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【中图分类号】R197 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2013)02-0665-02
制冷设备广泛地应用于医疗卫生、疾病控制、生物制药等领域。目前,制冷设备的制冷方式主要是利用制冷剂工质媒介通过冷热交换来实现。由于传统的R-12制冷剂对大气臭氧层的破坏和温室效应,进入二十一世纪来,逐渐被R-134a和R-600a等新型制冷剂取代。
制冷设备虽然品类繁多,但原理大同小一,由制冷系统和控制系统组成。
制冷系统结构较为简单,原理也较简单,就是利用压缩机做功使制冷剂在系统内通过气态、液态的循环变化吸收箱内温度,冷凝器释放温度来实现制冷。但在制冷系统原材料生产、装配以及维修的各个环节要求较高,特别是制冷系统洁净度和水分量的控制,如对其控制不严,将造成制冷系统堵塞(脏堵或冰堵)导致制冷设备不制冷或制冷降温达不到要求。堵塞(脏堵或冰堵)问题是多年来一至困扰制冷工程技术人员的难题。
1 R-134a制冷剂系统的维修
R-134a的制冷剂热物理性质与R-12十分相近, ODP(消耗臭氧潜能)=0,无毒无味,不可燃。GWP(温室效应)=0.29,偏高,从环保方面来说不理想,已被例为过渡型产品,但目前它仍是主流产品。
1.1 R-134a制冷剂系统相比R-12有如下特点:
1.1.1 制冷剂分子小,对水的溶解度小,与冷冻油不相容。
1.1.2 冷冻油(专用,活塞式压缩机用PAG油,旋转式压缩机用HAB油)吸水强,会伤害皮肤,冷冻油与水作用生成脂肪酸对系统管道和压缩机产生腐蚀与镀铜现象。
1.2 系统里杂质和水分的来源:
1.2.1 来源于原材料。制冷剂、冷冻油以及系统部件或多或少存在杂质或水分;
1.2.2 系统泄漏后压缩机低压端会变成负压,冷冻室或冷藏室、周围空气量的杂质或水分被吸入系统;
1.2.3 打开系统的时间过长,空气里的杂质或水分进入系统;
1.2.4 焊接系统过程中,由于高温系统内壁氧化产生杂质;
1.2.5 在检漏时压缩空气或氮气(氮气也会含有水分)的水分压入系统;
1.3 R-134a制冷剂系统的维修
R-134a制冷剂系统的维修相比R-12大同小一,只是R-134a制冷剂系统维修的要求更高。由于制冷剂、冷冻油的特点,剂系统流量小,容易产生积存杂质或水分造成堵塞(脏物或冰堵)或压缩机受损。在维修时要特别注意控制防止发生堵塞并注意压缩机性能的检查。
1.3.1 维修场所环境、设施。有条件的,如各大医院、控制中心、药厂的维修部门和厂商的定点服务机构等,这些机构规模较大,制冷设备维修量大,专业性较强,且条件较好,建议使用专用的、宽敞明亮、整洁且温湿度适宜的维修室,目前,维修场所脏、乱、差是普偏现象,应重视环境整治,尽量控制尘埃杂质和水分,为保证维修质量提供良好的条件。
1.3.2 选择好维修原材料部件的生产厂家、进货渠道。在选购(压缩机、制冷剂、冷冻油、蒸发器、冷凝器、过滤器和管道等)时考察厂家是否经过质量认证,产品是否符合相关技术规范,确保购进高质量的材料,使材料所含杂质和水分得到有效控制。
1.3.3 系统材料和维修工具专用。由于制冷剂、冷冻油的特性有别,则压缩机、制冷剂、冷冻油、过滤器以及维修所用的真空泵、阀表管道等必须专用。
1.3.4 过滤器是控制系统堵塞关键部件,安装在冷凝器末端与节流器(毛细管)之间,内装分子筛和干燥剂,系统用它来吸附系统内的杂质和水分,只让制冷剂通过而不让杂质和水分其通过。在选择时要根据制冷剂和冷冻油选择分子筛孔径的大小和干燥剂种类。应选孔径比制冷剂分子稍大,只让制冷剂通过而杂质和水分通不的,且孔径要尽量小的分子筛。干燥剂量要尽量多,确保有足够的吸附水分的容量。过滤器容积要尽量大,确保有足够的容量空间容纳分子筛、干燥剂以及被吸附的杂质和水分。注意,维修打开系统要更换新的过滤器。
