摘 要：介紹電子膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的使用優(yōu)勢及電子膨脹閥的控制方法，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用具體介紹搭載電子膨脹閥系統(tǒng)的控制流程。

關(guān)鍵詞：電子膨脹閥；空調(diào)器；控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0301-01

1 電子膨脹閥應(yīng)用在制冷/制熱系統(tǒng)中的優(yōu)勢

電子膨脹閥主要用于空調(diào)（制冷）系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)制冷劑流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)系統(tǒng)始終保持在最佳的工況下運(yùn)行，達(dá)到快速制冷、溫度精確控制、節(jié)能等目的。

電子膨脹閥是通過傳感器得到的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)由控制器進(jìn)行控制，因此反應(yīng)及動(dòng)作速度比較快，從全閉到全開僅需幾秒鐘；而熱力膨脹閥控制器因?yàn)楦袦匕臒岫栊约皞鳠徇^程需要一定的時(shí)間，響應(yīng)動(dòng)作速度比較慢，常常會(huì)導(dǎo)致較大的振蕩。同時(shí)，使用電子膨脹閥控制器時(shí)，目標(biāo)過熱度可以通過程序或者存貯器進(jìn)行設(shè)定，可以針對制冷/制熱等工況單獨(dú)設(shè)置不同的過熱度，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；而熱力膨脹閥控制器則因?yàn)檫^熱度目標(biāo)值由預(yù)緊力設(shè)定，不可任意調(diào)節(jié)。

2 電子膨脹閥的控制方法

2.1 溫度式控制方法

利用兩溫度的差近似地代替系統(tǒng)過熱度，并用此過熱度作為參數(shù)進(jìn)行電子膨脹閥的控制。

制冷過熱度=ts-te，即過熱度等于吸氣溫度與室內(nèi)蒸發(fā)器中央兩相區(qū)溫度的差值。

制熱過熱度=ts-tc，即過熱度等于吸氣溫度與室外冷凝器中央兩相區(qū)溫度的差值。此種方法適用于冷暖機(jī)型，只需要3個(gè)溫度傳感器即可實(shí)現(xiàn)控制。

2.2 壓力式控制方法

以下是計(jì)算的過熱度作為參數(shù)控制電子膨脹閥：

過熱度=ts-tps

式中：tps為吸氣壓力ps對應(yīng)的制冷劑飽和溫度，即過熱度為吸入溫度與飽和溫度的差值。

2.3 兩種方法的比較

壓力式控制方法對過熱度的計(jì)算與真實(shí)過熱度相符，但需在回路中追加壓力傳感器，且在程序控制中要追加飽和溫度的AD轉(zhuǎn)換表，較為不便，并且價(jià)格較高。溫度式控制方法較壓力式控制方法安裝簡便，因不需要進(jìn)行壓力到飽和溫度的轉(zhuǎn)換過程，故響應(yīng)更快；但其過熱度并非系統(tǒng)實(shí)際的過熱度，還需研究此法是否具有妥當(dāng)性。

為研究其妥當(dāng)性，在家用壁掛3.5kW的系統(tǒng)中，在額定制冷條件下，同時(shí)記錄在不同的膨脹閥開度時(shí)2種過熱度的計(jì)算值?？梢?，在不同的膨脹閥開度、不同過熱度的條件下，溫度式控制方法計(jì)算的過熱度與壓力式控制方法計(jì)算過熱度的差值約恒等于3℃。經(jīng)更多的實(shí)驗(yàn)證明，不同本體，此差值會(huì)有不同，但基本是一個(gè)恒定的值。由此可知，采用一定的補(bǔ)償，利用溫度式控制方法代替壓力式控制方法是妥當(dāng)?shù)摹?/p>

2.4 目標(biāo)過熱度的確定

通常來說，目標(biāo)過熱度的設(shè)定有以下2種方法：

（1）直接設(shè)定法，即直接設(shè)定一個(gè)固定的過熱度目標(biāo)值，并以此目標(biāo)值進(jìn)行過熱度控制。

（2）MSS設(shè)定法，考慮到蒸發(fā)器-電子膨脹閥系統(tǒng)存在保持穩(wěn)定控制的最小過熱度，而最小過熱度隨蒸發(fā)器的負(fù)荷而改變，最小穩(wěn)定信號線MSS。所以目標(biāo)過熱度的設(shè)定按最小值給出可使系統(tǒng)既穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)。

