Эрв в кондиционере что это
Как работает электронный расширительный вентиль (ЭРВ)
Электронные расширительные вентили подразделяются на импульсные и ЭРВ с шаговым двигателем. В данной статье будет рассмотрен второй (наиболее распространенный) тип электронных расширительных вентилей.
Также как и механические терморегулирующие вентили (ТРВ), электронный расширительный вентиль представляет собой вентиль с узким проходным сечением и предназначен для дросселирования и регулирования подачи хладагента в испаритель в соответствии с тепловой нагрузкой.
Однако, в отличие от ТРВ, в котором изменение проходного сечения вентиля осуществляется термомеханическим воздействием на мембрану, соединенную со штоком, для управления ЭРВ необходим контроллер, а также электропитание для привода шагового электродвигателя ЭРВ. Входными сигналами контроллера являются показания датчиков давления и температуры, установленных на всасывающем трубопроводе.
Измеренное датчиком давление кипения хладагента соответствует определенной температуре кипения. Показания датчика температуры соответствуют температуре перегрева хладагента на выходе из испарителя. Контроллер ЭРВ определяет значение перегрева хладагента как разность температуры перегрева и температуры кипения. Для корректной и безопасной работы системы значение перегрева должно составлять 7–10 °С. Контроллер сравнивает текущее значение перегрева со значением уставки и выдает соответствующий управляющий сигнал: на открытие вентиля для снижения перегрева или на закрытие вентиля — для увеличения перегрева.
В качестве привода запорного узла ЭРВ используется шаговый двигатель. Это предоставляет ряд преимуществ по сравнению с механическим ТРВ.
Первое преимущество это более точное поддержание температурного режима и быстрое реагирование на изменение тепловой нагрузки.
ЭРВ имеет большое число шагов регулирования (до 500). За счет этого достигается высокая точность регулирования подачи хладагента. Механический ТРВ, в котором изменение проходного сечения осуществляется термомеханически, имеет большую инерцию в регулировании, особенно при резком изменении тепловой нагрузки. Более высокая скорость передачи электрических сигналов обеспечивает быстрое реагирование на изменение тепловой нагрузки электронным расширительным вентилем.
Благодаря точному регулированию расхода хладагента в соответствии с тепловой нагрузкой электронный расширительный вентиль позволяет оптимизировать энергопотребление агрегата, что в свою очередь позволяет экономить электроэнергию.
Электронный расширительный вентиль имеет значительно более широкий диапазон регулирования, что позволяет применять его в агрегатах с большим числом ступеней регулирования холодопроизводительности или глубоким плавным регулированием.
Также ЭРВ менее чувствителен к изменению давления конденсации, что расширяет диапазон работы холодильной машины в целом.
Более подробно о принципе действия электронного расширительного вентиля Вы можете узнать из видео:
Электронный ТРВ
Что такое ТРВ?
ТРВ устанавливается в холодильном парокомпрессионном непосредственно перед испарителем и имеет своей целью регулирование расхода хладагента в контуре.
Принцип действия ТРВ
Возникает вопрос, как ТРВ осуществляет регулирование расхода хладагента в режиме реального времени.
Вполне очевидно, что, т.к. ТРВ привязан к конкреной холодильной установке и, влияя на входящий в испаритель хладагент, должен обеспечить определенные условия на выходе из испарителя, то ТРВ должен иметь связь с выходом испарителя и по полученным оттуда данным корректировать свою работу. Рисунок ниже иллюстрирует такую работу ТРВ:
Электронные ТРВ
Новое поколение терморегулирующих вентилей представляет собой электронные ТРВ.
Управление приводом берет на себя контроллер кондиционера, снабженный этой функцией. В результате на основе измерений температуры и давления, поступающих в контроллер от соответствующих датчиков, генерируется сигнал, подаваемый на электропривод ТРВ. На примере электронных ТРВ итальянского производителя Carel данная схема выглядит следующим образом:
Благодаря разработанным алгоритмам точного контроля параметров работы кондиционера, вычисляется, как заявляется, идеальная позиция подвижного элемента. Этим достигается снижение величины перегрева хладагента в испарителе. Если в системе с механическим ТРВ перегрев составлял порядка 10°С, достигая 15°С, то в системе с электронным ТРВ перегрев выдерживается на уровне 5°С. Указывается, что столь точный контроль за работой ТРВ должен привести к годовому снижению электропотребления кондиционера на 15-20%. В реальной жизни эти цифры трудно проверить, но факт энергосбережения бесспорен:
Снижение величины перегрева → снижение температуры на входе в компрессор → снижение температуры на выходе из компрессора → в меньшей степени, но снижение температуры конденсации → снижение потребляемой мощности и повышение холодопроизводительности одновременно, т.е. энергоэффективность (отношение холодильной мощности к затраченной) увеличится одновременно за счет роста числителя и уменьшения знаменателя. Из каталога того же Carel данный эффект иллюстрируется следующей картинкой:
Очевидным плюсом является и программируемость контроллера, а также контроль работы ТРВ по любому сетевому протоколу, а также с дисплея кондиционера.
