制冷剂R600a的维修方法和技术

　　R11及R12是制冷行业广泛使用的传统制冷剂。由于R11及R12对臭氧层有较强的破坏作用，且温室效应明显，根据《蒙特利尔议定书》的规定，发达国家已禁止使用，在我国2005年将被停止使用。在CFCS替代路线中，一种是以美国和日本为代表的采用R134a制冷剂的替代路线;另一种是以德国为代表为采用碳氢化合物作为制冷剂的替代路线。

　　中国冰箱行业早期将目光和精力主要集中在R134a制冷剂的替代路线。R134a制冷剂与矿物性润滑油不互容，对生产工艺及制冷系统各零部件的清洁度控制要求过于严格，冰箱使用R134a制冷剂后能耗也有所上升，同时该制冷剂仍有一定的温室效应，并不是最优的制冷剂替代路线。

　　碳氢化合物典型的如异丁烷(R600a)制冷剂的优点恰恰克服了R134a制冷剂的缺点，R600a优良的热物理性能决定了该制冷剂比CFCS和HFCS具有更高的能效，压缩机的效率(COP值)和冰箱的整机制冷效率(耗电量指标)较R134a均高。正由于节能及对环境无公害优点，德国首先成功的将碳氢化合物用做冰箱的制冷剂。随着工艺及技术的成熟，R600a制冷剂在中国制冷行业也得到了日益广泛的应用。

　　R600a制冷剂学名是：异丁烷。打火机中的气体为丁烷，是同分异构体，二者性状基本相同。在CFCS替代工作中，碳氢化合物的优势是以其易燃易爆这个最大缺陷换取的，安全问题更是替代工作成败的关键。目前冰箱行业对碳氢化合物的使用所做的危险性评价和实际使用效果表明，设计科学的碳氢冰箱可以满足用户安全使用要求;在冰箱的制造中采用碳氢类发泡剂和制冷剂仍为有一定的危险性的领域，其起火或爆炸的危险存在于生产、维修过程中。

　　为了了解其特点，知道它的性能，我们就从R600a的理化特性开始。

　　下表是R600a制冷剂的基本化学特性

　　分子式：C4H10简称：R600a密度(25℃，液态)：0.55g/ml沸点(常压)：-11.7℃蒸发压力(25℃)：350KPa自燃点：480℃闪点：-117℃爆炸范围(体积浓度)：约1.5~8.5vol%爆炸水平：约47~220g/m

　　温室效应潜能：0 臭氧破坏潜能：0

　　注意：异丁烷在常温常压下，在环境中以气态方式存在，无色无味。比重约为空气的2倍，可以长距离的传播，当浓度达到爆炸范围时，极容易引发燃爆，其危险程度类似于液化石油气，因此在制冷剂灌注和返修工位的员工必须遵守安全操作原则。

　　R600a制冷剂在常温下呈无色透明状态的气体，微溶于水，性能稳定，用于电冰箱的含杂质量要低于0.15/100克。有别于R12制冷剂，其温室效应、臭氧破坏都比较低。但它的爆炸极限参数为1.5%--8.5%(体积)，当空气爆炸混合物在此范围内时，遇到明火等即刻引起爆炸。所以我们在接触该制冷剂时，要在通风良好的环境下工作，注意安全是最重要的。

　　用于R12制冷剂的蒸发器和冷凝器同样适应R600a制冷剂，但要做必须的制冷匹配。所以我们在更换蒸发器和冷凝器时一定要按厂方提供的相同型号的零部件进行更换，否则制冷不匹配。

　　R600a与钢、紫铜、黄铜、铝、氯丁橡胶、尼龙和聚氯乙烯相容，这些材料制作的与R600a接触的零部件均可以用于R600a制冷系统。而天然橡胶、硅与R600a不相容，因此这些材料与R600a接触会引起化学反应，不能用于R600a制冷系统。

