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制冷原理
人在夏天里游泳或冲澡后会感到有些凉意,在打针时有酒精对皮肤进行消毒,涂酒精的部位也会有一种凉丝丝的感觉,这些现象都是酒精和水在蒸发为气体时,吸收周围的热量,从而降低了周围的温度引起的。
由此可见,液体蒸发成气体时具有从周围物体吸收热量的性质,这就是制冷的基本原理。
空调是以氟利昂R22(制冷剂)替代酒精和水,在热交换器中连续蒸发氟利昂,并通过热交换器来冷却室内空气的一种装置。
制冷循环
14~15℃
制冷循环往复有四要素——压缩、冷凝、降压和蒸发,其过程如图所示。
压缩过程
由压缩机完成,压缩机将蒸发器蒸发的制冷剂气体吸入并压缩,在提高压力和温度的同时,给制冷剂提供循环的动力。
从能量的角度来讲,压缩过程就是电能换为热能的过程。
冷凝过程
由冷凝器完成,从压缩机出来的高温高压制冷剂气体,通过冷凝器在风叶作用下向外排放热量,冷凝为中温高压的制冷液体。
降压过程
由节流装置完成,从冷凝器出来的制冷剂液体通过节流装置降压并将流量调节到适量后供给蒸发器。
蒸发过程
由蒸发器完成,从节流装置出来的低压制冷剂液体在蒸发器内吸收室内空气中的热量并蒸发,由此室温下降,从而达到制冷(或制热)的目的。
1、空调的系统组成及作用
蒸气压缩分体壁挂热泵型空调的整机,从结构形上划分,主要由室内机组、室处机组和连接室内外机组的管路、通信线路等组成。
壁挂式空调是最常见的一种家用空调,是分体式空调的一种。
它由两个箱体的机组组合而成:
一个是压缩冷凝机组,即室外机组;
另一个是蒸发机组,即室内机组。
其中室内机组又包括蒸发器、风扇叶轮、风扇电机、导叶、导叶电机、电气控制系统,室外机组又包括压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、四通换向阀、节流装置、保护装置、启动装置等。
热泵型空调主要是由制冷循环系统、空气循环通风系统、电气控制系统及箱体等部分组成。
1)制冷(制热)系统
结构:
完成制冷循环的四个关键部件(压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器)是每种空调器所必须有的。
空调的设备部件具体由压缩机、消音器、电磁四通换向阀、冷凝器、过滤器、毛细管、阀门、接管螺母、分流器、所气液分离器和管路等组成。
单冷型风冷单元式空调机组:
来自蒸发器(室内机)的低温、低温制冷剂气体被压缩机吸入压缩成高温、高压气体,排入冷凝器(室外机),通过轴流风风扇的作用与室外侧空气进热交换而成为制冷剂液体,经节流元件节流降压、降温后进入室内机,与室内的空气进行热交换而成为低温、低压制冷剂气体,再被压缩机吸入。
如此周而复始地循环,来达到制冷的目的。
热泵型风冷单元式空调机组:
进行制冷运行时的过程与单冷型风冷单元式空调机组相同。
当进行制热运行时,电磁四通换向阀动作,使制冷剂按制冷过程的逆过程进行循环,制冷剂在室内机换热器中冷凝放出热量(电加热管也在一定条件下形开始工作,放出热量),在室外机换热器中吸收量进行热泵制热循环,从而达到制热的目的。
此时的室内机换热器相当于冷凝器,而室外机换热器相当于蒸发器了。
其原理图如图所示。
2)空气循环系统
空气循环系统由风机电动机、离心、贯流风叶或轴流风叶、蜗壳、导流圈、进风口、出风口等部件组成。