Однако следует помнить, что проведенная «электронизация» терморегулирующих вентилей поставила их в стандартные для любого электронного оборудования рамки: электроника не любит низких температур и не застрахована от сбоев програмного обеспечения.
ТРВ и их неисправности
Разнообразие моделей ТРВ объединяется определенными неисправностями, характерными отдельным конструкциям. Каждому модельному ряду терморегулирующих вентилей присущи свои поломки.
Причины износа
У ТРВ большой производительности, оперирующих с солидными объемами хладагентов, протекающих через них с высокой скоростью, разрушениям подвержены клапаны и сопла. Одна из причин – кавитация, изъедающая металлы, другие материалы, другая – механическое взаимодействие подвижных элементов устройств, регулирующих производительность холодильных систем.
Износ вышеупомянутых деталей любого вентиля снижается двойным дросселированием, суть которого следующая – дросселирование начинается в регулирующем органе и продолжается в расширительной трубке/шайбе-дросселе. Такая схема существенно снижает скорость истечения хладагента, обеспечивая плавное её изменение.
Двойное дросселирование характерно установлением меньшего давления под мембранной термочувствительной системы, нежели давление поверх мембраны, где устанавливается давление, сообразное давлению кипения.
Устройство высокопроизводительных ТРВ
Общепринятая конструкция ТРВ приведена ниже:
Двойное дросселирование осуществляется клапанным узлом 13 и соплом, скрытым штуцерной гайкой 14.
На следующим рисунке приведен термочувствительный вентиль, работающий по схеме «внешнее уравнивание и двойное дросселирование»:
Расширяющийся сильфон 2, оказывает давление на толкатель 8, а тот передает усилие на тарелку клапана 5. Клапан перекрывает отверстие сопла 4. Внутренний объем сильфона посредством уравнительной линии связан с выходом испарителя. Сальник 9 исключает попадание высокого давления из области за соплом в сильфон. Вторичное дросселирование реализуется короткой трубкой 3.
На нижеприведенном рисунке показан разрез другого типа ТРВ :
Конструкцией реализован мембранный клапан с внешним уравниванием. Внутренний сильфон 3 ограничен сверху мембраной, а снизу соплом. При такой компоновке давление под мембраной ниже, чем за соплом. Это давление определяется местом присоединения уравнительной трубки. Натяг пружины регулируется зубчатой передачей и штоком 5 регулирующего устройства.
Следует отметить, что корпуса подобных ТРВ изготавливаются из нержавейки. Изделия не имеют встроенных фильтров.
Выявление неисправностей
Холодильная система – это множество взаимосвязанных компонентов, узлов. Выход из строя любой «детали» холодильника, кондиционера, другого климатического устройства вызывает расстройства, по признакам, перекликающимся с поломками других элементов.
Среди наиболее частых поломок ТРВ :
Принципы работы терморегулирующего вентиля (ТРВ)
Если температура термобаллона превысит 11 С, то это повлечет и увеличение давления (оно станет больше 6 бар) и ТРВ откроется. Когда температура и давление станут ниже 11 С и 6 бар соответственно, то ТРВ закроется.
Получается, что при соответствующей настройке регулировочной пружины ТРВ (1,4 бар), будет поддерживаться постоянная разница между температурой кипения и температурой термобаллона в 7 К.
Основные причины аномального перегрева
На (рис. 5.1) tB= tE= температуре кипения=4 С. В точке D температура составляет 18 С, а перегрев составляет 14 К.
Объясняется это следующим образом: если холодильный контур имеет нормальную работу, то последние капли жидкости в точке С уже выкипели. Далее пары продолжают нагреваться – участок C-D. Когда участок C-D заполнен парами, обеспечивается нормальный перегрев.
Когда в испарителе хладагент находится в недостаточном количестве, длина участка, заполненного парами, увеличивается (рис.5.1 точка Е), в результате чего перегрев значительно возрастает. Если температура в точке D достигнет 18 С, то перегрев составит 14 К.