　　异丁烷制冷剂与目前传统的矿物冷冻油和烷基苯冷冻油完全相容，因此压缩机在制造中无需进行材质改造。R600a压缩机气缸容积在R12基础上增大65%～70%，外形尺寸基本不变，对压缩机的泄漏必须进行更为严格的控制。由于R600a的易燃性，因此对压缩机的两器进行必要的改动，启动继电器采用PTC元件并且密封，过载保护器密封。R600a压缩机的铭牌上标有**火苗的易燃标志。

　　用于R12制冷系统的毛细管同样也适用于R600a制冷系统，只是流量不同。

　　一般适用于R12的干燥过滤器同样也可以用于R600a的系统，但在维修过程中的特点和R600a的特性，要求使用R600a专用XH-9型干燥过滤器。

　　R600a的充入量相当于R12的40%左右，因此需要高精度的制冷剂灌注设备及校准仪器。

　　一般电控冰箱都装有电磁阀，由于R600a的制冷特性，适用与R12制冷系统的电磁阀同样也适用于R600a系统。

　　1、测试及检漏发现的制冷系统故障的冰箱作好标记后, 推入返修专用工位，打开排风装置。

　　2、检查周围有无火源，如有则关闭;

　　3、对于双头过滤器的冰箱，用老虎钳折断过滤器工艺管封口焊接处,使制冷剂排空;

　　3.1、用割管器割除压缩机工艺管超声波焊接处的管口及割开毛细管;

　　3.2、通过压缩机工艺管向系统内充入约0.4MPa(表压)左右的干燥氮气清吹30秒左右(排空低压部分制冷剂);

　　3.3、将冰箱推入划定的安全区域,按照非R600a冰箱的检修方法进行维修，此时可以动火进行焊接等操作。

　　3.4、压缩机通电运行2分钟左右;检查过滤器处的工艺管有无气流，若有则停机，晃动压机外壳，停3分钟后再开机运行2分钟左右;

　　若无则表明压缩机排气管或冷凝器高压管段有焊堵现象，此时停机将与压缩机高压管相连的管路段用割管器割断，观察断口有无制冷剂喷出：有制冷剂，则为冷凝器段焊堵堵;无制冷剂，则为压缩机排气管焊堵，此时压缩机不得再使用，禁止用焊枪燃烧加热的办法拔管)。

　　3.5、用老虎钳折断压缩机工艺管封口焊接处，使制冷剂排空;

　　一、R600a冰箱维修工艺不管系统是否有泄漏，所有打火的电器件区域R600a的浓度不能达到爆炸极限。因为R600a比空气重，因此要求维修现场保证良好的通风条件。在灌注制冷剂时，为避免可能产生静电从而产生火花，要求所有设备必须可靠接地，所有的接线必须牢固，绝对不允许有接错现象。a.首先检查周围环境有无火源，并保持良好的通风;b.将维修专用设备及配件准备好;c.检查维修设备及电源的安全性;d.检查排空钳是否泄露、松动，并调至合适位置;e.将排气管引至室外，把排空钳卡在干燥过滤器处，启动压机，运行5分钟后停止，振动压缩机以便使与润滑油相溶解的部分异丁烷排放出来，暂停3分钟后，再插电运行5分钟，使管路系统内异丁烷含量降低至最小;f.关掉电源，将干燥过滤器的排气孔密封，将专用排空钳卡在压机的低压管处，用R600a真空泵抽空，运行10分钟;g.用割管器拆掉压缩机，干燥过滤器，用氮气将管路吹5秒钟以上;h.更换R600a压缩机，干燥过滤器(XH9)，用气焊焊接各接口;i.吹氮气检漏，氮气压力不超过0.8Mpa，用肥皂水检漏;j.放掉氮气，抽空20分钟以上，真空度达到规定值;k.为保证灌注量的精确性，灌注时应用电子秤称量，冰箱插电运行;l.无异常用罗克环封口;m.封口处用肥皂水检漏;n.冰箱插电运行，检测性能。注：①返修时若更换压缩机，灌注量为规定值;不更换压缩机，灌注量为规定值的90%。②因有一定的危险性，原则上不允许在用户家打开制冷系统操作;③更换压缩机时若条件不允许，可采用以下工艺：a.在宽敞通风良好的车间或室外打开干燥过滤器处毛细管并密封毛细管口，然后启动压缩机，泄放5分钟后关掉压机，振动压缩机暂停3分钟，再插电运行5分钟;b.用割管器割断压缩机回气管和高压管，用氮气吹冷凝器和蒸发器不少于30秒;c.换上新压缩机，干燥过滤器，焊接后检漏;d.冲注制冷剂，插电运行，确认制冷良好后，用罗克环封口并检漏;e.更换下的压缩机将压缩机油倒掉并密封各管口。 注：维修R600a冰箱必须严格按照以上工艺操作。

