【空调低压过低是什么】制冷剂过冷对机房空调运行的影响及解决方案

1.概述：

正常情况下，空调在冷凝压力下降时冷却量上升。但是冬季运行的机房空调，这种冷却量没有上升，反而下降，偶尔发生大量低压故障，导致压缩机停机，机房温度过高，威胁通信设备安全的现象尤其代表ISOVEL、PAYA等机房空调。检查结果表明，上述问题的发生与膨胀阀的工作状态有关。也就是说，冷量减少和低压故障是膨胀阀的操作异常，不是由于氟利昂减少、干燥过滤器堵塞、过滤器、风扇、皮带等原因造成的。

膨胀阀工作原理：

膨胀阀是通过控制蒸发器出口气体制冷剂的过热来控制进入蒸发器的制冷剂流量。专用空调使用外部平衡充气阀，结构如图1所示。膨胀阀由检测机制、执行机制、调节机制和阀体组成。感应机关将填充氟利昂工质，温度感应包将安装在蒸发器出口处。由于过热的影响，出口温度和蒸发温度之间存在温差，通常称为过热。温度检测袋检测蒸发器出口温度后，将整个检测系统定位在相应的饱和压力Pb上。如图1所示，该压力通过膜片传递到顶针。压力腔上方的膜膜只有Pb，膜下方有调整弹簧的弹簧力Pt和蒸发压力P0，三者平衡时有Pb=Pt Po，有PbPt Po时蒸发器热负荷大，出口过热高。通过膜片用顶针传递这个压力信号，阀芯会向下，膨胀阀会开得很大，制冷剂相反，膨胀阀会开得很小，制冷剂流量会按比例减少。

3.过冷：

冷却剂凝结成液体，持续冷却。也就是说，过冷、液体的实际温度和饱和温度之间的差异称为过冷度。一般来说，一定值的过冷是必要和有益的，可以防止膨胀阀前管内制冷剂蒸发，使通过膨胀阀的制冷剂质量减少，防止膨胀阀容量减少，增加冷却量。(威廉莎士比亚，冷却剂，冷却剂，冷却剂，冷却剂，冷却剂，冷却剂，冷却剂，冷却剂)但是，如果过冷度过大，会干扰膨胀阀的工作条件，严重时会干扰膨胀阀的工作。

R22建议的过冷情况见表。

膨胀阀故障分析：

忽略膨胀阀温度的影响，膨胀阀的打开度仅由温度包内的气体压力决定，温度包温度变化时，温度检测压力会发生变化，膨胀阀打开度也会发生变化。但是，实际情况下，膨胀阀压力隔膜上部也对应于图2所示的温度检测袋，这可以感受到阀门温度，即制冷剂液体的温度。

结果，温度感应气体压力取决于膨胀阀隔膜上部和温度感应袋两侧的共同压力。制冷剂温度变化时，温度感应气体压力也会变化。这种压力变化阻碍了膨胀阀的正常运行。制冷剂温度高，膨胀阀膜片的上部压力增加，开放度相应增加，这就是夏季空调蒸发压力上升的原因。冬天制冷剂的过冷度很大。即制冷剂温度低，阀门温度也降低，左侧减温袋的压力下降，受其影响，膨胀阀变小，通过膨胀阀的制冷剂流量下降，进入蒸发器的制冷剂减少，蒸发压力降低，冷却量减少。如果这个过冷度太大(室温25度，进入膨胀阀的液体温度不能低于10度)，则会产生严重的干扰信号，导致膨胀阀过度关闭，低压明显降低。低压压力低于空调报警值时，会发生低压报警，导致空调停机。

这里是杭州市通信分公司经方软开关室。HIROSS40UA机房空调冬季运行时，通过室外机风速调节方法受到不同的冷凝压力。以下是用不同冷凝压力测量的蒸发压力数据。

从表中可以看出，冷凝温度逐渐下降，蒸发压力也开始下降，冷凝压力在17.0 ~ 13.5千克/cm2期间蒸发压降缓慢。如果冷凝器排出热量过多，冷凝压力进一步下降，蒸发压力下降的趋势就会增大，如果高压压力低于11.5千克/cm2，空调蒸发压力就会明显降低，达到至少2.4千克/cm2，不久空调就会出现低压警报(HIROSS空调低压开关设置为2.6千克/cm2警报)

