5.5.1  能量的調(diào)節(jié) 
1.設(shè)置能量調(diào)節(jié)裝置的目的 制冷系統(tǒng)中設(shè)置能量調(diào)節(jié)裝置的目的有二： 
1）制冷系統(tǒng)的制冷量，是根據(jù)其工作時(shí)可能遇到的{zd0}冷負(fù)荷選定的。但制冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，受使用條件（如冷負(fù)荷）的變化以及工況變化（如冷凝壓力的變化）的影響，需要的制冷量隨之變化，因而壓縮機(jī)配有能量調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)上述變化。 
2）采用毛細(xì)管作節(jié)流元件的制冷機(jī)，停機(jī)時(shí)高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力自動(dòng)平衡，壓縮機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)不必克服排氣壓力和吸氣壓力之差，而在采用膨脹閥作為節(jié)流元件的制冷機(jī)中，停機(jī)時(shí)高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力并不自動(dòng)平衡，此時(shí)應(yīng)設(shè)卸載裝置，使壓縮機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，能把輸氣量調(diào)到零或盡量小的數(shù)值，以便使電動(dòng)機(jī)能在最小的負(fù)荷狀態(tài)下啟動(dòng)。卸載啟動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，如可以給壓縮機(jī)選配一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)，而不必選擇其它價(jià)格昂貴、機(jī)構(gòu)復(fù)雜的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)；可以減小啟動(dòng)電流，縮短啟動(dòng)時(shí)間，減輕電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和節(jié)約電能；可以避免因高低壓側(cè)壓差太大以致啟動(dòng)困難，甚至啟動(dòng)不起來(lái)而燒毀啟動(dòng)裝置甚至電動(dòng)機(jī)的事故。 
2.常用的能量調(diào)節(jié)方式 
（1）壓縮機(jī)間歇運(yùn)行：壓縮機(jī)間歇運(yùn)行是最簡(jiǎn)單的能量調(diào)節(jié)方法，在小型制冷裝置中被廣泛采用。它是通過(guò)溫度控制器或低壓壓力控制器雙位自動(dòng)控制壓縮機(jī)的停車(chē)或運(yùn)行，以適應(yīng)被冷卻空間制冷負(fù)荷和冷卻溫度變化的要求。當(dāng)被冷卻空間溫度或與之對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力達(dá)到下限值時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，直到溫度或與之相對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力回升到上限值時(shí)，壓縮機(jī)重新啟動(dòng)投入運(yùn)行。壓縮機(jī)間歇運(yùn)行方式，實(shí)質(zhì)上是將一臺(tái)壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的制冷量與被冷卻空間在全部時(shí)間內(nèi)所需制冷量平衡。 
間歇運(yùn)行使壓縮機(jī)的開(kāi)、停比較頻繁，對(duì)于制冷量較大的壓縮機(jī)，頻繁的開(kāi)、停還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中電流較大的波動(dòng)，此時(shí)可將一臺(tái)制冷量較大的壓縮機(jī)改為若干臺(tái)制冷量較小的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，需要的冷量變化時(shí)，停止一臺(tái)或幾臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使每臺(tái)壓縮機(jī)的開(kāi)停次數(shù)減少，對(duì)電網(wǎng)的不利影響降低，這種多機(jī)并聯(lián)間歇運(yùn)行的方法已獲廣泛的應(yīng)用。 
（2）吸氣節(jié)流：通過(guò)改變壓縮機(jī)吸氣截止閥的通道面積來(lái)實(shí)現(xiàn)能量調(diào)節(jié)。當(dāng)通道面積減小時(shí)，吸入蒸氣的流動(dòng)阻力增加，使蒸氣受到節(jié)流，從而吸氣腔壓力相應(yīng)降低，蒸氣比容增大，壓縮機(jī)的質(zhì)量流量減小，達(dá)到能量調(diào)節(jié)的目的。吸氣節(jié)流壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)可用專(zhuān)門(mén)的主閥和導(dǎo)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種調(diào)節(jié)方法不夠經(jīng)濟(jì)，在大中型制冷設(shè)備中有所應(yīng)用，但目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。 
（3）全頂開(kāi)吸氣閥片：是指采用專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將壓縮機(jī)的吸氣閥閥片強(qiáng)制頂離閥座，使吸氣閥在壓縮機(jī)工作全過(guò)程中始終處于開(kāi)啟狀態(tài)。在多缸壓縮機(jī)運(yùn)行中，如果通過(guò)一些頂開(kāi)機(jī)構(gòu)，使其中某幾個(gè)氣缸的吸氣閥一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，那末，這幾個(gè)氣缸在進(jìn)行壓縮時(shí)，由于吸氣閥不能關(guān)閉，氣缸中壓力建立不起來(lái)，排氣閥始打不開(kāi)，被吸入的氣體沒(méi)有得到壓縮就經(jīng)過(guò)開(kāi)啟著的吸氣閥，又重新排回到吸氣腔中去。這樣，壓縮機(jī)盡管依然運(yùn)轉(zhuǎn)著，但是，那些吸氣閥被打開(kāi)了的氣缸不再向外排氣，真正在有效地進(jìn)行工作的氣缸數(shù)目減少了，結(jié)果達(dá)到改變壓縮機(jī)制冷量的目的。這種調(diào)節(jié)方法是在壓縮機(jī)不停車(chē)的情況下進(jìn)行能量調(diào)節(jié)的，通過(guò)它可以靈活地實(shí)現(xiàn)上載或卸載，使壓縮機(jī)的制冷量增加或減少。另外，全頂開(kāi)吸氣閥片的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還能使壓縮機(jī)在卸載狀態(tài)下啟動(dòng)，這樣對(duì)壓縮機(jī)是非常有利的。它在我國(guó)四缸以上的、缸徑70mm以上的系列產(chǎn)品中已被廣泛采用。 
全頂開(kāi)吸氣閥片調(diào)節(jié)法，通過(guò)控制被頂開(kāi)吸氣閥的缸數(shù)，能實(shí)現(xiàn)從無(wú)負(fù)荷到全負(fù)荷之間的的分段調(diào)節(jié)。如對(duì)八缸壓縮機(jī)，可實(shí)現(xiàn)0、25%、50%、75%、{bfb}五種負(fù)荷。對(duì)六缸壓縮機(jī)，可實(shí)現(xiàn)0、1/3、2/3和全負(fù)荷四種負(fù)荷。 
壓縮機(jī)氣缸吸氣閥片被頂開(kāi)后，它所消耗的功僅用于克服機(jī)械摩擦和氣體流經(jīng)吸氣閥時(shí)的阻力。因此，這種調(diào)節(jié)方法經(jīng)濟(jì)性較高。圖5-56表示了頂開(kāi)吸氣閥片時(shí)與氣缸正常工作時(shí)的示功圖，陰影面積是頂開(kāi)吸氣閥片后氣缸消耗的指示功，它wq用于克服氣體流經(jīng)吸氣閥時(shí)的阻力。  
  
