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热力膨胀阀是组成制冷装置的重要部件，是制冷系统中四个基本设备之一，如图1。它实现从冷凝压力至蒸发压力的压降，同时控制制冷剂的流量；膨胀阀的工作性能，直接决定整个系统的运行性能。
图1 制冷系统基本组成——膨胀阀 1 热力膨胀阀结构 热力膨胀阀由感应机构、执行机构、调整机构和阀体组成，安装在蒸发器的前侧，如图2，从冷凝器来的液体制冷剂，通过膨胀阀节流降压，再进入蒸发器蒸发吸热。  图2 热力膨胀阀结构 感应机构中充注氟利昂工质，感温包设置在蒸发器出口处，其出口处温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。热力膨胀阀是通过感受蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制进入蒸发器的制冷剂流量。按照平衡方式不同，热力膨胀阀分为外平衡式和内平衡式。在机房专用空调中，由于采用莲蓬头分液，分支管路多且压降大，采用外平衡式热力膨胀阀比较准确的控制蒸发器的出口过热度，充分的利用蒸发器的换热面积，提高机房空调能效，如图3。  图3 外平衡膨胀阀工作图 2、热力膨胀阀结构 感温包感受到蒸发器出口温度后，使整个感应系统处于对应的饱和压力。当蒸发器热负荷增大时，出口过热度偏高，膜片上部压力增大，推动顶杆和阀芯下移，热力膨胀阀开启增大。反之，热力膨胀阀开启变小，制冷剂流量按比例减小，如图4。因此，机房专用空调是由热力膨胀阀通过控制过热度实现制冷系统的自我调整。
图4 膨胀阀工作原理 3、过热度 要保证热力膨胀阀工作在最佳匹配点，就必须保证热力膨胀阀有合适的过热度。热力膨胀阀的过热度由静装配过热度与有效过热度组成。图5显示了机房专用空调热力膨胀阀的典型静态性能曲线，它的静态特性指出了其容量和蒸发器出口气态制冷剂过热度的关系。使阀门开始开启所需要的过热度称为开启过热度（A点），又叫静装配过热度，一般的静装配过热度约为3℃。从热力膨胀阀开始开启至额定开度所需要的过热度增量（即线段AB），称为热力膨胀阀的有效过热度或可变过热度。其数值的大小与弹簧的刚度及阀芯的行程有关，一般有效过热度约为2~5℃，通常把热力膨胀阀的静装配过热度与有效过热度之和称为工作过热度，即平时所说的过热度。  图5 膨胀阀的静态性能曲线 因此，只有保证过热度在合适的范围内，制冷系统才能达到最大冷量，又不会引起湿冲程。机房专用空调过热度都要求在5~8℃之间。如果发现过热度不在该范围内，就要进行调整。 4、感温包的安装 感温包尽量装在蒸发器出口水平段的回气管上，不宜垂直安装，如图6。  图6 感温包需要水平安装 当水平回气管直径小于16mm时, 感温包宜安装在回气管的顶上端，即吸气管的“1点钟”方向。当水平回气管直径在18-22mm时，感温包要安装在回气管轴线以下与水平轴线成60度位置，即吸气管的“2 点钟”位置。当水平回气管直径在25-35mm时，感温包要安装在回气管轴线以下与水平轴线成45度位置，即吸气管的“3 点钟”位置，如图7。安装时，感温包需用铜片包扎好，便于传热。  图7 感温包安装位置 5、膨胀阀故障一例【问题现象】 某数据机房一台空调１号压缩机系统近期频繁报低压故障，现场测试系统低压为2.8Kg/cm2，高压为14.1Kg/cm2，低压偏低。由于11月室外气温较低，制冷剂容易过冷，空调低压故障很多，加上该系统夏天曾经发生过制冷剂泄露，维护人员凭经验以为低压故障是制冷剂少或过冷，故没有怀疑其它故障。现场对系统进行加液处理，但不久又会出现低压告警。 在连续多次低压报警后，到现场检查，发现系统压力始终偏低，低压2.8～3.0Kg/cm2，高压14.1～14.8Kg/cm2，同时发现压缩机中部温度为48℃，压缩机过热严重。 【问题分析】 通过观察视液镜，发现制冷剂没有翻泡，而且追加制冷剂后，系统压力也没有改变，因此制冷剂不足可能被排除； 检查干燥过滤器，两端温度一致，无明显温差，排除了干燥过滤器堵塞可能； 通过更换空气过滤网和对电磁阀阀体的检查，也排除空气滤网脏和电磁阀工作异常的可能性； 最后调节膨胀阀的调节镙杆，发现无论如何调节膨胀阀，系统低压始终无法改变，即使对膨胀阀的感温包加热，也无任何效果，膨胀阀失去调节作用，最后确定为膨胀阀工作异常故障。 膨胀阀开启过小常见原因为：阀针磨损、系统有杂质、感温包漏气、阀孔部分堵塞等。 经过仔细观察，发现膨胀阀的感温毛细管和机器的外壳发生了相碰现象，导致毛细管被磨破，感温包漏气，图8，导致膨胀阀开启度不足。
图8 膨胀阀毛细管漏气导致系统低压故障 【问题解决】 现场对膨胀阀进行了更换，抽空，重新调试系统后，低压为4.7～5.0Kg/cm2，高压15.8～17.0Kg/cm2，制冷系统恢复正常工作。 【心得体会】 经验很重要，但不能完全依赖经验； 故障分析要从多方面分析，依次排除，整体原则从易到难，从外到内。 |
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