CN108731324B - 一种过热度控制电子膨胀阀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过热度控制电子膨胀阀系统，该过热度控制电子膨胀阀系统包括电子膨胀阀控制器、蒸发器入口制冷剂温度传感器、电子膨胀阀、蒸发器、库温传感器、蒸发器出口制冷剂温度传感器、压缩机，库温传感器用来检测蒸发器的入风温度，蒸发器入口制冷剂温度传感器用来检测蒸发器冷媒侧入口温度，蒸发器出口制冷剂温度传感器用来检测蒸发器冷媒侧出口温度，电子膨胀阀控制器可以设置蒸发器换热温差和蒸发器过热度，电子膨胀阀控制器内置一套算法，通过算法控制电子膨胀阀控制器的步进电机通过螺纹驱动阀针向前、向后运动，改变阀口的流量面积。

Description

一种过热度控制电子膨胀阀系统
技术领域
本发明涉及制冷系统微机控制部件领域，具体是一种过热度控制电子膨胀阀系统。
背景技术
随着电子及微机控制技术的飞速发展，微机控制技术在制冷空调行业中得以渗透，一些适用于制冷系统微机控制的执行部件得以开发，电子膨胀阀便是一种。它具有多种优点，特别是它能与其他智能控制部件相结合，实现系统的优化控制，节能效果明显。现有的热力膨胀阀，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过热度控制电子膨胀阀系统，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种过热度控制电子膨胀阀系统，包括电子膨胀阀控制器、第一传感器、电子膨胀阀、蒸发器、第二传感器、第三传感器、压缩机，蒸发器包含蒸发器入口位置、蒸发器风侧上游位置、蒸发器出口位置,第一传感器通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器连接，放置在蒸发器入口位置，用来检测电子膨胀阀后的管壁温度，也即蒸发器冷媒侧入口温度；第二传感器通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器连接，放置在蒸发器风侧上游位置，用来检测蒸发器的入风温度；第三传感器通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器连接，放置在蒸发器出口位置，用来检测蒸发器出口的管壁温度，也即蒸发器冷媒侧出口温度；电子膨胀阀控制器包含第一按键、第二按键、步进电机、螺纹驱动阀针,电子膨胀阀控制器内置算法控制步进电机工作，步进电机套在螺纹驱动阀针上并沿着螺纹驱动阀针运动，所述第一按键和第二按键设置在电子膨胀阀控制器上，并控制步进电机工作状态。
作为优化，电子膨胀阀控制器内置一套算法如下：
(1)输入数据：第二传感器采集的蒸发器的入风温度Wi，第一传感器采集的蒸发器冷媒侧入口温度Ei、第三传感器采集的蒸发器冷媒侧出口温度Eo；
(2)定义控制参数：
(a)蒸发器换热温差TD：TD＝Wi-Ei；
(b)调节电子膨胀阀期望要达到的换热温差，即蒸发器换热温差TD*；
(c)蒸发器换热温差偏差ΔTD：ΔTD＝TD-TD*；
(d)蒸发器过热度SH：SH＝Eo-Ei；
(e)调节电子膨胀阀期望要达到的过热度，即蒸发器过热度设定值SH*；
(f)蒸发器过热度偏差ΔSH：ΔSH＝SH–SH*；
(3)算法的概念设计：
(a)以设定的TD*为目标，PID控制电子膨胀阀的开度，将系统的TD收敛于目标TD*；
(b)根据此时系统的ΔSH，校调设定值TD*：TD*＝TD*-k×ΔSH,让系统在一次次收敛于新的TD*的时候，其过热度SH逐步收敛于目标SH*；
(c)k值定名为转换系数，它将蒸发器过热度偏差ΔSH转换成蒸发器换热温差设定值TD*的偏差。
