開利活塞式制冷壓縮機電磁式能調機構工作分析

劉文利，宋愛華

（廣東省機械技師學院，廣州 510450）

1 導 語

筆者在工作之中，很多朋友和同行來詢問開利活塞式制冷壓縮機能調機構的工作原理，查閱諸多資料，發現這方面介紹不多，就連上海開利公司的培訓資料對能調機構的介紹也不甚詳細，讀后令人一知半解，筆者把自己的研究成果和就此問題對同行的解答整理成文，以供讀者及相關人員參考。

活塞式制冷壓縮機技術成熟，維修方便，其在開利冷水機組中得以廣泛應用，目前開利30HK水冷系列機組主要采用活塞式制冷壓縮機，其制冷量為86～895（kW），共9個型號。為運行時節約能源和啟動時減輕電網的波動，開利活塞式制冷壓縮機均采用了能量調節裝置，能量調節是通過壓縮機的開機、停機和壓縮機的氣缸的上載、卸載來實現的，壓縮機的氣缸的上載、卸載有電磁式和壓力式兩種，開利30HK036冷水機組使用一臺06E半封閉活塞式制冷壓縮機，其能量調節機構采用電磁式。

2 電磁式能量調節機構結構

06E半封閉活塞式制冷壓縮機有兩個電磁式能調機構，分別位于兩側的氣缸上，大致由電磁閥組、卸載活塞組、卸載閥體及回流通道組成，其外觀結構如圖1所示，內部結構如圖2所示。電磁閥組由線圈、復位彈簧、圓柱形閥芯及閥座組成，卸載活塞組由卸載氣缸、卸載活塞及頂桿組成，卸載閥體由卸載彈簧、卸載主閥、蓋板組成。

電磁閥的結構如圖3所示，電磁閥線圈工作電壓為220V，線圈通電，閥芯克服彈簧力被吸上，打開閥座上的輔助閥口，線圈失電，閥針在彈簧力的作用下推動閥芯向下移動，從而封閉閥座上的輔助閥口。閥座的結構很特別，其上有三條細小通道，分別是輔助閥口，回流口與進氣口，輔助閥口與閥芯相接觸，回流口與回流通道相連，進氣口是一個針眼大的小孔，其與壓縮機排氣高壓腔相連。

卸載活塞位于卸載氣缸內，其可在卸載氣缸自由移動，活塞一端與頂桿相連，如圖2所示，活塞的移動方向由活塞兩端的受力所決定，活塞一端受到卸載氣缸內制冷劑壓力的作用，另一端受到頂桿推力的作用，卸載氣缸內制冷劑壓力大于頂桿推力，則活塞克服頂桿推力向外運動，反之則相反。

卸載閥體位于吸氣通道與低壓腔之間，卸載主閥是一圓錐形結構，其一端與頂桿相連，另一端與卸載彈簧相連，卸載彈簧依靠端面蓋板固定。卸載主閥受到頂桿和卸載彈簧的相互作用力，若頂桿作用力大于卸載彈簧作用力，則卸載主閥向外移動，打開吸氣通道；若頂桿作用力小于卸載彈簧作用力，則卸載主閥向內側移動，關閉吸氣通道。

圖3 電磁閥及閥座的結構

回流通道是位于吸氣通道與卸載缸之間的一條通道，其主要作用是在卸載時將卸載氣缸內的制冷劑氣體回流到吸氣通道內。

3 電磁式能量調節機構工作過程

3.1 上載過程

圖4 電磁式能量調節機構控制系統圖

如圖4所示，當機組的冷凍水溫度上升，高出整定點時，溫度控制器TC的微動觸點γ 1、γ 2就會跳開，從而切斷電磁閥線圈的供電，此時，電磁閥的閥芯在彈簧力的作用下封閉輔助閥口，高壓腔內的高壓氣體就會沿電磁閥座上的進氣口進入卸載氣缸，使卸載氣缸的壓力逐步上升，當卸載氣缸內的壓力大于頂桿的作用時，則卸載活塞推動頂桿移動，頂桿則會帶動卸載主閥克服卸載彈簧作用力向外側移動，從而打開吸氣通道，使制冷劑進入壓縮機的吸氣腔開始上載。由于電磁閥座上的進氣口比較小，進氣速度比較慢，所以卸載氣缸內的壓力是慢慢升高，使得卸載主閥也是慢慢打開吸氣通道，從而吸氣通道內的制冷劑是慢慢進入吸氣腔內，即壓縮機的上載是一個逐步增加的過程。

上載的工作原理圖如圖5所示，上載的工作流程如下：

冷凍水溫度上升→溫度控制器觸點跳開→電磁閥線圈失電→閥芯關閉輔助閥口→高壓氣體進入卸載氣缸→卸載氣缸壓力上升→活塞推動頂桿移動→卸載主閥向外移動→打開吸氣通道→上載

圖5 上載工作原理圖

3.2 卸載過程

如圖4所示，當機組的冷凍水溫度下降，低于整定點時，溫度控制器TC的微動觸點γ 1、γ 2就會閉合，從而接通電磁閥線圈的供電，此時，電磁閥的閥芯在電磁力的作用下打開輔助閥口，卸載氣缸內的高壓氣體就會沿電磁閥座上的輔助閥口進入回流通道到達吸氣通道，使卸載氣缸的壓力下降，當卸載氣缸內的壓力低于頂桿的作用力時，則頂桿推動卸載活塞移動，使得卸載主閥在卸載彈簧作用力的作用下向內側移動，從而關閉吸氣通道，切斷制冷劑進入壓縮機的吸氣腔，開始卸載。由于電磁閥座上的輔助閥口比較大，排氣速度比較快，所以卸載氣缸內的壓力是快速降低，使得卸載主閥也是快速關閉吸氣通道，即壓縮機的卸載是一個較為快速的過程。卸載的工作流程如下：

冷凍水溫度降低→溫度控制器觸點閉合→電磁閥線圈得電→閥芯打開輔助閥口→高壓氣體離開卸載氣缸→卸載氣缸壓力下降→頂桿推動活塞移動→卸載主閥向內移動→關閉吸氣通道→卸載

值得一提的是，卸載時，由于電磁閥座上的進氣小孔也與回流通道相連，使得卸載時會有部分高壓氣體進入回流通道到達吸氣側，不過因電磁閥座上的進氣小孔的口徑非常小，通過的高壓氣體的量非常少，同時還可以將高壓側的部分潤滑油通過電磁閥座上的進氣小孔回流到吸氣通道。

4 小結

綜上所述，電磁式能量調節機構是依靠電磁閥關閉或打開輔助閥口，使卸載氣缸內的壓力產生變化，以此來推動卸載活塞移動，卸載活塞又帶動卸載主閥移動打開或關閉吸氣通道，從而實現上載或卸載。

[1] 陳錦泉.冷凍空調設備大全[M].廣州：廣東科技出版社.1991