當(dāng)前，很多制冷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)功能單一，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷設(shè)備的有效監(jiān)測(cè)和故障診斷，也不能同時(shí)兼有可視化能功能和回收制冷劑的功能。制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用的實(shí)驗(yàn)儀器基本上是將制冷裝置的外殼去掉，形成的一種實(shí)驗(yàn)裝置，它有如下缺點(diǎn):出現(xiàn)故障時(shí)，不能對(duì)制冷劑在制冷系統(tǒng)中溫度和壓強(qiáng)的變化進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè); 不能實(shí)現(xiàn)制冷劑蒸發(fā)與冷凝時(shí)的動(dòng)態(tài)可視化演示; 不能表征制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中的流向。因此，亟待需要對(duì)制冷教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)的交互性和應(yīng)用性，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)更加適應(yīng)當(dāng)前的職業(yè)教育與技術(shù)培訓(xùn)。
1、制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)
1．1制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的介紹
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用分體空調(diào)作為實(shí)驗(yàn)主機(jī)，輔助以溫度、壓力、流量等傳感器和計(jì)算機(jī)搭建的制冷多功能綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用工控組態(tài)軟件構(gòu)成了制冷系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障演示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。如圖1所示。制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括以下功能: 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置包括以下測(cè)點(diǎn)，在壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和熱力膨脹閥等處安裝壓力繼電器或溫度傳感器，在壓縮機(jī)進(jìn)出口安裝高低壓繼電器和平衡繼電器，在冷凝器與蒸發(fā)器之間安裝石英管路和優(yōu)化后的霧化器，來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷劑的流動(dòng)可視。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以在線監(jiān)測(cè)各種運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬各種制冷系統(tǒng)常見故障，這些被采集的狀態(tài)點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集，可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可視化界面。

圖1制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)框架
1．2主要模擬故障演示內(nèi)容
模擬故障演示研究包括:
(1) 制冷壓縮機(jī)排氣吸氣閥片破損
在壓縮機(jī)高低壓側(cè)設(shè)置高低壓繼電器和平衡壓力閥門，點(diǎn)擊電磁閥開關(guān)，通過(guò)這個(gè)電磁閥演示壓縮機(jī)故障，此電磁閥是“平衡”電磁閥，點(diǎn)擊后，系統(tǒng)循環(huán)短路。高壓表、低壓表壓力值基本平衡(運(yùn)轉(zhuǎn)電流增大，原因是吸氣壓力大，排氣壓力更大，負(fù)載增大)。此故障產(chǎn)生的原因有: ①壓縮機(jī)內(nèi)的高壓管斷裂; ②連桿斷裂; ③氣閥閥片損壞;④高壓墊損壞。
(2) 毛細(xì)管冰堵或者臟堵
在毛細(xì)管處設(shè)置電磁閥，關(guān)閉電磁閥，點(diǎn)擊壓力繼電器開關(guān)使其處于“通”的狀態(tài)，隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，冰堵現(xiàn)象產(chǎn)生，此時(shí)注意觀察低壓表的變化，其示數(shù)逐漸趨于負(fù)壓狀態(tài)。演示結(jié)束后，將電磁閥打開，關(guān)閉壓力繼電器，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
(3) 冷凝器風(fēng)扇損壞
冷凝器風(fēng)扇損壞或者不轉(zhuǎn)。點(diǎn)擊冷凝器風(fēng)機(jī)開關(guān)“斷”，風(fēng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，冷凝器不散熱，冷凝器內(nèi)部壓力升高，高壓表明顯升壓。高壓保護(hù)啟動(dòng)，壓縮機(jī)停機(jī)，蜂鳴器報(bào)警，視為冷凝器風(fēng)扇電機(jī)損壞。
1．3制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作實(shí)例－ 制冷量不足故障演示
制冷量不足是當(dāng)前制冷裝置常見的故障，制冷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以演示制冷量不足時(shí)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)的變化。
(1) 制冷壓縮機(jī)效果差，表現(xiàn)在壓縮機(jī)工作時(shí)冷凝壓力上升和蒸發(fā)壓力下降，而安裝在冷凝器和蒸發(fā)器上的壓力表通過(guò)溫度傳感器反饋到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的可視化界面會(huì)顯示當(dāng)時(shí)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力，超過(guò)設(shè)置的額定值，表明制冷量下降，圖2 為計(jì)算機(jī)控制界面圖形。

