張偉旗

(江西銅業(yè)集團銅材有限公司, 江西 貴溪 335424)

設(shè)備節(jié)能

礦用電動輪自卸卡車空調(diào)系統(tǒng)典型故障探究及處理

張偉旗

(江西銅業(yè)集團銅材有限公司, 江西 貴溪 335424)

介紹了礦用電動輪自卸卡車空調(diào)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成和工作原理，分析了系統(tǒng)典型故障，提出了相應(yīng)的解決方法。

礦用電動輪； 自卸卡車； 空調(diào)系統(tǒng)； 壓縮機

礦用電動輪自卸卡車工況惡劣，對司機身心健康影響極大。因此，為保證礦山安全環(huán)保生產(chǎn)，對司機駕駛室空調(diào)系統(tǒng)的典型故障進行深入的探究及處理，十分必要。

1 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)組成

礦用電動輪自卸卡車空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(制冷劑泵)、備用閥、儲液干燥器、冷凝器、膨脹斷流閥、蒸發(fā)器、節(jié)溫器、壓縮機離合器、管路及電控系統(tǒng)等組成，見圖1。

(1)壓縮機(制冷劑泵)。壓縮機做功將低溫低壓的制冷劑壓縮成高溫高壓的蒸汽[1]，即其將系統(tǒng)的低壓側(cè)變至高壓側(cè)。它聚集了從蒸發(fā)器(低側(cè))返回的制冷劑，產(chǎn)生高壓和遠高于外界氣溫的溫度。制冷劑與外界空氣的溫差，是幫助冷凝器中從熱制冷劑氣體到冷外界空氣的快速加熱氣流所必需的。為產(chǎn)生高壓集結(jié)，壓縮機通過吸氣閥從蒸發(fā)器吸入制冷劑，且在壓縮行程期間，迫使其通過排放閥進入冷凝器，高溫高壓過熱的制冷劑被冷凝器冷卻降溫。來自壓縮機動作的壓力使制冷劑通過冷凝器、儲液干燥器和連接軟管，至膨脹閥。發(fā)動機通過V 形皮帶驅(qū)動壓縮機和裝在壓縮機驅(qū)動軸上的電控離合器。

1.送風機開關(guān)；2.恒溫開關(guān)；3.蓄電池電源；4.斷路器；5.送風機；6.溫度傳感器；7.蒸發(fā)器；8.膨脹閥；9.吸油管路；10.測試壓力表和復(fù)式接頭；11.壓縮機；12.制冷劑容器；13.電磁離合器；14.壓縮機驅(qū)動皮帶輪；15.儲液干燥器；16.排放管路；17.冷凝器圖1 電動輪自卸卡車空調(diào)系統(tǒng)示意圖

(2)備用閥。所有的程序如排放、抽空、和對系統(tǒng)充料等都通過該閥進行?？蓪в姓w備用閥的快速連接軟管端管接頭安裝在系統(tǒng)服務(wù)端口，以便于維護；在備用閥端口處，將復(fù)式接頭壓力表組件接入系統(tǒng)。

(3)儲液干燥器。儲液干燥器為系統(tǒng)關(guān)鍵零部件，接收來自冷凝器的液體制冷劑，且除去可能進入系統(tǒng)的所有水分和雜質(zhì)。其儲液部分是根據(jù)膨脹閥的需求，暫時儲存額外的制冷劑，直到蒸發(fā)器需要它們。能除去氣體、液體或固體中水分的固體干燥劑被保持在儲液器中兩個篩網(wǎng)即濾網(wǎng)之間，觀察窗可指示系統(tǒng)充料，若觀察窗不清晰，說明系統(tǒng)缺少制冷劑；而水分指示器無水分時，指示器為藍色；當變?yōu)槊咨螯S褐色時，必須更換干燥器。

(4)冷凝器。通常位于散熱器的前側(cè)或卡車的頂部。它接收來自壓縮機的高壓、高溫的制冷劑蒸汽，且將其液化為高壓、熱的液體。其允許從熱的制冷劑蒸汽到較冷的外界空氣的熱傳遞。制冷劑將氣體變?yōu)橐后w，熱交換由經(jīng)過冷凝器的較冷的氣流完成。其冷卻來自于散熱器風扇的氣流與車輛移動所提供的沖壓空氣。沖壓空氣冷凝器則依靠車輛的移動來迫使大量空氣經(jīng)過冷凝器的散熱片和管。

