工程機械空調系統的工作原理使用及其快速故障診斷

章義++艾金山++汪勇

摘要：本文系統地分析和描述了工程機械空調系統的工作原理，并詳細地介紹了其在使用過程中應注意的事項，另外還就工程機械系統常見的故障及其相應的診斷方法作了說明，極大地提高了空調系統的維修效率。

關鍵詞：空調系統工作原理故障快速診斷

1 工程機械空調系統的基本結構和工作原理

當前，隨著我國科技水平的不斷提升，我國的工程機械制造水平也越來越高，與世界先進水平差距越來越小。而工程機械空調系統作為一種特殊的空調系統，它主要適用于工作條件較為復雜和惡劣的環境，它主要分為單冷型工程機械空調系統和雙冷型工程機械空調系統。從其基本結構來看，工程機械空調系統主要由冷凝器、壓縮機、蒸發器、貯液干燥器、膨脹閥、管路系統、電控系統等組成，其工作過程主要由壓縮、冷凝、節流、蒸發四個環節組成。工程機械空調系統在進行制冷循環工作時，壓縮機和發動機通過帶電磁離合器的皮帶輪連接在一起，通電后，離合器結合發動機運轉進而帶動壓縮機開始工作。斷電后，發動機和壓縮機相分離，壓縮機將蒸發器中的低溫低壓制冷劑蒸汽吸收進來，并通過壓縮將其轉化為高溫高壓氣體，然后將氣體通過高壓管路輸送至冷凝器當中，與外界空氣熱交換，以降低其溫度，當溫度降至50℃左右時，即可將其冷凝為液態存放至貯液干燥罐內，再進行相應的凈化處理，將水分和雜質清除出去，由高壓管輸送至膨脹閥，在其節流作用下，高溫高壓的液態制冷劑會變為低溫、低壓的霧狀進入蒸發器內，吸收熱量沸騰汽化，降低周圍氣溫。而在蒸發器的出口部位，制冷劑氣體吸熱后溫度上升至5℃左右，鼓風機將蒸發器表面的一些涼氣及時輸送到車廂中，降低車廂溫度，使人感到涼爽。工程機械空調系統通過不斷循環這一工作過程，使蒸發器周圍始終保持著較低的溫度。

工程機械采暖裝置的主要功能是向車內供熱，保持車內溫度。根據供熱熱源類型的不同，可將工程機械采暖裝置劃分為獨立式采暖裝置和非獨立式采暖裝置。其中，非獨立式采暖裝置又被稱作發動機采熱式裝置，它將發動機在工作工程中產生的冷卻水作為熱源，通過熱交換器和離心風機組合而成的暖風機進行加熱，提高車廂溫度。這種采暖方式具有操作性強、采暖成本低、高效便捷等優勢，但這種采暖裝置制熱量較小，難以滿足實際需要。因此，工程機械一般使用非獨立式采暖裝置。

2 空調器的快速故障診斷方法及常見故障類型

2.1 空調器的故障診斷方法

2.1.1 手觸檢查 工程機械空調系統在整個工作過程中，經常容易出現一系列故障和問題，因此要及時檢查盡早發現并妥善處理。在檢查高低壓管的溫度時，技術人員必須先將空調制冷調至最大，風量也調至最大，并進行直吹，保證空氣的循環流動。此時，將手放在冷風出口位置會感覺到冰涼。一般地，溫度必須保持在5℃左右，否則空調不能正常制冷。

同時，技術人員還可以通過觸摸空調制冷劑循環回路來判斷其故障，一般其低溫低壓一側溫度較低，觸摸有冰涼之感。而高溫高壓一側溫度較高。用兩手分別觸摸壓縮機的進氣管和出氣管，正常情況下進氣管較涼，而出氣管略微發燙，若二者差異不明顯，則說明空調器的制冷劑不足或發生系統泄漏。輕觸冷凝器，若其上部和下部溫度無明顯差異，則說明冷凝片發生堵塞，造成冷卻功能喪失。用手觸摸干燥器的進液管和出液管，若二者溫差較小或無明顯溫差，則說明干燥器發生堵塞。用手觸摸冷凝器出液管至膨脹器進液管之間的所有部件和管道，正常情況下其溫度應一致，若局部存在溫差，則說明故障發生在該處。而膨脹閥的進液管和出液管應該存在一定的溫差，否則說明其存在故障。

一般地，當制冷系統處于正常狀態時，高壓管的溫度應處于50~60℃之間，而低壓管的溫度應處于5~６℃之間手觸有冰涼之感。如果手觸制冷系統的高壓管和低壓管其溫度均正常，但車內并不感覺涼爽，則說明故障可能出現在空調的溫度調節系統。用手感覺系統出風口的風量大小，若風量過小則說明蒸發器存在堵塞問題，應及時清理。

2.1.2 目測檢查 技術人員還可以通過目測法對整個空調系統進行檢查，觀察其運行狀態有無異常，以便及早維修。在觀察時可以先由系統的傳送裝置開始，觀察傳送皮帶是否松弛或發生斷裂，一旦傳送皮帶出現過松情況就容易打滑，從而加速系統的磨損，同時還影響動力的正常傳送。另外，冷凝器和風扇也是故障多發地帶，技術人員可以觀察風扇散熱片上是否沉積灰塵量過大，影響了風扇的正常運行，導致空調系統出現故障。

