电子膨胀阀的应用领域及关键技术

吕民

摘 要：电子膨胀阀作为一个节流元件，主要是保证制冷液的流量可根据预设的程序进行调节。传统的节流元件在负荷突变或量程变大的情况下，已不能满足舒适节能的要求。电子膨胀阀与变容量技术相结合的针织机得到了广泛的應用。目前，对电子膨胀阀的使用主要包括应用、流量特性，本文主要从这方面研究了相对应的控制策略，探究此类产品膨胀阀的运行模式和工作方法。电子膨胀阀比热膨胀阀具有更高的温度控制精度，因其温度低、调节范围广、灵敏度高、速度快等优点被大量使用在了各种制冷机械上。

关键词：电子、膨胀阀、应用、技术

1、前言

目前，热膨胀阀已经普遍应用在空调和低温制冷系统中，然而新技术的出现与人们对能量的重视，更加需要一种新的阀门来满足人们的要求。电子膨胀阀就这样应运而生，能够按照预定的程序调节冷却器的流量，进入制冷机组，满足制冷机和电气工程的使用效果，具有与热膨胀阀不兼容的优秀性能。为制冷系统提供智能控制，成为具有广阔发展前景的制冷部件。这两类阀门主要采用相似的构造，但阀门的特性有很大的不同。讨论了电子膨胀阀应用技术的关键技术，指出了当前技术存在的问题和未来的发展趋势。

2、电子膨胀阀

2.1工作原理

电子膨胀阀控制机械工作中冷凝液的流动，减少目标过热过程，保障整个过程能够持续进行。作为流量控制执行机构，结合温控、压力控制系统，闭环反馈控制系统由驱动和电源、PLC或步进电机运动控制。

2.2分类

根据驱动方式，可分为电磁阀和电动阀。膨胀阀由线圈上的电压大小进行开关。改变导线上的控制电压，改变阀体针阀中的溶液，从而调节冷凝液的作用效果，电动膨胀阀又称步进电机驱动阀，电机在螺杆驱动阀中前后移动，为了改变阀盘的液体的横截面积L来控制流量大小。所以电子阀基本分为直接驱动和制动直接驱动两种，分别由步进电机驱动：减速器的原理与直线基本相同，但前者增加了一组减速器，阀针的作用是推动步进电机通过减速机单元。

2.3电子膨胀阀特性

通过对电子和热膨胀阀的比较，表明电子控制下具有以下优点：电子膨胀阀控制蒸发器过热的作用大大超过了传统的热膨胀阀。电子膨胀阀过热参数值可调，只需更改相应程序，有一个预加载弹簧，设置在一定的蒸发温度。受温度改变的影响，系统的运行阻力使其运行成为可能，最好只在较窄的状况和负载范围内进行调节。如果匹配不好，或者模式和负载变化过大，会干扰阀门的正常运行。电子膨胀阀工作在低温下，热包的压力大大降低，热电偶能准确反映低温时的温度变化，还提供了更有效的流量调节。它具有比例调节、流量波动大的特点，调节时，可直接测量蒸发器出口的真实过热度，具有良好的线性流量特性，适合机电一体化的发展，充分体现了机电一体化的发展趋势。

3、电子膨胀阀的应用

3.1热泵机组

由于热泵机组必须根据其结构和原理平衡制冷和制热条件，毛细管作为节流元件时，必须满足广泛的工作环境，需要两个电磁阀和一个温度传感器进行切换，以选择合适的管道，一方面增加了成本，另一方面由于毛细管在工作过程中调节能力不强，导致阀体热膨胀弹簧的预紧力无法调节，系统仍不能在全工况下实现最佳运行。这种填料方式的选择和控制比较困难，在空气源热泵机组的应用中，阀门热膨胀的调节非常有限，电子膨胀阀的调节范围更广，可在15%～100%范围内精确调节，更适用于各种泵组，反应速度优。当制冷剂用量不足或过高（偏离设计值）时，采用电子膨胀阀± 0时，毛细管节流器的效率明显降低，特别是在制冷剂充注不足的情况下;电子膨胀节流单元的效率几乎与充注的制冷剂量无关，也就是说，当热泵机组偏离设计工况时，可促进系统持续工作。

