电子膨胀阀常见故障及原因分析

　　一、什么是电子膨胀阀？

　　电子膨胀阀是一种可按预设程序进入制冷装置的制冷剂流量的节流元件。在一些负荷变化剧烈或运行工况范围较宽的场合，传统的节流元件（如毛细管、热力膨胀阀等）已不能满足舒适性及节能方面的要求，电子膨胀阀结合压缩机变容量技术已得到越来越广泛的应用。目前对电子膨胀阀的研究大致包括应用研究、流量特性、控制策略及算法3个方向。

　　电子膨胀阀作为一种新型的控制元件，已成为制冷系统智能化的重要环节，也是制冷系统优化得以真正实现重要手段和保证，被应用在越来越多的领域中。电子膨胀阀的应用必将随着技术的进步和发展而日趋成熟。

　　二、电子膨胀阀优势

　　适用温度低

　　对于热力膨胀阀，当环境温度较低，其感温包内部的感温介质的压力变化大大减小，严重影响了调节性能。而对于电子膨胀阀，其感温部件为热电偶或热电阻，它们在低温下同样能准确反应出过热度的变化。因此，在冷藏库的冻结间等低温环境中，电子膨胀阀也能提供较好的流量调节。

　　过热度设定值可调

　　只需改变一下控制程序中的源代码，就可改变过热度的设定值。完全不像热力膨胀阀那样要进入冷库当中，现场调节弹簧的预紧力来改变过热度的设定值，对电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制，并且电子膨胀阀可根据不同需要灵活调整过热度以减小蒸发器表面和冷藏库内环境之间的温差，从而减少蒸发器表面的结霜，这样一来，既提高了冷冻能力，同时也可以降低食品的干耗。

　　可起到节能的作用

　　对于冷藏库制冷系统停机期间如使高低压侧连通，则会产生所谓工质迁移现象， 即冷凝器中的常温高压液体将逐渐流入蒸发器，使蒸发器的温度压力都升高。再次开机时，要重新建立压差也需要消耗压缩机额外一部分能量。反之，若在停机期间切断高低压侧， 这虽然维持了蒸发器的低温低压，但再次启动时，压缩机属于带载启动，电流冲击大，也会增加能量的损失。但若是采用电子膨胀阀就会解决上述问题。具体做法是：停机时令膨胀阀全关，防止冷凝器的高温液体流入蒸发器，造成再次启动时的能量损失。开机前，将膨胀阀全开，使系统高低压侧平衡，然后开机。这样既实现了轻载启动，又减少了停机中的热损失。另外，采用电子膨胀阀可以缩短冻结时间，电子膨胀阀在冻结全过程中能做到负荷与冷量平衡，冻结效率可以得到提高，冻结时间比热力膨胀阀也可缩短10%，同时也就减少了压缩机的能耗。采用电子膨胀阀控制压缩机排气温度可以防止因排气温度的升高对系统性能产生的不利影响， 同时又可省去专设的安全保护器，节约成本，节省电耗约6%。

　　三、电子膨胀阀构成

　　从控制实现的角度来看，电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器 3 部分构成，通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器，即可控驱动装置和阀体，实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。电子膨胀阀控制器的核心硬件为单片机，如控制器同时要完成压缩机及风机的变频等控制功能，一般采用多机级连的形式。电子膨胀阀的传感器通常采用热电偶或热电阻。

　　电子膨胀阀的基本结构差别不大，根据驱动方式的不同，主要有热动式、电动式和电磁式3种类型。

　　1. 热动式电子膨胀阀流呈控制系统

　　热动式电子膨胀阀是Dafoss公司的专利产品。如图7·13所示，其依靠阀头电加热产生的热力变化来调节阀的开度，适用于中大型制冷装置的蒸发器流量控制。TQ型为直接驱动式，PHTQ型为带自给放大的结构，用于大冷量系统。控制系统采用两只铂电阻温度发信器，分别检测蒸发器的进出口温度，控制器将被测的进出口温差与要求的温差进行比较，苫温差值偏离给定值，则控制器向电子膨胀阀输送电脉冲，改变电子膨胀阀的开度，使温差恢复至给定值，调节原理如图7·12b所示。

　　

　　

　　TQ/PHTQ型电子膨胀阀，适用于陀R22。R502，R134a，R404a制冷剂。蒸发器两端的进出口温度传感器（Ptl叨0n）的测量范围为-70-160℃，电子控制器的温差设定范围为2-18℃，控制规律为比例积分（PI），比例系数氏Kp=1-5，积分时间Ti=30。300s输入电压24V，50/6OHz，消耗电功率5V·A;电子膨胀阀执行器的输人电压24V，功耗5OV·A。

　　2. 电磁式电子膨胀阀

　　电磁式膨胀阀结构如图7·14所示，电磁线圈通电前处于全开位置，通电后由于电磁力的作用，磁性材料所支撑的柱塞被吸引上升，带动针阀向上运动使开度变小。阀的开度取决于加在线圈上的控制电压（或电流），故可以通过改变控制电压来调节流量。这种电磁式膨胀阀结构简单，动作响应快，但工作时需要一直为它提供控制电压。

