節(jié)流裝置，作為制冷循環(huán)的四大部件之一，在系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用，通過選擇應(yīng)用合適的節(jié)流機構(gòu)與制冷系統(tǒng)匹配時整個制冷設(shè)備降低能耗的重要環(huán)節(jié)。

節(jié)流的工作原理是制冷工質(zhì)流過閥門時流動截面突然收縮，流體流速加快，壓力下降，從而到達調(diào)節(jié)流量、控制過熱度及蒸發(fā)液位的作用。（如下圖）因此，節(jié)流機構(gòu)流量的調(diào)節(jié)對制冷裝置節(jié)能降耗起著非常重要的作用，制冷系統(tǒng)中常用的節(jié)流機構(gòu)有毛細管、熱力膨脹閥及電子膨脹閥。然而，毛細管只能對流量做微小的調(diào)節(jié)，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。熱力膨脹閥的感溫包有明顯的延遲特性，難以配合壓縮機排量對流量變化作出迅速而有效的反應(yīng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)節(jié)的振蕩，造成機器運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，甚至損壞壓縮機。

電子膨脹閥是按照預(yù)設(shè)程序調(diào)節(jié)蒸發(fā)器供液量，因?qū)儆陔娮邮秸{(diào)節(jié)模式，故稱為電子膨脹閥。電子膨脹閥由控制器、執(zhí)行器和傳感器三部分構(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(fēng)機的變頻等控制功能，一般采用多機級連的形式。電子膨脹閥的傳感器通常采用熱電偶或熱電阻。電子膨脹閥的控制過程為調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，控制目標(biāo)過熱度，從而保證系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行。它作為電子控制元件，最大特點就是流量調(diào)節(jié)的及時性，其響應(yīng)壓縮機排量改變是及時的，因此它具有精度高，動作快速、準(zhǔn)確、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點，并能夠與其它智能控制方法相結(jié)合，在制冷系統(tǒng)中的運用，以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

在產(chǎn)品研制方面，國外電子膨脹閥的主要產(chǎn)品有：丹麥Danfoss電子膨脹閥，美國ALCO公司的EX系列電子膨脹閥，日本鷺宮的EKV、AKV電子膨脹閥FUJIKOKIMFCCO.LTD生產(chǎn)的LAM型電子膨脹閥。電子膨脹閥的產(chǎn)品研制工作在國內(nèi)起步較晚，目前國內(nèi)電子膨脹閥的主要產(chǎn)品有：三花商用O、Q、R、S電子膨脹閥,浙江春暉智能控制股份有限公司研制的DPF系列電子膨脹閥等。

品牌	系列及作用	產(chǎn)品
Danfoss電子膨脹閥	ETS、AKV電子膨脹閥用于氟化物制冷劑系統(tǒng)；AKVA、TEAQ電子膨脹閥用于氨系統(tǒng)；KVS電子膨脹閥用于吸氣調(diào)節(jié)控制。其中，又以ETS系列電子膨脹閥應(yīng)用最廣泛：可用于空調(diào)和制冷系統(tǒng)中，精確控制吸入蒸發(fā)器的液體冷媒。閥門活塞和線性定位設(shè)計充分平衡，不但能提供雙向流平衡，而且同電磁閥一樣具有雙向截流功能。
美國ALCO 公司	EX系列電子膨脹閥的特點是采取全封閉設(shè)計，步進電動機驅(qū)動可以在極短時間內(nèi)從全關(guān)到全開，啟用完全關(guān)閉功能時可省去電磁閥。運用平衡閥口直通形式設(shè)計，使流量變化呈線性，可以連續(xù)的冷量調(diào)節(jié)，在制冷回路中無液錘現(xiàn)象。電動機與閥合為一體，具有較高的可靠性，用陶瓷材料的閥板和閥口部件具有較高的耐磨損性能。
三花	O系列、Q系列電子膨脹閥主要用于變頻空調(diào)系統(tǒng)中，實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)系統(tǒng)始終保持在最佳的工況下運行，達到快速制冷、溫度精確控制、省電等目的；該閥具有可逆性，能實現(xiàn)制冷、制熱狀態(tài)下流量的自動控制。

電子膨脹閥原理

大型冷凍機組節(jié)流常用的孔板因其調(diào)節(jié)性能差，流量亦不能隨工況變動而調(diào)節(jié)；原先的吸氣溫度通過其感溫包所對應(yīng)的壓力與蒸發(fā)壓力之差所產(chǎn)生的機械位移，進行調(diào)節(jié)的熱力膨脹閥愈暴露其缺點：