觀察鼓風機的運轉狀態，若其在低、中、高速度時均能正常運轉，則說明故障不在鼓風機內，若出現運轉異常，則需及時維修處理，以免造成空氣流動困難。

2.1.3 聽診檢查 聽診檢查也是一種十分重要的故障檢查方法。技術人員可以接通開關，待壓縮機工作一會兒后，再接通電磁離合器，若其發出一陣刺耳的摩擦聲，則說明離合器出現打滑故障，影響了系統的正常功能。若接通后，壓縮機傳來一陣異常的敲擊聲，則說明壓縮機存在閥門破裂或者松動等問題，導致軸承損壞或摩擦過大，從而發出噪音。若系統的傳送帶發出一種“唧唧”的響聲，則說明傳送帶過松或磨損嚴重，應及時更換或維修。

2.1.4 窺視鏡檢查 一般地，在貯液干燥器的上蓋處或其出口處有一個透明的玻璃窺視鏡，以便技術人員及時檢查循環制冷機的流量情況。當空調系統運行正常時，制冷劑是清澈透明且無氣泡的，并時刻處于流動狀態，此時蒸發器的出口溫度較低，觸手有冰涼感。但由于制冷劑是透明的，不易觀察。因此，技術人員在觀察時常常通過抖動發動機油門的方式來觀察，若發現氣泡則說明系統存在故障。另外，技術人員還可以重復開關空調，觀察制冷劑的氣泡情況，若空調關閉后制冷劑中仍有小氣泡，但不久慢慢消失，則表明制冷劑的流量較為合適。同時，還要注意區分高溫情況下的氣泡，那是一種正常現象，不能和系統故障一概而論。通過窺視鏡，每隔1~2s就可以觀察到氣泡的流動，若冷凝器出風口的溫度較高，沒有冰涼感，則說明空調系統的制冷機不足，需及時添加；若通過窺視鏡觀察到氣泡不斷，且出風口無冷感，則說明制冷劑泄漏嚴重，系統難以制冷。

2.1.5 壓力表檢查 將壓力表連接在壓縮機排氣閥的高壓端和進氣閥的低壓端，若發動機運行時，其轉速保持在2000r/min左右，蒸發器入口處的溫度在30~35℃之間時，表明系統運行正常。將風速調至最高，溫度調至強冷，若此時高壓端排氣壓力在1300·1500kPa之間，低壓端壓力在100~200kPa之間，則說明系統運行正常。當高壓端的排氣壓力過大時，則說明風扇的V形傳送皮帶出現松弛或冷凝器位置出現堵塞，導致系統運行失常。

2.2 空調器的常見故障類型

2.2.1 壓縮機故障 空調壓縮機是空調器制冷系統中最重要的部件，它是一種高精度的機電一體化裝置，在實際使用過程中是故障發生率較高的部位。故障一般包括泄漏和異響兩種。其中，壓縮機泄漏主要包括進出氣口處泄漏、氣缸體破裂、蓋缸處泄漏、軸封處泄漏等。而造成壓縮機異響的原因主要有氣隙大小不合理、離合器打滑、進氣閥或放氣閥的彈簧損壞、制冷劑流量不足等。

2.2.2 離合器故障 空調電磁離合器也常會出現一系列故障，影響空調系統的正常運行。一般地，離合器發生故障后，常會出現以下現象：一是離合器無法帶動壓縮機正常工作，因荷載過大而出現嚙合面不斷打滑，摩擦產生熱量導致溫度過高，出現燒灼情況；二是固定線圈和轉動部分發生嚴重摩擦，損壞電磁圈，使得離合器無法正常使用，影響空調系統功能；三是離合器的間隙過大或過小。

2.2.3 冷凝器及蒸發器故障 空調系統冷凝器及蒸發器故障類型一般包括泄漏和散熱性能失靈兩種類型。當冷凝器及蒸發器出現泄漏時，應及時通過補焊方式將泄漏部位填補起來，阻止泄漏的進一步擴大。而造成散熱性能失靈的原因為冷凝器及蒸發器表面清潔不及時，導致散熱性能惡化。此時，技術人員可以使用刷子蘸適量清水清潔其表面。

2.2.4 膨脹閥故障 膨脹閥堵塞是最常見的故障類型，發生堵塞后，系統內部氣體無法正常流通，影響系統的使用壽命。而出現膨脹閥堵塞的主要原因有系統內部灰塵過多或存在水汽，技術人員應及時清理系統內部或更換干燥劑，從而消除故障。

參考文獻：

[1]胡傳正.工程機械空調系統故障診斷[J].工程機械與維修，2005(01).

[2]岳強，楊世軼.判斷汽車空調系統故障的三種方法[J].汽車運用，2010(08).

[3]顧德東，謝光，黃志彬.空調系統故障引發DCS控制異常淺析[J].重慶電力高等專科學校學報，2012(04).

[4]康嘉，韓華，谷波，邱峰.制冷空調系統故障檢測與診斷中的空氣側換熱模型[J].上海交通大學學報，2011(09).

[5]黃永紅，李念平，龍飛.基于神經網絡的變風量空調系統故障診斷[J].微計算機信息，2007(07).

[6]徐艷雷，韓兵.基于自適應數值濾波器的空調系統故障診斷[J].計算機技術與發展，2011(12).

作者簡介：章義（1986-），男，湖南長沙人，工程師，研究方向：機械工程及自動化。

endprint