圖2 計(jì)算機(jī)控制界面圖
(2) 膨脹閥流量增大也會(huì)引起蒸發(fā)溫度過(guò)高，使制冷量下降，可以通過(guò)膨脹閥的流量控制器查看測(cè)試的參數(shù)，得出是否是膨脹閥開啟度發(fā)生故障。
(3) 過(guò)濾器臟堵或冰賭，制冷劑通過(guò)過(guò)濾器阻力增大，流量減少，通過(guò)流量控制器可以判斷過(guò)濾器是否出現(xiàn)故障。
(4) 如果上訴參數(shù)都正常，但壓縮機(jī)吸排氣壓力比正常低，但排氣溫度較高，就會(huì)確定系統(tǒng)制冷劑不足引起制冷量下降。如果壓縮機(jī)吸氣溫度過(guò)低，使吸氣過(guò)熱度減少，間接導(dǎo)致制冷劑下降，就會(huì)確定制冷劑過(guò)量引起的制冷量下降。
2、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
2．1增加霧化器的使用
在冷凝器與蒸發(fā)器的管路之間并聯(lián)安裝霧化器，使制冷劑經(jīng)過(guò)霧化器，通過(guò)三通電磁閥來(lái)改變制冷劑流向，完成制冷劑在霧化器內(nèi)的冷凝與蒸發(fā)可視化，圖3為霧化器的安裝圖。此外，研制過(guò)程中在制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵部位安裝透明石英管路，實(shí)現(xiàn)制冷劑動(dòng)態(tài)可視化。

圖3霧化器安裝圖
2．2制冷多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)加入制冷劑回收實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可以對(duì)制冷劑進(jìn)行凈化回收，采用一線維修工人常用的便攜式制冷劑回收技術(shù)，可以快速的對(duì)制冷劑進(jìn)行回收。
制冷劑凈化與收集裝置(如圖4所示)，包括刺破頂針閥、復(fù)合修理閥、干燥過(guò)濾器、油分離器、水冷冷凝器、真空泵、制冷劑回收鋼瓶、磅秤和截止閥組成。工作前，將各個(gè)元件依次通過(guò)尼龍軟管進(jìn)行連接，從壓縮機(jī)工藝管開始，依次經(jīng)過(guò)刺破頂針閥，由于小型的制冷設(shè)備沒有專門的維修閥門，維修工藝口都是焊接密封的，如果想做到制冷劑能*回收，就應(yīng)該在該裝置與冰箱的連接部位安裝刺破頂針閥，在刺破工藝口的同時(shí)馬上進(jìn)行制冷劑回收，確保制冷劑不能排出大氣中去。

圖4制冷劑凈化與回收意圖
優(yōu)化后的制冷綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)制冷凈化收集裝置對(duì)家用冰箱進(jìn)行了制冷劑回收。在回收制冷劑前，檢查各管路的氣密性，把低壓管連接到制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)工藝口上，夾緊工藝管上的刺破閥，把高壓軟管連接到真空泵的排氣閥上，高壓軟管的另一段接回收管路至回收罐。啟動(dòng)真空泵和大風(fēng)量冷凝器，同時(shí)觀察復(fù)合修理閥壓力表的讀數(shù)，在系統(tǒng)內(nèi)還有少量的正壓力(約0．03MPa)的時(shí)候停止回收，暫停制冷劑回收。整個(gè)回收過(guò)程歷時(shí)6min，磅秤讀數(shù)增加0．45kg，原制冷充注量為0．5kg，回收將近系統(tǒng)制冷量的90%，如果進(jìn)一步回收剩余的制冷劑，停機(jī)等待約10min后再次啟動(dòng)制冷劑凈化收集裝置，會(huì)將剩余制冷劑收集完畢，zui后有0．1kg的少量制冷劑殘留系統(tǒng)中，基本達(dá)到制冷劑收集的目的。
3、結(jié)論
制冷劑多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)過(guò)優(yōu)化與設(shè)計(jì)，增加了霧化器和制冷劑回收裝置，彌補(bǔ)了制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器中的霧化可視，增加了實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)用性。同時(shí)，制冷劑回收實(shí)驗(yàn)的結(jié)合增加了本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能，為制冷專業(yè)開展制冷劑回收實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。