电子膨胀阀设计与选型指导书.docx

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电子膨胀阀设计与选型指导书

电子膨胀阀设计指导书

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一、总述…………………………………………………………………第3页

1、用途…………………………………………………………………第3页

2、参考资料及参考标准………………………………………………第3页

二、设计步骤……………………………………………………………第3页

1、基本原理及性能指标………………………………………………第3页

2、产品选型……………………………………………………………第4页

3、电子膨胀阀设计、安装注意事项…………………………………第13页

三、设计雷区及规避措施………………………………………………第16页

附：

电子膨胀阀的故障分析……………………………………………第17页

一、总述

1、用途

这份电子膨胀阀设计指导书，涉及到所有电子膨胀阀的分类、电子膨胀阀的选型、使用设计标准、使用安装工艺及检验标准，在使用过程中出现的问题，可以保证今后在电子膨胀阀的设计过程中起到指导作用，保证系统的可靠性。

2、参考资料及标准

2.1参考资料

（1）、目前电子膨胀阀供应商提供的相关技术资料；

（2）、与电子膨胀阀供应商进行的技术交流资料；

（3）、多年的电子膨胀阀使用过程中积累的经验及问题剖析；

2.2参考标准

企业标准：

电子膨胀阀

行业标准：

JB/T10386-2002

家用和类似用途空调电子膨胀阀

JB/T10212-2000

制冷空调用直动式电子膨胀阀

性能标准：

GB/T18837-2002

多联式空调（热泵）机组

GB4706.1－1998

家用和类似用途电器的安全第一部通用要求

GB4706.32－2004

家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求

二、设计步骤

1、电子膨胀阀基本原理及性能指标

1.1电子膨胀阀基本原理（图示）

电子膨胀阀根据电机的驱动方式分为减速型电子膨胀阀和直动型电子膨胀阀两大类。

减速型电子膨胀阀，电子膨胀阀线圈和阀体为一体，当脉冲电机通过减速齿轮组传递动力，与波纹管一起对阀针升程进行调节。

由于齿轮的减速作用，大大增加了输出转矩，使得较小的电磁力获得足够大的输出力矩。

它的全开脉冲数为2000脉冲，调节极为精确。

直动型电子膨胀阀，电子膨胀阀线圈和阀体分离，当控制电路的脉冲电压按一定的逻辑顺序输入到电子膨胀阀电机各相线圈上时，电机转子受磁力矩作用产生旋转运动，通过减速齿轮组传递动力，并通过传递机构，带动阀针作直线移动，改变阀口开启大小，从而实现自动调节工质流量，使制冷系统保持最佳状态。