圖5-56  頂開(kāi)吸氣閥片前后的氣缸示功圖 
（4）旁通調(diào)節(jié)：一些采用簧片閥或其它氣閥結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)不便用頂開(kāi)吸氣閥片來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量，有時(shí)可采用壓縮機(jī)排氣旁通的辦法來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量。旁通調(diào)節(jié)的主要原理是將吸、排氣腔連通，壓縮機(jī)排氣直接返回吸氣腔，實(shí)現(xiàn)輸氣量調(diào)節(jié)。圖5-57所示為在壓縮機(jī)內(nèi)部利用電磁閥控制排氣腔和吸氣腔旁通的方法進(jìn)行輸氣量調(diào)節(jié)的一個(gè)實(shí)際例子，它是一安裝在半封閉壓縮機(jī)（采用組合閥板式氣閥結(jié)構(gòu)）氣缸蓋排氣腔上的受控旁通閥。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁閥6處在圖上所示的關(guān)閉位置，一方面堵住管道5的下端，另一方面頂開(kāi)止回閥8，高壓氣體通過(guò)冷凝器側(cè)通道1、管道10流入控制氣缸3，將控制活塞7向右推動(dòng)，切斷通向吸氣腔通道4與排氣腔通道9之間的流道，壓縮機(jī)排氣通過(guò)排氣腔通道9、單向閥2、冷凝器通道1進(jìn)入冷凝器。旁通調(diào)節(jié)輸氣量時(shí)，電磁閥6開(kāi)啟，止回閥8關(guān)閉，吸氣經(jīng)管道5與控制氣缸3連通，控制活塞7在排氣壓力作用下推向左側(cè)，排氣腔通道9與吸氣腔通道4連通，排氣流回吸氣腔，達(dá)到調(diào)節(jié)輸氣量的目的。 
 
