电子膨胀阀的故障诊断与分析

发布于：2024-08-07 13:19:07 来自：暖通空调/暖通资料库 [复制转发]

电子膨胀阀是制冷系统的关键控制部件,其性能直接影响系统的制冷效果和能效水平。本文在简要介绍电子膨胀阀工作原理的基础上,重点论述了电子膨胀阀的常见故障类型及其诊断方法,并提出了使用电子膨胀阀应注意的事项,以期为电子膨胀阀的推广应用提供参考。

一、引言

制冷系统的核心部件之一是膨胀阀,其作用是降低制冷剂压力,调节其流量,使之适应蒸发器负荷的变化[1]。传统的热力膨胀阀存在调节精度低、适应性差等不足,为了克服这些缺陷,电子膨胀阀应运而生。

电子膨胀阀通过接收传感器信号,由控制器发出开度指令,带动电动机精确控制阀门位置,实现对系统的智能化控制[2]。然而,由于电子膨胀阀结构复杂,环境恶劣,故障时有发生,严重制约了其推广应用。因此,掌握电子膨胀阀的故障诊断方法,对保障制冷系统安全高效运行意义重大。

二、电子膨胀阀的工作原理

电子膨胀阀主要由阀体、阀芯、电动机、控制器等组成[3]。阀芯与阀座之间的开度由电动机旋转角度决定,电动机又受控制器控制。控制器根据蒸发器出口过热度、蒸发压力等参数,结合环境条件、负荷需求等因素,运行特定的控制策略,输出脉冲信号驱动电机,从而调节阀门开度,控制进入蒸发器的制冷剂流量。一般地,电子膨胀阀具有手动、自动两种工作模式[4]。手动模式下,可通过控制器直接设定阀门开度;自动模式下,依据系统实际运行状态,控制器自动计算并输出调节指令,实现连续平滑调节。

与传统热力膨胀阀相比,电子膨胀阀具有如下优点[5]:
(1)调节精度高,控制灵敏。电子膨胀阀开度可在1%-100%范围内连续可调,配合专门的控制算法,能快速响应负荷波动。
(2)自适应性强,应用范围广。不同规格的电子膨胀阀可覆盖0.5-130kW的制冷量,通过参数设置还可适应不同工质、工况。
(3)可实现远程集中控制。电子膨胀阀可通过通信接口接入楼宇自控系统,实现监测、调节、诊断、报警等功能。

三、电子膨胀阀的常见故障

电子膨胀阀在运行过程中,常见的故障主要有:
(一)阀芯卡涩
阀芯与阀座之间间隙较小,如制冷剂中夹带水分、杂质,容易附着堵塞,造成阀芯卡涩、动作不灵[6]。
(二)绕组烧毁
电动机绕组质量差、绝缘性能低,在高温高湿环境下易被腐蚀烧毁,使电机失去动力[7]。
(三)信号异常
由于电磁干扰、接触不良等原因,控制信号发生偏移、中断,导致电子膨胀阀无法正常动作[8]。
(四)过热度失控
系统负荷剧烈波动,电子膨胀阀调节不及时,或阀门开度受限,使蒸发器出口过热度过高或过低[9]。
(五)制冷剂泄漏
阀体密封不严、接头松动等造成制冷剂泄漏,流经电子膨胀阀的质量流量减少[10]。

四、电子膨胀阀故障的诊断方法

针对上述故障,可采取如下诊断步骤和方法:
(一)观察阀门动作情况
1.切换至手动模式,设定不同开度,观察阀门是否动作到位。如阀门不动作或动作缓慢,可能是阀芯卡涩或电机故障。
2.用涡流测功仪测试电机的相电阻,判断是否在正常范围。如阻值偏高或开路,说明绕组损坏[11]。

(二)测量系统温度和压力
1.测量蒸发器进出口温度,计算过热度。如过热度过高,可能是电子膨胀阀开度过小,需检查阀芯、弹簧等机械结构。过热度过低或为负值,可能是电子膨胀阀开度过大,需检查控制器设置和信号传输。
2.测量蒸发压力。如压力明显偏低,可能是电子膨胀阀前的滤干器、毛细管堵塞,或制冷剂不足[12]。

(三)检查电路和信号
1.检查控制板的供电电压和接地情况,排除电源故障。
2.检查温度传感器的安装位置和测温准确性,必要时进行校验或更换。
3.检查电子膨胀阀的接线是否正确、牢固,线圈阻值是否正常。
4.使用示波器测试控制信号的波形和频率,判断其是否与电子膨胀阀型号匹配[13]。

(四)诊断控制策略
1.查看控制器参数设置,如PID参数、阀门特性曲线、开度限制等,评估其是否合理。
2.关注控制器报警信息,了解故障类型和时间,追溯故障发生过程。
3.对比分析环境条件、负荷需求与电子膨胀阀动作的一致性,发现控制策略缺陷[14]。

五、电子膨胀阀的使用注意事项

为了发挥电子膨胀阀的最佳性能,延长其使用寿命,在安装使用时应注意以下事项:
(一)安装要求
1.电子膨胀阀的进出口方向不可反,安装时应注意阀体上的箭头指示。
2.电子膨胀阀应尽可能靠近蒸发器,但须避免受蒸发器振动、噪声的影响。
3.安装管路时应防止杂质、水分进入,必要时可在入口端设置过滤器。
4.安装完毕应进行气密性试验,确保无泄漏[15]。

(二)配套选型
1.电子膨胀阀的选型需匹配负荷大小、制冷剂种类、蒸发温度等参数。
2.电子膨胀阀宜与专用控制器配套使用,以发挥协调优化运行的功效。
3.控制器的供电应稳定可靠,传感器应布置在系统特征参数的测量点[16]。

(三)调试运行
1.电子膨胀阀安装完毕后,先用氮气吹扫管路,再用真空泵抽真空,尽量排除杂质、水分。
2.带电调试前,检查接线无误,手动开启阀门,观察各调节点温度、压力是否正常。
3.设定控制器初始参数,如过热度、压力平衡点、阀初始开度等,随运行状况进行优化。
4.运行中密切监视电子膨胀阀的动作是否平稳,信号是否连续,制冷效果是否理想[17]。

(四)维护保养
1.定期切换电子膨胀阀的工作模式,防止阀芯长期处于同一位置而咬死。
2.定期检查线圈绝缘电阻,发现异常及时更换,以免损坏控制器。
3.每年至少彻底清洗一次电子膨胀阀,包括拆开阀体,清除内部杂质,更换密封垫片等[18]。
4.长期停机时,应将阀门开至最大,防止阀芯粘滞;若环境湿度大,还应在壳体内通入干燥空气。

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