它的全开脉冲数为500脉冲，调节精确。

直动型电子膨胀阀由PM型步进电机线圈1和带有磁性转子2的阀体部件3组成，转子部件4封闭在阀体外罩5内。

电子控制器控制步进电机转子的旋转,通过螺纹的传动,带动阀针6作轴向移动,从而调节阀口的通流面积,调节制冷剂的流量。

1.2电子膨胀阀性能指标

气密性

4.2MPa

适用冷媒

R22、R407C、R410A

开阀脉冲

32±20

适用环境温度

-30℃~60℃，湿度在95％以下

适用液体冷媒温度

-30℃～70℃

使用压力

0～4.15Mpa

阀体使用方向

±90度以内，建议保持阀体垂直向上

空气流量

流量曲线的形状和数值，具体按双方的协议规定

阀口泄漏

阀口径≤2.4mm为600mL/min以下；阀口径＞2.4mm为1000mL/min以下

最大动作压力差

3.43MPa；

反向开阀压力差

1.47MPa；

绝缘电阻

100MΩ以上

电气强度

能承受AC600V，1s或AC500V，1min的电气强度试验，无击穿和闪络现象；

驱动电压

DC12V±10%

励磁速度

30～90PPS

2、产品选型

2.1规格选型

●直动型电子膨胀阀（一般规格）

型号（口径）

0.1MPa空气流量（实际要参照电子膨胀阀规格书）

（L/min）

脉冲频率

（实际要参照电子膨胀阀规格书）（PPS）

公称容量（需要实际匹配实验验证）

（KW）

250脉冲

500脉冲

DPF1.3

12±5

≥15

30～90

1.2～2.4

DPF1.6

23±5

≥30

30～90

2.0～3.6

DPF1.8

25±5

≥35

30～90

2.5～5.0

DPF2.2

37±10

≥60

30～90

5.0～7.1

DPF2.4

50±10

≥80

30～90

7.1～12.5

DPF2.6

69±13

≥89

30～90

8.0~13.5

DPF2.8

79±15

≥100

30～90

9.0~15.0

DPF3.0

83±10

≥112

30～90

12.5～16.8

DPF3.2

115±10

≥150

30～90

16.8～21.6

●减速型电子膨胀阀（R22系列）

型号

0.98MPa空气流量（实际要参照电子膨胀阀规格书）

（L/min）

公称容量（需要实际匹配实验验证）

R22（KW）

720脉冲

1000脉冲

1440脉冲

2000脉冲

EDM-0.5YH

22±2

——

32±3

——

1.76

EDM-1.0YH

48±5

——

86±9

——

3.52

EDM-1.5YH

71±7

——

132±13

——

5.28

EDM-2.0YH

95±10

——

181±18

——

7.03

EDM-2.5YH

——

85±9

——

147±15

8.79

EDM-3.0YH

——

101±10

——

182±18

10.6

EDM-4.0YH

——

136±14

——

245±25

14.1

EDM-5.0YH

——

169±17

——

312±31

17.6

EDM-6.0YH

——

200±20

——

360±36

21.1

EDM-8.0YH

——

280±28

——

519±52

28.1

EDM-A0YH

——

335±34

——

633±63

35.2

●减速型电子膨胀阀（R410A系列）

型号

0.5MPa空气流量（实际要参照电子膨胀阀规格书）

（L/min）

1400脉冲理论容量

R410A（KW）

公称容量（需要实际匹配实验验证）

R22（KW）

700脉冲

1400脉冲

EDM-0.5YG

15±2

29±3

1.90

1.76

EDM-1.0YG

33±3

65±7

4.40

3.52

EDM-1.5YG

50±5

102±10

6.91

5.28

EDM-2.0YG

67±7

137±14

9.42

7.03

EDM-4.0YG

93±9

190±19

13.2

8.79

EDM-5.0YG

114±11

234±23

16.3

10.6

EDM-6.0YG

142±14

293±29

20.7

14.1

EDM-8.0YG

184±18

380±38

27.2

17.6

EDM-A0YG

226±23

467±47

33.7

21.1

2.2产品主要结构及材料选择要求

2.2.1电子膨胀阀线圈

2.2.2电子膨胀阀阀体

2.3电子膨胀阀在系统中使用

电子膨胀阀主要应用于变频空调系统中，实现制冷剂流量的自动调节，最终使空调系统根据负荷的变化达到最佳制冷、制热量，最精确的温度及节能效果。

目前电子膨胀阀被广泛应用在在变频一拖多空调系统当中，调节制冷剂的流量或降低压缩机的排气温度等。

●应用于一拖多系统室内机进液管组上，在制冷运行过程中调节冷媒流量，起到节流降压的作用；在制热运行过程中调节冷媒流量，保证制热效果一致性；

