论文-制冷设备维修工-冷藏库电子膨胀阀应用的可行性分析.doc

技师专业论文工种：制冷设备维修工题目：冷藏库电子膨胀阀应用的可行性分析姓 名：冼星文身份证号：441284199206073435等 级：高级技师准考证号：150900005002培训单位：鉴定单位： 日 期：2015年10月30日 冷藏库电子膨胀阀应用的可行性分析广州市工贸技师学院 冼星文摘要：本文通过比较电子膨胀阀与传统节流装置之间的性能差别，并从节能和机电一体化的角度出发,论述制冷系统的优化控制和节能方面采用电子膨胀阀更能体现其优越性和灵活性。并对电子膨胀阀在冷藏库系统中应用的可行性和发展趋势进行了分析。关键词：毛细管；热力膨胀阀；过热度；节能；机电一体化；变频技术一.发展趋势近年来，随着技术的进步，机电一体化已成为制冷系统发展的新趋势。在家用空调领域，以变频压缩机替代定速压缩机，并在此基础使用电子膨胀阀的系统已取得了很好的效果，其原理就是将电子膨胀阀的流量调节特性实现蒸发器出口过热度的精确控制。目前，冷藏依然是食品保存最有效、最成熟的方法，于是以冷库为主的食品冷藏链的建设和完善日益受到重视，冷藏库的增加，无疑引起了人们对冷藏库制冷系统的运行提出更高的要求。目前，氟利昂冷藏库中采用的节流装置大多数是毛细管或热力膨胀阀，而现代节流装置由原来的机械式控制转向电脑式控制发展，以解决节能、维护方便、整体控制等关键问题。二传统节流装置的缺点毛细管是一根有规定长度的小孔径管子，它没有运动部件，结构简单，造成方便，价格低廉，不易产生故障和泄露，在制冷系统中依靠其流动阻力沿长度方向产生预定的压力降，一般应用于电冰箱和小型冷库、空调器。因为它没有自动调节机构，只能对流量作微小的调整，故比较适合于负荷较稳定的系统，在负荷变化大时，无法有效及时地改变制冷剂流量，最终导致系统调节的振荡，造成机器运转不稳定。热力膨胀阀的工作原理是通过感受蒸发器出口气态制冷剂过热度来调节制冷剂的流量。虽然热力膨胀阀可以调节制冷剂流量并保持一定过热度，但是它的缺点也是很显著的1.对过热度响应的延迟时间长，特别是容积延迟。蒸发器出口处的过热蒸汽先把热量传给感温包外壳，感温包外壳本身就具备较大的热惰性，造成了一定的容积延迟，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀交替的开大或关小，即产生震荡现象。当膨胀阀开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力上升；当阀体开得过小时，蒸发器供液不足，吸气压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会产生不利影响。2.调节范围有限。因为与阀针连接的膜片的变形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调节范围小。这对于负荷变化较大的冷藏库或者采用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要求。3.调节精度低。热力膨胀阀的执行机构膜片由于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。为了克服上述缺点，必须寻求新的手段来适应这种形势，而电子膨胀阀更好地解决了流量调节性和系统运行节能性问题。三电子膨胀阀的优点电子膨胀阀与热力膨胀阀的基本用途相同，结构上多种多样，但在性能上，两者缺存在较大的差异。从控制实现的角度来讲，电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器3部分构成，通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器，即可控驱动装置和阀体，实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。电子膨胀阀控制器的核心硬件为单片机，如控制器同时要完成压缩机及风机等控制功能。电子膨胀阀的驱动方式是控制器通过对传感器采集得到的参数向驱动板发出调节指令，由驱动板向电子膨胀阀输出电信号，驱动电子膨胀阀的动作。由线圈上施加的电压控制针阀开度的大小，从而调节膨胀阀的流量，精确控制蒸发器的液体冷媒。该阀全闭到全开状态其用时仅需几秒钟，动作响应快，和电磁阀一样具有紧密的双向关闭功能，不存在静态过热度现象，且开闭特性和速度均可人为设定，但在制冷系统工作时需要一直供电。另一种带有压力参考系统的电子膨胀阀，除控制器对过热度进行控制外，还用一个压力传感器连接在回气管道上，通过压力传送转换计算最佳过热度，以迅速平衡蒸发压力的波动。