高低温湿热试验箱制冷机组空调蒸发器液位调节的关键要点剖析

一、引言

二、蒸发器在制冷系统中的作用及液位影响

（一）蒸发器的工作原理

（二）液位对蒸发器性能的影响

1. 液位过高的问题
   如果蒸发器液位过高，过多的液态制冷剂可能会淹没蒸发器的部分换热表面。这会导致制冷剂不能充分蒸发，降低蒸发器的换热效率。同时，未完蒸发的液态制冷剂可能会被压缩机吸入，引起液击现象，损害压缩机的阀门、活塞等部件，严重影响压缩机的正常运行和寿命。

2. 液位过低的问题
   当蒸发器液位过低时，蒸发器内的制冷剂不足，换热面积不能充分利用，会导致制冷量下降。这可能无法满足试验箱的制冷需求，使试验箱内的温度无法达到设定的低温值，影响试验的正常进行，尤其在对温度要求严格的高低温试验中，这种情况可能导致试验结果偏差。

三、液位调节的关键要点

（一）液位传感器的选择与安装

1. 传感器类型选择
   常用的液位传感器有浮子式传感器、电容式传感器、超声波传感器等。浮子式传感器通过浮子的浮力变化来检测液位，结构简单、可靠性高，适用于简单的液位测量环境。电容式传感器则是利用液位变化引起电容值的改变来测量液位，精度较高且可适用于多种介质。超声波传感器通过发射和接收超声波来测量液位，具有非接触式测量的优点，不会对蒸发器内的制冷剂产生干扰。在选择传感器时，需要根据蒸发器的结构、制冷剂的性质以及测量精度要求等因素综合考虑。

2. 传感器安装位置
   液位传感器的安装位置要能准确反映蒸发器内的液位情况。一般应安装在蒸发器的侧面或顶部合适位置，避免安装在液体流动剧烈或容易产生气泡的区域，以免影响测量精度。同时，要确保传感器安装牢固，并且与控制系统有良好的连接，以便将液位信号准确传输给控制系统。

（二）节流装置的作用与选型

1. 节流装置在液位调节中的作用
   节流装置是制冷系统中控制制冷剂流量和压力的关键部件，对蒸发器液位调节有着重要作用。通过节流，制冷剂的压力和温度降低，从而控制进入蒸发器的制冷剂流量。合适的节流可以使蒸发器内的液位保持在合理范围内。例如，当蒸发器液位过高时，通过调整节流装置减少制冷剂流入量，反之亦然。

2. 节流装置选型依据
   常见的节流装置有热力膨胀阀、电子膨胀阀等。热力膨胀阀通过感温包感知蒸发器出口的温度变化来自动调节制冷剂流量，其结构简单、成本低，但调节精度相对有限。电子膨胀阀则是根据控制系统的指令，通过电机驱动阀门开度来精确调节制冷剂流量，调节精度高且可实现自动化控制。在选型时，需要考虑试验箱的制冷量、温度控制精度、制冷剂类型等因素。对于高精度的高低温湿热试验箱，电子膨胀阀是更好的选择。

（三）控制系统的设计与优化

1. 液位控制算法
   控制系统中采用合适的液位控制算法是实现蒸发器液位精确调节的关键。常用的控制算法有比例 - 积分 - 微分（PID）控制算法。PID 控制通过对液位偏差的比例、积分和微分运算来调整节流装置的开度。例如，当液位高于设定值时，PID 控制算法会根据偏差大小和变化率，快速增大节流装置的开度，使制冷剂流量减少，从而降低液位。通过合理调整 PID 参数，可以实现快速、稳定的液位控制。

2. 与其他系统的协同工作
   蒸发器液位控制系统要与制冷机组的其他控制系统协同工作，如压缩机控制系统、温度控制系统等。当压缩机的运行状态发生变化时，会影响制冷剂的循环，进而影响蒸发器液位。同样，试验箱内温度的变化也需要液位控制系统做出相应调整。例如，当试验箱需要快速降温时，液位控制系统要与制冷系统的其他部分配合，增加制冷剂流量，确保蒸发器有足够的制冷能力，同时维持液位在合理范围内。

（四）制冷剂性质与充注量

1. 制冷剂性质对液位的影响
   不同的制冷剂具有不同的热物理性质，如密度、沸点、汽化潜热等，这些性质会影响蒸发器内的液位。例如，密度较大的制冷剂在相同质量下体积较小，在蒸发器内的液位变化情况与密度小的制冷剂不同。在设计液位调节系统时，需要充分考虑所使用制冷剂的性质。

2. 制冷剂充注量的控制
   准确的制冷剂充注量是维持蒸发器正常液位的基础。充注量过少会导致蒸发器液位过低，而充注量过多则容易引起液位过高。在充注制冷剂时，要根据试验箱制冷机组的设计容量、蒸发器和冷凝器等部件的规格以及制冷剂的性质，按照精确的计算方法进行充注，并在充注后通过调试进一步优化液位。

四、维护与故障排除要点

（一）定期检查与校准

1. 液位传感器检查
   定期检查液位传感器的工作状态，包括传感器的准确性、稳定性和连接情况。可以通过对比实际液位与传感器测量值来判断传感器是否正常工作。如果发现测量误差较大，要及时对传感器进行校准或更换。一般建议每季度或半年进行一次传感器的检查和校准。

2. 节流装置维护
   对节流装置进行定期维护，检查阀门的开度是否正常、有无堵塞或泄漏现象。对于热力膨胀阀，要检查感温包的安装是否牢固、是否与蒸发器出口管道有良好的热接触。对于电子膨胀阀，要检查电机和控制系统的连接是否正常。每年可对节流装置进行一次全面的维护和检查。

（二）故障排除

1. 液位异常波动故障
   如果蒸发器液位出现异常波动，首先检查液位传感器是否故障，如传感器信号不稳定或受到干扰。同时，检查制冷系统的其他部件，如压缩机的吸气压力和排气压力是否正常，制冷剂是否有泄漏或堵塞现象。如果是控制系统问题，检查控制算法参数是否正确、控制器是否有故障。

2. 液位持续过高或过低故障
   当液位持续过高或过低时，除了检查上述部件外，还要检查节流装置的工作情况。如果节流装置不能正常调节制冷剂流量，如热力膨胀阀的阀芯卡死或电子膨胀阀的电机故障，会导致液位无法调节。此外，制冷剂充注量不准确也可能是导致液位持续异常的原因，需要重新评估和调整充注量。