　　二、制冷剂性质R600a又名异丁烷(2-甲基丙烷)，属炭氢化合物，分子量为58，分子式结构为C4H10，R600a比空气重很易聚积，无色气体，微溶于水，性能稳定，其臭氧消耗潜力(ODP：ozone depletion potential)=0，温室效应潜力(GWP：global warming potential)=0，有别于以往的制冷剂如R12，R134a等。它最大的特点是与空气能形成爆炸性混合物。爆炸极限为1.9～8.4%(体积比)，当达到或高于此比例时，如遇明火等即刻会引起爆炸，所以安全是最应注意的问题。

　　三、制冷系统1、R600a压缩机a.异丁烷与目前传统的矿物油和烷基苯油能完全相容，故压缩机的制造工艺无须更改。b.R600a压缩机气缸容积在R12基础上增大65～70%，外形尺寸基本不变，对压缩机的泄漏必须进行更为严格的控制。c.同R12相比，功率相同的电机所配压缩机的制冷量基本相同。d.由于异丁烷的易燃性，必须对电器元件进行改动，R600a压缩机的启动继电器应采用PTC元件且密封，绝对不能使用重锤式启动继电器;R600a压缩机铭牌上有**火苗易燃标志。2、制冷系统热交换器用于R12系统的冷凝器和蒸发器同样适用于R600a系统，但需要作必要的匹配调整。3、材料相容性异丁烷与钢、紫铜、黄铜、铝、氯丁橡胶、尼龙和聚四氯乙烯相容，这些相容的材料均可用于R600a系统，硅和天然胶与R600a不相容，故不能用于R600a系统。4、毛细管用于R12系统的毛细管同样适用于R600a系统，只是流量稍有区别。5、干燥过滤器目前用于R12系统的干燥剂均可用于异丁烷系统中，生产维修中考虑到R600a的结构性质，要求使用专用干燥过滤器XH9。6、充注量异丁烷的冲入量相当于R12的40%左右，因此需要高精度的制冷剂灌注设备，校准设备。7、电磁阀用于R12系统的电磁阀同样适用于R600a系统。

　　维修设备及工具1、R600a抽空灌注机2、电子秤3、洛克环压接钳4、排空钳5、封口钳6、洛克环堵头(密封压缩机工艺管)7、洛克环密封液。

　　制冷剂HFC-134a，即四氯乙烷，属于卤代烃类，但不含氟和溴，所以臭氧消耗潜值为零。家用电冰箱目前主要采用的制冷剂有R12(CFC-12)、R134(HFC-134a)、HC-600a等。用HFC-134a制冷剂替代R12的应用技术日趋成熟。这类电冰箱的箱体结构、主要组成部件、制冷系统、电气系统基本相同，因而常见故障特征与维修技术方面有很多相同或相似之处，但是也存在一些差异，主要是制冷剂特性所引起的相关材料及维修方法不同。下面介绍这类冰箱在故障维修时应注意的一些问题。

