项目六、空调装置的自动化控制 ( 一 )

模块九、空气调节系统

六、空调装置的自动化控制 ( 一 )

城轨车辆空调装置以自动控制为主，在自动控制部分发生故障时，采用手动调节装置。

城轨车辆空调系统的自动化包括： 1 、制冷剂供液量的自动调节 2 、压缩机制冷量的自动调节 3 、被冷却对象温度工况的自动控制 4 、自动保护装置

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节 ( 一 ) 热力膨胀阀 在制冷系统中，能够按一定需要向蒸发器中供应液体制冷剂的设备，总称为流量控制设备。 自动调节流量的设备很多，对蒸发器供液量的自动调节通常用热力膨胀阀。 热力膨胀阀也称自动膨胀阀，它除了利用蒸发器出口处制冷剂蒸气的过热度来调节制冷剂流量外，还对高压液体制冷剂起节流降压作用，使制冷剂一出阀孔就沸腾膨胀为湿蒸气，故也称节流阀。

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节 1 、内平衡式热力膨胀阀 热力膨胀阀按平衡方式的不同，可分为内平衡式和外平衡式两种。

热力膨胀阀

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节 内平衡式热力膨

胀阀的结构，它是由感温包、毛细管、膜片、顶杆、阀座、阀针及调节机构等组成。

膨胀阀接在蒸发器的进口管上。

热力膨胀阀结构

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节 感温包感受制冷剂离开蒸发器时的温

度，与其温度相对应的饱和压力 P1 经毛细管传至膨胀阀上部的膜片上，使膜片有一向下的推力 F1 ＝ P1·A ，（ A 为膜片受压面积），作用方向使阀门向开启方向移动，膜片下面所承受的力有两个：一是经过阀门节流后制冷剂的压力 F0 ＝ P0·A ；另一个是弹簧力 F2 。这两个力的作用方向是使阀门朝关闭方向移动，这些力应当平衡，即 F1 ＝ F0 ＋ F2 ，此时膜片不动，阀针孔的开启度不变。 内平衡热力膨胀阀

膨胀阀的工作原理 : 利用 F1 力的变化来改变针孔的开启度，从而改变制冷剂的流量，实现自动调节。 当蒸发器的供液量较少时，蒸发器出口蒸气的过热度增大，使感温包中蒸气温度升高，压力增大， F1> F0 ＋ F2 ，迫使膜片向下弯曲，通过顶杆，使弹簧压缩，因而阀孔开大，供液量增加；反之供液量较多时，出口蒸气过热度减小，感温系统中的压力降低， F1< F0 ＋ F2 ，针阀受弹簧的压力而自动将阀孔关小，供液量减少。热力膨胀阀对于蒸发器的负荷的变动，是通过感温包和蒸发器内的压力，不断地传递给预先调好的弹簧上，根据给定的过热度来调节制冷剂的流量，最大限度的发挥蒸发器的能力。

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节

2 、外平衡式热力膨胀阀 当蒸发器盘管较长，制冷剂在盘管中流动阻力引起的压力降较大时，蒸发器的进口和出口将有较大的压力差，如仍采用内平衡式膨胀阀，将增加阀门的关闭过热度，导致热力膨胀阀供液量不足，就应采用外平衡式热力膨胀阀。

( 一 ) 制冷剂供液量的自动调节

外平衡式热力膨胀阀的结构与内平衡式基本相同，只是它的膜片下方不与供入蒸发器的制冷剂接触，而是设有一个空腔，用平衡管与蒸发器出口连接。所以膜片下面承受的压力不是节流后蒸发进口的压力 P0 ，而是出口压力 P01 ，其调节特性就不受盘管中由于流动阻力所引起的压力差的影响。所以在蒸发器冷却盘管较长，阻力损失较大，应采用外平衡式热力膨胀阀。

外平衡热力膨胀阀

车辆空调装置经常应用的制冷量调节方法有压缩机启停控制，压缩机运行台数控制及采用变频调速几种方式。 1 、压缩机启停控制 压缩机启停控制是最简单的制冷量调节方法，用低压继电器直接控制压缩机的启停，这种调节方法适用于热负荷变化不太剧烈的场合。如果热负荷变化过大、过频，会造成压缩机频繁启动，电机过热和运动件过度磨损，引起温度的较大波动。

( 二 ) 压缩机制冷量的自动调节

2 、压缩机运行台数控制 在单元式空调装置中，如果有两套空调机组，共有四台压缩机，可以根据热负荷的变化，改变投入运行压缩机的台数来实现制冷量的调节。 3 、变频调速控制 压缩机的制冷能力与其转速成比例，可以通过改变转速实现制冷量的调节。变频调速是采用变频器改变电机的输入电压，使转速平滑改变，是一种最方便和理想的变速能量调节方式，随着电子工业的发展，制冷及空调装置中已大量采用。

( 二 ) 压缩机制冷量的自动调节

热力膨胀阀只能控制制冷剂的流量而不能保持蒸

发温度和蒸发压力一定。要控制客室内的温度，就必

须使用温度控制器。温度控制器又叫温度继电器，采

用热敏电阻、接触温度计或膨胀盒等感温元件，控制

接通或切断空调设备电路，使车内保持规定温度。

( 三 ) 被冷却对象温度工况的自动控制