電子膨脹閥控制器常見應用問題分析
發(fā)布日期：2016-03-11 來源：《上海設備管理》
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隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們在改善生活品質(zhì)的同時也需要降低對環(huán)境的負面影響。節(jié)能降耗在制冷行業(yè)，表現(xiàn)為國家通過提高制冷空調(diào)設備的能效比，實現(xiàn)降低單位制冷量能耗的降低。膨脹閥作為制冷系統(tǒng)的四大部件之一，是實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要部分。其中電子膨脹閥以其調(diào)節(jié)精確，控制靈活受到越來越多的關(guān)注。
一、控制器功能與應用
電子膨脹閥控制器用于根據(jù)系統(tǒng)的運行參數(shù)控制閥的開度，調(diào)節(jié)進入系統(tǒng)蒸發(fā)器的制冷劑量，以達到最優(yōu)的換熱效果和最佳的系統(tǒng)能效比。控制器內(nèi)部一般采用 PI（比例積分）算法并支持對P值和I值進行合理調(diào)整—增加P值或減少I值均會提高控制器的調(diào)節(jié)速度或靈敏度—如果控制器調(diào)節(jié)速度過高，則細微的過熱度變化就會引起閥的動作反應，閥的動作過于頻繁則影響控制器使用壽命；反之，如果控制器調(diào)節(jié)速度過低反應過慢，則會導致調(diào)節(jié)失真，無法反映出系統(tǒng)過熱度的真實變化。
通過對電子膨脹閥的精確控制，有助于實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效運行；通過內(nèi)置的最小穩(wěn)態(tài)過熱度算法，有助于實現(xiàn)換熱器利用效率最優(yōu)化和最佳的系統(tǒng)能效比；通過內(nèi)置最大蒸發(fā)壓力控制和自檢報警等功能，有助于確保系統(tǒng)可靠運行，實現(xiàn)制冷系統(tǒng)智能化運行。
1、最小穩(wěn)態(tài)過熱度
如果過熱度偏高，說明蒸發(fā)器利用效率偏低；如果過熱度偏低，說明蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)不完全，剩余的少量制冷劑液體可能造成系統(tǒng)回液，也會引起系統(tǒng)過熱度振蕩，難以達到穩(wěn)定。所以，將蒸發(fā)器出口過熱度控制在適度的范圍對于制冷系統(tǒng)的優(yōu)化非常重要。
最小穩(wěn)態(tài)過熱度控制通過PI算法快速地把過熱度調(diào)到允許的最小穩(wěn)態(tài)過熱度，有助于實現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)高效運行。
2、控制器應用
作為制冷系統(tǒng)節(jié)流元器件，過熱度控制器和電子膨脹閥廣泛應用于風冷/水冷螺桿機組、風冷模塊機組、離心機以及經(jīng)濟器上；單個電子膨脹閥的最大制冷能力可達400TR，并可通過組合實現(xiàn)更大的制冷量。
近年來，磁懸浮離心壓縮機技術(shù)得到越來越多的市場關(guān)注，作為整體解決方案，配套的電子膨脹閥和過熱度控制器也將更多地應用于磁懸浮離心機上。
根據(jù)控制器的使用特點，在實際制冷系統(tǒng)中的應用存在以下兩種方式：
（1）過熱度控制器
通過壓力和溫度傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)計算過熱度并和預先設定的過熱度對比分析，通過內(nèi)置最小穩(wěn)態(tài)過熱度（MSS）算法，控制閥采取相應動作使過熱度趨于設定值，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的高效運行。
（2）閥驅(qū)動器
通過輸入的傳感器信號（液位信號或者過熱度信號），系統(tǒng)主控制器分析處理并輸出一個模擬量信號（例如 4～20mA）到驅(qū)動器，從而驅(qū)動閥按要求動作滿足系統(tǒng)運行要求。