电子膨胀阀具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，为制冷系统的智能化控制提供了条件，是一种很有发展前途的自控节能元件。对于热力膨胀阀，当环境温度较低，其感温包内部的感温介质的压力变化大大减小，严重影响了调节性能。而对于电子膨胀阀，其感温部件为热电偶或热电阻，它们在低温下同样能准确反应出过热度的变化。图1为第44届世界技能大赛制冷与空调项目中国提案中采用电子膨胀阀控制的制冷系统图。控制器自动测量压力传感器、温度传感器的实时数值，并按照温度设定值进行计算，调节膨胀阀开启度。图1 制冷系统图（1.压缩机 2.高低压压力开关 4.油分离器 5.冷凝器 6.储液器 9.高压组合阀11.电子膨胀阀阀体 12.电子膨胀阀控制器 12.压力传感器 13.温度传感器 14.蒸发器 16.低压组合阀 22.能量调节阀）1.过热度设定值可调。举EMERSON EX2-100阀体配合控制Dixell XEV12D为例，我们只需改变一下控制程序中的源代码DSH和MnF，就可改变过热度的设定值和开启度百分比。完全不像热力膨胀阀那样要进入冷库当中，现场调节弹簧的预紧力来改变过热度的设定值，对电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制，并且电子膨胀阀可根据不同需要灵活调整过热度、膨胀阀开启度，以减小蒸发器表面和冷藏库内环境之间的温差，从而减少蒸发器表面的结霜，从而提高制冷效率。2.控制灵敏度和适用性。电子膨胀阀是由压力传感器（Dixell PP07）测得的压力和温度传感器(Dixell NT6-55)测得的吸气温度来控制。通过参数和控制逻辑的人为设定，它又可以适合不同的制冷剂，根据不同产品的设计和制造特性进行调节，而且可根据过热度变化率、传感器、报警信号、比例设置等参数对系统采取相应的控制手段。若测量温度出现误差，我们可以改变oPr、otE参数校准压力传感器和温度传感器数值。一般而然，通过控制板进行人为设定，也可通过RS485 网络通讯端口，与帝思监控系统相连，实现快速参数编程，有效地控制过热度，可使得过热度始终控制在接近最小稳定过热度的临界状态。3.可起到节能的作用。对于冷藏库制冷系统停机期间如使高低压侧连通，则会产生所谓工质迁移现象，即冷凝器中的常温高压液体将逐渐流入蒸发器，使蒸发器的温度压力都升高。再次开机时，要重新建立压差也需要消耗压缩机额外一部分能量。反之，若在停机期间切断高低压侧， 这虽然维持了蒸发器的低温低压，但再次启动时，压缩机属于带载启动，电流冲击大，也会增加能量的损失。但若是采用电子膨胀阀就会解决上述问题。具体做法是：停机时令膨胀阀全关，防止冷凝器的高温液体流入蒸发器，造成再次启动时的能量损失。开机前，将膨胀阀全开，使系统高低压侧平衡，然后开机。这样既减少了停机中的热损失。控制器中的OPE和SFd即可控制启动时开启度及控制时间。另外，采用电子膨胀阀可以缩短冻结时间，电子膨胀阀在冻结全过程中能做到负荷与冷量平衡，冻结效率可以得到提高。图2 图3 为Dixell XEV12D 控制器说明书（部分）图2 图3四结束语目前，各类大型冷库及高标准制冷设备已经相当普遍，而采用电子膨胀阀的却少之又少，作为一种新型的控制元件，早已经突破了节流机构的概念，它是制冷系统智能化的重要环节，也是制冷系统优化得以真正实现的重要手段和保证，也是制冷系统机电一体化的象征。进入电子膨胀阀为系统优化服务的新境界，必将随着技术的进步和发展而日益成熟，对于制冷行业的发展起着重要的作用，并在制冷与空调领域获得广泛的应用。参考文献1.制冷原理及设备 西安交通大学出版社 1997 作者：吴业正2. 制冷设备自动化 中国农业出版社 1996 作者：陈忠忍3. 制冷装置节能控制与电子膨胀阀应用研究 制冷学报 1998,4：3944 作者：陈芝久，孙文哲4. 电子膨胀阀及其在蒸发器过热度自适应控制中的应用 暖通空调 1996，26（2）：2124 作者：白锌运，陈芝久作者简介冼星文（1992），男，汉族，广东肇庆人，大专学历，2010年至今在职广州市工贸技师学院教师，2013年代表我国参加第42届世界技能大赛获制冷与空调项目铜牌，2014年兼任世界技能大赛制冷与空调项目中国集训基地教练，同时作为裁判员参与选拔世界技能大赛市、省、国选拔赛及国家队选手，现主要工作为制冷专业技术培训。1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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