现这种特征，但它们有其他的特征区别，那就是制冷剂过量时，对于风冷冷凝器，散热翅片上部发热，下部因储存液体发凉；对于水冷冷凝器（卧式壳管式），壳管高度方向上部发热面积小，而下部因储存过多液体制冷剂发凉面积多。系统有空气但制冷剂量正常就没有这个特征。
四、制冷剂不足或过量的处理方法
在处理故障的时候，系统制冷剂不足要与供液管路堵塞相区分，虽然都是蒸发器结霜或者结露不满，但堵塞另有特征，出现堵塞要视具体情况先解决堵塞问题，再补充制冷剂。直到蒸发器结霜或结露正常。系统制冷剂过量要与系统内有空气相区分，确认系统制冷剂过量后，回收部分制冷剂到系统外。到系统各项运行参数正常为止。往系统充注制冷剂和向系统外排出制冷剂的具体操作方法，这里不一一赘述。读者可以参考其它制冷技术普及资料了解。
五、小结
我们常把制冷剂在制冷机中的作用比喻为人体内的血液，说明制冷剂在制冷机内正常循环对制冷机的正常工作致关重要。制冷剂不足或过量都使制冷效果下降。而制冷机组在运行过程中，制冷剂不足或过量都有其客观特征表现。只有正确认识它们的特征表现才能准确分析判断故障。使制冷维修过程不走弯路，不致误诊。但愿本文能为制冷维修界朋友提供借鉴，不足之处请批评指正。