(5)膨脹斷流閥。位于蒸發(fā)器入口附近，具有節(jié)流、調(diào)制和控制蒸發(fā)器線圈的液體制冷劑的功能，提供蒸發(fā)器內(nèi)合適的壓力和溫度控制。其使用內(nèi)部以及外部平衡閥，可控制進入蒸發(fā)器線圈的制冷劑量，負荷增加時，閥開啟得更大響應(yīng)，以使進入蒸發(fā)器的量更多；負荷減小時，閥起作用使較少的制冷劑進入蒸發(fā)器。

(6)蓄能器?？山邮諄碜哉舭l(fā)器汽化的制冷劑。因此，水分和所有殘留的液體制冷劑被聚集在其底部。水分被干燥劑吸收，液體制冷劑的儲存是暫時的，當液體汽化成氣體時，它將從蓄能器的底部被引導(dǎo)至壓縮機。該過程不僅將其用作儲存裝置，且可防止壓縮機的液體停滯。而低側(cè)的維護端口也位于其上。

(7)蒸發(fā)器。送風機是其關(guān)鍵部件。它不僅將負載熱量的空氣吸入蒸發(fā)器，且迫使它們處于制冷劑周圍環(huán)繞著蒸發(fā)器的散熱片和線圈上，冷卻的空氣則流出蒸發(fā)器，進入駕駛室。其溫度是通過其內(nèi)部的壓力、出口溫度及壓力來控制的。

(8)節(jié)溫器。壓縮機上使用的電磁離合器由蒸發(fā)器內(nèi)的節(jié)溫器控制、司機預(yù)設(shè)，保證駕駛室恒溫控制，且可起到過熱保護作用。熱時，開關(guān)閉合；冷時，開關(guān)斷開；離合器的循環(huán)動作維持著蒸發(fā)器的溫度；其另設(shè)有延伸至蒸發(fā)器線圈的毛細管傳感溫度，以打開和閉合電氣觸點。

(9)壓縮機離合器。與節(jié)溫器連接，采用電磁離合器以在無需壓縮機時脫離壓縮機，如除霜循環(huán)在蒸發(fā)器上指示時以及系統(tǒng)或送風機被關(guān)閉時。因零件磨損很少，恒定場離合器是最理想的型式。根據(jù)磁場和壓縮機的型式，磁場以機械方式被安裝于壓縮機，轉(zhuǎn)子由軸承和卡環(huán)保持在電樞上，電樞裝在壓縮機體上；此外，系統(tǒng)壓力異常時，其電路安全開關(guān)控制離合器可使離合器脫離。

(10)TrinaryTM開關(guān)：裝在儲液干燥器上，監(jiān)控和控制系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑壓力。如其名字一樣，其獨特功能是：系統(tǒng)壓力太高或太低時，使壓縮機離合器脫離；壓力正常變化時，使散熱器風扇驅(qū)動離合器嚙合和脫離。

2 系統(tǒng)主要工作原理

壓縮機(制冷劑泵)通過吸氣閥(低側(cè))吸入低壓、負載熱量的制冷劑氣體，將其加壓并迫使其通過排放閥(高側(cè))至冷凝器，通過冷凝器的環(huán)境空氣帶走了制冷劑循環(huán)的熱量，導(dǎo)致制冷劑從氣體轉(zhuǎn)化為液體繼續(xù)流至儲液干燥器，雜質(zhì)在此處被濾出、水分被清除，高壓液體制冷劑流入膨脹閥，可測量進入蒸發(fā)器制冷劑的量，制冷劑經(jīng)過該閥時，變?yōu)榈蜏?、低壓液體且充滿蒸汽，導(dǎo)致制冷劑變冷；當剩余的低壓液體接近蒸發(fā)器時，開始沸騰汽化，增大冷卻；駕駛室的濕、熱空氣通過蒸發(fā)器送風機被蒸發(fā)器帶走。因制冷劑比空氣溫度低，吸熱產(chǎn)生返回駕駛室的冷空氣，空氣中的水分在進入蒸發(fā)器時冷凝且滴入排放盤，并在此處被排出駕駛室。當加熱的低壓氣體通過吸入側(cè)再次被吸入壓縮機時，該循環(huán)結(jié)束。

