論文-制冷設備維修工-冷藏庫電子膨脹閥應用的可行性分析

技師專業(yè)論文工種：制冷設備維修工題目：冷藏庫電子膨脹閥應用的可行性分析姓名：冼星文身份證號級：高級技師準考證號：150900005002培訓單位：鑒定單位：日期：2015年10月30日

冷藏庫電子膨脹閥應用的可行性分析廣州市工貿技師學院冼星文摘要：本文通過比較電子膨脹閥與傳統(tǒng)節(jié)流裝置之間的性能差別，并從節(jié)能和機電一體化的角度出發(fā),論述制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制和節(jié)能方面采用電子膨脹閥更能體現(xiàn)其優(yōu)越性和靈活性。并對電子膨脹閥在冷藏庫系統(tǒng)中應用的可行性和發(fā)展趨勢進行了分析。關鍵詞：毛細管；熱力膨脹閥；過熱度；節(jié)能；機電一體化；變頻技術一.發(fā)展趨勢近年來，隨著技術的進步，機電一體化已成為制冷系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。在家用空調領域，以變頻壓縮機替代定速壓縮機，并在此基礎使用電子膨脹閥的系統(tǒng)已取得了很好的效果，其原理就是將電子膨脹閥的流量調節(jié)特性實現(xiàn)蒸發(fā)器出口過熱度的精確控制。目前，冷藏依然是食品保存最有效、最成熟的方法，于是以冷庫為主的食品冷藏鏈的建設和完善日益受到重視，冷藏庫的增加，無疑引起了人們對冷藏庫制冷系統(tǒng)的運行提出更高的要求。目前，氟利昂冷藏庫中采用的節(jié)流裝置大多數(shù)是毛細管或熱力膨脹閥，而現(xiàn)代節(jié)流裝置由原來的機械式控制轉向電腦式控制發(fā)展，以解決節(jié)能、維護方便、整體控制等關鍵問題。二．傳統(tǒng)節(jié)流裝置的缺點毛細管是一根有規(guī)定長度的小孔徑管子，它沒有運動部件，結構簡單，造成方便，價格低廉，不易產(chǎn)生故障和泄露，在制冷系統(tǒng)中依靠其流動阻力沿長度方向產(chǎn)生預定的壓力降，一般應用于電冰箱和小型冷庫、空調器。因為它沒有自動調節(jié)機構，只能對流量作微小的調整，故比較適合于負荷較穩(wěn)定的系統(tǒng)，在負荷變化大時，無法有效及時地改變制冷劑流量，最終導致系統(tǒng)調節(jié)的振蕩，造成機器運轉不穩(wěn)定。熱力膨脹閥的工作原理是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑過熱度來調節(jié)制冷劑的流量。雖然熱力膨脹閥可以調節(jié)制冷劑流量并保持一定過熱度，但是它的缺點也是很顯著的1.對過熱度響應的延遲時間長，特別是容積延遲。蒸發(fā)器出口處的過熱蒸汽先把熱量傳給感溫包外殼，感溫包外殼本身就具備較大的熱惰性，造成了一定的容積延遲，感溫包外殼把熱量傳給感溫介質，這又產(chǎn)生了進一步的延遲。延遲的結果會導致熱力膨脹閥交替的開大或關小，即產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象。當膨脹閥開得過大時，蒸發(fā)器出口過熱度偏低，吸氣壓力上升；當閥體開得過小時，蒸發(fā)器供液不足，吸氣壓力降低。這對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性和安全性都會產(chǎn)生不利影響。2.調節(jié)范圍有限。因為與閥針連接的膜片的變形量有限，使得閥針的運動位移較小，故流量調節(jié)范圍小。