3 電子膨脹閥控制器在家用空調(diào)器中的應(yīng)用

電子膨脹閥控制器在家用空調(diào)器中的應(yīng)用主要有以下幾方面：

3.1 變頻空調(diào)器性能最適化應(yīng)用

控制電子膨脹閥的開度隨頻率的變化而變化，可使系統(tǒng)在最佳的狀態(tài)下運(yùn)行。

目前家用變頻空調(diào)器中，能效為一、二級的機(jī)種已廣泛采用電子膨脹閥控制技術(shù)。而在實(shí)際使用中，一些廠家采用表格式把頻率與膨脹閥開度對應(yīng)起來，再配合過熱度進(jìn)行補(bǔ)正從而確定膨脹閥的具體開度；也有一些廠家單純采用過熱度作為參數(shù)進(jìn)行開度調(diào)節(jié)或采用壓縮機(jī)排氣溫度作為參數(shù)進(jìn)行開度的調(diào)節(jié)，不管采用何種方法，其目的都是實(shí)現(xiàn)流量的最適化。特別是在制冷中間性能的優(yōu)化中，膨脹閥控制器發(fā)揮著很大的作用，有利于提升空調(diào)器SEER值。

3.2 電子膨脹閥在提高空調(diào)器低溫能力上的應(yīng)用

在2013年執(zhí)行的新房間空調(diào)器能效標(biāo)準(zhǔn)以APF（全年能源消耗效率）作為能效等級的劃分參數(shù)，這將對空調(diào)器低溫性能提出更高的要求。在空調(diào)器低溫測試中，利用電子膨脹閥的開度調(diào)節(jié)可以有效提升除霜后空調(diào)器能力的上升速率（虛線部分），以提高積分能力值。

3.3 電子膨脹閥在提高除霜性能中的應(yīng)用

在制熱時(shí)膨脹閥以最適的制熱開度運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)除霜開始時(shí)，開度快速變更為除霜開度（例如采用三花制Q型500脈沖膨脹閥，開度可設(shè)為480），以增加制冷劑流量，使除霜更快，更完全。待除霜結(jié)束后膨脹閥開度又恢復(fù)除霜前的開度，以利于制熱能力快速恢復(fù)。當(dāng)然，若要除霜更佳，在除霜過程中，可再細(xì)分不同的階段，不同階段采用不同的壓縮機(jī)頻率及膨脹閥開度值。

3.4 電子膨脹閥在空調(diào)器中抑制制冷劑噪聲的應(yīng)用

在房間空調(diào)器中，若采用毛細(xì)管節(jié)流方式，由于毛細(xì)管在節(jié)流的過程中制冷劑狀態(tài)的變化常常會(huì)引起毛細(xì)管產(chǎn)生不可避免的振動(dòng)，這種振動(dòng)傳至冷凝器，則表現(xiàn)為斷續(xù)的極為刺耳的噪聲。當(dāng)采用電子膨脹閥后，節(jié)流的快速性及安裝固定，制冷劑噪聲將會(huì)得到抑制。

3.5 電子膨脹閥高溫保護(hù)應(yīng)用

在空調(diào)器運(yùn)行的過程中，可以通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度抑制可能出現(xiàn)的壓縮機(jī)排氣溫度過高的情況發(fā)生，即當(dāng)排氣溫度過高時(shí)，膨脹閥將以某一速率增大開度，起到降低排氣溫度的作用。

3.6 壓力式控制電子膨脹閥低壓保護(hù)應(yīng)用

在空調(diào)器的運(yùn)行過程中，可以通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度抑制低壓過低的情況發(fā)生，即低壓過低時(shí)，膨脹閥將以某一速率增大開度，起到提高低壓的作用，并防止負(fù)壓的產(chǎn)生。

綜上所述，電子膨脹閥作為一種提高能效的節(jié)流控制元件，已成為制冷系統(tǒng)智能化的重要組成部分。隨著國家對于空調(diào)能效要求的不斷提升，電子膨脹閥在空調(diào)系統(tǒng)特別是變頻空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。伴隨著應(yīng)用的展開，如何實(shí)現(xiàn)電子膨脹閥的控制以實(shí)現(xiàn)高能效、快響應(yīng)、多功能等的控制將是今后電子膨脹閥控制的研究方向。

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收稿日期：2018-9-3