1.3.5 动修系统要更换上新的冷冻油。多数制冷设备从一开始使用就从不断电,特别是设备出故障后不停机,压缩机一致长期运转会导致冷冻油老化。更换时要对冷冻油恒温加热(100℃左右)1小时除去水分(新的冷冻油或多或少会含有一定水分,冷冻油在流通、储存的各个环节也有可能吸收空气水分)再加到系统里。
1.3.6 动修系统要对压缩机性能进行检查。由于冷冻油与水作用生成脂肪酸对压缩机产生腐蚀,另一方面,设备出现故障后不停机,压缩机一致长期运转会导致压缩机性能减退。若制冷能力低下,系统不存在漏或堵的问题,那一定是压缩机的问题,应更换相同型号新的压缩机。
1.3.7 维修时制冷系统杂质的控制。接焊系统要尽量迅速,焊接温度要尽量低,焊接尽量选择低熔点的焊料(铜与铜用银焊条,铜与其他金属用铜焊条)。焊接毛细管要小心,不要直截对毛细管加热,只能对过滤器或蒸发器变径管加热,以免造成毛细管熔化或管径变细。焊接时间过长或焊接温度过高会使系统管壁氧化产生杂质。打开系统要迅速封闭,维修更换所拆封新的部件要迅速安装在系统上,暂时不用的部件要封口保存,维修不能使用其它类型制冷剂或冷冻油系统用过的部件,以免部件受污染造成系统堵塞。
1.3.8 制冷系统水分的控制,它是靠干燥抽真空来实现。有条件的可以建一个1.2米×1.5 米高2米的专用干燥房(或添置干燥设备),采用电热并可调自动恒温,根据所干燥的材料调整温度,一般80-90℃,并注意温度不能过高以免损坏部件。目前常见的冰柜、空调和微型冷库(一般都是一体机)的制冷机组以及易移动的制冷系统都可置于干燥房里面干燥抽真空。注意,使用真空泵的油必须与制冷系统的用油相同。在一般维修场所条件受限,系统在没有干燥房或干燥设备条件下,完全靠抽真空是不可能彻底抽出水分的,所以要控制系统水分量成为了难题。为此,我建议:除上述动修系统要迅速外,接焊技术要熟练,保证焊好的制冷系统严密不漏,管道内壁不变型(特别注意毛细管)。焊好的制冷系统用反光镜检查焊接部位是否严密,焊接处光洁、无气泡即可,不能再用压缩空气或氮气(因氮气仍存在一定水分)检漏。不然,水份一但进入制冷系统就会造成“冰堵”。在对系统抽真空的过程中,要设法对制冷系统进行加热干燥(一般80-90℃,3-4小时)。水分在高温状态下气化才容易被抽出,否则,真空泵再好,抽的时间再长也无济于事。例如:对冰箱制冷系统抽真空的同时要启动压缩机压缩机(机内温度可逐渐升至80-90℃,水分随温度升高和压力减小而气化容易被抽出)和关闭箱门对冷藏室和冷冻室加热使系统蒸发器升温(利用辐射好的或风热等电热器件,在温度控制器控制下加热恒定在70-80℃,道理同前。注意高了会破坏箱体内壁)。抽真空4小时后只停止压缩机工作,继续对系统抽真空,对冷藏室和冷冻室加热1-2小时后再进入充注工序。注意,使用真空泵的油必须与制冷系统的用油相同。维修其它类型制冷系统时,也同样要设法干燥抽真空,其方法就不一一地说了。
1.3.9 R-134a制冷剂会伤害皮肤,要注意防护。
2 R-600a制冷剂系统的維修
R-600a分子直径小,分子量为58,无色微容于水,性能稳定,环保性能最好,其ODP(消耗臭氧潜能)=0,GWP(温室效应)=0,且无毒无味,是理想的R-12制冷剂的替代品。但是R-600a制冷剂的一个最大弱点是与空气混合遇明火会发生爆炸,爆炸极限为1.9%-8.4%(体积比)。R-600a制冷剂系统的维修R-134a大致相同,这里就只说维修系统的安全问题了。
2.1 由于R-600a易燃,控制系统电器元件采用无接点且密封,如启动继电器PTC等。更换时要掌握好这一原则。
2.2 维修场地要宽敞、明亮、平整(由于制冷剂比重比空气大,防止R-600a气体积存)、通风良好。场地及周围无点火装置和易燃物。通风设备及其它电器应使用防爆型的且接地要可靠。总电源开关应设在场地之外,并有防护装置。维修场地内要备两个灭火器并放在水手可触的地方。
2.3 动修系统前设法将制冷系统内的制冷剂排到室外。方法是将排气管引至室外,割断干燥过滤器处毛细管,干燥过滤器排气孔处于开口状态,启动压缩机运行5-10分钟将制冷系统内的制冷剂排到室外,再断开电源,密封干燥过滤器的排气孔,用专用真空泵连接到压缩机的低压管处抽真空10分钟,真空泵的排气管同样要置于室外将制冷系统内余存少量的制冷剂排到室外。注意,必须使系统内制冷剂含量减小至最小值方可焊接,以防爆炸事故。
