自动空分说明

一 概 述
自动空气分离器（以下简称自动空分）是一种能自动并连续不断地将不凝性气体（主要指空气）从制冷系统中分离出来并排出系统的设备。

它对降低制冷系统冷凝压力，维持系统在最经济性的状况下运转起到至关重要的作用。

空气对制冷系统的不利影响
在制冷系统中，空气的存在对系统的正常运行有很大影响，这是因为空气是一种传热的不良导体，积聚在冷凝器里的空气可在冷凝器的换热面上形成附面层，阻断制冷剂与换热表面的接触，严重影响其换热性能，使冷凝压力升高，压缩机能耗增大。

特别是在炎热的夏季，空气的存在有可能使得冷凝压力过高而造成系统无法正常运行。

空气对制冷系统的影响如图1所示。

空气对制冷系统影响的经济性分析
以本公司压缩机为例，表1为不同蒸发温度和冷凝温度下KA20C （单级螺杆压缩机）的能耗系数（单位制冷量的能耗量），由表1可以看出，在同一蒸发温度下，随着冷凝温度的提高，
KA20C 压缩机能耗系数逐渐增大。

以蒸发温度-15℃为例，当冷凝温度由34℃升高到36℃时，能耗系数上升了0.009，即每制取
1kW 的冷量需要多耗费电能0.0091kW 。

而对于一台KA20CB 压缩机来讲，当冷凝温度为34℃，蒸发温度为-35℃时其制冷量为615kW ，如果系统需要制取615kW 的冷量，当冷凝温度由34℃升高到36℃时，则单位时间内需多消耗电能615×0.009=5.54kW 。

按压缩机每天运行10小时计，则一台KA20C 压缩机每年需多消耗电能5.54×10×365=20221kW.h ，若电费按0.7元/kW.h 计，则所需电费为20221kW ×0.7元/kW=14154.7元。

如果这2℃的冷凝温度的升高完全是由系统中的空气造成的，则每年这14154.7元的电费就完全损失掉了。

因此，及时全面地排除制冷系统中的空气将能提高系统的制冷量，节省压缩机的能耗，即节省大量的电能费用。

而自动空气分离器是完成这一功能的最佳选择。

通常，一台自动型空气分离器的投资回收期在1年左右可实现。

制冷系统中空气的来源
制冷系统中空气的来源有多种途径，常见的有下面几种：
✧蒸发压力低于外界大气压时，由压缩机轴封、阀门的密封垫等部位进入系统。

✧阀门、管路和设备出现裂缝时进入系统。

✧系统维修保养和补充制冷剂时，需要拆卸管路，空气的进入也不可避免。

✧制冷剂和润滑油在高温、高压下的化学分解也会产生不凝性气体。

空气积聚部位
由于压缩机的作用，系统内的空气被排到高压侧流速较低的地方，因此，空气一般积聚在系统高压侧温度和流速较低的场合。

如冷凝器、高压贮液器和其它高压热交换器等。

空气含量的估测方法
自动空分的使用效果可以通过使用前后制冷系统内空气含量的变化来评价，而空气在系统内的含量一般可以通过下面的方法计算进行粗略估计。

根据在饱和状态下，温度与压力有一一对应关系的原理，得出了如表2所示的温度压力对应关系，表2中压力为表压。

测得的冷凝器饱和温度由表2对应出相应的冷凝压力，将压力值于实际表压比较，其差值即为系统中空气的分压力。

表2
举例：
测得冷凝器饱和温度为35℃，查表1，得到氨在35℃的饱和温度下对应压力应为1.25 MPa，而压力表实际读数为1.4 Mpa，额外压力为1.4-1.25=0.15 MPa，这就是由于空气的存在而使系统增加的冷凝压力。

二特点
ZDKF型自动空分是在充分吸收国外先进的空气分离理论基础上研制而成的新一代产品，并于2002年获得了国家专利（专利号ZL02270151.6），产品具有以下特点。