這對于負荷變化較大的冷藏庫或者采用變頻壓縮機的系統(tǒng)，熱力膨脹閥便無法滿足要求。3.調節(jié)精度低。熱力膨脹閥的執(zhí)行機構膜片由于加工精度和安裝等因素，會產(chǎn)生的變形及影響變形靈敏度，故難以達到較高的調節(jié)精度。為了克服上述缺點，必須尋求新的手段來適應這種形勢，而電子膨脹閥更好地解決了流量調節(jié)性和系統(tǒng)運行節(jié)能性問題。三．電子膨脹閥的優(yōu)點電子膨脹閥與熱力膨脹閥的基本用途相同，結構上多種多樣，但在性能上，兩者缺存在較大的差異。從控制實現(xiàn)的角度來講，電子膨脹閥由控制器、執(zhí)行器和傳感器3部分構成，通常所說的電子膨脹閥大多僅指執(zhí)行器，即可控驅動裝置和閥體，實際上僅有這一部分是無法完成控制功能的。電子膨脹閥控制器的核心硬件為單片機，如控制器同時要完成壓縮機及風機等控制功能。電子膨脹閥的驅動方式是控制器通過對傳感器采集得到的參數(shù)向驅動板發(fā)出調節(jié)指令，由驅動板向電子膨脹閥輸出電信號，驅動電子膨脹閥的動作。由線圈上施加的電壓控制針閥開度的大小，從而調節(jié)膨脹閥的流量，精確控制蒸發(fā)器的液體冷媒。該閥全閉到全開狀態(tài)其用時僅需幾秒鐘，動作響應快，和電磁閥一樣具有緊密的雙向關閉功能，不存在靜態(tài)過熱度現(xiàn)象，且開閉特性和速度均可人為設定，但在制冷系統(tǒng)工作時需要一直供電。另一種帶有壓力參考系統(tǒng)的電子膨脹閥，除控制器對過熱度進行控制外，還用一個壓力傳感器連接在回氣管道上，通過壓力傳送轉換計算最佳過熱度，以迅速平衡蒸發(fā)壓力的波動。電子膨脹閥具有熱力膨脹閥無法比擬的優(yōu)良特性，為制冷系統(tǒng)的智能化控制提供了條件，是一種很有發(fā)展前途的自控節(jié)能元件。對于熱力膨脹閥，當環(huán)境溫度較低，其感溫包內部的感溫介質的壓力變化大大減小，嚴重影響了調節(jié)性能。而對于電子膨脹閥，其感溫部件為熱電偶或熱電阻，它們在低溫下同樣能準確反應出過熱度的變化。圖1為第44屆世界技能大賽制冷與空調項目中國提案中采用電子膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)圖?？刂破髯詣訙y量壓力傳感器、溫度傳感器的實時數(shù)值，并按照溫度設定值進行計算，調節(jié)膨脹閥開啟度。圖1制冷系統(tǒng)圖（1.壓縮機2.高低壓壓力開關4.油分離器5.冷凝器6.儲液器9.高壓組合閥11.電子膨脹閥閥體12.電子膨脹閥控制器12.壓力傳感器13.溫度傳感器14.蒸發(fā)器16.低壓組合閥22.能量調節(jié)閥）1.過熱度設定值可調。舉EMERSONEX2-100閥體配合控制DixellXEV12D為例，我們只需改變一下控制程序中的源代碼DSH和MnF，就可改變過熱度的設定值和開啟度百分比。完全不像熱力膨脹閥那樣要進入冷庫當中，現(xiàn)場調節(jié)彈簧的預緊力來改變過熱度的設定值，對電子膨脹閥的調節(jié)作用可以徹底實現(xiàn)遠距離控制，并且電子膨脹閥可根據(jù)不同需要靈活調整過熱度、膨脹閥開啟度，以減小蒸發(fā)器表面和冷藏庫內環(huán)境之間的溫差，從而減少蒸發(fā)器表面的結霜，從而提高制冷效率。2.控制靈敏度和適用性。電子膨脹閥是由壓力傳感器（DixellPP07）測得的壓力和溫度傳感器(DixellNT6-55)測得的吸氣溫度來控制。