制冷设备广泛地应用于医疗卫生、疾病控制、生物制药等领域。目前,制冷设备的制冷方式主要是利用制冷剂工质媒介通过冷热交换来实现。由于传统的R-12制冷剂对大气臭氧层的破坏和温室效应,进入二十一世纪来,逐渐被R-134a和R-600a等新型制冷剂取代。
制冷设备虽然品类繁多,但原理大同小一,由制冷系统和控制系统组成。
制冷系统结构较为简单,原理也较简单,就是利用压缩机做功使制冷剂在系统内通过气态、液态的循环变化吸收箱内温度,冷凝器释放温度来实现制冷。但在制冷系统原材料生产、装配以及维修的各个环节要求较高,特别是制冷系统洁净度和水分量的控制,如对其控制不严,将造成制冷系统堵塞(脏堵或冰堵)导致制冷设备不制冷或制冷降温达不到要求。堵塞(脏堵或冰堵)问题是多年来一至困扰制冷工程技术人员的难题。
1 R-134a制冷剂系统的维修
R-134a的制冷剂热物理性质与R-12十分相近, ODP(消耗臭氧潜能)=0,无毒无味,不可燃。GWP(温室效应)=0.29,偏高,从环保方面来说不理想,已被例为过渡型产品,但目前它仍是主流产品。
1.1 R-134a制冷剂系统相比R-12有如下特点:
1.1.1 制冷剂分子小,对水的溶解度小,与冷冻油不相容。
1.1.2 冷冻油(专用,活塞式压缩机用PAG油,旋转式压缩机用HAB油)吸水强,会伤害皮肤,冷冻油与水作用生成脂肪酸对系统管道和压缩机产生腐蚀与镀铜现象。
1.2 系统里杂质和水分的来源:
1.2.1 来源于原材料。制冷剂、冷冻油以及系统部件或多或少存在杂质或水分;
1.2.2 系统泄漏后压缩机低压端会变成负压,冷冻室或冷藏室、周围空气量的杂质或水分被吸入系统;
1.2.3 打开系统的时间过长,空气里的杂质或水分进入系统;
1.2.4 焊接系统过程中,由于高温系统内壁氧化产生杂质;
1.2.5 在检漏时压缩空气或氮气(氮气也会含有水分)的水分压入系统;
1.3 R-134a制冷剂系统的维修
R-134a制冷剂系统的维修相比R-12大同小一,只是R-134a制冷剂系统维修的要求更高。由于制冷剂、冷冻油的特点,剂系统流量小,容易产生积存杂质或水分造成堵塞(脏物或冰堵)或压缩机受损。在维修时要特别注意控制防止发生堵塞并注意压缩机性能的检查。
1.3.1 维修场所环境、设施。有条件的,如各大医院、控制中心、药厂的维修部门和厂商的定点服务机构等,这些机构规模较大,制冷设备维修量大,专业性较强,且条件较好,建议使用专用的、宽敞明亮、整洁且温湿度适宜的维修室,目前,维修场所脏、乱、差是普偏现象,应重视环境整治,尽量控制尘埃杂质和水分,为保证维修质量提供良好的条件。
1.3.2 选择好维修原材料部件的生产厂家、进货渠道。在选购(压缩机、制冷剂、冷冻油、蒸发器、冷凝器、过滤器和管道等)时考察厂家是否经过质量认证,产品是否符合相关技术规范,确保购进高质量的材料,使材料所含杂质和水分得到有效控制。
1.3.3 系统材料和维修工具专用。由于制冷剂、冷冻油的特性有别,则压缩机、制冷剂、冷冻油、过滤器以及维修所用的真空泵、阀表管道等必须专用。
1.3.4 过滤器是控制系统堵塞关键部件,安装在冷凝器末端与节流器(毛细管)之间,内装分子筛和干燥剂,系统用它来吸附系统内的杂质和水分,只让制冷剂通过而不让杂质和水分其通过。在选择时要根据制冷剂和冷冻油选择分子筛孔径的大小和干燥剂种类。应选孔径比制冷剂分子稍大,只让制冷剂通过而杂质和水分通不的,且孔径要尽量小的分子筛。干燥剂量要尽量多,确保有足够的吸附水分的容量。过滤器容积要尽量大,确保有足够的容量空间容纳分子筛、干燥剂以及被吸附的杂质和水分。注意,维修打开系统要更换新的过滤器。
1.3.5 动修系统要更换上新的冷冻油。多数制冷设备从一开始使用就从不断电,特别是设备出故障后不停机,压缩机一致长期运转会导致冷冻油老化。更换时要对冷冻油恒温加热(100℃左右)1小时除去水分(新的冷冻油或多或少会含有一定水分,冷冻油在流通、储存的各个环节也有可能吸收空气水分)再加到系统里。