3 系統(tǒng)典型故障探究及處理

可充分利用復(fù)式接頭壓力表組件的讀數(shù)來進行故障診斷，如圖2所示。

圖2 復(fù)式接頭壓力表組件

3.1 冷卻不足

其主要表現(xiàn)為低側(cè)和高側(cè)壓力低、排出空氣稍微有點涼。主因是制冷劑充料不足，導(dǎo)致壓力略低于正常壓力。此時，應(yīng)進行泄漏測試檢查：若無泄漏，回收制冷劑、用秤補充適量制冷劑入系統(tǒng)，再檢查系統(tǒng)性能；若泄漏，可在定位泄漏源后回收制冷劑，修理泄漏處；抽空系統(tǒng)，用秤重新充料；視需要加油；檢查空調(diào)是否工作，并對系統(tǒng)進行性能測試。

3.2 冷卻極少或無冷卻

其主要表現(xiàn)為低側(cè)和高側(cè)壓力非常低、排出暖的空氣。觀察窗處看不到氣泡，且可能顯示有油條紋。一是壓力傳感開關(guān)使壓縮機離合器脫離，應(yīng)確保加入系統(tǒng)至少50%正常量的制冷劑，且進行系統(tǒng)泄漏測試，若壓縮機已因壓力傳感開關(guān)故障而關(guān)閉，應(yīng)使用跨接線來使壓縮機工作；二是制冷劑太少或系統(tǒng)中有泄漏。應(yīng)及時修理泄漏處，且視需要抽空系統(tǒng)，若系統(tǒng)被打開，則更換儲液干燥器；用秤重新對系統(tǒng)充料，視需要再加油；檢查空調(diào)是否工作，并進行系統(tǒng)性能測試。

3.3 系統(tǒng)制冷劑充入量極少

其主要表現(xiàn)為低側(cè)和高側(cè)壓力低、排出暖的空氣，低壓開關(guān)可能關(guān)閉壓縮機離合器。原因是系統(tǒng)中的制冷劑相當少或無制冷劑，可進行泄漏測試：若未泄漏，應(yīng)回收系統(tǒng)中的制冷劑，用秤確保重新充入正確量的制冷劑，檢查空調(diào)是否工作及其性能；若泄漏，應(yīng)確保加入系統(tǒng)至少50%正常量的制冷劑，且進行系統(tǒng)泄漏測試，如果壓縮機已經(jīng)因壓力傳感開關(guān)故障而關(guān)閉，則應(yīng)使用跨接線來使壓縮機工作；修理任何泄漏處并視需要抽空系統(tǒng)，如果系統(tǒng)被打開，則更換儲液干燥器。用秤重新對系統(tǒng)充料，并視需要而加油；檢查空調(diào)是否工作并進行系統(tǒng)性能測試。

3.4 系統(tǒng)中有空氣或水分

其主要表現(xiàn)為低側(cè)和高側(cè)壓力低、排出空氣稍微有點涼。可能是系統(tǒng)中有泄漏，應(yīng)及時對壓縮機軸密封區(qū)域周圍等進行測試，應(yīng)回收系統(tǒng)中的制冷劑且修理泄漏處。因干燥劑浸透水分，應(yīng)更換儲液干燥器或蓄能器，檢查壓縮機且補足泄漏的制冷劑油量；抽空系統(tǒng)中制冷劑，用秤重新充入；檢查空調(diào)是否工作和其性能。

3.5 膨脹閥卡滯或塞緊

其主要表現(xiàn)為低側(cè)壓力非常低或處于真空、高側(cè)壓力高、排出空氣稍微有點涼，膨脹閥閥體上有霜或水珠。該閥故障被卡滯在關(guān)閉位置導(dǎo)致濾網(wǎng)堵塞(斷流膨脹閥無濾網(wǎng))，系統(tǒng)中水分已在膨脹閥節(jié)流孔處結(jié)冰，或傳感球管不工作。若可夠到傳感球管，則進行系統(tǒng)測試；否則，進行修理步驟。

