矿用电动轮自卸卡车空调系统典型故障探究及处理

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司, 江西 贵溪 335424)

设备节能

矿用电动轮自卸卡车空调系统典型故障探究及处理

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司, 江西 贵溪 335424)

介绍了矿用电动轮自卸卡车空调系统的主要结构组成和工作原理，分析了系统典型故障，提出了相应的解决方法。

矿用电动轮； 自卸卡车； 空调系统； 压缩机

矿用电动轮自卸卡车工况恶劣，对司机身心健康影响极大。因此，为保证矿山安全环保生产，对司机驾驶室空调系统的典型故障进行深入的探究及处理，十分必要。

1 系统主要结构组成

矿用电动轮自卸卡车空调系统主要由压缩机(制冷剂泵)、备用阀、储液干燥器、冷凝器、膨胀断流阀、蒸发器、节温器、压缩机离合器、管路及电控系统等组成，见图1。

(1)压缩机(制冷剂泵)。压缩机做功将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的蒸汽[1]，即其将系统的低压侧变至高压侧。它聚集了从蒸发器(低侧)返回的制冷剂，产生高压和远高于外界气温的温度。制冷剂与外界空气的温差，是帮助冷凝器中从热制冷剂气体到冷外界空气的快速加热气流所必需的。为产生高压集结，压缩机通过吸气阀从蒸发器吸入制冷剂，且在压缩行程期间，迫使其通过排放阀进入冷凝器，高温高压过热的制冷剂被冷凝器冷却降温。来自压缩机动作的压力使制冷剂通过冷凝器、储液干燥器和连接软管，至膨胀阀。发动机通过V 形皮带驱动压缩机和装在压缩机驱动轴上的电控离合器。

1.送风机开关；2.恒温开关；3.蓄电池电源；4.断路器；5.送风机；6.温度传感器；7.蒸发器；8.膨胀阀；9.吸油管路；10.测试压力表和复式接头；11.压缩机；12.制冷剂容器；13.电磁离合器；14.压缩机驱动皮带轮；15.储液干燥器；16.排放管路；17.冷凝器图1 电动轮自卸卡车空调系统示意图

(2)备用阀。所有的程序如排放、抽空、和对系统充料等都通过该阀进行。可将带有整体备用阀的快速连接软管端管接头安装在系统服务端口，以便于维护；在备用阀端口处，将复式接头压力表组件接入系统。

(3)储液干燥器。储液干燥器为系统关键零部件，接收来自冷凝器的液体制冷剂，且除去可能进入系统的所有水分和杂质。其储液部分是根据膨胀阀的需求，暂时储存额外的制冷剂，直到蒸发器需要它们。能除去气体、液体或固体中水分的固体干燥剂被保持在储液器中两个筛网即滤网之间，观察窗可指示系统充料，若观察窗不清晰，说明系统缺少制冷剂；而水分指示器无水分时，指示器为蓝色；当变为米色或黄褐色时，必须更换干燥器。

(4)冷凝器。通常位于散热器的前侧或卡车的顶部。它接收来自压缩机的高压、高温的制冷剂蒸汽，且将其液化为高压、热的液体。其允许从热的制冷剂蒸汽到较冷的外界空气的热传递。制冷剂将气体变为液体，热交换由经过冷凝器的较冷的气流完成。其冷却来自于散热器风扇的气流与车辆移动所提供的冲压空气。冲压空气冷凝器则依靠车辆的移动来迫使大量空气经过冷凝器的散热片和管。

(5)膨胀断流阀。位于蒸发器入口附近，具有节流、调制和控制蒸发器线圈的液体制冷剂的功能，提供蒸发器内合适的压力和温度控制。其使用内部以及外部平衡阀，可控制进入蒸发器线圈的制冷剂量，负荷增加时，阀开启得更大响应，以使进入蒸发器的量更多；负荷减小时，阀起作用使较少的制冷剂进入蒸发器。

(6)蓄能器。可接收来自蒸发器汽化的制冷剂。因此，水分和所有残留的液体制冷剂被聚集在其底部。水分被干燥剂吸收，液体制冷剂的储存是暂时的，当液体汽化成气体时，它将从蓄能器的底部被引导至压缩机。该过程不仅将其用作储存装置，且可防止压缩机的液体停滞。而低侧的维护端口也位于其上。

(7)蒸发器。送风机是其关键部件。它不仅将负载热量的空气吸入蒸发器，且迫使它们处于制冷剂周围环绕着蒸发器的散热片和线圈上，冷却的空气则流出蒸发器，进入驾驶室。其温度是通过其内部的压力、出口温度及压力来控制的。

(8)节温器。压缩机上使用的电磁离合器由蒸发器内的节温器控制、司机预设，保证驾驶室恒温控制，且可起到过热保护作用。热时，开关闭合；冷时，开关断开；离合器的循环动作维持着蒸发器的温度；其另设有延伸至蒸发器线圈的毛细管传感温度，以打开和闭合电气触点。