空气循环的作用是驱使空气进行循环,过滤室内空气以及给蒸发器、冷凝器提供空气热交换条件,调节室内温度和湿度。
室内风机电动机一般设有三挡风速,高速挡作快速降温用,低速挡用来宁静运行。
3)电气控制系统
窗机的电气控制系统主要由主令开关、压力式温控器、过载保护器、拨动开关组成。
分体机和柜机的电气控制系统主要由微电脑控制板(主控PCB)、化霜传感器或化霜控制板(化霜PCB)、接线板、管温、室温和化霜感温包、无线遥控器、红外线接收头、显示灯板、交流接触器、压力开关、电子镇流器、运行电容、启动电容、启动继电器等组成。
电气控制系统的作用是控制空调的开启,实现制冷、制热、抽湿、吹风、睡眠、调温、预约开机或定时关机等多种功能。
室外换热器
干燥过滤器
膨胀阀
阀
过滤器
室内换热器
4)壳体、接排水装置、保温隔音部件
壳体由钢板制成,表面喷塑处理,室外机外壳零件要求采用电锌板制作后表面静电喷涂全聚酯树脂。
空调运行时,蒸发器及其管路在冷气流经和存在处的周围会有冷凝水出现,因此空调内应有接排水装置和保温零部件。
保温零部件通常都有隔音避振效果。
接水装置就是接水盘,柜机的接水盘因为是钣金件折弯成形的,接缝处要求采用玻璃胶封住,因此封玻璃胶时一定要仔细,不然会漏水。
有的接水盘排水孔注塑时如不小心堵住,排水不通,接水盘水满后室内机就漏水,排水管一般采用保温排水管。
保温隔音零部件一般采用软海绵PUR(聚氨酯)、海绵PE(聚乙烯)、玻纤板、PV片等材料。
2、家用空调的分类
家用空调的种类很多,常有以下几种分类方法。
1)按结构形式,一般可分为“窗式空调器”和“分体式空调器”。
2)按主要功能分类,一般可分为冷风型、热泵型、电热型和热泵辅助电热型。
3)按使用气候环境最高温度分类,可分为亚热带型、温带型和热带型空调器。
温带型空调器使用气候环境最高温度为43摄氏度(T1),低温带型空调器使用气候环境最高温度为35摄氏度(T2),高温带型空调器使用气候环境最高温度为52摄氏度(T3)。
4)按压缩机的工作方式,可分为定频(定速)式和变频式两种。
5)其他类型。
随着电子和机电等工业技术的发展,采用多种新技术、新材料的节能环保和多用途空调器不断涌现出来,如有氧空调器、环绕空调器、绿色空调器、太阳能空调器等。
第二章空调常见故障分析及处理
对于一台故障空调器,要把它恢复到出厂时的技术指标,检修才是最终手段,但我们应了解到故障是起因,分析才是检修和条件。
本章主要介绍空调常见故障的分析思路以及检修实例。
常见故障的分析方法应在变通的基础上熟悉、理解,为今后的故障检修做一些经验积累,达到排除故障的目的。
1、整机不工作的故障检修
造成空调器整机不工作的原因较多,其分析思路如图所示。
维修或更换驱动电路
查风机、压缩机及启动或运行电容等
不正常
正常
起控或异常
排查、维修保护与检测电路
查驱动电路
检查保护及检测电路
从图中可以看出,整体的维修思路是先外围——电源供电、遥控器,再内部——内电路,先简单——机内电源、CPU工作条件、接收头、温度传感器,再复杂——保护电路、检测电路、驱动电路、受控器件等。
分析思路在具体运用时,一定要灵活变通,不可生搬硬套,如本故障室内机面板指示灯点亮,就表明电源电路基本正常。
实例1
故障现象:
整机无反应
故障原因:
电源变压器插排接触不良
检修步骤:
(1)插上电源后,电源指示灯不亮,整机无反应,测量220V供电正常。
(2)打开室内机壳,测220V电压已经输入到控制电路板上,测量变压器的初级有220V电压,而次级无电压 ,故障范围在此。