●应用于一拖多系统室外机高压液管组上，在制热运行过程中调节冷媒流量，起到节流降压的作用；

●应用于室外机高压液管和压缩机吸气侧间，在系统运行过程中调节冷媒流量，降低压缩机的排气温度；或应用在回热器管路中调节冷媒流量，降低冷凝压力提高系统效率；

2.3.1安装位置要求

阀体垂直，线圈朝上，前后左右±90°内

2.3.2电子膨胀阀配管设计要求

●在电子膨胀阀前后应使用100目以上的筛网；

●在管路设计时注意冷媒流动的方向（反向压力差过大时会将阀体顶开，造成阀体泄露或产生异常声音），冷媒从高压流向低压为正向设计；

●一般电子膨胀阀的线圈部件应正立向上，垂直于管道，前后左右±90°内；

●电子膨胀阀管组设计要注意系统的匹配，特别是室内机匹配不合适会产生节流声；

●电子膨胀阀安装处应有一定的预留空间，特别是对于商用机机组暗藏，要便于维修；

●应用于室内机的电子膨胀阀，管组设计要注意管组和阀体会产生冷凝水，要注意安装的位置是否在接水盘内、是否进行保温处理；

2.3.3电子膨胀阀控制基本思路或原理

●应用于一拖多系统室内机的电子膨胀阀控制原理

制冷运行过程中，通过室内机盘管传感器TC1与TC2的温度差进行过热度的调整。

根据系统匹配结果和规格书合理设定电子膨胀阀调整过程中的最小脉冲、基准脉冲和最大脉冲。

通过过热度的修正，进行电子膨胀阀开度的调整，在电子膨胀阀调整过程中可以根据室外机的排气温度、系统压力等进行过热度的修正。

制热运行过程中，通过室内机盘管温度TC2进行制热效果一致性的调整。

根据所有室内机的液管平均温度或系统的高压压力进行电子膨胀阀开度的调整，并合理设定电子膨胀阀调整过程中的最小脉冲、基准脉冲和最大脉冲。

●应用于室外机进行系统流量控制的电子膨胀阀的控制原理

制冷运行过程中，电子膨胀阀全开不进行调节。

制热运行过程中，电子膨胀阀根据吸气过热度进行冷媒流量的控制。

吸气过热度为吸气温度TS与低压压力PS对于的饱和温度的差（对于没有低压压力传感器的系统，可以通过系统验证，找到一个可以体现低压压力的温度点进行代替），通过电子膨胀阀开度的调整，保证吸气过热度在预定的范围之内。

具体过热度的修正或设定，需要在实际系统的调试过程中，根据系统的压力、温度等参数具体确定。

3、电子膨胀阀设计、安装注意事项

3.1电子膨胀阀设计注意事项

3.1.1电子膨胀阀基本控制点

●电子膨胀阀的复位控制：

切断电源时：

通电后，施加700脉冲（500脉冲直动型）或4000脉冲（2000脉冲减速型）以上来进行闭阀动作；

在正常控制时：

现有开度＋8脉冲的闭阀动作；

在长时间的调节过程中，为防止电子膨胀阀失步，应在连续调节24小时以上进行电子膨胀阀的复位动作；

在正常使用过程中，开阀脉冲数在500脉冲以下。

如果发生了500脉冲以上的动作，请先停止运转，再进行700脉冲以上的闭阀动作，然后调整好0脉冲起点。

0脉冲起点调整：

将阀全闭并调整起点至φ1相励磁。

●控制过程中，请不要碰到全闭止动器。

另外，起点调整时，请把加于全闭止动器的脉冲数控制在最小范围内；

●停止驱动：

在停止的励磁相上再施加励磁0.5sec以上后,停止驱动；

●开始驱动：

施加0.5sec以上的励磁于前回停止运转的励磁相上后,使其开始运转；

●倒转驱动方向：

在倒转前的励磁相上再施加0.5sec以上的励磁，然后进行倒转驱动；

●6根引线中有2根为公共引线，该公共引线接电源正极；

●电子膨胀阀开度保持过程中无需保持通电；

3.1.2电子膨胀阀驱动电路设计

●控制器的输出电压必须与线圈的指定电压一致，如果施加电压与指定电压不符，会引起线圈烧毁（冒烟、着火）、动作不良等现象；

●在硬件电路设计过程中要保证电子膨胀阀的驱动电压必须在DC12V±10%范围内，特别是对于多个电子膨胀阀同时动作时要防止电压下降到标准电压以下，波形在阀驱动状态下用示波器进行检查确认；

3.2电子膨胀阀安装注意事项

●需要制作专门的焊接工装，保证在焊接过程中阀体打开充氮，并进行冷却保护使阀体温度不超过120℃；

方法一：

将电子膨胀阀阀体整个浸到水中，将电子膨胀阀的进出管与其连接管进行焊接，焊接时必须进行充氮保护。

必须注意，为了防止充入的氮气被加热成高温气体从阀芯经过损坏电子膨胀阀，焊接时必须从膨胀阀的进出口分别充氮气进行保护。

方法二：

在焊接电子膨胀阀管组时，用喷水头对电子膨胀阀阀体进行连续的喷水，水流量的大小必须保障流经膨胀阀阀体的整个表面。

和前面所述的一样，焊接时也必须进行充氮保护。

必须注意，为了防止充入的氮气被加热成高温气体从阀芯经过损坏电子膨胀阀，焊接时必须从膨胀阀的进出口分别充氮气进行保护。

以上焊接方法中，焊接左端接管时，如图示意位置“充入氮气保护A”充入氮气，防止焊接时对部件造成氧化，同时也保证了加热的高温氮气不从阀芯通过；同样焊接右端接管时，如图示意位置“充入氮气保护B”充入氮气保证被加热的高温氮气不从阀芯通过。

●在阀体的安装过程中，阀体必须轻拿轻放，防止将阀体内部结构损坏；

●线圈必须安装到位，安装到指定的定位处；

3.3电子膨胀阀检验注意事项

●电子膨胀阀在焊接完成后，对管组要进行泄漏量的检测（电子膨胀阀先700脉冲闭阀，进口端通1.0MPa空气，出口端通大气，在出口端测定阀关闭状态下的阀口泄漏量不大于标准要求）；