(9)压缩机离合器。与节温器连接，采用电磁离合器以在无需压缩机时脱离压缩机，如除霜循环在蒸发器上指示时以及系统或送风机被关闭时。因零件磨损很少，恒定场离合器是最理想的型式。根据磁场和压缩机的型式，磁场以机械方式被安装于压缩机，转子由轴承和卡环保持在电枢上，电枢装在压缩机体上；此外，系统压力异常时，其电路安全开关控制离合器可使离合器脱离。

(10)TrinaryTM开关：装在储液干燥器上，监控和控制系统内的制冷剂压力。如其名字一样，其独特功能是：系统压力太高或太低时，使压缩机离合器脱离；压力正常变化时，使散热器风扇驱动离合器啮合和脱离。

2 系统主要工作原理

压缩机(制冷剂泵)通过吸气阀(低侧)吸入低压、负载热量的制冷剂气体，将其加压并迫使其通过排放阀(高侧)至冷凝器，通过冷凝器的环境空气带走了制冷剂循环的热量，导致制冷剂从气体转化为液体继续流至储液干燥器，杂质在此处被滤出、水分被清除，高压液体制冷剂流入膨胀阀，可测量进入蒸发器制冷剂的量，制冷剂经过该阀时，变为低温、低压液体且充满蒸汽，导致制冷剂变冷；当剩余的低压液体接近蒸发器时，开始沸腾汽化，增大冷却；驾驶室的湿、热空气通过蒸发器送风机被蒸发器带走。因制冷剂比空气温度低，吸热产生返回驾驶室的冷空气，空气中的水分在进入蒸发器时冷凝且滴入排放盘，并在此处被排出驾驶室。当加热的低压气体通过吸入侧再次被吸入压缩机时，该循环结束。

3 系统典型故障探究及处理

可充分利用复式接头压力表组件的读数来进行故障诊断，如图2所示。

图2 复式接头压力表组件

3.1 冷却不足

其主要表现为低侧和高侧压力低、排出空气稍微有点凉。主因是制冷剂充料不足，导致压力略低于正常压力。此时，应进行泄漏测试检查：若无泄漏，回收制冷剂、用秤补充适量制冷剂入系统，再检查系统性能；若泄漏，可在定位泄漏源后回收制冷剂，修理泄漏处；抽空系统，用秤重新充料；视需要加油；检查空调是否工作，并对系统进行性能测试。

3.2 冷却极少或无冷却

其主要表现为低侧和高侧压力非常低、排出暖的空气。观察窗处看不到气泡，且可能显示有油条纹。一是压力传感开关使压缩机离合器脱离，应确保加入系统至少50%正常量的制冷剂，且进行系统泄漏测试，若压缩机已因压力传感开关故障而关闭，应使用跨接线来使压缩机工作；二是制冷剂太少或系统中有泄漏。应及时修理泄漏处，且视需要抽空系统，若系统被打开，则更换储液干燥器；用秤重新对系统充料，视需要再加油；检查空调是否工作，并进行系统性能测试。

3.3 系统制冷剂充入量极少

其主要表现为低侧和高侧压力低、排出暖的空气，低压开关可能关闭压缩机离合器。原因是系统中的制冷剂相当少或无制冷剂，可进行泄漏测试：若未泄漏，应回收系统中的制冷剂，用秤确保重新充入正确量的制冷剂，检查空调是否工作及其性能；若泄漏，应确保加入系统至少50%正常量的制冷剂，且进行系统泄漏测试，如果压缩机已经因压力传感开关故障而关闭，则应使用跨接线来使压缩机工作；修理任何泄漏处并视需要抽空系统，如果系统被打开，则更换储液干燥器。用秤重新对系统充料，并视需要而加油；检查空调是否工作并进行系统性能测试。

3.4 系统中有空气或水分

其主要表现为低侧和高侧压力低、排出空气稍微有点凉。可能是系统中有泄漏，应及时对压缩机轴密封区域周围等进行测试，应回收系统中的制冷剂且修理泄漏处。因干燥剂浸透水分，应更换储液干燥器或蓄能器，检查压缩机且补足泄漏的制冷剂油量；抽空系统中制冷剂，用秤重新充入；检查空调是否工作和其性能。

3.5 膨胀阀卡滞或塞紧

其主要表现为低侧压力非常低或处于真空、高侧压力高、排出空气稍微有点凉，膨胀阀阀体上有霜或水珠。该阀故障被卡滞在关闭位置导致滤网堵塞(断流膨胀阀无滤网)，系统中水分已在膨胀阀节流孔处结冰，或传感球管不工作。若可够到传感球管，则进行系统测试；否则，进行修理步骤。