  
圖5-57  旁通調(diào)節(jié)裝置 
1—冷凝器側(cè)通道  2—單向閥  3—控制氣缸  4—吸氣腔通道 5—管道  6—電磁閥  7—控制活塞  8—止回閥  9—排氣腔通道  10—管道 
（5）變速調(diào)節(jié)：改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩箟嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速變化來(lái)調(diào)節(jié)輸氣量是一種比較理想的方法，汽車(chē)空調(diào)用壓縮機(jī)和雙速壓縮機(jī)就是采用這種方法的。雙速壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)分2級(jí)或4極運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)到轉(zhuǎn)速減半的目的，但這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，推廣受到了限制。近些年來(lái)，以變頻器驅(qū)動(dòng)的變速小型全封閉制冷壓縮機(jī)系列產(chǎn)品已面市，它的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)改變輸入電動(dòng)機(jī)的電源頻率而改變，其特點(diǎn)是可以連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸氣量，且調(diào)節(jié)范圍寬廣，
節(jié)能高效，雖然價(jià)格偏高，但考慮運(yùn)行特性和經(jīng)濟(jì)性，目前仍獲得較大的推廣。 
（6）關(guān)閉吸氣通道的調(diào)節(jié)：通過(guò)關(guān)閉吸氣通道的方法使吸氣腔處于真空狀態(tài)，氣缸不能吸入氣體，當(dāng)然也沒(méi)有氣體排出，從而可達(dá)到氣缸卸載調(diào)節(jié)的目的。這種方法沒(méi)有氣體的流動(dòng)損失，因此比頂開(kāi)吸氣閥的方法效率高，但必須保證吸氣通道關(guān)閉嚴(yán)密，一旦有泄漏存在，將會(huì)造成氣缸在高壓比下運(yùn)行，會(huì)使壓縮機(jī)過(guò)熱，這是十分危險(xiǎn)的。圖5-58為關(guān)閉吸氣通道的氣缸卸載方法。當(dāng)線圈1通電時(shí)，鐵芯2被吸起，打開(kāi)了高壓通道3，使控制活塞7緊緊地堵住了吸氣通道口，阻止了制冷劑的吸入，氣缸處于卸載狀態(tài)（圖5-58a）。當(dāng)線圈電源被切斷時(shí)，高壓通道被關(guān)閉，控制活塞在彈簧力的作用下向上升起，打開(kāi)了吸氣通道，壓縮機(jī)處于工作狀態(tài)（圖5-58b）。 
 
 
圖5-58  關(guān)閉吸氣通道的氣缸卸載方法 
a)氣缸卸載  b)氣缸工作 
1—線圈  2—鐵芯  3—高壓通道  4—排氣腔  5—壓力平衡通道  6—吸氣腔  7—控制活塞 
3. 能量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)  主要介紹大中型多缸活塞式制冷壓縮機(jī)中普遍采用的全頂開(kāi)吸氣閥片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 
（1）液壓缸-拉桿頂開(kāi)機(jī)構(gòu)：用壓力油控制拉桿的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量調(diào)節(jié)，如圖5-59所示。液壓缸拉桿機(jī)構(gòu)由液壓缸1、油活塞2、拉桿5、彈簧3、油管4、拉桿5等組成。該機(jī)構(gòu)動(dòng)作可以使氣缸外的動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)，將吸氣閥閥片9頂起或關(guān)閉。其工作原理是：液壓泵不向油管4供油時(shí)，因彈簧的作用，油活塞及拉桿處于右端位置，吸氣閥片被頂桿8頂起，氣缸處于卸載狀態(tài)。若液壓泵向液壓缸1供油，在油壓力的作用下，活塞2和拉桿5被推向左方，同時(shí)拉桿上凸緣6使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)7轉(zhuǎn)動(dòng)，頂桿相應(yīng)落至轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的斜槽底，吸氣閥閥片關(guān)閉，氣缸處于正常工作狀態(tài)。由此可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)既能起調(diào)節(jié)能量的目的，也具有卸載啟動(dòng)的作用。因?yàn)橥＼?chē)時(shí)，液壓泵不供油，吸氣閥閥片被頂開(kāi)，壓縮機(jī)就空載啟動(dòng)，壓縮機(jī)啟動(dòng)后，液壓泵正常工作，油壓逐漸上升，當(dāng)油壓力超過(guò)彈簧3的彈簧力時(shí)，油活塞動(dòng)作，使吸氣閥閥片下落，壓縮機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。 
  
圖5-59  液壓缸拉桿頂開(kāi)機(jī)構(gòu)工作原理圖 
1—液壓缸  2—油活塞  3—彈簧  4—油管  5—拉桿  6—凸緣  7—轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)  8—頂桿  9—吸氣閥片 
圖5-60表示了轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)吸氣閥片的影響。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)9處于圖5-60a所示位置時(shí)，頂桿6處于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上斜面的{zd1}點(diǎn)，吸氣閥片可自由啟、閉，壓縮機(jī)正常工作。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)在拉桿推動(dòng)下處于圖5-60b所示位置時(shí)，頂桿位于斜面的頂部，吸氣閥片被頂開(kāi)，壓縮機(jī)卸載。 
  
圖5-60  頂桿啟閥機(jī)構(gòu)工作原理圖 
a)正常工作狀態(tài)  b)吸氣閥片頂開(kāi)狀態(tài) 
1—閥蓋  2—排氣閥片  3—排氣閥座  4—吸氣閥片  5—?dú)飧滋? 6—頂桿  7—彈簧  8—活塞  9—轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)