1.訊號的反饋有較大的滯后；

2.在低溫的場合下，熱力膨脹閥感受溫包內(nèi)的壓力變化減小，使閥的動作壓力變小，引起控制性能不穩(wěn)定；

3.過熱度大使冷凍能力降低；

4.新型制冷劑的不斷出現(xiàn)。

     在這種情勢下，一種響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)范圍寬廣，節(jié)能效果顯著，具備遠程控制、故障診斷等；新功能、能滿足不同工質(zhì)的產(chǎn)品——SEV電子膨脹閥應(yīng)運而生。（本課件以SEV電子膨脹閥為例）

膨脹閥相當(dāng)于減壓閥，存在進口端與出口端的壓差。這個壓差對較大口徑的閥芯會產(chǎn)生較大的阻止閥開啟或關(guān)閉的反作用力。

圖中是SEV電子膨脹閥的結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出：

當(dāng)制冷劑從閥體底部進入閥芯后，通過閥芯平衡孔，將壓力向上傳遞，由于閥芯上下截面相等，使壓差產(chǎn)生的附加操作力抵消。同理當(dāng)制冷劑從右方管口進入時，制冷劑通過閥芯平衡孔，最終亦實現(xiàn)了壓力的平衡。

電子膨脹閥的主要運動部件是絲桿和絲桿螺帽，絲桿旋轉(zhuǎn)使絲桿螺帽帶動閥芯上下位移進行流量調(diào)節(jié)，這個摩擦副是決定閥的壽命及可靠性的關(guān)鍵。SEV電子膨脹閥采用不銹鋼和高端陶瓷材料摩擦副，其摩擦系數(shù)及小，耐磨性特高，從而提高電子膨脹閥的使用壽命。

電機是外置的，因此不需要擔(dān)心電機的使用壽命限制和接線處泄露影響；

電機與制冷劑完全隔開，避免了電機的腐蝕。亦可防止因系統(tǒng)冰堵造成電機的損壞。

在系統(tǒng)中的應(yīng)用與結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)為風(fēng)冷熱泵冷熱水機組，圖示粗黑箭頭所示為制冷系統(tǒng)，紅管所標(biāo)記的為高壓側(cè)部分，綠管所標(biāo)記的為低壓側(cè)部分，空心箭頭所示為制熱系統(tǒng)，電子膨脹閥通過對參數(shù)進行采集計算，反應(yīng)速度比熱力膨脹閥快，所以特別適合于工況變化劇烈的熱泵機組的使用。

閥的總體結(jié)構(gòu) 

典型應(yīng)用

1.水冷機組

這是電子膨脹閥在水冷機組上的應(yīng)用。適用于蒸發(fā)溫度-15~20度，如水冷冷水機組、水源熱泵機組等。

這個系統(tǒng)充分利用了電子膨脹閥的液路關(guān)閉特性,可省卻液路電磁閥。配套供應(yīng)的電子膨脹閥具備的最小過熱度控制算法能使機組的能效比明顯提高；對水源熱泵機組還可以調(diào)節(jié)MOP防止壓縮機過載及限制排氣溫度過高。

機型說明：蒸發(fā)溫度為-15~25度，水冷冷水機（可不裝排氣溫度傳感器）、風(fēng)冷冷水機、水源熱泵機（水側(cè)換向）、水冷直膨單冷機（可不裝排氣溫度傳感器）、風(fēng)冷直膨機。

2.低溫機組

這是電子膨脹閥在低溫制冷時的應(yīng)用，利用電子膨脹閥寬范圍快速調(diào)節(jié)的特性。適用于蒸發(fā)溫度-50~-15度，如水冷鹵水機、風(fēng)冷鹵水機、鹵水冷卻熱水機、水冷直膨單冷機（急凍機）、風(fēng)冷直膨脹單冷機。在低溫情況下，壓力的變化已經(jīng)微乎其微，該系統(tǒng)中采用溫度傳感器來替代壓力傳感器。蒸發(fā)溫度傳感器盡量安置在靠蒸發(fā)器入口處。

空調(diào)系統(tǒng)中電子膨脹閥的控制及應(yīng)用

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，可以實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，從而使空調(diào)系統(tǒng)始終保持在最佳的工況下運行，達到快速制冷、溫度精確控制、節(jié)能等目的。相對于常用的熱力膨脹閥，區(qū)別見表１。