系统测试：用手或加热枪非常小心地加热膜片和阀体，启动系统，且观察低压压力表是否升高，再小心地将少量氮气或任何低于0 ℃的物质喷到毛细线圈(球管)或阀膜片上。低侧压力表针将下降且在压力表上显示下降(吸入)压力，说明之前仅部分打开；重复测试，但要先用手加热阀膜片或毛细管，如果低侧压力表再次下降，则说明该阀未卡滞。

修理程序：检查膨胀阀滤网(断流式阀除外)，且除去系统中所有的制冷剂。从膨胀阀断开入口软管接头，拆下、清洁并更换滤网；重新连接软管并更换储液干燥器；抽空系统中的制冷剂，且用秤重新充入；检查空调是否工作和其性能。若该阀测试未导致低压压力表针上升或下降，所述其它步骤无法修正该故障，则更换该故障阀。

3.6 膨胀阀卡滞在打开位置或管接触不良

其主要表现为低侧压力高、高侧压力正常、驾驶室内排气孔的空气是暖的或仅稍微有点凉。原因是膨胀阀卡滞在打开位置或毛细管(球管)与蒸发器出口管接触不良。液体制冷剂会从蒸发器泛溢，使制冷剂不能汽化和正常吸收热量。膨胀阀传感球管可拆、装的车辆中，检查毛细管与蒸发器出口管是否正确地安装接触。然后，若可以够到阀，进行系统测试；若够不着，则继续修理步骤。

系统测试：以其最冷的设定操作空调数分钟。将氮气或其它寒冷物质小心地喷在毛细管线圈(球管)或阀的顶部。低压力(吸入)侧表针将下降，表示该阀已被关闭且未粘滞打开位置；重复测试，但要先用手加热阀膜片，若低侧压力表再次下降，则该阀未粘滞，应清洁蒸发器出口、毛细线圈或球管表面，确保线圈或球管被牢固地紧固在蒸发器出口处，并用隔热材料将其覆盖；操作系统并检查性能。

修理程序：若测试不能使膨胀阀正确工作，则必须更换该故障阀，回收系统中所有的制冷剂，且更换膨胀阀和储液干燥器；抽空系统中的制冷剂并用秤重新充入；检查空调是否工作和其性能。

3.7 高压侧堵塞

其主要表现为低侧压力低、高侧压力正常或偏高、排出空气稍微有点凉，检查高侧软管和配管上是否有水珠或霜，堵塞附近的管线摸上去应是凉的。原因是管线扭结、软管套头破裂、储液干燥器或冷凝器塞紧等。修理程序：定位堵塞故障部件后，回收所有的制冷剂；更换故障部件和储液干燥器；抽空系统中的制冷剂并重新充入，再检查空调是否工作和其性能。

3.8 节温器开关故障

3.8.1 节温器设定太高

其主要表现为低侧和高侧压力变化不大。由于压缩机离合器的循环比正常更频繁，因此，低侧压力在较小范围内循环，说明节温器设定太高。原因是不正确安装所致，应换新的节温器开关。

3.8.2 触点或毛细管故障

因触点磨损或熔化，节温器会粘滞在打开或关闭位置；若拆卸、处理节温器及连接在其上的温度传感元件(毛细管)时不小心，易使管扭结或破裂，不能传感蒸发器温度。

当节温器触点粘滞打开位置或传感元件不能传感蒸发器内的温度时，离合器将不啮合即空调系统不工作，原因是毛细管中的充料损失，或是节温器触点扭结、熔断或不接触。而故障诊断时，需用一根保险丝导线热连接离合器线圈来绕过节温器，若离合器啮合，则应更换节温器。

当节温器触点熔断(烧断)闭合时，离合器将不会脱离。原因是疲劳所致，必须更换节温器。离合器不脱离时，应注意冷凝水已经在蒸发器散热片上结冰并阻塞气流，系统低侧可能还会低于正常压力；副作用是压缩机由于油的蓄积(制冷油趋向于在系统内部最冷点蓄积)和低于正常的吸油压力(可使压缩机断油)而损坏。

3.9 冷凝器故障或系统充料过多

其主要表现为低侧压力高、高侧压力高、排出的空气可能是暖的，高压力软管和管线非常热。原因是缺少流经冷凝器散热片的气流。

修理程序：检查发动机冷却系统部件、风扇和驱动皮带、风扇离合器和散热器百叶窗是否工作；确保冷凝器牢固安装且与散热器之间有足够间隙(38 mm)；有无油泥、小虫或其它碎屑需清洁；检查散热器压力帽和冷却系统，含风扇及离合器、驱动皮带和散热器百叶窗总成，更换故障零件，重新检查系统的工作、压力表读数和性能；若仍有问题，说明系统充料过多，应回收系统制冷剂，用秤重新充入适量制冷剂；若压力表读数不变，则回收所有制冷剂且冲洗系统，更换部分堵塞的冷凝器和储液干燥器；抽空系统、重新充料，检查工作和性能。

