工程机械空调系统的工作原理使用及其快速故障诊断

章义++艾金山++汪勇

摘要：本文系统地分析和描述了工程机械空调系统的工作原理，并详细地介绍了其在使用过程中应注意的事项，另外还就工程机械系统常见的故障及其相应的诊断方法作了说明，极大地提高了空调系统的维修效率。

关键词：空调系统工作原理故障快速诊断

1 工程机械空调系统的基本结构和工作原理

当前，随着我国科技水平的不断提升，我国的工程机械制造水平也越来越高，与世界先进水平差距越来越小。而工程机械空调系统作为一种特殊的空调系统，它主要适用于工作条件较为复杂和恶劣的环境，它主要分为单冷型工程机械空调系统和双冷型工程机械空调系统。从其基本结构来看，工程机械空调系统主要由冷凝器、压缩机、蒸发器、贮液干燥器、膨胀阀、管路系统、电控系统等组成，其工作过程主要由压缩、冷凝、节流、蒸发四个环节组成。工程机械空调系统在进行制冷循环工作时，压缩机和发动机通过带电磁离合器的皮带轮连接在一起，通电后，离合器结合发动机运转进而带动压缩机开始工作。断电后，发动机和压缩机相分离，压缩机将蒸发器中的低温低压制冷剂蒸汽吸收进来，并通过压缩将其转化为高温高压气体，然后将气体通过高压管路输送至冷凝器当中，与外界空气热交换，以降低其温度，当温度降至50℃左右时，即可将其冷凝为液态存放至贮液干燥罐内，再进行相应的净化处理，将水分和杂质清除出去，由高压管输送至膨胀阀，在其节流作用下，高温高压的液态制冷剂会变为低温、低压的雾状进入蒸发器内，吸收热量沸腾汽化，降低周围气温。而在蒸发器的出口部位，制冷剂气体吸热后温度上升至5℃左右，鼓风机将蒸发器表面的一些凉气及时输送到车厢中，降低车厢温度，使人感到凉爽。工程机械空调系统通过不断循环这一工作过程，使蒸发器周围始终保持着较低的温度。

工程机械采暖装置的主要功能是向车内供热，保持车内温度。根据供热热源类型的不同，可将工程机械采暖装置划分为独立式采暖装置和非独立式采暖装置。其中，非独立式采暖装置又被称作发动机采热式装置，它将发动机在工作工程中产生的冷却水作为热源，通过热交换器和离心风机组合而成的暖风机进行加热，提高车厢温度。这种采暖方式具有操作性强、采暖成本低、高效便捷等优势，但这种采暖装置制热量较小，难以满足实际需要。因此，工程机械一般使用非独立式采暖装置。

2 空调器的快速故障诊断方法及常见故障类型

2.1 空调器的故障诊断方法

2.1.1 手触检查 工程机械空调系统在整个工作过程中，经常容易出现一系列故障和问题，因此要及时检查尽早发现并妥善处理。在检查高低压管的温度时，技术人员必须先将空调制冷调至最大，风量也调至最大，并进行直吹，保证空气的循环流动。此时，将手放在冷风出口位置会感觉到冰凉。一般地，温度必须保持在5℃左右，否则空调不能正常制冷。

同时，技术人员还可以通过触摸空调制冷剂循环回路来判断其故障，一般其低温低压一侧温度较低，触摸有冰凉之感。而高温高压一侧温度较高。用两手分别触摸压缩机的进气管和出气管，正常情况下进气管较凉，而出气管略微发烫，若二者差异不明显，则说明空调器的制冷剂不足或发生系统泄漏。轻触冷凝器，若其上部和下部温度无明显差异，则说明冷凝片发生堵塞，造成冷却功能丧失。用手触摸干燥器的进液管和出液管，若二者温差较小或无明显温差，则说明干燥器发生堵塞。用手触摸冷凝器出液管至膨胀器进液管之间的所有部件和管道，正常情况下其温度应一致，若局部存在温差，则说明故障发生在该处。而膨胀阀的进液管和出液管应该存在一定的温差，否则说明其存在故障。

一般地，当制冷系统处于正常状态时，高压管的温度应处于50~60℃之间，而低压管的温度应处于5~６℃之间手触有冰凉之感。如果手触制冷系统的高压管和低压管其温度均正常，但车内并不感觉凉爽，则说明故障可能出现在空调的温度调节系统。用手感觉系统出风口的风量大小，若风量过小则说明蒸发器存在堵塞问题，应及时清理。