✧全自动运行：接通电源，选择排气点后即可全自动运行，无需人工干预，使用方便。

✧多点控制方式：国内外实践经验表明，制冷系统设置多点排空气是十分必要的，是彻
底排除系统中空气的唯一有效的方法。

ZDKF型自动空分采用了多点排放的控制方式。

✧工作原理先进：采用压差控制的方式，分别精确控制空气的分离过程和排气过程，使
排出的气体中空气的含量达到90%以上，最大限度的减少了制冷剂的损失。

✧操作界面友好：人性化的设计，全中文的液晶显示界面，可方便地实现人机对话，操
作方法可在极短的时间内掌握。

✧控制方式安全可靠：首次采用了PLC（可编程控制器）控制自动空分的工作过程，
使工作性能的稳定性和可靠性得到了充分的保证。

✧控制过程智能：在运行过程中能PLC能根据反馈的参数自动判断可能发生的故障点，
通过远程控制端子，向主控室输出故障信息，并将故障内容显示在人机界面上，方便了用户的使用和维修。

自动空分可自动记录前十次故障。

✧产品质量可靠：本公司在1995年即通过ISO9001标准认证，产品的质量是按照国际
标准建立起的一套科学的质量管理体系来保证的，因此，从自动空分的设计、原材料采购、零部件的加工到整机装配出厂，每一套工序都处于受控状态。

在配件的选用上，主要控制元件均采用国际一流品牌，如DANFOSS（丹佛斯）公司的热力膨胀阀，电磁阀和过滤器。

PLC和人机界面为Schneider（施耐德）公司产品，自动空分的外箱体采用镀锌钢板，耐腐防水，延长了使用寿命。

✧安装方便灵活：自动空分外箱体集成了全部连接阀门，用户只需将相应管路连接即可。

✧结构紧凑合理：所有控制元件和阀门布置在设备上部，打开顶盖即可方便地维修，电
控箱可由侧门打开，指示工作状态的显示屏可从外部直接观察到。

自动空分的内部结构非常紧凑，占地面积小，所有型号的体积均在1m3以内。

✧排气能力大：单台的设计冷量大，能满足迅速排空气的要求。

三性能参数及外型尺寸
所有型号自动空分的外形尺寸相同，见图2。

四选型
1、计算冷负荷：系统的规模越大，进入的空气量就可能越多，要维持系统的正常运行，需要的排气能力就应该越高；对蒸发压力高于真空度的制冷系统，系统内部压力高于外界大气压，空气较难进入系统，冷负荷按实际计算值选，而对蒸发压力在真空度范围的制冷系统，外界压力大于系统低压侧，空气容易进来，此时冷负荷根据表3将计算值减半。

2、确定排气点数量：根据下面所述的放空气点选择原则，确定系统需要设置的排气点数量。

3、选择空分：自动空分应满足上述两个条件，若满足了排气点数量而不能满足制冷量的要求，则应考虑选多台空分，否则会导致系统空气不能及时快速地排出系统，影响系统的经济性运行。

4系统扩展性：若系统将来计划增加设备，应预计增加设备的排气点数和制冷量，选用带有裕量的自动空分。

选型举例
条件：一个制冷系统，其中，高温冷藏库的冷负荷为50kW，低温冷藏库的冷负荷为100kW，速冻库的冷负荷为400kW，排气点有共7个。

选型过程：首先计算总冷负荷，蒸发压力在真空度（蒸发温度-33℃）以上的冷负荷为50+100=150kW，蒸发压力在真空范围内的制冷量为400kW，折合成真空度以上的制冷量为400*2=800kW。

因此，相当于蒸发温度在真空度以上的制冷量为800+150=950kW。

根据表3，可选ZDKF8型自动空分一台。

五排气点的选择原则
排气点应选择在系统空气积聚的区域，并且要保证进气管路不能有制冷剂液体进入，因此，排气点应在管路和容器的顶部，而不是底部。

✧对于高压贮液器，排气点应在远离进液口的一端，若进液口在贮液器中部，排气点应在
贮液器的两端。

✧对于立式冷凝器，工作时空气积聚在底部，停机时积聚在顶部，因此，排气点应在顶部
和底部各设置一个。

✧对于卧式冷凝器，排气点应在远离进气口并且流速较低的地方。

✧对于蒸发式冷凝器，空气积聚在出液管的上部（进气管的上部也有少量空气积聚，一般
直接引到大气），排气点应设在出液口存液弯之前。

六多点单独排气的必要性
在制冷系统中，不同的排气点之间存在压力差，若连通在一起，在压差的作用下，空气只能从压力最高的一点排放出来，其它点空气不能有效排除，见图3，由于卧式贮液器排气点压力最高，结果只有此点排气。