系統(tǒng)測試：用手或加熱槍非常小心地加熱膜片和閥體，啟動系統(tǒng)，且觀察低壓壓力表是否升高，再小心地將少量氮氣或任何低于0 ℃的物質(zhì)噴到毛細線圈(球管)或閥膜片上。低側(cè)壓力表針將下降且在壓力表上顯示下降(吸入)壓力，說明之前僅部分打開；重復(fù)測試，但要先用手加熱閥膜片或毛細管，如果低側(cè)壓力表再次下降，則說明該閥未卡滯。

修理程序：檢查膨脹閥濾網(wǎng)(斷流式閥除外)，且除去系統(tǒng)中所有的制冷劑。從膨脹閥斷開入口軟管接頭，拆下、清潔并更換濾網(wǎng)；重新連接軟管并更換儲液干燥器；抽空系統(tǒng)中的制冷劑，且用秤重新充入；檢查空調(diào)是否工作和其性能。若該閥測試未導(dǎo)致低壓壓力表針上升或下降，所述其它步驟無法修正該故障，則更換該故障閥。

3.6 膨脹閥卡滯在打開位置或管接觸不良

其主要表現(xiàn)為低側(cè)壓力高、高側(cè)壓力正常、駕駛室內(nèi)排氣孔的空氣是暖的或僅稍微有點涼。原因是膨脹閥卡滯在打開位置或毛細管(球管)與蒸發(fā)器出口管接觸不良。液體制冷劑會從蒸發(fā)器泛溢，使制冷劑不能汽化和正常吸收熱量。膨脹閥傳感球管可拆、裝的車輛中，檢查毛細管與蒸發(fā)器出口管是否正確地安裝接觸。然后，若可以夠到閥，進行系統(tǒng)測試；若夠不著，則繼續(xù)修理步驟。

系統(tǒng)測試：以其最冷的設(shè)定操作空調(diào)數(shù)分鐘。將氮氣或其它寒冷物質(zhì)小心地噴在毛細管線圈(球管)或閥的頂部。低壓力(吸入)側(cè)表針將下降，表示該閥已被關(guān)閉且未粘滯打開位置；重復(fù)測試，但要先用手加熱閥膜片，若低側(cè)壓力表再次下降，則該閥未粘滯，應(yīng)清潔蒸發(fā)器出口、毛細線圈或球管表面，確保線圈或球管被牢固地緊固在蒸發(fā)器出口處，并用隔熱材料將其覆蓋；操作系統(tǒng)并檢查性能。

修理程序：若測試不能使膨脹閥正確工作，則必須更換該故障閥，回收系統(tǒng)中所有的制冷劑，且更換膨脹閥和儲液干燥器；抽空系統(tǒng)中的制冷劑并用秤重新充入；檢查空調(diào)是否工作和其性能。

3.7 高壓側(cè)堵塞

其主要表現(xiàn)為低側(cè)壓力低、高側(cè)壓力正?；蚱?、排出空氣稍微有點涼，檢查高側(cè)軟管和配管上是否有水珠或霜，堵塞附近的管線摸上去應(yīng)是涼的。原因是管線扭結(jié)、軟管套頭破裂、儲液干燥器或冷凝器塞緊等。修理程序：定位堵塞故障部件后，回收所有的制冷劑；更換故障部件和儲液干燥器；抽空系統(tǒng)中的制冷劑并重新充入，再檢查空調(diào)是否工作和其性能。

3.8 節(jié)溫器開關(guān)故障

3.8.1 節(jié)溫器設(shè)定太高

其主要表現(xiàn)為低側(cè)和高側(cè)壓力變化不大。由于壓縮機離合器的循環(huán)比正常更頻繁，因此，低側(cè)壓力在較小范圍內(nèi)循環(huán)，說明節(jié)溫器設(shè)定太高。原因是不正確安裝所致，應(yīng)換新的節(jié)溫器開關(guān)。