(4)k值的赋值定义：当SH<2时k＝1；当SH>＝2时k＝0.25。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明配套有三个传感器采集数据：第一传感器采集蒸发器冷媒侧入口温度Ei，第二传感器采集蒸发器的入风温度Wi，第三传感器采集蒸发器冷媒侧出口温度Eo；传感器采集各数据后将数据都传输给电子膨胀阀控制器，电子膨胀阀控制器上设置有第一按键和第二按键，分别用来设置蒸发器换热温差值和蒸发器过热度值，数值设置完成后，电子膨胀阀控制器通过内置的算法调节电子膨胀阀，PID(比例、积分、微分的简称)控制电子膨胀阀的开度,使数值逐渐收敛于设定的期望值，从而改变阀口的流量面积来达到控制流量的目的。另外，本发明可以使用两种方式来设置期望要达到的蒸发器换热温差和蒸发器过热度：1、使用电子膨胀阀控制器上的按键来设置；2、使用电脑网络连接电子膨胀阀控制器进行设置。根据不同的需要，用户可以使用以上两种方式灵活地调整蒸发器过热度值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，这样既提高了冷冻能力，同时也可以降低食品的干耗。
附图说明
图1为一种过热度控制电子膨胀阀系统的安装结构示意图；
图2为电子膨胀阀控制器的外壳示意图；
图3为步进电机和螺纹驱动阀针的工作结构示意图；
图4为一种过热度控制电子膨胀阀系统工作过程中的蒸发器过热度SH、蒸发器过热度设定值SH*、蒸发器的入风温度即库温Wi随时间变化的曲线示意图；
其中附图说明如下：1-电子膨胀阀控制器、2-第一传感器、3-电子膨胀阀、4-蒸发器、5-第二传感器、6-第三传感器、7-压缩机、8-第一按键、9-第二按键、10-步进电机、11-螺纹驱动阀针、a-蒸发器入口位置、b-蒸发器风侧上游位置、c-蒸发器出口位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明中，一种过热度控制电子膨胀阀系统，系统包括电子膨胀阀控制器1、第一传感器2、电子膨胀阀3、蒸发器4、第二传感器5、第三传感器6、压缩机7，蒸发器4包含蒸发器入口位置a、蒸发器风侧上游位置b、蒸发器出口位置c,第一传感器2通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器1连接，放置在蒸发器入口位置a,用来检测电子膨胀阀后的管壁温度，也即蒸发器冷媒侧入口温度；第二传感器5通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器1连接，放置在蒸发器风侧上游位置b,用来检测蒸发器的入风温度；第三传感器6通过传感线缆跟电子膨胀阀控制器1连接，放置在蒸发器出口位置c,用来检测蒸发器出口的管壁温度，也即蒸发器冷媒侧出口温度；电子膨胀阀控制器1包含第一按键8、第二按键9、步进电机10、螺纹驱动阀针11,所述电子膨胀阀控制器1内置算法控制步进电机10工作，所述步进电机10套在螺纹驱动阀针11上并沿着螺纹驱动阀针11运动，所述第一按键8和第二按键9设置在电子膨胀阀控制器1上，并控制步进电机10工作状态。
作为优化，电子膨胀阀控制器内置一套算法如下：
(1)输入数据：第一传感器2采集的数据Ei，第二传感器5采集的数据Wi，第三传感器6采集的数据Eo；
(2)定义控制参数：
(a)蒸发器换热温差TD：TD＝Wi-Ei；
(b)调节电子膨胀阀期望要达到的换热温差，即蒸发器换热温差TD*；
(c)蒸发器换热温差偏差ΔTD：ΔTD＝TD-TD*；
(d)蒸发器过热度SH：SH＝Eo-Ei；
(e)调节电子膨胀阀期望要达到的过热度，即蒸发器过热度设定值SH*；
(f)蒸发器过热度偏差ΔSH：ΔSH＝SH–SH*；
(3)算法的概念设计：