此外，如图3所示，在压差作用下，压力高的排气点空气会流入压力低的排气点，导致空气在整个系统内流串，延长了空气的排放时间。

因此，为保证排气迅速彻底，应该每次排放一个点的空气。

七安装与管路连接
自动空分一般安装于机房内，这样便于观察和监控，安装地面要平整，与垂直面的倾斜度不能超过5°，否则会影响电磁阀和电气的正常使用。

自动空分与冷凝器或贮液器高度差没有要求，但进气电磁阀的高度要高于自动空分，以保证进气管坡向自动空分，防止管路积液。

控制箱要求220V 50Hz外接电源，进线容量为500VA，进线规格为BVR-3*1.5mm2，出线规格为BVR-2*1.5mm2。

使用前用户需对照电气原理图检查各外围线，确认无误后只需接上电源线、电磁阀线，即可投入使用，
对控制箱，有下列安装地点的环境要求：
✧安装地点海拔高度不超过2500米。

✧周围空气最高温度不超过40℃，且在24小时周期内的平均温度不超过+35℃。

✧最湿月平均最大相对湿度为90%，同时该月的平均温度为+25℃。

✧电源的波动应保持在设备标定工作电压的90%～110%之间。

✧安装地点无爆炸危险的介质，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。

下面具体说明管路的连接。

进气管路
进气管路将空气和制冷剂的混合气体引入自动空分，进气管直径为18mm，每个排气点到自动空分的进气管长度不应超过90m,否则应将管径加大到25mm以上。

由于很难预测空气在系统中的具体部位，因此，多点排放是必须的。

在靠近每个排气点处应安装一套阀门组，包括电磁阀、过滤器和前后截止阀，前后截止阀是为了便于维修电磁阀和过滤器。

由于阀门组数量与系统的排气点个数有关，因此需要单独订购，用户也可以自备，电磁阀规格为AC220V，50HZ。

阀门组如图4 所示。

不同的高压侧设备的进气管路连接方式不同，卧式冷凝器和卧式贮液器都只有一个放空气口，每台设备只需连接一套进气阀门组，见图5和图6。

立式冷凝器有两个放空气口，工作和停机时空气分别积聚在底部和顶部，因此，每台立式冷凝器连接一套进气阀门组即可，如图7。

对于蒸发式冷凝器，每台蒸发冷出液口或一台蒸发冷每个盘管组出液口都必须单独设置排气点，这是因为为保持冷凝盘管面积的有效利用，蒸发冷出液口带有存液弯，用以平衡每个管组的压差降，若用一个电磁阀控制排气，会使每个存液弯上方连通，导致存液弯失去作用，使压降较大的盘管液体回流，淹没出液口放气点，不但放气困难，而且会减少盘管的换热面积，因此，每台蒸发冷的每个盘管组需单独连接一套进气阀门组，见图8。

推荐在蒸发冷出液口做一个空气分离包，将进气阀门组接在包上，这样更有利于排净空气。

分离包结构如图9所示。

所有从冷凝器或高压贮液器到自动空分的进气管路应带有一定坡度，这样有利于沿途冷凝下来的液体流到空分。

此管路不能通过使其过冷的区域，这样会造成进入自动空分的冷凝液体过多，影响自动空分的使用效果，若不可避免，则需要将此段管路隔热保温。

特别注意在电磁阀前后不能有存液弯的存在。

回气管路
回气管路的管直径为25mm，管路应连接到有保护措施的系统主回气管上，如低压循环桶或氨液分离器的进气管，为保证自动空分的正常使用，回气管路应连接在蒸发温度为-4℃以下的低温系统上，较低的蒸发温度能提高排气中空气的纯度，减少氨气的排放量。

