低溫泵制冷單元的故障對系統的影響

　　如果低溫泵制冷機系統的故障不是在氣體壓縮單元、連接管道和真空系統，則問(wèn)題一定在制冷單元。與低溫泵制冷單元有關(guān)的故障有：1）機械零件的磨損；2）密封元件的老化；3）工作氦氣的泄漏；4）供氣氣流所引起的污染；5）超負荷運行。

a. 制冷單元的機械零件磨損對泵性能的影響

　　低溫泵制冷單元傳動(dòng)機構的作用是使制冷膨脹機的排出器做往復運動(dòng)和傳動(dòng)閥門(mén)。由于長(cháng)時(shí)間的運行，閥門(mén)的傳動(dòng)軸承或傳動(dòng)器軸承可能損壞。

　　傳動(dòng)器軸承的損壞，有可能引起傳動(dòng)軛及其襯套的損壞。任何金屬零件的損壞，金屬碎片都會(huì )被吸入傳動(dòng)馬達，引起惡性循環(huán)，加速低速電機軸承的磨損和產(chǎn)生更高的磨損熱。

　　另一個(gè)故障是閥門(mén)的不正確運動(dòng)，可能導致閥門(mén)開(kāi)得不夠，或停留不開(kāi)，則在供氣和排氣中會(huì )引起串漏或堵塞，也可能引起不正常的壓差，而使壓縮機發(fā)生嚴重故障。

　　傳動(dòng)單元中的任何故障都會(huì )導致制冷能力損失，從而使運行溫度上升，而破壞低溫泵的正常工作。

b. 制冷單元密封件的老化與損壞對泵性能的影響

　　制冷單元中密封件的老化或損壞都會(huì )導致排出器漏氣而使制冷能力降低，使運行溫度上升。密封件的故障有四個(gè)類(lèi)型：1）一級排出器的密封老化和磨損；2） 二級排出器密封環(huán)的故障；3）傳動(dòng)軛軸密封組合的損壞；4）進(jìn)、排氣閥門(mén)中Taflono 型環(huán)的磨損和O 型密封圈的老化等。由于漏氣使壓差減小，致使制冷量亦減小和制冷溫度上升，使泵的抽氣性能惡化。一、二級活塞環(huán)的泄漏，從壓縮機來(lái)的部分高壓氦氣不經(jīng)蓄冷器預冷而直接進(jìn)入冷頭，膨脹后的部分冷氦氣不經(jīng)蓄冷器而直接經(jīng)活塞進(jìn)入排氣閥，使制冷機制冷量損失嚴重，直至泵無(wú)法工作。

c.制冷單元污染對泵性能的影響

　　制冷單元的污染主要有四個(gè)來(lái)源：1）充氣時(shí)用了污染的氦氣；2）清洗技術(shù)不良；3）從氣體壓縮單元帶來(lái)的液體油或油汽；4）氣缸與排出器密封環(huán)磨損的灰塵等。

　　現代低溫泵的制冷機一般選用G-M循環(huán)制冷機和索爾文循環(huán)制冷機，它們的制冷單元與壓縮單元分開(kāi)，其間用兩根金屬軟管連接，在振動(dòng)和長(cháng)時(shí)間的工作中，就有可能使密封件老化及連接件松動(dòng)而產(chǎn)生泄漏。在實(shí)際應用中，有的低溫泵一年補氣一次，有的半年補氣一次或更多次，如果補氣時(shí)用了不純的氣體，或補氣時(shí)帶進(jìn)了空氣，就造成直接污染。

　　水汽、氮和氫的污染大多都是由于清洗不佳引起的。泵在維修后，一定要將各部件抽空到規定的真空度要求并持續抽一定的時(shí)間。如果抽空時(shí)間太長(cháng)則會(huì )引起機械泵油的返流，抽氣時(shí)間太短達不到抽空的目的，必然造成污染。

　　壓縮機長(cháng)期工作會(huì )加速壓縮機的磨損，更主要的是加速潤滑油的裂解，當油的裂解速率超過(guò)活性炭吸附筒的吸附速率時(shí)，它就被高壓氦氣帶到制冷單元的一、二級蓄冷器中堵塞蓄冷器，時(shí)間愈長(cháng)，污染愈嚴重。這樣極大地減小了蓄冷器的熱交換面積，使氣流進(jìn)出不暢。

　　一個(gè)理想的蓄冷器要求熱容量大，氣流和填料之間接觸表面積大，有良好的熱交換，對氣流的阻力小、填料的空容積小以及沿氣流方向雖有極大的溫度梯度，但導熱小等。蓄冷器受污染和局部堵塞后，會(huì )使蓄冷器的空容積和壓力降都發(fā)生變化，由實(shí)驗測出的空容積和壓力降損失的制冷量可為總制冷量的41.3%。