(a)以设定的TD*为目标，PID控制电子膨胀阀的开度，将系统的TD收敛于目标TD*；
(b)根据此时系统的ΔSH，校调设定值TD*：TD*＝TD*-k×ΔSH,让系统在一次次收敛于新的TD*的时候，其过热度SH逐步收敛于目标SH*；
(c)k值定名为转换系数，它将蒸发器过热度偏差ΔSH转换成蒸发器换热温差设定值TD*的偏差。
(4)k值的赋值定义：当SH<2时K＝1；当SH>＝2时K＝0.25。
本发明一种过热度控制电子膨胀阀系统使用两种方式来设置期望要达到的蒸发器换热温差和蒸发器过热度：(1)使用电子膨胀阀控制器上的按键来设置；(2)使用电脑网络连接电子膨胀阀控制器进行设置；设置期望值之后,电子膨胀阀控制器的算法调节电子膨胀阀,PID(比例、积分、微分的简称)控制电子膨胀阀的开度,使数值逐渐收敛于设定的期望值。因此，本发明一种过热度控制电子膨胀阀系统可根据不同需要灵活调整蒸发器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，这样既提高了冷冻能力，同时也可以降低食品的干耗。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种过热度控制电子膨胀阀系统，其特征在于：所述系统包括电子膨胀阀控制器(1)、第一传感器(2)、电子膨胀阀(3)、蒸发器(4)、第二传感器(5)、第三传感器(6)、压缩机(7)，所述蒸发器(4)包含蒸发器入口位置(a)、蒸发器风侧上游位置(b)、蒸发器出口位置(c),所述第一传感器(2)通过传感线缆跟所述电子膨胀阀控制器(1)连接，并放置在蒸发器入口位置(a)；所述第二传感器(5)通过传感线缆跟所述电子膨胀阀控制器(1)连接，并放置在蒸发器风侧上游位置(b)；所述第三传感器(6)通过传感线缆跟所述电子膨胀阀控制器(1)连接，并放置在蒸发器出口位置(c)；所述电子膨胀阀控制器(1)包含第一按键(8)、第二按键(9)、步进电机(10)、螺纹驱动阀针(11),所述电子膨胀阀控制器(1)内置算法控制步进电机(10)工作，所述步进电机(10)套在螺纹驱动阀针(11)上并沿着螺纹驱动阀针(11)运动，所述第一按键(8)和第二按键(9)设置在电子膨胀阀控制器(1)上，并控制步进电机(10)工作状态；
所述的电子膨胀阀控制器(1)内置的算法如下：
(1)输入数据：第一传感器(2)采集的数据Ei，第二传感器(5)采集的数据Wi，第三传感器(6)采集的数据Eo；
(2)定义控制参数：
(a)蒸发器换热温差TD：TD＝Wi-Ei；
(b)调节电子膨胀阀期望要达到的换热温差，即蒸发器换热温差TD*；
(c)蒸发器换热温差偏差ΔTD：ΔTD＝TD-TD*；
(d)蒸发器过热度SH：SH＝Eo-Ei；
(e)调节电子膨胀阀期望要达到的过热度，即蒸发器过热度设定值SH*；
(f)蒸发器过热度偏差ΔSH：ΔSH＝SH–SH*；
(3)算法的概念设计：
(a)以设定的TD*为目标，PID控制电子膨胀阀的开度，将系统的TD收敛于TD*；
(b)根据此时系统的ΔSH，校调TD*：TD*n＝TD*n-1-k×ΔSH,让系统在一次次收敛于新的TD*的时候，其过热度SH逐步收敛于SH*，其中，TD*n为第n次调节电子膨胀阀期望要达到的换热温差，TD*n-1为第n-1次调节电子膨胀阀期望要达到的换热温差；
(c)k值定名为转换系数，它将蒸发器过热度偏差ΔSH转换成TD*的偏差。
2.根据权利要求1所述的一种过热度控制电子膨胀阀系统，其特征在于，所述算法步骤(3)算法的概念设计下的步骤(b)中的k值的赋值定义：当SH<2时K＝1；当SH>＝2时K＝0.25。
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