开利活塞式制冷压缩机电磁式能调机构工作分析

刘文利，宋爱华

（广东省机械技师学院，广州 510450）

1 导 语

笔者在工作之中，很多朋友和同行来询问开利活塞式制冷压缩机能调机构的工作原理，查阅诸多资料，发现这方面介绍不多，就连上海开利公司的培训资料对能调机构的介绍也不甚详细，读后令人一知半解，笔者把自己的研究成果和就此问题对同行的解答整理成文，以供读者及相关人员参考。

活塞式制冷压缩机技术成熟，维修方便，其在开利冷水机组中得以广泛应用，目前开利30HK水冷系列机组主要采用活塞式制冷压缩机，其制冷量为86～895（kW），共9个型号。为运行时节约能源和启动时减轻电网的波动，开利活塞式制冷压缩机均采用了能量调节装置，能量调节是通过压缩机的开机、停机和压缩机的气缸的上载、卸载来实现的，压缩机的气缸的上载、卸载有电磁式和压力式两种，开利30HK036冷水机组使用一台06E半封闭活塞式制冷压缩机，其能量调节机构采用电磁式。

2 电磁式能量调节机构结构

06E半封闭活塞式制冷压缩机有两个电磁式能调机构，分别位于两侧的气缸上，大致由电磁阀组、卸载活塞组、卸载阀体及回流通道组成，其外观结构如图1所示，内部结构如图2所示。电磁阀组由线圈、复位弹簧、圆柱形阀芯及阀座组成，卸载活塞组由卸载气缸、卸载活塞及顶杆组成，卸载阀体由卸载弹簧、卸载主阀、盖板组成。

电磁阀的结构如图3所示，电磁阀线圈工作电压为220V，线圈通电，阀芯克服弹簧力被吸上，打开阀座上的辅助阀口，线圈失电，阀针在弹簧力的作用下推动阀芯向下移动，从而封闭阀座上的辅助阀口。阀座的结构很特别，其上有三条细小通道，分别是辅助阀口，回流口与进气口，辅助阀口与阀芯相接触，回流口与回流通道相连，进气口是一个针眼大的小孔，其与压缩机排气高压腔相连。

卸载活塞位于卸载气缸内，其可在卸载气缸自由移动，活塞一端与顶杆相连，如图2所示，活塞的移动方向由活塞两端的受力所决定，活塞一端受到卸载气缸内制冷剂压力的作用，另一端受到顶杆推力的作用，卸载气缸内制冷剂压力大于顶杆推力，则活塞克服顶杆推力向外运动，反之则相反。

卸载阀体位于吸气通道与低压腔之间，卸载主阀是一圆锥形结构，其一端与顶杆相连，另一端与卸载弹簧相连，卸载弹簧依靠端面盖板固定。卸载主阀受到顶杆和卸载弹簧的相互作用力，若顶杆作用力大于卸载弹簧作用力，则卸载主阀向外移动，打开吸气通道；若顶杆作用力小于卸载弹簧作用力，则卸载主阀向内侧移动，关闭吸气通道。

图3 电磁阀及阀座的结构

回流通道是位于吸气通道与卸载缸之间的一条通道，其主要作用是在卸载时将卸载气缸内的制冷剂气体回流到吸气通道内。

3 电磁式能量调节机构工作过程

3.1 上载过程

图4 电磁式能量调节机构控制系统图

如图4所示，当机组的冷冻水温度上升，高出整定点时，温度控制器TC的微动触点γ 1、γ 2就会跳开，从而切断电磁阀线圈的供电，此时，电磁阀的阀芯在弹簧力的作用下封闭辅助阀口，高压腔内的高压气体就会沿电磁阀座上的进气口进入卸载气缸，使卸载气缸的压力逐步上升，当卸载气缸内的压力大于顶杆的作用时，则卸载活塞推动顶杆移动，顶杆则会带动卸载主阀克服卸载弹簧作用力向外侧移动，从而打开吸气通道，使制冷剂进入压缩机的吸气腔开始上载。由于电磁阀座上的进气口比较小，进气速度比较慢，所以卸载气缸内的压力是慢慢升高，使得卸载主阀也是慢慢打开吸气通道，从而吸气通道内的制冷剂是慢慢进入吸气腔内，即压缩机的上载是一个逐步增加的过程。

上载的工作原理图如图5所示，上载的工作流程如下：

冷冻水温度上升→温度控制器触点跳开→电磁阀线圈失电→阀芯关闭辅助阀口→高压气体进入卸载气缸→卸载气缸压力上升→活塞推动顶杆移动→卸载主阀向外移动→打开吸气通道→上载

图5 上载工作原理图

3.2 卸载过程

如图4所示，当机组的冷冻水温度下降，低于整定点时，温度控制器TC的微动触点γ 1、γ 2就会闭合，从而接通电磁阀线圈的供电，此时，电磁阀的阀芯在电磁力的作用下打开辅助阀口，卸载气缸内的高压气体就会沿电磁阀座上的辅助阀口进入回流通道到达吸气通道，使卸载气缸的压力下降，当卸载气缸内的压力低于顶杆的作用力时，则顶杆推动卸载活塞移动，使得卸载主阀在卸载弹簧作用力的作用下向内侧移动，从而关闭吸气通道，切断制冷剂进入压缩机的吸气腔，开始卸载。由于电磁阀座上的辅助阀口比较大，排气速度比较快，所以卸载气缸内的压力是快速降低，使得卸载主阀也是快速关闭吸气通道，即压缩机的卸载是一个较为快速的过程。卸载的工作流程如下：

冷冻水温度降低→温度控制器触点闭合→电磁阀线圈得电→阀芯打开辅助阀口→高压气体离开卸载气缸→卸载气缸压力下降→顶杆推动活塞移动→卸载主阀向内移动→关闭吸气通道→卸载

值得一提的是，卸载时，由于电磁阀座上的进气小孔也与回流通道相连，使得卸载时会有部分高压气体进入回流通道到达吸气侧，不过因电磁阀座上的进气小孔的口径非常小，通过的高压气体的量非常少，同时还可以将高压侧的部分润滑油通过电磁阀座上的进气小孔回流到吸气通道。

4 小结

综上所述，电磁式能量调节机构是依靠电磁阀关闭或打开辅助阀口，使卸载气缸内的压力产生变化，以此来推动卸载活塞移动，卸载活塞又带动卸载主阀移动打开或关闭吸气通道，从而实现上载或卸载。

[1] 陈锦泉.冷冻空调设备大全[M].广州：广东科技出版社.1991