(3)断电,拔下变压器的插排,测量变压器的初次级电阻,两绕组阻值基本正常。
插上该插排,再测量次级电压,还是没有。
(4)仔细观察初次级的插排,原来是次级插排的焊点脱焊,补焊后试机,故障排除。
实例2
电源损坏
(1)通电后指示灯不亮,遥控及应急启动均无反应。
(2)拆卸室内机组,发现保险管已经烧毁,继续查得电源变压器、整流器VC101也烧坏。
更换保险管、电源变压器、整流器。
(3)测量+24V、+12V、+5V电源端对地电阻,没有短路现象。
通电试机,故障排除。
实例3
晶振损坏
(1)拆卸室内机组,检测保险管完好,通电后,继续检测。
(2)测量电源+24V、+12V、+5V输出也正常。
(3)复位脚与地瞬间短路,也不能开机,表明不是复位电路问题。
(4)试换⒆⒇脚之间的晶振(G101),故障排除。
实例4
CPU损坏
(1)打开室内机组,测量+12V、+5V电压输出基本正常。
(2)用指针式万用表测量CPU的42脚供电端电压,有+5V的正常工作电压;
测量⒅脚的复位电压,约5V,试着把该脚短路到地,也没有反应;
测量⒆⒇脚时钟振荡电压,分别为0V和2.5V,不正常。
(3)换上一只良品晶振(4.00MHZ),⒆脚仍然无电压,查外围元件C42、C43等基本正常,至此,判断CPU损坏。
(4)整块电控板代换,故障排除。
2、不制冷故障检修
(1)室内风机工作但不制冷的分析思路,如图所示。
(2)制冷系统故障分析与判断
制冷系统的故障占空调器的整机故障率最高,有时也较难判断准发生故障的范围或部件。
要想快而准地确定故障部位,就必须熟练掌握各关键部位的温度、压力等变化情况,若能掌握并灵活应用各要点,定能起到事半功倍的效果,空调不制冷一般由制冷剂泄漏、供电电压不正常、控制电路有故障、模式选择开关调节不当等造成。
(3)制冷系统泄漏与堵塞的判断
制冷系统不管是泄漏功堵塞,都将导致空调不能正常工作,都会引起制冷系统压力不正常,从而造成制冷量下降。
泄漏一定会引起制冷剂不足,使高、低压都降低;
而堵塞若发生在高压部分,则会出现高压升高、低压降低的现象。
室内风机工作但不制冷的分析思路
故障检修实例
不制冷,开机2H后有水冰粒吹出
蒸发器、过滤网太脏
(1)经检查,发现蒸发器、过滤网上都积有较多灰尘,低夺回气管有霜,停机即化掉。
(2)将过滤网和蒸发器擦洗后,将空气过滤网生新半装上试机,结果故障消失。
小结:
可见灰尘对空调的正常运行也有大影响,空调的过滤网应定期清洗。
不制冷
制冷管路泄漏
检查发现,管路弯头处有油污,用放有镜检查,发现管道有微小裂纹,这是由于管道应力集中,工作时震动开裂所致,更换此管后,故障便排除。
系统脏堵
(1)初步检查,刚开机时室内机送风正常,室外机压缩机、风扇电动机均运转正常;
但工作20分钟后压缩机工作声明显减小,整机保护。
(2)经检测系统低压为0PA,高压逐渐增大。
根据故障现象判断为内机脏堵或冰堵。
(3)在蒸发器低压管用氮气冲洗,从高压管中冲出一粒焊渣,后试机,故障排除。
室内机脏堵的排除,一般先用高压氮气冲洗,一定要先从低压管冲洗,若不能排除就要找出堵的部位,再切割或更换部件进行排除。
过滤器脏堵
(1)检查室内外机均运转,高压管结霜,测电流为22A,回气压力为1MPA。
打开室外机机壳,发现过滤器出口结霜,测其停机时的平衡压力为7kgf/cm2,由此判断过滤器脏堵。
(2)拆开过滤器,发现过滤器严重堵。