3.8.2 觸點或毛細管故障

因觸點磨損或熔化，節(jié)溫器會粘滯在打開或關(guān)閉位置；若拆卸、處理節(jié)溫器及連接在其上的溫度傳感元件(毛細管)時不小心，易使管扭結(jié)或破裂，不能傳感蒸發(fā)器溫度。

當節(jié)溫器觸點粘滯打開位置或傳感元件不能傳感蒸發(fā)器內(nèi)的溫度時，離合器將不嚙合即空調(diào)系統(tǒng)不工作，原因是毛細管中的充料損失，或是節(jié)溫器觸點扭結(jié)、熔斷或不接觸。而故障診斷時，需用一根保險絲導(dǎo)線熱連接離合器線圈來繞過節(jié)溫器，若離合器嚙合，則應(yīng)更換節(jié)溫器。

當節(jié)溫器觸點熔斷(燒斷)閉合時，離合器將不會脫離。原因是疲勞所致，必須更換節(jié)溫器。離合器不脫離時，應(yīng)注意冷凝水已經(jīng)在蒸發(fā)器散熱片上結(jié)冰并阻塞氣流，系統(tǒng)低側(cè)可能還會低于正常壓力；副作用是壓縮機由于油的蓄積(制冷油趨向于在系統(tǒng)內(nèi)部最冷點蓄積)和低于正常的吸油壓力(可使壓縮機斷油)而損壞。

3.9 冷凝器故障或系統(tǒng)充料過多

其主要表現(xiàn)為低側(cè)壓力高、高側(cè)壓力高、排出的空氣可能是暖的，高壓力軟管和管線非常熱。原因是缺少流經(jīng)冷凝器散熱片的氣流。

修理程序：檢查發(fā)動機冷卻系統(tǒng)部件、風扇和驅(qū)動皮帶、風扇離合器和散熱器百葉窗是否工作；確保冷凝器牢固安裝且與散熱器之間有足夠間隙(38 mm)；有無油泥、小蟲或其它碎屑需清潔；檢查散熱器壓力帽和冷卻系統(tǒng)，含風扇及離合器、驅(qū)動皮帶和散熱器百葉窗總成，更換故障零件，重新檢查系統(tǒng)的工作、壓力表讀數(shù)和性能；若仍有問題，說明系統(tǒng)充料過多，應(yīng)回收系統(tǒng)制冷劑，用秤重新充入適量制冷劑；若壓力表讀數(shù)不變，則回收所有制冷劑且沖洗系統(tǒng)，更換部分堵塞的冷凝器和儲液干燥器；抽空系統(tǒng)、重新充料，檢查工作和性能。

3.10 空調(diào)驅(qū)動皮帶磨損或損壞

空調(diào)壓縮機由發(fā)動機通過一根V形驅(qū)動皮帶驅(qū)動，應(yīng)定期檢查驅(qū)動皮帶是否磨損或損壞，保證該驅(qū)動皮帶處于良好狀態(tài)，即張力合適且與壓縮機離合器和驅(qū)動皮帶輪正確的對齊；必要時，應(yīng)及時更換皮帶。

3.11 皮帶輪未正確對齊

每次維護空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)部件時，如：更換皮帶或拆卸壓縮機時，驅(qū)動皮帶輪與壓縮機皮帶輪是否正確對齊，對系統(tǒng)效率和皮帶最大使用壽命至關(guān)重要，必須采用專用對齊工具確定：若該工具配合入或不能配合入驅(qū)動皮帶輪的槽(接觸到皮帶輪槽的兩端)，則應(yīng)分別檢查皮帶張力或測量偏移量；若偏移量大于3 mm，則應(yīng)調(diào)整壓縮機，通過松開壓縮機安裝螺栓且調(diào)整壓縮機來對齊皮帶輪，再檢查皮帶張力。