在北方地区，过冷现象在膨胀阀的工作干扰中尤为明显。气温过低，冷凝器过度冷凝，制冷剂冷却过多，膨胀阀隔膜上部的气体凝结成液体，膨胀阀打不开，空调完全失去工作力。

故障分析结论：

结论冬季空调出现低压故障的原因是制冷剂液体太冷，干扰了膨胀阀的打开度，使膨胀阀运行异常。

5.解决方案：

我们根据以下两个想法开发了解决方案。

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1）让膨胀阀不受过冷度影响。

2）防止过冷度过大。

5.1. 电子膨胀阀——吸气过热度控制

从膨胀阀角度出发，不采用热力膨胀阀，采用电子膨胀阀。由于电子膨胀阀根据微电脑的指令，调节阀的开启度，不受阀体温度的影响，可以较好地解决这一问题。

吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器、控制器组成，工作时，压力传感器P将蒸发器出口压力、温度传感器T将压缩机吸气过热度传给控制器，控制器将信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需要的位置。以保持蒸发器需要的供液量。电子膨胀阀——吸气过热度控制制冷系统原理图如图三所示：

图3 电子膨胀阀——吸气过热度控制制冷系统原理图

5.2. 压力调节阀和旁通调节阀稳定冷凝压力。

在我国北方地区，由于冬季寒冷，最低温度可达-40℃，标准的机房空调机无法在此温度下正常运行。需要对冷凝器进行改造，以实现一台冷凝器冬、夏自动控制有效冷凝面积，达到低温下制冷运行的目的。

原理如下：（图4）当冬季冷凝压力下降时，压力调节阀根据阀前冷凝压力关小调节阀，使冷凝器中液面升高，减小冷凝面积，使冷凝压力回升到给定值；当冷凝压力回升到一定值时，调节阀相对开大，使冷凝压力不致过分升高。旁通调节阀则根据贮液器内的压力来控制其开启度，使贮液器内的压力与冷凝压力始终保持恒定的差值，不致过高。这种方法可以防止制冷剂过冷，避免膨胀阀出现过度关闭的问题，从而保证膨胀阀的正常工作。

5.3. 压力控制冷却风量。

采用压力开关控制风机的开停或者用压力调速器控制风速来调节冷却风量，进而达到控制冷凝压力的目的。我们进行了不同的试验。

压力控制器控制：将冷凝器风机改为压力控制，压力开关控制风机的开或停来调节冷却风量，保障冷凝压力在一个合适范围，防止过冷度失控。方法如下（我们采用PENN PLT056N025型压力控制器）：

1) 停机，切断空调电源。

2) 拆下调速板和温度传感器，在ISOVEL调速板位置装上压力控制器。

3) 接好电线（接线方法如图三所示）和压力探头，防止制冷剂泄露。

4) 将压力控制器动作压力设置为1.7MPa，回差压力设置为0.3MPa。

5) 检查无误后，送电开机，根据压力表读数校正压力控制器的设定。

改造后，空调的冷凝压力由压力控制器控制，当高压压力高于1.7Mpa时，冷凝风机启动,当压力低于1.4 Mpa时，冷凝风机停止,通过风机的开停,将压力控制在1.4—1.7Mpa之间，防止了风机的连续运转造成制冷剂过冷度太大，制冷剂的过冷度被限定在容许的范围内（3－6℃），图6是冷凝器的压力工作图。

从图中可以看出，系统压力波动较为频繁，但由于ISOVEL空调冷凝器下部装有一个较大的储液桶，起到供液均衡作用，所以对空调工作影响不大。缺点是风机频繁启动，噪声比改造前有所提高。

压力调速控制：用压力调速器取代了压力控制器（我们采用JOHNSON的P215DP-9100型压力调速器），控制器根据系统压力自动控制风机转速，并达到一个平衡点，工作方式如图7，当冷凝压力达到1.6MPa时，压力开关输出电压，风机启动，这时，风机转速很低，随着冷凝压力的升高，风机转速加快，直到冷凝压力大于等于2.0MPa时，压力控制器输出最大电压，此时风机达到最大转速；随着冷凝压力的降低，风机转速降低，当压力等于启动点的位置1. 6MPa时，压力开关切断电压，风机停机。接线图8如，这种方式，弥补了方法A的缺点，制冷循环压力稳定，没有风机频繁启动的噪声，尤其适合在住宅小区等对噪声有控制的地方。