Чрезмерно низкий перегрев (меньше 5 К)
Практика показывает, что даже после выполнения настроек ТРВ, системе необходимо 20 минут для того, чтобы войти в новый режим.
В стабильно работающих установках открытие ТРВ действительно приводит к увеличению давления кипения, в связи с этим необходимо знать, что в функции ТРВ не входит его регулировка. Основное назначение ТРВ – это оптимальное заполнение испарителя при различных тепловых нагрузках для обеспечения постоянного перегрева всасываемых паров.
Как перегрев влияет на холодопроизводительность?
Поэтому для максимальной холодопроизводительности необходимо следить, чтобы испаритель был как можно больше заполнен хладагентом. Снижая перегрев необходимо следить, чтобы жидкость не попадала на вход в компрессор. Если в системе слишком большой перегрев, то это означает, что ТРВ пропускает слишком мало жидкости (почти закрыт). Низкая холодопроизводительность испарителя свидетельствует о том, что перепад температур Δθ на входе-выходе является незначительным. Давление кипения на выходе из ТРВ падает, и трубопровод покрывается инеем. При низком перегреве отверстие ТРВ пропускает много жидкости или полностью открыто. Если в испарителе содержится много жидкости, то наблюдается высокая холодопроизводительность и перепад температур Δθ для охлаждаемого воздуха является нормальным. В этом случае в компрессор могут попадать губительные для него частицы жидкости.
Воздействие температуры охлаждаемого воздуха
Если охлаждаемый воздух поступает к испарителю с температурой 25 С, то участка трубопровода А-В достаточно, чтобы обеспечить перегрев паров в 7 К. Давление кипения в этом случае соответствует 5,2 барам, что является эквивалентом температурному напору Δθполн 18 К.
В данном случае установка работает нормально, температура окружающей среды падает, как и температура на входе в испаритель. Допустим, что температура на входе в испаритель снизилась на 20 С. При прежних настройках ТРВ перегрев остается почти постоянным – 7 К. Чтобы перегрев паров остался прежним при более низкой температуре, необходимо увеличить участок трубопровода испарителя, где происходит обмен между воздухом и парами хладагента. При температуре наружного воздуха 20 С длина участка А?-В больше для обеспечения перегрева 7 К, чем участка А-Б при температуре 25 С, для обеспечения аналогичного перегрева паров. Поскольку в данных участках находятся только пары, то можно утверждать, что при температуре воздуха на входе в испаритель 20 С в нем находится меньше жидкого хладагента, нежели при температуре 25 С.
При поступлении в ТРВ более холодного воздуха он начинается закрываться, что приводит к снижению количества жидкости и уменьшении холодопроизводительность. Давление кипения также снижается. Говоря другими словами, при снижении температуры воздуха на входе в испаритель, сечение ТРВ становится меньше, для сохранения необходимого перегрева. При этом давление кипения также уменьшается. Температурный напор Δθполн остается неизменным, если давление конденсации не меняется и правильно отрегулировано.
Производительность ТРВ
Аналогичная ситуация происходит и с терморегулирующим вентилем: при снижении расхода жидкости давление между входом и выходом уменьшается, и увеличивается при его повышении. Также следует помнить о том, что увеличение расхода жидкости хладагента, проходящего через терморегулирующий вентиль, повышает его производительность, а, следовательно, и мощность установки.
Необходимо различать следующие понятия: производительность ТРВ, поглощающая способность испарителя и холодопроизводительность.
Под производительностью терморегулирующего вентиля понимают максимальный расход, способный пропускать данный элемент при полностью открытом отверстии и фиксированном перепаде давления ΔР. Исходя из этого, можно сделать вывод, что производительность напрямую зависит от диаметра сечения сменного клапанного узла внутри ТРВ. Данная зависимость отображена на схеме рис.8.2.
Проходное сечение В обладает большим диаметром чем b, а, следовательно, может пропускать больше жидкости. Таким образом, терморегулирующий вентиль с клапанным узлом, имеющим сечение В, обладает большей производительностью, чем ТРВ с патроном сечением b.
При этом производительность ТРВ и холодопроизводительность испарителя должны быть равны, поскольку через ТРВ может проходить столько жидкости, сколько сможет выкипеть в испарителе.
В приведенной ниже таблице 8.1 указаны данные по выбору ТРВ для установки на R22.