(3)更换过滤器后,抽空充氟,试机,低压为0.5MPA,电流为5.2A,故障排除。
一般过滤器堵会出现毛细管出口结霜,蒸发器局部结霜,检测低压压力低于正常值,高压压力略低于正常压力,停机平衡压力接近环境温度下的饱和压力,压缩机排气温度及机壳温度升高。
实例5
不制冷,室内、室外风机都转
启动电容损坏
(1)室内、室外风机都转,表明电源电压 已经进入机内。
(2)打开室外机组,测量220V电压已送入接线柱。
(3)关掉电源,测量压缩机绕组阻值也基本正常。
(4)拔掉压缩机启动电容的插排,测量该电容,已没有充、放电的现象。
更换同规格的电容,试机,故障排除。
实例6
制冷系统管路折扁
(1)检查供电电压220V、空调使用环境均正常。
(2)检测室外机的系统压力,低于正常值,但室外机的电流值偏大,怀疑有半堵的可能性。
(3)询问用户该机是刚移机安装的,检查内外连机管并未发现有折扁的地方。
(4)细听室内机有节流的响声,打开室内机后侧发现粗管已被折扁。
(5)收氟后,将室内机取下,管路断开,用焊具将折扁处断开,将管路重新处理,塑型生焊接回原处,接好管路、补充制冷剂后重新试机,故障排除。
3、压缩机工作不正常故障检修
压缩机的故障可分为电动机故障和机械故障,机械故障往往使电动机超负荷运转甚至堵转,是电动机损坏的主要原因之一,电动机的损坏主要表现为定子绕组绝缘层破坏(短路)和断路等。
绕组烧毁的原因主要有异常负荷和堵转,金属屑引起的绕组短路,接触器问题,电源缺相和电压异常,冷却不足,用压缩机抽真空等,实际上,由多种因素共同促成的电动机损坏更为常见。
空调有时不制冷
压缩机吸排气不好
(1)接上压力表,开机观察压力。
开机1H能正常工作,过1H后压缩机噪声突然减小,电流增大,低压压力变为平衡压力,排气压力变为0.4MPA左右。
(2)怀疑压缩机有问题,当压缩机温度升高后其吸排气能力下降,导致空调有时不制冷。
(3)更换同型号的压缩机,故障排除。
空调器工作时,压缩机抖动,室外机噪声大
减震胶垫老化
(1)开机后观察室外机组,发现室外机不停地抖动,声音很大,制冷效果还可以。
(2)拆开机壳检查发现压缩机的2个减震胶垫老化、裂开,造成工作不平衡。
(3)将3个减震胶垫一起更换。
不制冷,压缩机不运转
控制压缩机的继电器损坏
(1)检查电源供电正常,室内外机连接线路接触良好,故可能是压缩机过热保护或控制电路有问题。
(2)检查发现压缩机继电器无电压输出,但停一会儿又有电压输出,用螺丝刀柄轻敲该继电器,故障出现,判断为继电器接触不良性损坏。
(3)更换同型号的继电器,故障排除。
造成此故障一般有以下原因:
线路接触不良,导致压缩机失电;
电压空降,电压 回升时可自动恢复;
压缩机热保护,但短期内不可恢复;
主控板压缩机控制继电器接触不良等。
压缩机“吱吱”噪声大
压缩面缺油
检修步骤;
(1)拆开室外机壳,听到压缩机内部传出“吱吱”噪声。
(2)检测压力和工作电流。
表压正常,但压缩机工作电流偏高,摸其外壳表面温度偏高,初步判断是压缩机缺油引起的摩擦声。
(3)低压吸入定量冷冻机油后试机,故障排除。
当出现噪声大时,在实际维修中需先弄清结构等外部因素引起的噪声。
如果冷冻机油过多或过少都会造成压缩机温度高、电流大,使得系统油堵、制冷(热)差,适得其反。
冷冻机油过多会引起“哗哗”的声响。
压缩机不能正常启动,并发出“嗡嗡”声响
压缩机抱轴或卡缸
