压缩机是制冷系统的心脏,其吸排气压力直接决定了系统的蒸发和冷凝温度,进而影响制冷量和能效。压力过高会导致压缩机超压运转,排气温度过高,加剧磨损;压力过低又会引起系统效率下降,甚至出现回液等安全隐患[1]。因此,有必要配置完善的压力检测和控制装置,以实现对系统压力水平的优化调节。压力变送器、压力开关、 压力控制器 等是制冷系统中最常见的压力控制部件,合理选用并协调配合,可显著提高系统的可靠性和经济性。

一 、压力控制的意义

   

压力控制是制冷系统自控的重要内容,其意义主要体现在以下几个方面[2]:

(1)保护压缩机。

压缩机是价格最高、最核心的设备,过高或过低的吸排气压力都会对其造成损害。及时准确地检测压力变化并采取限压保护措施,可延长压缩机寿命。

(2)调节系统负荷。

通过控制蒸发压力和冷凝压力,可在一定程度上调节 蒸发温度 和冷凝温度,从而适应不同工况下的负荷需求,提高系统适应性。

(3)节能增效。

压力失控会导致压缩机效率低下,能耗增加。保持吸气压力和排气压力在合理范围内,可减少压缩功耗,提升系统能效。

(4)确保安全运行。

过高的系统压力可能引起爆管、泄漏等事故,而压力骤降又可能导致制冷剂回液损坏压缩机。溶解在制冷剂中的水分和杂质也会随着压力变化析出,堵塞毛细管等部件。压力控制有助于规避这些风险。

二、 压力变送器

   

压力变送器又称压力传感器,用于连续地测量管路内的压力并将其转换成标准的电信号,便于远传和集中显示、记录、控制。 目前制冷系统多采用弹性敏感元件式压力变送器,其主要结构包括[3]:

(1)弹性敏感元件。

常见的有膜盒、波纹管、bourdon管等形式,内充液体并封闭。一端感受测量压力,另一端与大气连通。测压引起元件变形位移。

(2)位移传感元件。

将弹性元件的位移转变为电信号。多采用应变式、电容式、电感式、压阻式等类型。

(3)辅助电路。

包括信号放大、温度补偿、线性化校正等环节,用于信号调理。

(4)壳体。

用于固定、密封和保护内部元件。多采用不锈钢材质。

压力变送器具有以下优点[4]:测量范围广,精度高,线性度好,温度影响小,输出标准统一,可靠性高,安装维护方便。但成本相对较高,电磁干扰较敏感。选型时除考虑量程、精度等基本指标外,还应重视防爆、防腐、防振等性能,并确保与系统匹配。

三、 压力开关

   

压力开关是利用所测压力直接开断电气回路的控制元件。 其结构一般由压力传感元件、触点机构、壳体三部分组成[5]:

(1)压力传感元件。

采用波纹管、膜片等弹性元件感受压力变化,并产生相应的力和位移。

(2)触点机构。

由 动触点 和静触点构成,前者随压力信号运动,后者固连于壳体。触点的闭合和断开可实现对电气回路的通断控制。

(3)壳体。

对内部构件进行固定和密封,并连接压力导管和引线。

压力开关的优点是结构简单,制造成本低,工作可靠,控制灵敏。缺点是触点容易烧蚀,寿命有限,控制精度不高。压力开关多用于对压力实现定值控制和报警,如系统的超压、欠压保护,压缩机的顺序启动或卸载,容器的压力报警等。选择压力开关时应注意压力范围、动作压差、触点容量、防护等级等关键参数[6]。

四、压力控制器

   

(一)高压压力控制器

高压压力控制器安装在压缩机排气侧,用于防止冷凝压力过高。其主要结构包括[7]:
1.波纹管。 感受冷凝压力,并转换成相应的力。
2.阀杆 。受波纹管压力作用,带动阀片运动,调节通断口的开度。
3.定值弹簧 。提供反向力,平衡波纹管压力。弹簧 预紧力 可调,对应控制压力值。
4.辅助电路 。将控制信号放大,驱动电磁铁动作,实现对阀门的控制。

高压控制器的工作原理为:当冷凝压力上升至设定值时,波纹管产生的压力力矩超过弹簧力矩,推动阀杆压缩弹簧,将通断口关小,限制制冷剂流经冷凝器,使冷凝压力下降;反之,冷凝压力下降时,弹簧推动阀杆复位,增大通断口开度,恢复制冷剂流量,使冷凝压力回升。如此反复,使冷凝压力稳定在设定值附近。

(二)低压压力控制器

低压压力控制器安装在压缩机吸气侧,用于防止蒸发压力过低。 其结构与高压控制器类似,主要区别在于:
1.感压元件一般采用膜片或膜盒,以适应较低的蒸发压力。
2.调节机构多为倾斜盘结构,通过改变节流孔面积实现流量调节。
3.执行器多采用电子膨胀阀,响应速度更快,调节精度更高。

低压控制器的工作原理为:当蒸发压力下降至设定值时,膜片产生的压力不足以平衡弹簧力,节流孔开度减小,通过膨胀阀的制冷剂流量减少,蒸发压力上升;反之,蒸发压力上升时,膜片压力超过弹簧力,节流孔开度增大,制冷剂流量增加,蒸发压力下降。通过调节膨胀阀开度,使蒸发压力维持在设定范围内,从而保证蒸发温度满足负荷需求。

(三)油压控制器

油压控制器安装在压缩机润滑油系统中,用于控制油泵出口压力,确保压缩机正常润滑。其结构要点包括[8]:
1.压力传感元件采用活塞式,内部充满润滑油,与油路相连。
2.阀芯采用滚珠结构,滚珠受油压和弹簧力平衡,实现节流截止。
3.阀体设有安全阀,在油压过高时泄压,防止损坏。

油压控制器工作时,油泵出口压力经传感元件作用于活塞,当油压超过设定值时,活塞推动滚珠压缩弹簧,滚珠塞住油孔,油泵出口压力进一步升高,从安全阀溢流;油压下降时,弹簧推动滚珠复位,油孔打开,油压回升。调节弹簧预紧力,可改变控制压力值。一般要求油压控制在0.1~0.3MPa,且压差不大于0.05MPa[9]。

合理选用油压控制器,需考虑系统油压需求、压缩机型号、油泵流量、管路布置等因素。压力调节范围要与系统实际油压相匹配,压差要尽可能小,确保润滑效果。同时,还需检查控制器的材质是否耐油、耐腐蚀,接口尺寸是否与油路管径相适应。  

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