論文-制冷設(shè)備維修工-冷藏庫電子膨脹閥應(yīng)用的可行性分析

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

冷藏庫電子膨脹閥應(yīng)用的可行性分析廣州市工貿(mào)技師學(xué)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(jī)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(duì)電子膨脹閥在冷藏庫系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性和發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：毛細(xì)管；熱力膨脹閥；過熱度；節(jié)能；機(jī)電一體化；變頻技術(shù)一.發(fā)展趨勢近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)電一體化已成為制冷系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。在家用空調(diào)領(lǐng)域，以變頻壓縮機(jī)替代定速壓縮機(jī)，并在此基礎(chǔ)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(diào)節(jié)特性實(shí)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(shè)和完善日益受到重視，冷藏庫的增加，無疑引起了人們對(duì)冷藏庫制冷系統(tǒng)的運(yùn)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(xì)管或熱力膨脹閥，而現(xiàn)代節(jié)流裝置由原來的機(jī)械式控制轉(zhuǎn)向電腦式控制發(fā)展，以解決節(jié)能、維護(hù)方便、整體控制等關(guān)鍵問題。二．傳統(tǒng)節(jié)流裝置的缺點(diǎn)毛細(xì)管是一根有規(guī)定長度的小孔徑管子，它沒有運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單，造成方便，價(jià)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(dòng)阻力沿長度方向產(chǎn)生預(yù)定的壓力降，一般應(yīng)用于電冰箱和小型冷庫、空調(diào)器。因?yàn)樗鼪]有自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，只能對(duì)流量作微小的調(diào)整，故比較適合于負(fù)荷較穩(wěn)定的系統(tǒng)，在負(fù)荷變化大時(shí)，無法有效及時(shí)地改變制冷劑流量，最終導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)節(jié)的振蕩，造成機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)制冷劑的流量。雖然熱力膨脹閥可以調(diào)節(jié)制冷劑流量并保持一定過熱度，但是它的缺點(diǎn)也是很顯著的1.對(duì)過熱度響應(yīng)的延遲時(shí)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(zhì)，這又產(chǎn)生了進(jìn)一步的延遲。延遲的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致熱力膨脹閥交替的開大或關(guān)小，即產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象。當(dāng)膨脹閥開得過大時(shí)，蒸發(fā)器出口過熱度偏低，吸氣壓力上升；當(dāng)閥體開得過小時(shí)，蒸發(fā)器供液不足，吸氣壓力降低。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性都會(huì)產(chǎn)生不利影響。2.調(diào)節(jié)范圍有限。因?yàn)榕c閥針連接的膜片的變形量有限，使得閥針的運(yùn)動(dòng)位移較小，故流量調(diào)節(jié)范圍小。這對(duì)于負(fù)荷變化較大的冷藏庫或者采用變頻壓縮機(jī)的系統(tǒng)，熱力膨脹閥便無法滿足要求。3.調(diào)節(jié)精度低。熱力膨脹閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片由于加工精度和安裝等因素，會(huì)產(chǎn)生的變形及影響變形靈敏度，故難以達(dá)到較高的調(diào)節(jié)精度。為了克服上述缺點(diǎn)，必須尋求新的手段來適應(yīng)這種形勢，而電子膨脹閥更好地解決了流量調(diào)節(jié)性和系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能性問題。三．電子膨脹閥的優(yōu)點(diǎn)電子膨脹閥與熱力膨脹閥的基本用途相同，結(jié)構(gòu)上多種多樣，但在性能上，兩者缺存在較大的差異。從控制實(shí)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(gòu)成，通常所說的電子膨脹閥大多僅指執(zhí)行器，即可控驅(qū)動(dòng)裝置和閥體，實(shí)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(jī)，如控制器同時(shí)要完成壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)等控制功能。電子膨脹閥的驅(qū)動(dòng)方式是控制器通過對(duì)傳感器采集得到的參數(shù)向驅(qū)動(dòng)板發(fā)出調(diào)節(jié)指令，由驅(qū)動(dòng)板向電子膨脹閥輸出電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電子膨脹閥的動(dòng)作。由線圈上施加的電壓控制針閥開度的大小，從而調(diào)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(shí)僅需幾秒鐘，動(dòng)作響應(yīng)快，和電磁閥一樣具有緊密的雙向關(guān)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(shè)定，但在制冷系統(tǒng)工作時(shí)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(duì)過熱度進(jìn)行控制外，還用一個(gè)壓力傳感器連接在回氣管道上，通過壓力傳送轉(zhuǎn)換計(jì)算最佳過熱度，以迅速平衡蒸發(fā)壓力的波動(dòng)。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(duì)于熱力膨脹閥，當(dāng)環(huán)境溫度較低，其感溫包內(nèi)部的感溫介質(zhì)的壓力變化大大減小，嚴(yán)重影響了調(diào)節(jié)性能。