一、什么是電子膨脹閥？

　　電子膨脹閥是一種可按預設程序進入制冷裝置的制冷劑流量的節流元件。在一些負荷變化劇烈或運行工況范圍較寬的場合，傳統的節流元件（如毛細管、熱力膨脹閥等）已不能滿足舒適性及節能方面的要求，電子膨脹閥結合壓縮機變容量技術已得到越來越廣泛的應用。目前對電子膨脹閥的研究大致包括應用研究、流量特性、控制策略及算法3個方向。

　　電子膨脹閥作為一種新型的控制元件，已成為制冷系統智能化的重要環節，也是制冷系統優化得以真正實現重要手段和保證，被應用在越來越多的領域中。電子膨脹閥的應用必將隨著技術的進步和發展而日趨成熟。

　　二、電子膨脹閥優勢

　　適用溫度低

　　對于熱力膨脹閥，當環境溫度較低，其感溫包內部的感溫介質的壓力變化大大減小，嚴重影響了調節性能。而對于電子膨脹閥，其感溫部件為熱電偶或熱電阻，它們在低溫下同樣能準確反應出過熱度的變化。因此，在冷藏庫的凍結間等低溫環境中，電子膨脹閥也能提供較好的流量調節。

　　過熱度設定值可調

　　只需改變一下控制程序中的源代碼，就可改變過熱度的設定值。完全不像熱力膨脹閥那樣要進入冷庫當中，現場調節彈簧的預緊力來改變過熱度的設定值，對電子膨脹閥的調節作用可以徹底實現遠距離控制，并且電子膨脹閥可根據不同需要靈活調整過熱度以減小蒸發器表面和冷藏庫內環境之間的溫差，從而減少蒸發器表面的結霜，這樣一來，既提高了冷凍能力，同時也可以降低食品的干耗。

　　可起到節能的作用

　　對于冷藏庫制冷系統停機期間如使高低壓側連通，則會產生所謂工質遷移現象， 即冷凝器中的常溫高壓液體將逐漸流入蒸發器，使蒸發器的溫度壓力都升高。再次開機時，要重新建立壓差也需要消耗壓縮機額外一部分能量。反之，若在停機期間切斷高低壓側， 這雖然維持了蒸發器的低溫低壓，但再次啟動時，壓縮機屬于帶載啟動，電流沖擊大，也會增加能量的損失。但若是采用電子膨脹閥就會解決上述問題。具體做法是：停機時令膨脹閥全關，防止冷凝器的高溫液體流入蒸發器，造成再次啟動時的能量損失。開機前，將膨脹閥全開，使系統高低壓側平衡，然后開機。這樣既實現了輕載啟動，又減少了停機中的熱損失。另外，采用電子膨脹閥可以縮短凍結時間，電子膨脹閥在凍結全過程中能做到負荷與冷量平衡，凍結效率可以得到提高，凍結時間比熱力膨脹閥也可縮短10%，同時也就減少了壓縮機的能耗。采用電子膨脹閥控制壓縮機排氣溫度可以防止因排氣溫度的升高對系統性能產生的不利影響， 同時又可省去專設的安全保護器，節約成本，節省電耗約6%。

　　三、電子膨脹閥構成

　　從控制實現的角度來看，電子膨脹閥由控制器、執行器和傳感器 3 部分構成，通常所說的電子膨脹閥大多僅指執行器，即可控驅動裝置和閥體，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。

　　電子膨脹閥的基本結構差別不大，根據驅動方式的不同，主要有熱動式、電動式和電磁式3種類型。

　　1. 熱動式電子膨脹閥流呈控制系統

　　熱動式電子膨脹閥是Dafoss公司的專利產品。如圖7·13所示，其依靠閥頭電加熱產生的熱力變化來調節閥的開度，適用于中大型制冷裝置的蒸發器流量控制。TQ型為直接驅動式，PHTQ型為帶自給放大的結構，用于大冷量系統。控制系統采用兩只鉑電阻溫度發信器，分別檢測蒸發器的進出口溫度，控制器將被測的進出口溫差與要求的溫差進行比較，苫溫差值偏離給定值，則控制器向電子膨脹閥輸送電脈沖，改變電子膨脹閥的開度，使溫差恢復至給定值，調節原理如圖7·12b所示。

　　TQ/PHTQ型電子膨脹閥，適用于陀R22。R502，R134a，R404a制冷劑。蒸發器兩端的進出口溫度傳感器（Ptl叨0n）的測量范圍為-70-160℃，電子控制器的溫差設定范圍為2-18℃，控制規律為比例積分（PI），比例系數氏Kp=1-5，積分時間Ti=30。300s輸入電壓24V，50/6OHz，消耗電功率5V·A;電子膨脹閥執行器的輸人電壓24V，功耗5OV·A。

　　2. 電磁式電子膨脹閥

　　電磁式膨脹閥結構如圖7·14所示，電磁線圈通電前處于全開位置，通電后由于電磁力的作用，磁性材料所支撐的柱塞被吸引上升，帶動針閥向上運動使開度變小。閥的開度取決于加在線圈上的控制電壓（或電流），故可以通過改變控制電壓來調節流量。這種電磁式膨脹閥結構簡單，動作響應快，但工作時需要一直為它提供控制電壓。