回气管路应有可靠的保温措施。

供液管路
供液管路负责供液和需要时补充液体，管直径应为18mm，一般从高压贮液器引来，在自动空分的正常运行时的供液仅占总量的5%左右，其它的由混合气体中冷凝的氨液提供。

供液管路应避免油的进入，否则会影响自动空分的换热性能。

为保证正常供液，供液管路的压力要比自动空分的回气压力高0.5Mpa以上。

进出水管路
进水管路的管直径应为18mm。

水压应在0.2~0.5MPa之间。

水路上通过截止阀控制合适的水流量进入水浴瓶。

进水管路的水质建议使用软化水，否则长期使用会导致水浴瓶结垢严重。

出水管路直接接到下水道中或其它可靠的排污地点，出水管路不允许安装任何阀门，并应始终保证出水管路的通畅。

放油管路
自动空分长期使用后，混合进气中带来的油有可能进入换热器盘管内，影响自动空分工作性能，因此，自动空分应及时排油。

自动空分的换热器底部有一管路连接到回气管路上，平时用截止阀关闭。

放油时，微开截止阀，使油逐渐被回气带走，放油一般一个月操作一次。

八操作使用
首先打开供液截止阀和回气截止阀，确保除电磁阀外，供液管路和回气管路畅通。

然后打开进水截止阀，确保连接进水电磁阀的进水管路注满水。

自动空分初次运行时还应检查高压和低压压差控制器设定值是否正确，高压压差控制器的压差在0.05MPa, 低压压差控制器的压差在0.4Mpa,
完成以上步骤后，将控制箱内空气开关合上，再合上门上的旋钮开关，这时门上的电源指示灯亮。

具体操作过程见“自动空气分离器控制箱使用说明书”。

九长期闲置
空分长期不用，应将空分内氨液排回系统。

关闭空分电源，关闭供液截止阀、进水截止阀和进气截止阀，保持回气截止阀开启，空分内氨液将逐渐被抽回系统，氨液排完后，关闭回气截止阀。

十常见故障处理
制冷系统故障点通常集中在控制阀门（电磁阀、热力膨胀阀和浮球阀）和电气元件上。

下面是自动空分的常见故障及解决方法。

✧空分不排空气
原因1：进气管路堵塞，混合气体不能进入自动空分。

建议：检查自动空分进气管路过滤器，若堵塞则清洗过滤器。

检查自动空分进气管路截止阀，确保其打开。

原因2：排气电磁阀线圈烧坏，电磁阀未打开。

建议：检查此电磁阀，必要时更换。

原因3：高压压差控制器失灵或设定压差过小，使达到排气的时间过长。

建议：检查高压压差控制器。

✧排气电磁阀动作频繁并且排气有强烈的氨味，供液管路未结霜
原因1：供液电磁阀线圈失电，没有打开，使供液不足。

原因2：热力膨胀阀感温包制冷剂工质泄露，使热力膨胀阀基本关闭，供液不足。

原因3：进液管路过滤器堵塞，使供液不足。

建议：检查供液电磁阀、热力膨胀阀和进液管路过滤器，必要时更换。

✧空分连续排气，时间超过20分钟
原因：低压压差控制器失灵或设置压差范围过大，使空分达到设定压差值时间过长建议：检查低压压差控制器，设定值应为0.04Mpa。

✧旁通供液管路不结霜，排气电磁阀打开频率逐渐加快
原因：浮球阀堵塞。

建议：检查浮球阀。

✧自动空分排气正常但排气有强烈的氨味
原因1：进水管路截止阀关闭
原因2：进水电磁阀线圈失电，没有打开。

建议：检查进水电磁阀和截止阀。

✧水浴瓶结垢严重
原因：水质硬度过大
建议：在水浴瓶里用醋浸泡涮洗，清洗掉结垢。

可选购件
进气管路阀门组：包括电磁阀、过滤器和前后截止阀。