　　HFC-134a压缩机与CFC-12压缩机相比，HFC-134a压缩机需增加10～15%的气缸容积，以保证相同的制冷量。冷凝压力较高，压比更大。为获得相同的制冷量，对压缩机的结构、材料作了部分改动。采用效率更高的电机以适应更恶劣的系统工作环境，其它零部件与CFC-12可通用，但对水分、杂质等含量有严格**，清洁度要求更高。使用中，HFC-134a压缩机噪声比CFC-12压缩机稍大。

　　制冷系统水分控制是一项非常重要而又复杂的工作，既不能直观检查又无法以简单方法测量，只能依*严格的操作规程，对制冷系统含水量控制要求较高的HFC-134a电冰箱，尤其要加以注意。检修时可采用耳听、手摸的分析方法，一旦确定干燥过滤器堵塞或压缩机故障，在打开制冷系统后，已断开的管口要及时密封，作到断、焊迅速。要求维修时所有管路器件暴露时间要尽量短(15分钟左右)，干燥过滤器及小管件拆封应尽快装配。 HFC-134a电冰箱制冷系统的抽空时间较CFC-12长，以确保真空度低于60Pa。维修实践中，常采用二次抽空的方法：第一次抽真空5分钟，充注10gHFC-134a制冷剂;第二次抽空20分钟。这样可缩短抽真空时间，效果也比较好。钎焊HFC-134a电冰箱制冷系统时，要尽量使用干燥助焊剂，若购不到干燥助焊剂，也可用铜、银焊条或低银焊条焊材而不使用焊剂。

　　由于HFC-134a不溶于传统的矿物油和烷基苯油，需采用新的酯类润滑油，脂类润滑油具有极强的吸水性。水解性很强的脂类油与水反应生成酸，会腐蚀制冷管甚至压缩机，酸与脂类油混合又使脂类油分解变质，形成恶性循环。压缩机冷冻油必须与制冷剂相溶，并且有良好的润滑性、密封性、低温流动性及化学稳定性。由于HFC-134a压缩机一般采用与之相溶性较好的脂类或聚二醇(PAG)油，与CFC-12压缩机所用的矿物油不同，不能互相替代，否则不仅不能满足压缩机的润滑要求，而且还有可能凝固堵塞制冷系统，切忌混用。维修抽空时，真空泵必须更换为脂类冷冻油的真空泵，若采用旧真空泵或利用报废的CFC-12电冰箱压缩机修复改制的抽空设备(冷冻油为矿物油)，必须用脂类油彻底清洗，并换上脂类油，同时更换连接软管、接头和密封圈等。 HFC-134a制冷剂不含氯原子，检漏时卤素检漏仪应改为电子检漏仪。如果用肥皂水检漏低压，应在停机压力平衡后进行。制冷系统管道清洗时，均应使用不含氯的清洁剂清洗。

　　实践证明，水分产生的腐蚀要比冰堵的危害更为严重。因此，HFC-134a电冰箱对制冷系统的含水量控制要求相当高，除制造时用特殊工艺严格干燥、脱水外，在制冷系统中均设置干燥和过滤器，利用分子筛吸附剩余的残留水分。干燥过滤器由干燥器和过滤器两部分组成：一是滤掉制冷系统中的杂物和灰尘。以防堵塞毛细管和损坏压缩机;二是吸收制冷系统中的残留水分，防止产生冰堵，避免形成酸类物质对制冷系统的腐蚀。干燥过滤器一般安装在冷凝器出口与毛细管进口之间的液体管道中。对CFC-12系统而言，选择4A分子筛即XH-5型便能很好的吸附水分。而对HFC-134a系统则需配用吸水性较强、体积稍大、分子直径介于HFC-134a与水之间的XH-7型(最大直径为3A)干燥过滤器。因两者所选用材料不同，放入的重量也不同(XH-5型一般放分子筛5g，XH-7型一般放10g)，维修中不能互相代用。