　　3. 電動式電子膨脹閥

　　如圖7·15所示，電動式膨脹閥采用電動機驅動，目前使用最多的是四相永磁式步迸電動機，有直接驅動型和減速型。流量調節是靠步迸電動機正向或反向運轉帶動閥桿上下運動，從而改變閥的開度。控制器根據制冷系統的工況要求，按一定的控制規律向步迸電動機輸出脈沖驅動信號，以改變閥的開度。目前國內變頻空調機大部采用這種類型的電子膨脹閥，其流量特性見圖7·16。表7·8列出KBM型和LAM型電子膨脹閥的技術參數。

　　電子膨脹閥的應用，使得先進的控帶悸段運用于制冷劑流量調節成為可能，主要表現在以下兒個方面：

　　①蒸發氣流量調節不熟冷凝壓力變化的影響。

　　②D對膨脹閥前制冷劑過冷度的變化具有補償作用。

　　③由于電信號傳遞快，執行動作迅速、準確地調節流量。即使負荷變化劇烈，也能比年震蕩。

　　④能夠將蒸發器出口過熱度控制到最小，從而最大限度地提高蒸發傳熱面積的利用率。

　　⑤在裝置的整個運行程度范圍，可以有相同的過熱度設定值。

　　⑥可以根據裝置的實際情況距決定調節規律，不僅限于采用比例調節，還可以采用比例積分或者其他調節規律，調節器整定方便，可實現數值控制等先進的控制方式。

　　需要強調的是，電子膨脹閥控制系統除可獲得較滿意的流量特性外，冉增加一些外輔件，還可擴展出其他功能，如最高工作壓力限（MOP）控制、制冷溫度控制、顯示和報警。電動式膨脹閥還允許制冷劑逆向流動，利用此特點在空調熱泵系統和熱氣除霜系統中應用廣泛，而制冷系統的組成又可大大簡化。

　　四、電子膨脹閥應用

　　采用電子膨脹閥進行蒸發器出口制冷劑熱度調節，可以通過設置在蒸發器出口的溫度傳感器和壓力傳感器（有時也利用設置在蒸發器中部的溫度傳感器采集蒸發溫度）來采集過熱度信號，采用反饋調節來控制膨脹閥的開度；也可以采用前饋加反饋復合調節，消除因蒸發器管壁與傳感器熱容造成的過熱度控制滯后，改善系統調節品質，在很寬的蒸發溫度區域使過熱度控制在目標范圍內。除了蒸發器出口制冷劑過熱度控制，通過指定的調節程序還可以將電子膨脹閥的控制功能擴展，如用于熱泵機組除霜、壓縮機排氣溫度控制等。此外，電子膨脹閥也可以根據制冷劑液位進行工作，所以除用于干式蒸發器外，還可以用于滿液式蒸發器。

　　五、電子膨脹閥常見故障及原因分析

　　故障現象1：電子膨脹閥的閥門處于全閉狀態。

　　分析檢修：正常時，電子膨脹閥在通電前，針閥處于打開位置。閥體出廠時閥開度是480個脈沖，但由于轉子是通過螺紋結構固定，在運輸過程中可能會由于振動而使轉子位置發生改變，最終使閥門處于全閉狀態。遇此故障時，上電后進行復位操作即可，以確保閥體處于開的狀態，這樣才能通過步進電機控制針閥開度的大小，從而調節膨脹閥的流量。

　　故障現象2：開機后，電子膨脹閥內有噪音。

　　分析檢修：如果噪音過大，表明其內部器件卡滯，需整體更換加以解決。值得一提的是，若接通電源時閥體內有“咔嗒”聲，這是正常現象。在空調通電后，電控板會給電子膨脹閥送來全開或者全閉的脈沖，這時電子膨脹閥的轉子轉到最大開度時，與限位裝置碰撞，發出“咔嗒”摩擦音。當空調系統內充滿了冷媒，轉子轉動的阻力加大以及聲音的傳播方式有所改變時，電子膨脹閥的動作音會變得很小。

　　故障現象3：電子膨脹閥不動作。

? ? ? ?分析檢修：接通電源時，先聽閥體內有無“咔嗒”聲，如無，則檢查閥體是否完全套入線圈，線圈與電路板連接是否正常，線圈供電電壓是否符合要求（12V±1.2V）。若上述檢查均正常，則檢查閥體能否全開，如不能，則表明閥體已壞，需換新。若閥體能全開，則檢查閥全閉的脈沖數是否大于480pps，若低于480pps，則檢查驅動機構。

　　故障現象4：電子膨脹閥卡死。

? ? ? ? 分析檢修：該故障是由于雜物在冷媒流動時進入電子膨脹閥內部并積聚，雜物嵌入到閥體內，就會使轉子轉動的摩擦力增大，引起卡死現象，通常只有整體更換來解決。

　　常見的雜物有管路異物、焊接氧化物等，即故障多系人為所致。為防止出現該故障，在檢修時一是加強管路清潔度，二是采取焊接保護，一般采用充入氯氣的方法，以減少氧化物，三是在閥體兩端安裝100目以上的過濾器。

　　值得一提的是，在焊接電子膨脹閥時，應將閥體全部浸在水中，或用噴水頭對閥體進行連續噴水，噴水量應保證水流能全覆蓋閥體的外表面。同時，在焊接時必須充入氮氣進行保護。為防止充入的氮氣被加熱成高溫氣體經過閥芯而損壞電子膨脹閥，氮氣必須從膨脹閥的進出口同時充入。