1.3.6 动修系统要对压缩机性能进行检查。由于冷冻油与水作用生成脂肪酸对压缩机产生腐蚀,另一方面,设备出现故障后不停机,压缩机一致长期运转会导致压缩机性能减退。若制冷能力低下,系统不存在漏或堵的问题,那一定是压缩机的问题,应更换相同型号新的压缩机。
1.3.7 维修时制冷系统杂质的控制。接焊系统要尽量迅速,焊接温度要尽量低,焊接尽量选择低熔点的焊料(铜与铜用银焊条,铜与其他金属用铜焊条)。焊接毛细管要小心,不要直截对毛细管加热,只能对过滤器或蒸发器变径管加热,以免造成毛细管熔化或管径变细。焊接时间过长或焊接温度过高会使系统管壁氧化产生杂质。打开系统要迅速封闭,维修更换所拆封新的部件要迅速安装在系统上,暂时不用的部件要封口保存,维修不能使用其它类型制冷剂或冷冻油系统用过的部件,以免部件受污染造成系统堵塞。
1.3.8 制冷系统水分的控制,它是靠干燥抽真空来实现。有条件的可以建一个1.2米×1.5 米高2米的专用干燥房(或添置干燥设备),采用电热并可调自动恒温,根据所干燥的材料调整温度,一般80-90℃,并注意温度不能过高以免损坏部件。目前常见的冰柜、空调和微型冷库(一般都是一体机)的制冷机组以及易移动的制冷系统都可置于干燥房里面干燥抽真空。注意,使用真空泵的油必须与制冷系统的用油相同。在一般维修场所条件受限,系统在没有干燥房或干燥设备条件下,完全靠抽真空是不可能彻底抽出水分的,所以要控制系统水分量成为了难题。为此,我建议:除上述动修系统要迅速外,接焊技术要熟练,保证焊好的制冷系统严密不漏,管道内壁不变型(特别注意毛细管)。焊好的制冷系统用反光镜检查焊接部位是否严密,焊接处光洁、无气泡即可,不能再用压缩空气或氮气(因氮气仍存在一定水分)检漏。不然,水份一但进入制冷系统就会造成“冰堵”。在对系统抽真空的过程中,要设法对制冷系统进行加热干燥(一般80-90℃,3-4小时)。水分在高温状态下气化才容易被抽出,否则,真空泵再好,抽的时间再长也无济于事。例如:对冰箱制冷系统抽真空的同时要启动压缩机压缩机(机内温度可逐渐升至80-90℃,水分随温度升高和压力减小而气化容易被抽出)和关闭箱门对冷藏室和冷冻室加热使系统蒸发器升温(利用辐射好的或风热等电热器件,在温度控制器控制下加热恒定在70-80℃,道理同前。注意高了会破坏箱体内壁)。抽真空4小时后只停止压缩机工作,继续对系统抽真空,对冷藏室和冷冻室加热1-2小时后再进入充注工序。注意,使用真空泵的油必须与制冷系统的用油相同。维修其它类型制冷系统时,也同样要设法干燥抽真空,其方法就不一一地说了。
1.3.9 R-134a制冷剂会伤害皮肤,要注意防护。
2 R-600a制冷剂系统的維修
R-600a分子直径小,分子量为58,无色微容于水,性能稳定,环保性能最好,其ODP(消耗臭氧潜能)=0,GWP(温室效应)=0,且无毒无味,是理想的R-12制冷剂的替代品。但是R-600a制冷剂的一个最大弱点是与空气混合遇明火会发生爆炸,爆炸极限为1.9%-8.4%(体积比)。R-600a制冷剂系统的维修R-134a大致相同,这里就只说维修系统的安全问题了。
2.1 由于R-600a易燃,控制系统电器元件采用无接点且密封,如启动继电器PTC等。更换时要掌握好这一原则。
2.2 维修场地要宽敞、明亮、平整(由于制冷剂比重比空气大,防止R-600a气体积存)、通风良好。场地及周围无点火装置和易燃物。通风设备及其它电器应使用防爆型的且接地要可靠。总电源开关应设在场地之外,并有防护装置。维修场地内要备两个灭火器并放在水手可触的地方。
2.3 动修系统前设法将制冷系统内的制冷剂排到室外。方法是将排气管引至室外,割断干燥过滤器处毛细管,干燥过滤器排气孔处于开口状态,启动压缩机运行5-10分钟将制冷系统内的制冷剂排到室外,再断开电源,密封干燥过滤器的排气孔,用专用真空泵连接到压缩机的低压管处抽真空10分钟,真空泵的排气管同样要置于室外将制冷系统内余存少量的制冷剂排到室外。注意,必须使系统内制冷剂含量减小至最小值方可焊接,以防爆炸事故。