●进行开阀脉冲的检测（电子膨胀阀先700脉冲闭阀，进口端通1.0MPa空气，在出口端测定流量突然增大时的开阀脉冲数在标准要求以内）；

●进行标准流量的检测（电子膨胀阀先700脉冲闭阀，进口端通0.1MPa空气，在规定的脉冲数下测定空气流量在标准要求以内）；

●在整机测试时对电子膨胀阀的开关进行检测，确定电脑板的输出正常；

三、电子膨胀阀设计雷区及规避措施

序号

类别

雷区

解决措施

问题警示

1

设计

节流声

调整系统管路设计或改进阀体内部结构

电子膨胀阀在调节过程中产生较大的节流声，必须通过系统进行避免

2

设计

使用方向错

重新设计管路，更改电子膨胀阀流向

电子膨胀阀虽可以双向使用，但反向压差过大可以将阀针顶开，在使用过程中制冷流向应为正向

3

设计

阀针口径选错

更换合适口径的电子膨胀阀

不同口径的电子膨胀阀使用不同容量的机组，容量不合适会造成阀体调节不精确等

4

设计

流量特性选错

更换合适流量特性的电子膨胀阀

流量特性和开度控制密不可分，不合适的流量特性会导致流量不稳定，调节不精确

5

设计

易脏堵

电子膨胀阀前后增加过滤器

系统内的杂质进入电子膨胀阀内会造成阀体不动作或关不死等问题

6

设计

不便于维修更换

重新设计管路，使阀体便于售后维修更换

产品设计要考虑售后维修，阀体在机组内部，机器在天花板内无法操作

7

设计

不便于安装

电子膨胀阀内置，方便实际安装

外置电子膨胀阀，使安装成本上升，难度加大

8

设计

漏水

阀体及节流后的管组必须进行保温处理

阀体或阀后的管组会产生冷凝水，若没有保温措施或在接水盘内

9

控制

最小开度设定不正确

根据阀体开阀脉冲、流量特性及系统匹配情况合理选择最小开度

电子膨胀阀最小调阀开度不合适，导致阀体在调节过程中关死出现室内机不制冷或室外机报排气过热等问题

10

控制

开度调节不合理

根据系统匹配情况，更改电子膨胀阀的控制，避免调节失效

根据过热度调节不合理，造成冷媒流量与系统不匹配，出现制冷、热效果差

11

控制

调节失步

在电子膨胀阀的调节过程中，每隔一段时间进行复位确认基点

由于长期的调节，电子膨胀阀易出现失步的现象，导致阀体动作与输出不一致，引起系统问题

12

控制

复位造成阀体卡死

通过阀体的持续开关，进行阀体的复位

持续的关阀造成阀体卡死，不能正常动作

13

控制

电压驱动不良造成阀体不动作

合理设计电路，保证阀体动作的正常驱动电压

电脑板设计不合理，导致驱动电压过低，阀体打不开关不死

14

安装

线圈安装不到位

规范工艺文件

线圈没有卡到定位处，造成阀体不动作

15

安装

焊接不良

制作焊接工装

焊接不冷却，导致阀体内部烧坏，阀体不动作

16

安装

焊接不充氮

制作焊接工装

焊接不充氮，导致氧化物进入阀体内部，导致阀体不动作

17

安装

重摔阀体

规范工艺文件

操作过程中出现跌落等现象，造成阀体变形，导致阀体不动作

18

安装

线圈差错位置

制作检测工装

线圈位置差错，造成阀体不动作

19

安装

线圈阀体不配套

规范安装，不同厂家的不能配套使用

不同厂家线圈和阀体不能同时使用，导致阀体不动作

20

检测

流量不检

制作检测工装

阀体流量不精确，造成系统问题

21

检测

驱动不检

制作检测工装

电脑板不良，造成阀体不动作

附：

电子膨胀阀的故障分析

一、电子膨胀阀打不开、关不死

◆检查电源接线是否插接正常，没有插接到位→重新接线和接插件的连接

◆检查电脑板是否输出电压或输出电压是否在标准范围→更换电脑板

◆电脑板断电复位，是否能听到电子膨胀阀复位的声音→没有声音检查线圈是否安装到位→更换线圈

◆有杂质进入阀体内部造成阀针卡死→轻微敲击阀体不能动作→更换电子膨胀阀

◆有杂质使电磁阀内部的密封件已损坏→更换电子膨胀阀

二、其它情况

◆电子膨胀阀在调节过程中有噪声→调整电子膨胀阀开度→更改系统设计