通過參數(shù)和控制邏輯的人為設定，它又可以適合不同的制冷劑，根據(jù)不同產(chǎn)品的設計和制造特性進行調節(jié)，而且可根據(jù)過熱度變化率、傳感器、報警信號、比例設置等參數(shù)對系統(tǒng)采取相應的控制手段。若測量溫度出現(xiàn)誤差，我們可以改變oPr、otE參數(shù)校準壓力傳感器和溫度傳感器數(shù)值。一般而然，通過控制板進行人為設定，也可通過RS485網(wǎng)絡通訊端口，與帝思監(jiān)控系統(tǒng)相連，實現(xiàn)快速參數(shù)編程，有效地控制過熱度，可使得過熱度始終控制在接近最小穩(wěn)定過熱度的臨界狀態(tài)。3.可起到節(jié)能的作用。對于冷藏庫制冷系統(tǒng)停機期間如使高低壓側連通，則會產(chǎn)生所謂工質遷移現(xiàn)象，即冷凝器中的常溫高壓液體將逐漸流入蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器的溫度壓力都升高。再次開機時，要重新建立壓差也需要消耗壓縮機額外一部分能量。反之，若在停機期間切斷高低壓側，這雖然維持了蒸發(fā)器的低溫低壓，但再次啟動時，壓縮機屬于帶載啟動，電流沖擊大，也會增加能量的損失。但若是采用電子膨脹閥就會解決上述問題。具體做法是：停機時令膨脹閥全關，防止冷凝器的高溫液體流入蒸發(fā)器，造成再次啟動時的能量損失。開機前，將膨脹閥全開，使系統(tǒng)高低壓側平衡，然后開機。這樣既減少了停機中的熱損失?？刂破髦械腛PE和SFd即可控制啟動時開啟度及控制時間。另外，采用電子膨脹閥可以縮短凍結時間，電子膨脹閥在凍結全過程中能做到負荷與冷量平衡，凍結效率可以得到提高。圖2圖3為DixellXEV12D控制器說明書（部分）圖2圖3四．結束語目前，各類大型冷庫及高標準制冷設備已經(jīng)相當普遍，而采用電子膨脹閥的卻少之又少，作為一種新型的控制元件，早已經(jīng)突破了節(jié)流機構的概念，它是制冷系統(tǒng)智能化的重要環(huán)節(jié)，也是制冷系統(tǒng)優(yōu)化得以真正實現(xiàn)的重要手段和保證，也是制冷系統(tǒng)機電一體化的象征。進入電子膨脹閥為系統(tǒng)優(yōu)化服務的新境界，必將隨著技術的進步和發(fā)展而日益成熟，對于制冷行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用，并在制冷與空調領域獲得廣泛的應用。參考文獻1.制冷原理及設備西安交通大學出版社1997作者：吳業(yè)正2.制冷設備自動化中國農(nóng)業(yè)出版社1996作者：陳忠忍3.制冷裝置節(jié)能控制與電子膨脹閥應用研究制冷學報1998,4：39~44作者：陳芝久，孫文哲4.電子膨脹閥及其在蒸發(fā)器過熱度自適應控制中的應用暖通空調1996，26（2）：21~24作者：白鋅運，陳芝久作者簡介冼星文（1992－），男，漢族，廣東肇慶人，大專學歷，2010年至今在職廣州市工貿技師學院教師，2013年代表我國參加第42屆世界技能大賽獲制冷與空調項目銅牌，2014年兼任世界技能大賽制冷與空調項目中國集訓基地教練，同時作為裁判員參與選拔世界技能大賽市、省、國選拔賽及國家隊選手，現(xiàn)主要工作為制冷專業(yè)技術培訓?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計基于單片機技術的WDR-01型聚氨酯導熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結構8位單片機的設計與實現(xiàn)\t