3.2汽车空调

由于天气和交通条件的影响，汽车空调的热负荷和发动机转速通常在非标准设计工况下工作，节流阀采用H型和F型热膨胀阀，而热膨胀阀的过热度参数值则按标准工况确定，通过对电动膨胀阀在汽车空调器中的应用分析，提出了控制方案，将发动机转速比例调节与蒸发器开环相结合，模糊控制的反馈过于热情，结果表明EEV空调系统不仅在各种负载条件下具有较高的能效，而且具有较高的动态响应和温度控制精度，采用模糊PID参数对电子膨胀阀进行调节，在设计条件下，仍能为蒸发器提供足够的制冷剂，有效控制过热，使蒸发器出口PID空气温度下降。

3.3多联式空调

多功能机组通过管道将一台室外机的制冷剂供应给多台室内机，并控制制冷剂进入热交换器，每个房间都能满足室内热负荷的需要，结合电子膨胀阀，房间可根据室内负荷要求独立调节。它占地面积小，安装方便，管理灵活，能效高，便于集中管理和网络管理。多功能空调机组的研究重点是压缩机变频器和电子膨胀阀的控制为了克服以往压缩机和电子膨胀阀控制的不足，提出了电子膨胀阀的同步控制电路和控制方法，使系统工作更加合理组合，提高系统工作的稳定性。

3.4船用制冷机组

由于受海洋气候条件的影响，运输船舶经常在温度较高的不同区域之间移动，因此船用空调制冷装置具有工作范围广、环境温度变化大的特点。介绍了电子膨胀阀控制蒸发器过热度的几种方法，以及电子膨胀阀在船用制冷容器中的优点和需要解决的问题。电子膨胀阀在制冷设备制冷系统中的应用本文考虑并分析了电子膨胀阀在制冷系统中应用的可能性，指出电子膨胀阀在制冷系统中的波动较大，能够适应这一特点。、

3.5太阳能压缩空调

太阳能的合理高效利用已成为现代空调技术的一个热点和重要方向太阳能的利用具有非线性辐射强度和不规则振荡的特点，这给太阳能压缩空调系统的研究和应用带来了困难和挑战。传统的节流阀已不能满足快转速的要求，采用电子膨胀阀实现太阳能水泵的PI控制，要实现系统的全年优化，必须将变频技术与压缩技术相结合。

4、电子膨胀阀控制策略

空调制冷系统作为电子膨胀阀的调节对象，具有很强的非线性，时滞与模式变化有着密切的关系。除了系统的效率外，机组运行的安全性和稳定性也是系统评价的重要指标。因此，在设计控制策略时必须考虑到空调和制冷系统的启动和运行阶段有很大的不同，有必要在机组启动阶段设计启动控制方案。零过热时间、最大过热偏差和调节时间是主要评价标准。由于负荷突变等因素，蒸发器在0℃ 而制冷剂的液气比增大，不能根据过热程度判断蒸发器排出的气体作为调节阀液的良好依据。最大过热度稳定曲线仍然适用于系统，MSS电子膨胀阀的控制方法是基于输出温度的波动，蒸发器调节目标过热，保证系统稳定运行，阀门快速关闭会导致过热急剧增加。因此，重新调整可能导致系统不稳定，甚至预期参数出现周期性波动。

5、结束语

与其他节流元件相比，电子膨胀阀更适用于各种场合，当负荷变化较大或范围较广时，由于两相流在流动特性方面固有的复杂机理，为了实现系统的进一步节能优化，由于其在一定条件下的截止流等特殊特性以及实验中相应的流量特性之间的相关性，已被广泛应用于系统概念之外的许多领域。现在越来越多的制冷设备采用节流电子阀，能满足特殊的工作需要，充分体现了电子控制的特点。它是智能制冷系统的重要构成部分，实现了在制冷循环水平上的智能化和优化运行。

参考文献

[1]宋德跃.电子膨胀阀和空调器：，CN210772908U[P].2020.

[2]李文清.电子膨胀阀的性能特性分析[D].天津商业大学，2020.

[3]刘登辉、王芳、王秋实、汪青青、王宇翔、何泽辉.电动汽车空调系统中的电子膨胀阀性能研究[J].轻工机械，2020，v.38;No.168（06）：32-37.

[4]郭晓鹏，周大志.电子膨胀阀控制器优化研究[J].制冷技术，2019，039（002）：72-75.

[5]方亮，周大志，郭晓鹏.侧孔式电子膨胀阀特性研究[J].制冷技术，2019（05）：72-76.