二、常見應用問題分析
1、顯示問題
有些控制器本身帶有顯示屏，用于快速檢查和設定參數(shù)。顯示問題主要包括 3 類：
（1）上電后控制器無顯示
控制器上電后顯示屏無顯示，通常是電源問題，需要檢查控制器的輸入電源是否在允許的范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)電源電壓波動超出允許的范圍，需要盡快調(diào)整輸入電源，否則可能引起控制器內(nèi)部電阻燒毀或者主板上的部件損壞，進而導致無顯示輸出。
（2）控制器顯示的壓力值或溫度值與實際不符
控制器顯示的壓力溫度值與實際不符，需要逐步排查是傳感器本身問題還是控制器內(nèi)參數(shù)設置問題�？赡艿臋z查項包括：a、接入的壓力變送器或者溫度傳感器是否出現(xiàn)故障；b、 檢查控制器內(nèi)部制冷劑參數(shù)是否選擇正確； c、控制器本身是否出現(xiàn)故障報警。
（3）顯示的閥開度和實際不一致
控制器顯示的閥開度與實際閥開度不一致，可能的原因包括控制器軟件故障或者內(nèi)部元件失效。作為輔助措施，可以先將控制器恢復出廠設置；如果恢復出廠設置后問題仍無法解決，建議返回廠家做深入分析。
2、控制問題
控制問題主要是指控制器無法按設定要求來控制閥。造成該問題的原因包括如下幾點：
（1）外部導電雜質(zhì)
機組安裝時產(chǎn)生的金屬細屑從散熱孔掉入控制器內(nèi)部，進而引起內(nèi)部元器件短路燒毀。 預防措施是在機組安裝調(diào)試時建議保持控制器清潔，防止安裝過程中金屬碎屑掉入控制器內(nèi)部引起控制失效。
（2）環(huán)境溫濕度超出控制器允許范圍
如果實際溫濕度超出了允許的范圍，環(huán)境中的水分和灰塵將會附著并積聚在部分內(nèi)部電子元件上引起短路故障，反之，如果空氣濕度降低或者清潔度提高，則故障可能消失。如果濕灰塵短路引起了電子元器件燒毀，則控制器故障就不會消失，需要更換控制器進行分析處理。
（3）內(nèi)部變壓器或控制板上元件超出使用壽命失效
此種情況相對較少，可能的原因是應用環(huán)境中存在加速電子元件老化的因素，建議返回廠家檢測，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。
（4）閥本身損壞
如果閥本身損壞同樣會導致無法控制閥，為防止誤判，可以通過排除法來判斷是閥的問題還是控制器的問題，如通過測量步進電機相間電阻來判斷是否為步進電機故障。
3、控制器燒毀或輸出錯誤
如果在使用過程中發(fā)現(xiàn)閥無法按要求開關(guān)，用戶一般會先更換閥驅(qū)動器來判斷是閥故障還是控制器故障。如果更換新的控制器后故障消除，即可初步判定為是控制器燒毀或輸出錯誤�？赡艿脑虬ǎ�
（1）輸入電源超出要求范圍
超出范圍會導致控制器內(nèi)部元器件損壞。
（2）控制器接線錯誤
控制器的備用電源和外部輸入信號都不允許有接地，否則會通過控制器內(nèi)部整流電橋中的二極管形成接地回路并損壞控制器。
（3）應用環(huán)境溫濕度超出要求范圍
如果環(huán)境中灰塵積聚到控制器內(nèi)部電路上就可能引起控制器短暫失效。
（4）內(nèi)部整流電路的一致性
如果其他電子元件中有使用半波控制的，兩者就會出現(xiàn)不兼容的問題，甚至損壞控制器。
可以通過以下方法對驅(qū)動器是否失效做出初步判斷：
（1）設為手動模式，此時可以通過調(diào)整參數(shù)的值來改變閥的開度。
（2）將驅(qū)動器設為外部模擬信號控制，此時可以通過參數(shù)來設定輸入的模擬信號類型，以模擬量來控制閥的開度。
（3）檢查控制器的電源或應用環(huán)境是否超出了使用范圍，并檢查閥功能是否正常。
4、報警問題
如果發(fā)現(xiàn)報警，需要按照對應的報警代碼排查相關(guān)項，如果排查后報警依舊存在，此時可能是控制器內(nèi)部軟件故障，可將控制器恢復出廠設置，查看報警是否消除；如果故障依舊存在，建議退回廠家做進一步分析處理。
作者：郭曉鵬 包銳 周大志 丹佛斯自動控制管理（上海）有限公司
