技術咨詢

在一個完整的冷庫蒸汽壓縮式制冷系統中，除壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器四個主件外，為了確保系統正常、經濟和安全的運行，還需設置一定數量的其它輔助設備。輔助設備的種類很多，按照它們的作用，基本上可以分為兩大類：
1、維持制冷循環正常工作的設備，如兩級壓縮的中間冷卻器等；
2、改善運行指標及運行條件的設備，如油分離器、集油器、氨液分離器、空氣分離器以及各種貯液桶(或器)等。
此外，在制冷系統中還配有用以調節、控制與保證安全運行所需的器材、儀表和連接管道的附件等。

一、油分離器的作用與原理

在蒸汽壓縮式制冷系統中，經壓縮后的氨蒸汽(或氟利昂蒸汽)，是處于高壓高溫的過熱狀態。由于它排出時的流速快、溫度高。汽缸壁上的部份潤滑油，由于受高溫的作用難免成油蒸汽及油滴微粒與制冷劑蒸汽一同排出。且排汽溫度越高、流速越快，則排出的潤滑油越多。
對于氨制冷系統來說，由于氨與油不相互溶，所以當潤滑油隨制冷劑一起進入冷凝器和蒸發器時會在傳熱壁面上凝成一層油膜，使熱阻增大，從而會使冷凝器和蒸發器的傳熱效果下降，降低制冷效果。據有關材料介紹在蒸發表面上附有0.1mm油膜時，將使蒸發溫度降低2.5℃，多耗電11～12％。所以必須在壓縮機與冷凝器之間設置油分離器，以便將混合在制冷劑蒸汽中的潤滑油分離出來。
大家都知道，汽流所能帶動的液體微粒的尺度是與汽流的速度有關。若把汽流筆直向上運動產生的升力與微粒的分量相平衡時的汽流速度稱為平衡速度，并用符號ω表明。則明顯當汽流速度等于平衡速度時，則微粒在汽流中保持不動；如果汽流速度大于平衡速度時則將微粒帶走；而當汽流速度小于平衡速度，微粒就會跌落下來，然后使油滴微粒制冷劑汽流中分離出來。

油分離器的基本工作原理主要便是利用潤滑油和制冷劑蒸氣的密度不同；以及通道截面突然擴大，氣流速度驟降(油分離器的筒徑比高壓排氣管的管徑大3～15倍，使進入油別分器后蒸氣的流速從原先的10～25m/s下降至0.8～1m/s)；同時改變流向，使密度較大的潤滑油分離出來沉積在油別分器的底部。或利用離心力將油滴甩出去，或采用氨液洗滌，或用水進行冷卻降低汽體溫度，使油蒸汽凝結成油滴，或設置過濾層等措施來增強油的分離效果。

二、油分離器的分類
目前常見的油分離器有以下幾種：洗滌式、離心式、過濾式、及填料式等四種結構型式，下面分述它們的結構及工作原理。
1、洗滌式油分離器

洗刷式油分離器適用于氨系統，它的主體是鋼板卷焊而成的圓筒，兩端焊有鋼板壓制的筒蓋和筒底。進汽管由筒蓋中心處伸入至筒下部的氨液之內。進氣管的下端焊有底板，管端四周開有出氣孔，以免高壓蒸氣直接沖擊筒底，使已沉淀的潤滑油攪動浮起。筒內進氣管的中部(坐落液面之上)管壁上還開有平衡孔，其作用是當壓縮機泊車時平衡排氣管路、油分離器、冷凝器三者之間的壓力，特別是在壓縮機產生事故時，能夠防止因冷凝器的高壓將油分離器中的氨液壓回壓縮機，形成更大事故。在進氣管的外側上部還裝有多孔傘形擋板，作分離液滴之用。筒體下部旁邊面設有放油管接頭，與集油器相連。傘形擋板之上的筒體旁邊面設有出氣管接頭，并使出汽管伸入筒內有必定的長度，且引出口是朝上開的，其目的是使氨汽在排出分離器以前再折流一次，有助于提高別離作用。
洗滌式油別離器在工作時主要是利用混合氣體在氨液中被洗滌和冷卻來分離油，同時還利用降低氣流速度與改變氣流運動方向，油滴自然沉降的分離作用。其間洗滌和冷卻作用對洗刷式油分離器的分油功率影響最大，因此筒體內必須保持一定高度的氨液。
洗滌式油分離器中的氨液一般是由冷凝器供給，為了保證油分離器內有足夠高度的氨液，它的進液管應比冷凝器出液口方位低240～250mm，另外它一般裝在機房外，緊靠冷凝器的地方，這樣可以多臺壓縮機共同用一個油分離器。

2、填料式油分離器

填料式油分離器的結構。在鋼板卷焊而成的筒體內裝設填料層，填料層上下用二塊多孔鋼板固定。填料可以是陶瓷杯，金屬切屑或金屬絲網，以金屬絲網作用最佳。當帶油的制冷劑蒸氣進入筒體內降低流速后，先通過填料吸附油霧，沿傘形板擴展方向順筒壁而下，然后改動流向從中心管回來頂腔排出。分離出的油沉積在它的底部，再通過浮球閥或手動閥排回壓縮機曲軸箱。
由上述可見，這種油分離器的分油是依靠降低流速、填料吸附及改動氣流方向來完成的，其間以填料層的吸附作用為主。與洗滌式油分離器相比，填料式油分離器的分油功率較高，可達95％(洗滌式為80～85％)，設備方位較緊湊且對設備方位及設備高度沒有嚴格的要求，可以多臺壓縮機共同用一臺油分離器，故填料式油分離器現已廣泛用于氨制冷系統中。但填料式油分離器對氣流的阻力較大，要求筒內制冷劑蒸氣的流速不大于0.5m/s。此外填料式油分離器的金屬絲網一般選用不銹鋼絲網，價格較貴。
3、離心式油分離器

離心式油分離器的油分離效果較好，適用于大型制冷系統。壓縮機的排氣經油分離器進氣管沿切線方向進入筒內，隨即沿螺旋導向葉片高速旋轉并自上而下活動。借離心力的作用將排氣中密度較大的油滴拋在筒壁上分離出來，沿壁流下，沉積在筒底部。蒸氣經筒體中心的出氣管內多孔板引出。筒側裝有浮球閥，當油面上升到上限位時，潤滑油通過浮球閥翻開閥芯，主動向壓縮機曲軸箱或集油器排油。有的在油分離器外部還設有冷卻水套，使混合汽體在其間又遭到冷卻水的冷卻并通過降低流速和改動流向的作用，進一步得到分離。
4、過濾式油分離器

過濾式油分離器用于氟利昂制冷系統，常稱為氟利昂油分離器。當壓縮機排出的高壓制冷劑氣體進入分離器后，由于過流截面較大，氣體流速忽然降低并改動方向，加上進氣時幾層金屬絲網的過濾作用，行將混入氣體制冷劑中的潤滑油分離出來，并下滴落聚集在容器底部。當聚集的潤滑油量達必定高度后，則通過主動回油閥，回到壓縮機曲軸箱。在正常運行時，由于浮球閥的斷續作業，使得回油管時冷時熱，回油時管子熱，不回油時管子就冷。假設回油管一貫冷或一貫熱，這說明浮球閥現已失靈，有必要進行檢修，檢修時可使用手動回油閥進行回油。這種油分離器結構簡單，制造方便，應用普遍，但分油效果不及填料式。