(1)测量电流超过额定电流,热保护器在短时间内有动作,片刻立即复位,如此反复,造成空调器过流保护。
(2)测量压缩机3根接线柱之间的绕组阻值正常,故判断压缩机抱轴或卡缸。
(3)在没有能力开壳维修的情况下,可采用调压器提高电压给压缩机增大转矩,强制启动,若还不能启动,可更换压缩机。
(4)更换压缩后,故障排除。
按程序一定要先测量电压、电流、系统压力等基本数据是否异常来准确判断、及时维修。
当提高电压、增大转矩压缩机还不能启动时,可能是压缩机抱轴或卡缸较严重,可更换压缩机。
能正常运行,但不制冷
压缩机窜气
(1)测量电源电压220V,室内温度30℃,室外温度32℃,分析是室外机故障。
(2)打开室外机,用万用表测室外机电源电压正常,压缩机启动电流仅有3A,判断压缩机不正常。
(3)用压力表测高低压压力平衡,故判断压缩机相窜气。
(4)更换压缩机,故障排除。
理论分析室外机电流比铭牌上的额定电流低,测高低压压力平衡,初步判断可能是四通阀或压缩机故障。
如检查四通阀正常无故障,可以判断为压缩机无吸排气,空调器制冷系统故障的维修一定要先测量电压、电流、系统压力等基础,才能准确判断。
实例7
室外风机、压缩机均正常工作,但制冷效果差
(1)测量工作电流只有3.8A,明显偏小。
(2)测量系统静态压力为11kgf/cm2,表明制冷剂充足。
(3)重新开机,压缩机工作后,低压压力为8kgf/cm2,偏高。
用手摸压缩机排气管不太烫,而回气管明显不凉。
根据低压压力升高、压缩机吸排气温差小现象,可判定为压缩机窜气。
(4)更换一台新压缩机试机,故障排除。
4、空调运转,但制冷(热)量不足故障检修
空调器运转,但制冷(热)量不足即效果不好,不一定就是缺氟。
造成空调制冷(热)效果不好的原因很多,缺氟只是其中之一。
如果是制冷效果差,首先应从系统以外找原因。
如电压是否正常、空调器有无气流短路、冷凝器是否被堵塞、空气过滤器是否积灰太厚、温控器调节是否正确、室外风机是否运转、室内感温探头是否移位、室内外机距离和高度是否合适。
其次应该检查制冷系统管路及接头是否有油泄漏的痕迹,如有可以用电流表测量压缩机的运行电流,用压力表检查系统内压力。
其他故障可能都排除后,则重点检查压缩机。
空调器不制热的原因有用户操作不当、室外温度过低、系统严重缺氟、室内风机不运转、室外风机不运转、电磁四通阀没有切换、压缩机不能正常工作等。
制热效果差除了等同制冷效果差的原因之外,另须指出,制热运转时,室内机有“冷风防止”保护。
刚开机时,室内风扇不转,当蒸发器盘管温度升高以后,感温探头感知后控制室内风机运转,这不属于故障范围。
另外有定期除霜功能(某些机器不带有此功能)也不属于故障。
判断是否在除霜,主要是看室外机是否有水、雾气等现象出现,室内机盘管是否是冷的。
如有,则属于正常。
电热型空调器不制热的原因主要有电热丝(管)烧坏,电热丝(管)控制系统故障,转换开关损坏。
制冷效果差
(1)测室内温度为30℃,而空调器出风口的温度为29℃,完全没有制冷的表象。
(2)用压力表测三通阀压力为0.15MPA,用钳形表测整机电流为6A(正常值为4.3A),比正常的电流高出许多。
(3)观察室内蒸发器结有少许薄霜,初步估计系统内可能堵塞。
用焊枪将干燥过滤器焊下,发现很脏,拆卸后用氮气吹通管路,发现有很多不干净的油滓。
换压缩机冷冻机油,并更换干燥过滤器,抽空、充氟。
(4)试机,电流恢复正常,且出风口温度为12℃,故障排除。
制热差
系统少氟