3.12 軟管和管接頭泄漏

因安裝不良或振動，使管線斷開、破損或管接頭損壞而引起。因此，當管線斷開或連接至金屬管的空調(diào)管接頭時，需用兩把扳手。銅管和鋁管極易扭結(jié)或斷裂，使用套環(huán)或卡箍防止管線振動時，必須確保就位和牢固；為防止管接頭與配合零件之間不良接觸而泄漏，應(yīng)嚴格按擰緊技術(shù)規(guī)格將管接頭扭緊至合適的扭矩；更換軟管時，要使用與拆下軟管類型和ID 相同的軟管，確保就位牢固或完好。

3.13 壓縮機失效

其主要表現(xiàn)為低側(cè)壓力高、高側(cè)壓力低、壓縮機工作噪音大。失效原因是軸密封泄漏(系統(tǒng)中無制冷劑)；或潤滑不足；或簧片閥、配油盤、軸承或其它內(nèi)部零件故障等。

修理程序：應(yīng)確保壓縮機的正確安裝、離合器皮帶輪與驅(qū)動皮帶輪的正確對齊，壓縮機的內(nèi)部噪音可使用機工的聽診器來診斷；若皮帶磨損或松動，則更換或張緊，且重新檢查系統(tǒng)工作、性能和壓力表讀數(shù)；若需檢查壓縮機，則必須回收所有的制冷劑，且分解壓縮機；更換故障的部件或壓縮機；若壓縮機發(fā)現(xiàn)干燥劑顆粒，則需沖洗系統(tǒng)和更換儲液干燥器；擰緊所有連接處并抽空系統(tǒng)，用秤將制冷劑重新充入系統(tǒng)；檢查系統(tǒng)是否工作和其性能。

3.14 離合器故障

離合器皮帶輪軸承故障、離合器片磨損或翹曲、離合器片失去彈簧韌度或電氣故障時，應(yīng)更換離合器故障部件或整個總成。因此，不允許敲打或敲擊離合器片、輪轂總成或軸，否則易導(dǎo)致壓縮機內(nèi)部損壞，一旦離合器明顯過熱損壞，則必須更換整個總成。快速檢查導(dǎo)線或離合器線圈電氣故障的方式是用保險絲導(dǎo)線熱連接線圈，此法可繞過離合器電路來控制裝置。

離合器皮帶輪軸承的早期故障，是因離合器與離合器驅(qū)動皮帶輪未對齊造成的，有時使用墊片或擴大壓縮機安裝支架的槽，方可正確對齊；當空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉或離合器未嚙合時，軸承會產(chǎn)生噪音。

離合器通電后，當離合器未嚙合或離合器片滑動時，離合器片的過多磨損皆因離合器片在離合器皮帶輪上摩擦、離合器片與離合器皮帶輪的間隙太小或太大(理想值1.02±0.043 mm)、失去離合器片彈簧韌度等引起的。若間隙過寬，則離合器線圈通電時，其建立的磁場將不足以將離合片拉回且鎖定在離合器皮帶輪上。特別是，離合器線圈的虛弱通常被誤認為是壓縮機卡滯而需報廢，但報廢前必須檢測線圈電壓和電阻是否為正確值，且應(yīng)與溫度差成比例。

4 結(jié)束語

空調(diào)系統(tǒng)是礦用電動輪自卸卡車的重要組成部分。其運行狀況的好壞，直接影響作業(yè)效率、生產(chǎn)成本和能耗水平。因此，對空調(diào)系統(tǒng)典型故障進行深入的探究及處理，可提高司機的工作效率和工作質(zhì)量，提高駕駛的舒適性、可靠性和安全性。

[1] 李忠明.淺談特雷克斯3307型礦用汽車空調(diào)的常見故障維護[J].礦用汽車,2010(2)13-14.

Investigation and Solution on Some Typical Faults of Air Conditioning System in Self-discharge Mining Electric Wheel

ZHANG Wei-qi

This paper introduces the main structure and principle of air condition system in self-discharge mining electric wheel, analyzes some typical faults in the system and finally proposes some corresponding solution methods.

mining electric wheels; self-discharge truck; air conditioning system; compressor

2013-03-14

張偉旗(1965—)，男，江西余江人，大學本科，高級工程師，主要從事銅加工、有色冶金和機電設(shè)備工程的研究。

TD422

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1008-5122(2014)04-0029-05