電子膨脹閥的控制方法

從過熱度參數(shù)途徑劃分，可分為溫度式控制方法及壓力式控制方法。

１　溫度式控制方法

如圖１所示，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)進行電子膨脹閥的控制。

 

制冷過熱度＝ｔ_ｓ－ｔ_ｅ，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＝ｔ_ｓ－ｔ_ｃ，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型，只需要３個溫度傳感器即可實現(xiàn)控制。

２　壓力式控制方法

如圖１所示，以下式計算的過熱度作為參數(shù)控制電子膨脹閥：

過熱度＝ｔ_ｓ－ｔ_ｐｓ

式中：ｔ_ｐｓ為吸氣壓力ｐ_ｓ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。在額定制冷條件下，同時記錄在不同的膨脹閥開度時２種過熱度的計算值，如圖２所示?？梢?，在不同的膨脹閥開度、不同過熱度的條件下，溫度式控制方法計算的過熱度與壓力式控制方法計算過熱度的差值約恒等于３℃。

     ＰＩＤ控制算法

過熱度控制算法一般采用ＰＩＤ控制方式，見圖３。以目標(biāo)過熱度及實際過熱度的差值作為輸入，進行ＰＩＤ控制。還有多種過熱度控制方法，比如：二分值域搜索法、表格式膨脹閥開度直接設(shè)定法等，但ＰＩＤ控制方法以其優(yōu)越的性能被廣泛地運用。

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：

１）變頻空調(diào)器性能最適化應(yīng)用

圖７所示為膨脹閥的流量示意圖，圖８所示為流量隨頻率變化的示意圖。由此可見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)下運行。

目前家用變頻空調(diào)器中，能效為一、二級的機種已廣泛采用電子膨脹閥控制技術(shù)。而在實際使用中，一些廠家采用表格式把頻率與膨脹閥開度對應(yīng)起來，再配合過熱度進行補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)進行開度調(diào)節(jié)或采用壓縮機排氣溫度作為參數(shù)進行開度的調(diào)節(jié)，不管采用何種方法，其目的都是實現(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。

 

２）電子膨脹閥在提高空調(diào)器低溫能力上的應(yīng)用

將在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。如圖９所示，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）電子膨脹閥在提高除霜性能中的應(yīng)用

如圖１０所示，在制熱時膨脹閥以最適的制熱開度運轉(zhuǎn)，當(dāng)除霜開始時，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，可再細分不同的階段，不同階段采用不同的壓縮機頻率及膨脹閥開度值。

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，若采用毛細管節(jié)流方式，由于毛細管在節(jié)流的過程中制冷劑狀態(tài)的變化常常會引起毛細管產(chǎn)生不可避免的振動，這種振動傳至冷凝器，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，制冷劑噪聲將會得到抑制。

５）電子膨脹閥高溫保護應(yīng)用

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

６）壓力式控制電子膨脹閥低壓保護應(yīng)用

在空調(diào)器的運行過程中，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，膨脹閥將以某一速率增大開度，起到提高低壓的作用，并防止負壓的產(chǎn)生。

電子膨脹閥及控制器

本段引自《空調(diào)系統(tǒng)中電子膨脹閥的控制及應(yīng)用》，作者：葉榮，余水秀，趙鳴；來源于互聯(lián)網(wǎng)。

電子膨脹閥管組焊接的技術(shù)要求

本技術(shù)要求的編制主要是為了規(guī)范商用空調(diào)電子膨脹閥管組焊接工藝，指導(dǎo)開發(fā)人員、生產(chǎn)制造工藝人員規(guī)范電子膨脹閥管組等易損件的加工工藝。（來源于互聯(lián)網(wǎng)）

電子膨脹閥管組是空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，關(guān)系到整個機組的運行狀態(tài)。電子膨脹閥的不良會給整個空調(diào)系統(tǒng)造成致命的危害，如壓縮機回液、室內(nèi)機結(jié)冰漏水、室內(nèi)機沒有效果等等。而電子膨脹閥是一種十分精密的零部件，其內(nèi)部的步進電機等部件在高溫的情況下極易受到損壞。因此，電子膨脹閥管組的焊接過程是一種十分重要的工序，必須按照電子膨脹閥式樣本的要求，對電子膨脹閥的焊接做好足夠的保護措施，保證電子膨脹閥閥體的溫度不超過樣本的規(guī)定要求（一般要求不超過120度）。