2.1.2 目测检查 技术人员还可以通过目测法对整个空调系统进行检查，观察其运行状态有无异常，以便及早维修。在观察时可以先由系统的传送装置开始，观察传送皮带是否松弛或发生断裂，一旦传送皮带出现过松情况就容易打滑，从而加速系统的磨损，同时还影响动力的正常传送。另外，冷凝器和风扇也是故障多发地带，技术人员可以观察风扇散热片上是否沉积灰尘量过大，影响了风扇的正常运行，导致空调系统出现故障。

观察鼓风机的运转状态，若其在低、中、高速度时均能正常运转，则说明故障不在鼓风机内，若出现运转异常，则需及时维修处理，以免造成空气流动困难。

2.1.3 听诊检查 听诊检查也是一种十分重要的故障检查方法。技术人员可以接通开关，待压缩机工作一会儿后，再接通电磁离合器，若其发出一阵刺耳的摩擦声，则说明离合器出现打滑故障，影响了系统的正常功能。若接通后，压缩机传来一阵异常的敲击声，则说明压缩机存在阀门破裂或者松动等问题，导致轴承损坏或摩擦过大，从而发出噪音。若系统的传送带发出一种“唧唧”的响声，则说明传送带过松或磨损严重，应及时更换或维修。

2.1.4 窥视镜检查 一般地，在贮液干燥器的上盖处或其出口处有一个透明的玻璃窥视镜，以便技术人员及时检查循环制冷机的流量情况。当空调系统运行正常时，制冷剂是清澈透明且无气泡的，并时刻处于流动状态，此时蒸发器的出口温度较低，触手有冰凉感。但由于制冷剂是透明的，不易观察。因此，技术人员在观察时常常通过抖动发动机油门的方式来观察，若发现气泡则说明系统存在故障。另外，技术人员还可以重复开关空调，观察制冷剂的气泡情况，若空调关闭后制冷剂中仍有小气泡，但不久慢慢消失，则表明制冷剂的流量较为合适。同时，还要注意区分高温情况下的气泡，那是一种正常现象，不能和系统故障一概而论。通过窥视镜，每隔1~2s就可以观察到气泡的流动，若冷凝器出风口的温度较高，没有冰凉感，则说明空调系统的制冷机不足，需及时添加；若通过窥视镜观察到气泡不断，且出风口无冷感，则说明制冷剂泄漏严重，系统难以制冷。

2.1.5 压力表检查 将压力表连接在压缩机排气阀的高压端和进气阀的低压端，若发动机运行时，其转速保持在2000r/min左右，蒸发器入口处的温度在30~35℃之间时，表明系统运行正常。将风速调至最高，温度调至强冷，若此时高压端排气压力在1300·1500kPa之间，低压端压力在100~200kPa之间，则说明系统运行正常。当高压端的排气压力过大时，则说明风扇的V形传送皮带出现松弛或冷凝器位置出现堵塞，导致系统运行失常。

2.2 空调器的常见故障类型

2.2.1 压缩机故障 空调压缩机是空调器制冷系统中最重要的部件，它是一种高精度的机电一体化装置，在实际使用过程中是故障发生率较高的部位。故障一般包括泄漏和异响两种。其中，压缩机泄漏主要包括进出气口处泄漏、气缸体破裂、盖缸处泄漏、轴封处泄漏等。而造成压缩机异响的原因主要有气隙大小不合理、离合器打滑、进气阀或放气阀的弹簧损坏、制冷剂流量不足等。

2.2.2 离合器故障 空调电磁离合器也常会出现一系列故障，影响空调系统的正常运行。一般地，离合器发生故障后，常会出现以下现象：一是离合器无法带动压缩机正常工作，因荷载过大而出现啮合面不断打滑，摩擦产生热量导致温度过高，出现烧灼情况；二是固定线圈和转动部分发生严重摩擦，损坏电磁圈，使得离合器无法正常使用，影响空调系统功能；三是离合器的间隙过大或过小。

2.2.3 冷凝器及蒸发器故障 空调系统冷凝器及蒸发器故障类型一般包括泄漏和散热性能失灵两种类型。当冷凝器及蒸发器出现泄漏时，应及时通过补焊方式将泄漏部位填补起来，阻止泄漏的进一步扩大。而造成散热性能失灵的原因为冷凝器及蒸发器表面清洁不及时，导致散热性能恶化。此时，技术人员可以使用刷子蘸适量清水清洁其表面。

2.2.4 膨胀阀故障 膨胀阀堵塞是最常见的故障类型，发生堵塞后，系统内部气体无法正常流通，影响系统的使用寿命。而出现膨胀阀堵塞的主要原因有系统内部灰尘过多或存在水汽，技术人员应及时清理系统内部或更换干燥剂，从而消除故障。

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作者简介：章义（1986-），男，湖南长沙人，工程师，研究方向：机械工程及自动化。

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