浅谈制冷实验室气源的组装、调试及维修

0 引言

在制冷实验室进行制冷系统维修时，学生常用氮气给制冷系统进行检漏、吹污等，每年要消耗大量的氮气。由于氮气不燃烧，性能稳定，无毒，很干燥，所以是制冷系统组装与维修时很好的检漏、吹污用气体。虽然氮气价格不算高，但制冷实验室用量很大，加起来的花费也不算少。为了在制冷实训过程中保证气量充足，常用2个氮气瓶轮流更换，有的制冷实验室设在没有电梯的第7、8层楼，搬运氮气钢瓶是个很麻烦的事。笔者将根据多年工作经验，结合热力学有关原理，对制冷实验室气源的组装、调试及维修进行总结。

1 制冷实验室气源介绍

1.1 制冷实验室气源结构

制冷实验室气源（图1）主要由空气压缩系统、制冷系统及电气控制系统3部分组成。空气压缩系统由空气过滤器、空气压缩机、前置冷却器、油水分离器、冷冻脱水器、干燥过滤器、高压贮藏罐、管路阀门等部件组成。制冷系统主要由制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等组成。电气控制系统主要由智能空调电路板、延时继电器、气压安全开关等组成。

1.2 制冷实验室气源工作过程

图1 制冷实验室气源装置

自然界空气经过滤网过滤灰尘后，由空气压缩机进行压缩，变成高温潮湿的空气（温度约60℃，压力约2.5 MPa），流入前置冷却器（高温型专用）散热，变成高压常温的空气，流入第一级油水分离器，分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等，再流入蒸发器继续降温（约2℃），空气迅速冷却，潮湿空气中的水分达到饱和温度迅速冷凝形成水滴，再经第二级油水分离器进行油水分离，分离后油水从自动排水阀处排出，脱水后的空气再经干燥过滤器进一步脱水，得到比较干燥的空气。制冷实验室气源利用制冷技术，降低压缩空气的温度，将湿空气中的水分通过冷凝液化后从空气中析出，得到较干燥的空气。

1.3 制冷实验室气源制冷原理

如图2所示，制冷实验室气源的制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等组成，属于压缩式制冷。在蒸发器内低温低压的制冷剂液体吸收空气的热量而汽化，而空气得到冷却后凝结出大量的水，实现脱水干燥的目的。

2 制冷实验室气源的组装、调试

2.1 空气压缩系统的组装、调试

图2 制冷实验室气源的制冷原理

（1）空气压缩系统的组装按结构流程图依次进行，为了方便排油和排水，油水分离器都安装在机组底部。（2）压缩空气压力调节在1.5～2.5 MPa。（3）高压干燥空气贮藏罐底部加装再生式干燥剂（变色硅胶），根据使用情况可烘干重复利用。干燥过滤器和高压干燥空气贮藏罐进出口处加装单向阀门。（4）空气进出口处加装湿度检测仪，使用时注意观察空气干燥度。（5）两级油水分离器底部加装视液镜和排水阀门（含手动和自动），使用时注意观察视液镜内的集油和集水情况。

2.2 压缩式制冷系统的组装、调试

（1）压缩式制冷系统的组装按结构流程图依次进行。（2）冷冻高压空气的蒸发器的温度调节在1～2℃，不得使冷凝水结冰，以免堵塞排水口。（3）运行时注意观察制冷系统的高低压力表的压力，低压表压力为0.1～0.4 MPa，高压表压力为1.2～2.5 MPa。

2.3 电气控制系统的组装、调试

图3是笔者用智能空调机的电路控制板改装而成的制冷实验室气源的电气控制系统。

图3 制冷实验室气源的电气控制系统

调试时应注意以下几点：（1）制冷实验室气源运行时，制冷系统先运行5 min后，空气压缩机才能启动，这样可以保证蒸发冷冻的冷冻脱水器及其油水分离器处于较低的温度，有利于空气脱水。（2）制冷压缩机设有延时3 min启动，防止再次启动时制冷压缩机高低压力未平衡而启动影响压缩机的使用寿命。（3）当高压干燥空气贮藏罐的压力达到2.5 MPa时，空气压缩机组和制冷压缩机组都停止工作。（4）当高压干燥空气贮藏罐的压力低于1.5 MPa时，制冷压缩机组和空气压缩机组都依次延时启动工作。

3 制冷实验室气源的保养、维修

3.1 空气压缩机的日常保养

（1）每日或每次运行时，检查油水分离器排泄是否畅通、视液镜内集油和集水情况；检查油位和接水盒；检查高压干燥空气贮藏罐内空气的压力、湿度及变色硅胶的颜色；检查管路接头、阀门。（2）运转500 h时，将空气滤芯取下清洁，用0.6 MPa的干燥气体由内向外吹干净；新机使用后第一次换油过滤器，清洁空气滤水杯的滤芯。（3）运转1 000 h时，检查进气阀动作及活动部位，并加注油脂；清洁空气滤清器；检查管接头紧固螺栓及紧固电线端子螺丝。（4）运转2 000 h或6个月时，检查各部管路；更换空气滤芯；更换油过滤器；更换空气滤水杯的滤芯；补充电机的润滑脂。（5）运转3 000 h或1年时，检查进气阀动作情况及阀板是否关严；检查所有的电磁阀；检查各保护压差开关是否动作正常。

3.2 气源漏氟处理办法

当看到制冷实验室气源的冷媒压力表压力下降或为0时，说明制冷实验室气源漏氟。首先要找到漏点，具体为：先用目测法，打开机器箱板观察机器内部，由于制冷剂在运行时会有压缩机润滑油混在里面，如果氟利昂有泄露就会把润滑油带出来，因此应仔细观察机器内部，如有片状油污带，就很可能是漏点所在；然后检查机器内部的毛细管有无折断现象。经过上述基本检查，对怀疑处做好标记，接着需通过加注一定压力的氮气来确认漏点。如果此方法还没有找到漏点，那么很有可能是蒸发器内漏了。蒸发器内漏处理起来比较麻烦，首先可以通过把蒸发器和制冷系统断开然后单独保压来确认，如果单独保压后发现压力降低就能确定了。

查到漏点后就要进行补漏工作。对于喇叭口松动这些漏点，只需用板手做相应的紧固即可，如果是铜管焊接类型的漏点，就需用到钎焊。钎焊补漏是制冷维修行业中一种最常用的技能，所谓钎焊就是用氧气和乙炔火焰来加热低银焊条和所需补焊部位，使焊条和补焊部位熔在一起而使漏点堵上的方法。钎焊时应先将制冷系统压力泄零，然后使用钎焊枪先打开乙炔，点着后适当加入氧气，慢慢调节氧气和乙炔的比例，使火焰成中性焰、氧化焰，然后加热所需焊接部位和焊条使二者熔在一起。具体方法需要操作者通过一定的培训掌握。把漏点处理完后，需要再次对系统吹污、保压，以确认补漏焊接是否成功。补漏完成后，需要对系统进行抽真空，然后加入规定质量的液态氟利昂。

4 结语

本文笔者根据多年工作经验，结合热力学有关原理，组装了制冷实验室气源，用干燥空气代替氮气，不仅降低了实训成本，而且使用起来比较方便，具有一定的实用性。