而對(duì)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(zhǔn)確反應(yīng)出過熱度的變化。圖1為第44屆世界技能大賽制冷與空調(diào)項(xiàng)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?dòng)測量壓力傳感器、溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)值，并按照溫度設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算，調(diào)節(jié)膨脹閥開啟度。圖1制冷系統(tǒng)圖（1.壓縮機(jī)2.高低壓壓力開關(guān)4.油分離器5.冷凝器6.儲(chǔ)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(diào)節(jié)閥）1.過熱度設(shè)定值可調(diào)。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(shè)定值和開啟度百分比。完全不像熱力膨脹閥那樣要進(jìn)入冷庫當(dāng)中，現(xiàn)場調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力來改變過熱度的設(shè)定值，對(duì)電子膨脹閥的調(diào)節(jié)作用可以徹底實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并且電子膨脹閥可根據(jù)不同需要靈活調(diào)整過熱度、膨脹閥開啟度，以減小蒸發(fā)器表面和冷藏庫內(nèi)環(huán)境之間的溫差，從而減少蒸發(fā)器表面的結(jié)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(shè)定，它又可以適合不同的制冷劑，根據(jù)不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且可根據(jù)過熱度變化率、傳感器、報(bào)警信號(hào)、比例設(shè)置等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)采取相應(yīng)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(zhǔn)壓力傳感器和溫度傳感器數(shù)值。一般而然，通過控制板進(jìn)行人為設(shè)定，也可通過RS485網(wǎng)絡(luò)通訊端口，與帝思監(jiān)控系統(tǒng)相連，實(shí)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(duì)于冷藏庫制冷系統(tǒng)停機(jī)期間如使高低壓側(cè)連通，則會(huì)產(chǎn)生所謂工質(zhì)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(jī)時(shí)，要重新建立壓差也需要消耗壓縮機(jī)額外一部分能量。反之，若在停機(jī)期間切斷高低壓側(cè)，這雖然維持了蒸發(fā)器的低溫低壓，但再次啟動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)屬于帶載啟動(dòng)，電流沖擊大，也會(huì)增加能量的損失。但若是采用電子膨脹閥就會(huì)解決上述問題。具體做法是：停機(jī)時(shí)令膨脹閥全關(guān)，防止冷凝器的高溫液體流入蒸發(fā)器，造成再次啟動(dòng)時(shí)的能量損失。開機(jī)前，將膨脹閥全開，使系統(tǒng)高低壓側(cè)平衡，然后開機(jī)。這樣既減少了停機(jī)中的熱損失?？刂破髦械腛PE和SFd即可控制啟動(dòng)時(shí)開啟度及控制時(shí)間。另外，采用電子膨脹閥可以縮短凍結(jié)時(shí)間，電子膨脹閥在凍結(jié)全過程中能做到負(fù)荷與冷量平衡，凍結(jié)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(jié)束語目前，各類大型冷庫及高標(biāo)準(zhǔn)制冷設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)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(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)的重要手段和保證，也是制冷系統(tǒng)機(jī)電一體化的象征。進(jìn)入電子膨脹閥為系統(tǒng)優(yōu)化服務(wù)的新境界，必將隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展而日益成熟，對(duì)于制冷行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用，并在制冷與空調(diào)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1.制冷原理及設(shè)備西安交通大學(xué)出版社1997作者：吳業(yè)正2.制冷設(shè)備自動(dòng)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(yīng)用研究制冷學(xué)報(bào)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(yīng)控制中的應(yīng)用暖通空調(diào)1996，26（2）：21~24作者：白鋅運(yùn)，陳芝久作者簡介冼星文（1992－），男，漢族，廣東肇慶人，大專學(xué)歷，2010年至今在職廣州市工貿(mào)技師學(xué)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(diào)項(xiàng)目銅牌，2014年兼任世界技能大賽制冷與空調(diào)項(xiàng)目中國集訓(xùn)基地教練，同時(shí)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(duì)選手，現(xiàn)主要工作為制冷專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)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(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)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(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)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(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動(dòng)式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的研制一種RISC結(jié)構(gòu)8位單片機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)\t