(1)测量电源电压正常,工作电流4.5A,出风口温度26℃。
(2)经分析电流明显低于正常电流值,测量高压压力在12~16kgf/cm2变化,故怀疑有可能系统缺氟或进空气。
(3)检漏后没有发现漏点,反复排空加氟。
(4)检测电流7.5A、高压压力16.5kgf/cm2、出风温度47℃,试机正常,故障排除。
空调器的制冷效果差,不要一形始就认为是系统少氟,结果加了氟后效果更差,主要是忽略了检查蒸发器的蒸发温度。
对制冷差的空调器,一定要先测压力,若压力偏高,在排除散热差、制冷剂过多情况等后,则要检查蒸发器的蒸发情况。
系统冰堵
(1)测量供电电压,基本正常。
(2)检测室内机出风口温度,发现温差偏小。
打开室内机,触摸热交换器,热交换器上下部分温差较明显,蒸发器下部温度明显偏高,怀疑系统缺氟。
(3)将配管的保温管打开检漏,发现回气管结霜且很粘手,停机几分钟后检查,接口处无漏氟现象。
(4)依据故障现象推断为热交换器有堵塞现象,收氟后检修。
(5)检查发现热交换器分液管处有一管路焊堵。
(6)重新焊接装配热交换器分液管处,试机故障排除。
根据故障的表面现象,很容易误判为系统氟过量现象(氟利昂在热交换器中未完全蒸发,在回气管中吸热造成),仔细分析故障现象,应为热交换器堵塞引起。
系统室内热交换器内堵
(1)开机后,室外机组工作12分钟后,压缩机工作而室外风机停,且压缩机工作2分钟后过流保护,工作灯闪。
(2)检查室内外机基本干净,散热良好,排除散热问题。
(3)检测工作电压、电流均正常,检测压力也基本正常。
(4)检测主控电路板,没有发现异常。
(5)重新开机后,用手摸室内热交换器,查看结露情况,此时,发现室内机热交换器上半部分不凉,是常温且有结霜的迹象,下半部分结露正常。
怀疑上半部分由于管路被焊堵,导致工作一段时间后,系统压力过高,室外机超高温保护。
(6)更换室内机热交换器后,系统工作一切正常,故障排除。
在维修空调器时对于故障现象要全面分析,找表面现象和主要故障根源。
在检修中发现两热交换器换热好时,去摸两热交换器表面温度是否正常,这样就能很解决问题。
室内机壳结冰
(1)上门检查,室内机热交换器部分结冰,冰冻以后,室内机盖打不开。
(2)检查用户的使用环境是饭店操作间,温度较高,怀疑系统缺氟。
(3)充氟后试机正常,故障排除。
由于系统缺氟,室内机热交换器结霜堵塞了风道,再加上室内湿度大,时间一长就产生了冰冻,一般系统缺氟或系统里进有水分都会引起蒸发器结冰。
室内环境温度在低于20℃时,室内机热交换器会有轻微结霜
(1)查看使用环境良好,测供电电压稳定正常。
测量室温21℃,设定17℃,开机制冷大约7分钟室外机停,室内机为送风状态,无故障指示。
(2)怀疑室内机管温传感器有问题,测其阻值随温度变化正常,然后怀疑室外机电控、管温传感器有问题,依次排查均未见异常。
(3)测室内机对室外机输出电压正常,说明内板工作正常。
(4)根据室外机停机有规律性,分析还是外围检测问题,重新开机,观察室内机管温传感器约7分钟后有结霜现象,不一会儿室外机停。
将管温传感器从该位置移开,未到设定温度室外机停,测系统低压0.4MPA,由此判断是系统少氟引起结霜。
(5)补充少量氟后,低压0.47MPA,重新试机,设定温度与室温约1℃温差时室外机停,机组恢复正常。
导致室内机热交换器结霜的原因很多,在制冷、通风、电控三个系统良好的情况下,较难修的是环境温度20℃左右室内机热交换器依旧会结霜的故障。