3.10 空调驱动皮带磨损或损坏

空调压缩机由发动机通过一根V形驱动皮带驱动，应定期检查驱动皮带是否磨损或损坏，保证该驱动皮带处于良好状态，即张力合适且与压缩机离合器和驱动皮带轮正确的对齐；必要时，应及时更换皮带。

3.11 皮带轮未正确对齐

每次维护空调驱动系统内部件时，如：更换皮带或拆卸压缩机时，驱动皮带轮与压缩机皮带轮是否正确对齐，对系统效率和皮带最大使用寿命至关重要，必须采用专用对齐工具确定：若该工具配合入或不能配合入驱动皮带轮的槽(接触到皮带轮槽的两端)，则应分别检查皮带张力或测量偏移量；若偏移量大于3 mm，则应调整压缩机，通过松开压缩机安装螺栓且调整压缩机来对齐皮带轮，再检查皮带张力。

3.12 软管和管接头泄漏

因安装不良或振动，使管线断开、破损或管接头损坏而引起。因此，当管线断开或连接至金属管的空调管接头时，需用两把扳手。铜管和铝管极易扭结或断裂，使用套环或卡箍防止管线振动时，必须确保就位和牢固；为防止管接头与配合零件之间不良接触而泄漏，应严格按拧紧技术规格将管接头扭紧至合适的扭矩；更换软管时，要使用与拆下软管类型和ID 相同的软管，确保就位牢固或完好。

3.13 压缩机失效

其主要表现为低侧压力高、高侧压力低、压缩机工作噪音大。失效原因是轴密封泄漏(系统中无制冷剂)；或润滑不足；或簧片阀、配油盘、轴承或其它内部零件故障等。

修理程序：应确保压缩机的正确安装、离合器皮带轮与驱动皮带轮的正确对齐，压缩机的内部噪音可使用机工的听诊器来诊断；若皮带磨损或松动，则更换或张紧，且重新检查系统工作、性能和压力表读数；若需检查压缩机，则必须回收所有的制冷剂，且分解压缩机；更换故障的部件或压缩机；若压缩机发现干燥剂颗粒，则需冲洗系统和更换储液干燥器；拧紧所有连接处并抽空系统，用秤将制冷剂重新充入系统；检查系统是否工作和其性能。

3.14 离合器故障

离合器皮带轮轴承故障、离合器片磨损或翘曲、离合器片失去弹簧韧度或电气故障时，应更换离合器故障部件或整个总成。因此，不允许敲打或敲击离合器片、轮毂总成或轴，否则易导致压缩机内部损坏，一旦离合器明显过热损坏，则必须更换整个总成。快速检查导线或离合器线圈电气故障的方式是用保险丝导线热连接线圈，此法可绕过离合器电路来控制装置。

离合器皮带轮轴承的早期故障，是因离合器与离合器驱动皮带轮未对齐造成的，有时使用垫片或扩大压缩机安装支架的槽，方可正确对齐；当空调系统关闭或离合器未啮合时，轴承会产生噪音。

离合器通电后，当离合器未啮合或离合器片滑动时，离合器片的过多磨损皆因离合器片在离合器皮带轮上摩擦、离合器片与离合器皮带轮的间隙太小或太大(理想值1.02±0.043 mm)、失去离合器片弹簧韧度等引起的。若间隙过宽，则离合器线圈通电时，其建立的磁场将不足以将离合片拉回且锁定在离合器皮带轮上。特别是，离合器线圈的虚弱通常被误认为是压缩机卡滞而需报废，但报废前必须检测线圈电压和电阻是否为正确值，且应与温度差成比例。

4 结束语

空调系统是矿用电动轮自卸卡车的重要组成部分。其运行状况的好坏，直接影响作业效率、生产成本和能耗水平。因此，对空调系统典型故障进行深入的探究及处理，可提高司机的工作效率和工作质量，提高驾驶的舒适性、可靠性和安全性。

[1] 李忠明.浅谈特雷克斯3307型矿用汽车空调的常见故障维护[J].矿用汽车,2010(2)13-14.

Investigation and Solution on Some Typical Faults of Air Conditioning System in Self-discharge Mining Electric Wheel

ZHANG Wei-qi

This paper introduces the main structure and principle of air condition system in self-discharge mining electric wheel, analyzes some typical faults in the system and finally proposes some corresponding solution methods.

mining electric wheels; self-discharge truck; air conditioning system; compressor

2013-03-14

张伟旗(1965—)，男，江西余江人，大学本科，高级工程师，主要从事铜加工、有色冶金和机电设备工程的研究。

TD422

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1008-5122(2014)04-0029-05