電子膨脹閥焊接方法

通常電子膨脹閥焊接時的保護措施是對閥體用水進行降溫，以往的做法是在閥體上包一塊濕布，這種做法有明顯的缺陷，因為銅管的導(dǎo)熱性能極好，僅靠包塊濕布是無法保證閥體的溫度不超過規(guī)定要求的，這樣會導(dǎo)致電子膨脹閥管組不良率非常的高。

下面兩種方法可以很大程度上保障電子膨脹閥在焊接時不會被燒壞，降低電子膨脹閥管組的不良率。

1.將電子膨脹閥閥體整個浸到水中，將電子膨脹閥的進出管與其連接管進行焊接，焊接時必須進行充氮保護。必須注意，為了防止充入的氮氣被加熱成高溫氣體從閥芯經(jīng)過損壞電子膨脹閥，焊接時必須從膨脹閥的進出口分別充氮氣進行保護。具操作如下：

如上圖中所示，焊接左端接管時，如圖示意位置“充入氮氣保護A”充入氮氣，防止焊接時對部件造成氧化，同時也保證了加熱的高溫氮氣不從閥芯通過；同樣焊接右端接管時，如圖示意位置“充入氮氣保護B”充入氮氣保證被加熱的高溫氮氣不從閥芯通過。

2.在焊接電子膨脹閥管組時，用噴水頭對電子膨脹閥閥體進行連續(xù)的噴水，水流量的大小必須保障流經(jīng)膨脹閥閥體的整個表面。和前面所述的一樣，焊接時也必須進行充氮保護。必須注意，為了防止充入的氮氣被加熱成高溫氣體從閥芯經(jīng)過損壞電子膨脹閥，焊接時必須從膨脹閥的進出口分別充氮氣進行保護。具體操作如下：

如上圖中所示，焊接左端接管時，如圖示意位置“充入氮氣保護A”充入氮氣，防止焊接時對部件造成氧化，同時也保證了加熱的高溫氮氣不從閥芯通過；同樣焊接右端接管時，如圖示意位置“充入氮氣保護B”充入氮氣保證被加熱的高溫氮氣不從閥芯通過。

該操作適用于現(xiàn)場維修：焊接噴水時，可以用一個礦泉水瓶子，罐滿水，在蓋子上打一個孔．焊接時將瓶里的水?dāng)D出來，連續(xù)均勻的噴在閥體上，為了使水噴到閥上更加均勻，可以先用濕布把閥體包起來，焊接時直接把水噴到濕布上，水流量必須合適，必須保證濕布持續(xù)處于濕潤的狀態(tài)，絕對注意水不能噴到閥體內(nèi)部．焊接充氮氣操作比較容易，不作贅述，但需要確認焊接時膨脹閥是打開的．

注：售后維修時，盡量避免焊接高溫對閥體的影響。在舊閥焊下的時候：

① 不要單獨焊下閥體本身，應(yīng)該將與閥體相連的進管、出管連同閥體在內(nèi)的3件一起焊下。在焊接過程中進行冷卻。

② 將這3件同時焊下后，按照前述1或2的冷卻方法進行冷卻焊接。

新閥焊接的步驟同上：

① 首先將新閥和進出液管用前述1或2的冷卻方法進行冷卻焊接成管組；

② 將管組焊接到整機上，焊接中注意冷卻。

只有在售后維修時、上述第②步中、焊點遠離閥體時，才可以用充分浸水的紗布纏繞進出管及閥體來替代噴水頭和閥體浸水（個人意見）。

設(shè)計雷區(qū)

序號	類別	雷區(qū)	解決措施	問題警示
1	制造 維修	電子膨脹閥焊接時不充氮保護或充氮保護的措施不正確	根據(jù)焊接的接管，按照上述要求在適當(dāng)?shù)慕涌诔淙氲獨膺M行保護	不充氮容易造成膨脹閥內(nèi)部氧化，充氮的位置不正確容易使高溫氮氣燙壞閥芯
2	制造 維修	焊接時僅在閥體上包一塊濕布降溫，會造成燒焊時膨脹閥閥體損壞率很高.	按照上述要求，將閥體浸入水中后再對接管部分進行焊接；或者在閥體上噴注適當(dāng)流量的水，然后再對接管進行焊接	電子膨脹閥焊接時保護不到位，容易對系統(tǒng)造成如壓縮機回液、室內(nèi)機漏水結(jié)冰、室內(nèi)機沒有效果等致命缺陷。