　　3. 电动式电子膨胀阀

　　如图7·15所示，电动式膨胀阀采用电动机驱动，目前使用最多的是四相永磁式步迸电动机，有直接驱动型和减速型。流量调节是靠步迸电动机正向或反向运转带动阀杆上下运动，从而改变阀的开度。控制器根据制冷系统的工况要求，按一定的控制规律向步迸电动机输出脉冲驱动信号，以改变阀的开度。目前国内变频空调机大部采用这种类型的电子膨胀阀，其流量特性见图7·16。表7·8列出KBM型和LAM型电子膨胀阀的技术参数。

　　

　　电子膨胀阀的应用，使得先进的控带悸段运用于制冷剂流量调节成为可能，主要表现在以下儿个方面：

　　①蒸发气流量调节不熟冷凝压力变化的影响。

　　②D对膨胀阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。

　　③由于电信号传递快，执行动作迅速、准确地调节流量。即使负荷变化剧烈，也能比年震荡。

　　④能够将蒸发器出口过热度控制到最小，从而最大限度地提高蒸发传热面积的利用率。

　　⑤在装置的整个运行程度范围，可以有相同的过热度设定值。

　　⑥可以根据装置的实际情况距决定调节规律，不仅限于采用比例调节，还可以采用比例积分或者其他调节规律，调节器整定方便，可实现数值控制等先进的控制方式。

　　

　　需要强调的是，电子膨胀阀控制系统除可获得较满意的流量特性外，冉增加一些外辅件，还可扩展出其他功能，如最高工作压力限（MOP）控制、制冷温度控制、显示和报警。电动式膨胀阀还允许制冷剂逆向流动，利用此特点在空调热泵系统和热气除霜系统中应用广泛，而制冷系统的组成又可大大简化。

　　四、电子膨胀阀应用

　　采用电子膨胀阀进行蒸发器出口制冷剂热度调节，可以通过设置在蒸发器出口的温度传感器和压力传感器（有时也利用设置在蒸发器中部的温度传感器采集蒸发温度）来采集过热度信号，采用反馈调节来控制膨胀阀的开度；也可以采用前馈加反馈复合调节，消除因蒸发器管壁与传感器热容造成的过热度控制滞后，改善系统调节品质，在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内。除了蒸发器出口制冷剂过热度控制，通过指定的调节程序还可以将电子膨胀阀的控制功能扩展，如用于热泵机组除霜、压缩机排气温度控制等。此外，电子膨胀阀也可以根据制冷剂液位进行工作，所以除用于干式蒸发器外，还可以用于满液式蒸发器。

　　五、电子膨胀阀常见故障及原因分析

　　故障现象1：电子膨胀阀的阀门处于全闭状态。

　　分析检修：正常时，电子膨胀阀在通电前，针阀处于打开位置。阀体出厂时阀开度是480个脉冲，但由于转子是通过螺纹结构固定，在运输过程中可能会由于振动而使转子位置发生改变，最终使阀门处于全闭状态。遇此故障时，上电后进行复位操作即可，以确保阀体处于开的状态，这样才能通过步进电机控制针阀开度的大小，从而调节膨胀阀的流量。

　　故障现象2：开机后，电子膨胀阀内有噪音。

　　分析检修：如果噪音过大，表明其内部器件卡滞，需整体更换加以解决。值得一提的是，若接通电源时阀体内有“咔嗒”声，这是正常现象。在空调通电后，电控板会给电子膨胀阀送来全开或者全闭的脉冲，这时电子膨胀阀的转子转到最大开度时，与限位装置碰撞，发出“咔嗒”摩擦音。当空调系统内充满了冷媒，转子转动的阻力加大以及声音的传播方式有所改变时，电子膨胀阀的动作音会变得很小。

　　故障现象3：电子膨胀阀不动作。

       分析检修：接通电源时，先听阀体内有无“咔嗒”声，如无，则检查阀体是否完全套入线圈，线圈与电路板连接是否正常，线圈供电电压是否符合要求（12V±1.2V）。若上述检查均正常，则检查阀体能否全开，如不能，则表明阀体已坏，需换新。若阀体能全开，则检查阀全闭的脉冲数是否大于480pps，若低于480pps，则检查驱动机构。

　　故障现象4：电子膨胀阀卡死。

        分析检修：该故障是由于杂物在冷媒流动时进入电子膨胀阀内部并积聚，杂物嵌入到阀体内，就会使转子转动的摩擦力增大，引起卡死现象，通常只有整体更换来解决。

　　常见的杂物有管路异物、焊接氧化物等，即故障多系人为所致。为防止出现该故障，在检修时一是加强管路清洁度，二是采取焊接保护，一般采用充入氯气的方法，以减少氧化物，三是在阀体两端安装100目以上的过滤器。

　　值得一提的是，在焊接电子膨胀阀时，应将阀体全部浸在水中，或用喷水头对阀体进行连续喷水，喷水量应保证水流能全覆盖阀体的外表面。同时，在焊接时必须充入氮气进行保护。为防止充入的氮气被加热成高温气体经过阀芯而损坏电子膨胀阀，氮气必须从膨胀阀的进出口同时充入。