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低溫冷水機系統中電子膨脹閥的應用與改進!

低溫冷水機中,電子膨脹閥在與壓縮機、冷凝器、蒸發器的配合中起著控制系統工作效率的關鍵作用,其工作狀態將決定系統的實際制冷能力和控制精度。但是通常的冷水機多數是以電子膨脹閥或者熱力膨脹閥作為系統的節流機構,主要控制的是壓縮機入口的過熱度。但由于此種設計配置中的定位,是電子膨脹閥不能完全發揮對系統精度的控制效用。在系統工作過程中控制可以實現系統冷量的優化輸出控制,但是往往在溫度接近設備目標時,不能完全發揮出控制系統制冷量輸出,保證系統精度的狀況。雖然在采用PID控制等方式時精度有所提升,但是總體而言,精度仍有很大的提升空間。

1、電子膨脹閥的配置與設計

低溫冷水機系統中電子膨脹閥一般作為通用的節流機構,控制壓縮機過熱度,其通常配置在冷凝器出口蒸發器入口之間,根據壓縮機入口的過熱度,實時分析判斷調整的開口大小,實現對過熱度的比較優化控制,達到系統冷量的優化輸出。但在精確控制時,由于受到過熱度的限制,往往不能發揮最佳的制冷輸出控制能力,系統溫度控制精度較差。

本文在研究低溫冷水機的基礎上,提出將電子膨脹閥作為旁通閥,連接壓縮機出口到冷凝器出口,并配置一個熱力膨脹閥用于控制自主調節過熱度,從而可以實現,在溫度接近設定目標時,可以用控制器發出控制信號,控制電子膨脹閥以一定的開度直接釋放壓縮機出口的過熱蒸汽,降低系統的制冷輸出,可以實現溫度的平穩達到設定點,且精度很高。

2、電子膨脹閥的控制設計

電子膨脹閥作為旁通閥,則其需要一個特有的控制策略,在溫差較大時需要關閉,以滿足系統制冷量不受干擾,實現系統高效工作,在溫度與設定溫度的偏差達到一定范圍內后需要控制閥具有一定開度,并且隨著溫差的進一步減少,開度需要不斷變大,使溫度可以平穩的達到設定值,而不會有超調或系統進出水口溫差較大的現象。

本文使用PID控制策略控制閥的開度,并且為了克服PID控制中的積分過沖現象,本文引入了模糊PID控制的理念,在不同的溫差的溫差變化率時,控制器自主改變PID的參數,是系統可以根據實時狀態自己控制電子膨脹閥的開度,調整過熱蒸汽的輸入量。

3、實驗數據分析

根據上述的系統配置及控制設計建立低溫冷水機系統,如圖4為低溫冷水機控制效果,控制精度可以達到±0.1攝氏度。從實際效果而言比較理想的達到預定效果,使低溫冷水機的控制精度進一步提升。

滿液螺桿風冷冷水機5.jpg


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