電子膨脹閥控制器常見應(yīng)用問題分析
發(fā)布日期：2016-03-11 來源：《上海設(shè)備管理》
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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)诟纳粕钇焚|(zhì)的同時(shí)也需要降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。節(jié)能降耗在制冷行業(yè)，表現(xiàn)為國(guó)家通過提高制冷空調(diào)設(shè)備的能效比，實(shí)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(shí)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(yīng)用
電子膨脹閥控制器用于根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)控制閥的開度，調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)蒸發(fā)器的制冷劑量，以達(dá)到最優(yōu)的換熱效果和最佳的系統(tǒng)能效比�？刂破鲀�(nèi)部一般采用 PI（比例積分）算法并支持對(duì)P值和I值進(jìn)行合理調(diào)整—增加P值或減少I值均會(huì)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(xì)微的過熱度變化就會(huì)引起閥的動(dòng)作反應(yīng)，閥的動(dòng)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(yīng)過慢，則會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)失真，無法反映出系統(tǒng)過熱度的真實(shí)變化。
通過對(duì)電子膨脹閥的精確控制，有助于實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效運(yùn)行；通過內(nèi)置的最小穩(wěn)態(tài)過熱度算法，有助于實(shí)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(bào)警等功能，有助于確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)智能化運(yùn)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(huì)引起系統(tǒng)過熱度振蕩，難以達(dá)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(duì)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)高效運(yùn)行。
2、控制器應(yīng)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(yīng)用于風(fēng)冷/水冷螺桿機(jī)組、風(fēng)冷模塊機(jī)組、離心機(jī)以及經(jīng)濟(jì)器上；單個(gè)電子膨脹閥的最大制冷能力可達(dá)400TR，并可通過組合實(shí)現(xiàn)更大的制冷量。
近年來，磁懸浮離心壓縮機(jī)技術(shù)得到越來越多的市場(chǎng)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(yīng)用于磁懸浮離心機(jī)上。
根據(jù)控制器的使用特點(diǎn)，在實(shí)際制冷系統(tǒng)中的應(yīng)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(jì)算過熱度并和預(yù)先設(shè)定的過熱度對(duì)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(yīng)動(dòng)作使過熱度趨于設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
（2）閥驅(qū)動(dòng)器
通過輸入的傳感器信號(hào)（液位信號(hào)或者過熱度信號(hào)），系統(tǒng)主控制器分析處理并輸出一個(gè)模擬量信號(hào)（例如 4～20mA）到驅(qū)動(dòng)器，從而驅(qū)動(dòng)閥按要求動(dòng)作滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。
二、常見應(yīng)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(shè)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(dòng)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(jìn)而導(dǎo)致無顯示輸出。
（2）控制器顯示的壓力值或溫度值與實(shí)際不符
控制器顯示的壓力溫度值與實(shí)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(shè)置問題。可能的檢查項(xiàng)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(bào)警。
（3）顯示的閥開度和實(shí)際不一致
控制器顯示的閥開度與實(shí)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(fù)出廠設(shè)置；如果恢復(fù)出廠設(shè)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(shè)定要求來控制閥。造成該問題的原因包括如下幾點(diǎn)：
（1）外部導(dǎo)電雜質(zhì)
機(jī)組安裝時(shí)產(chǎn)生的金屬細(xì)屑從散熱孔掉入控制器內(nèi)部，進(jìn)而引起內(nèi)部元器件短路燒毀。 預(yù)防措施是在機(jī)組安裝調(diào)試時(shí)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(shí)際溫濕度超出了允許的范圍，環(huán)境中的水分和灰塵將會(huì)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(huì)消失，需要更換控制器進(jìn)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(duì)較少，可能的原因是應(yīng)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(cè)，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。
（4）閥本身?yè)p壞
如果閥本身?yè)p壞同樣會(huì)導(dǎo)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(cè)量步進(jìn)電機(jī)相間電阻來判斷是否為步進(jìn)電機(jī)故障。
3、控制器燒毀或輸出錯(cuò)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(huì)先更換閥驅(qū)動(dòng)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(cuò)誤�？赡艿脑虬ǎ�
（1）輸入電源超出要求范圍
超出范圍會(huì)導(dǎo)致控制器內(nèi)部元器件損壞。
（2）控制器接線錯(cuò)誤
控制器的備用電源和外部輸入信號(hào)都不允許有接地，否則會(huì)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(yīng)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(huì)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(duì)驅(qū)動(dòng)器是否失效做出初步判斷：
（1）設(shè)為手動(dòng)模式，此時(shí)可以通過調(diào)整參數(shù)的值來改變閥的開度。
（2）將驅(qū)動(dòng)器設(shè)為外部模擬信號(hào)控制，此時(shí)可以通過參數(shù)來設(shè)定輸入的模擬信號(hào)類型，以模擬量來控制閥的開度。
（3）檢查控制器的電源或應(yīng)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(bào)警問題
如果發(fā)現(xiàn)報(bào)警，需要按照對(duì)應(yīng)的報(bào)警代碼排查相關(guān)項(xiàng)，如果排查后報(bào)警依舊存在，此時(shí)可能是控制器內(nèi)部軟件故障，可將控制器恢復(fù)出廠設(shè)置，查看報(bào)警是否消除；如果故障依舊存在，建議退回廠家做進(jìn)一步分析處理。
作者：郭曉鵬 包銳 周大志 丹佛斯自動(dòng)控制管理（上海）有限公司