Точка 1: Производительность ТРВ 3,32 кВт при tk=50 С и to=0 С (ΔР=18,4-4=14,4 бар)
Точка 2: Производительность ТРВ 2,88 кВт при tk=35 С и to=0 С (ΔР=12,5-4=8,5 бар)
Точка 2: Производительность ТРВ 2,53 кВт при tk=35 С и to=10 С (ΔР=12,5-5,8=6,7 бар)
Следовательно, для температуры кипения 0 С производительность снижается с 3,32 до 2,88 кВт при уменьшении ΔР с 14,4 до 8,5 бар, что равняется 13%.
При температуре конденсации 35 С производительность терморегулирующего вентиля снижается с 2,88 до 2,53 кВт и ΔР уменьшается с 8,5 до 6,7 бар – 12%.
Поэтому ТРВ и маркируются по производительности. Некоторые изготовители указывают номинальную производительность данной величины для определенных условий работы (+5/+32 С переохлаждение 4 К). Так, номинальная производительность ТРВ компании DANFOSS марки TEX5-3 составляет 3 тонны, а ALCO марки TIE4HW – 4 тонны.
Стоит помнить, что номинальная производительность обозначает только порядок величины, а ее конкретное значение будет показано на практике. Определяется оно рабочим перепадом и паспортом ТРВ, устанавливающим определенное значение производительности для данного проходного сечения.
Пульсации ТРВ
В точке to хорошо налаженный ТРВ обеспечит перегрев 7 К. В целом, установка показывает стабильную работу и необходимый перегрев. На промежутке времени t1 открываем вентиль на один оборот, после чего сразу видим, как он быстро переходит на пульсирующий режим работы. При этом перегрев меняется от 2 до 14 К. Показания манометра НД также свидетельствуют о пульсации давления кипения, которые совпадают по частоте с изменениями кривой 2. На следующем промежутке t2 ТРВ открываем еще на оборот. При этом частота пульсации начинает быстро возрастать, и перегрев находится в промежутке 0-12 К.
Если дотронутся до всасывающего трубопровода, то можно отчетливо ощутить гидроудары, которые передаются в компрессор. При этом корпус компрессора будет холодным. Чем больше открываем регулировочный винт ТРВ, тем больше повышается его производительность. Пульсация свидетельствует о том, что пропускная способность ТРВ выше производительности испарителя.
Негативные нюансы пульсации
При дальнейшем открытии ТРВ, пульсации прекратятся, низкое давление стабилизируется, а температуры 1 и 2 приобретут одинаковое значение. Компрессор станет работать в условиях, когда на его входе имеются неиспарившиеся частицы. Правда, данный режим может привести к негативным последствиям.
Настройка терморегулирующего вентиля
Давайте рассмотрим наиболее простой и верный способ. К используемым манометрам подключаем электронный термометр, датчик которого крепим на термобаллоне ТРВ (рис.8.4). Для того, чтобы обеспечить стабильность настроек необходимо все действия производить при температуре близкой к отключению компрессора. Категорически не рекомендуется их выполнять при высокой температуре ТРВ в охлаждаемом объеме.
Предлагаемая технология настройки основана на том, что вначале необходимо ТРВ вывести на предельный режим, во время которого начнутся пульсации. Для этого ТРВ медленно открывается до появления пульсации (показания манометра НД и термометра остаются неизменными). При возникновении пульсаций перегрева необходимо прикрывать ТРВ до тех пор, пока они не прекратятся.
Не следует вращать регулировочный винт больше, чем на один оборот, поскольку предельный режим пульсации может наступить через ¼, а иногда и через 1/8 оборота. После всех совершенных изменений необходимо выждать порядка 15 минут. В конечном результате это поможет сократить общее время настройки.
Если в период работы установки в пульсирующем режиме слегка закрыть ТРВ (пол-оборота), то это будет значить, что терморегулирующий вентиль настроен на минимально возможный перегрев. В этом случае заполнение испарителя жидким хладагентом станет оптимальным, и пульсации прекратятся.
Стоит учитывать, что давление конденсации должно оставаться практически стабильным, но максимально приближенным к номинальным условиям работы, поскольку от нее зависит производительность ТРВ.
Все перечисленные нами проблемы, возникающие при настройке ТРВ, мы проанализируем при более детальном изучении каждой из них. На данном этапе только сформулируем следующий вывод: не следует приступать к настройке ТРВ, если вы полностью не понимаете всех рекомендаций, поскольку процесс окажется для вас длительным и трудоемким. В качестве меры предосторожности — перед тем как приступить к настройке ТРВ, необходимо отметить начальную отметку и точно отсчитывать количество проделанных оборотов регулировочного винта. Самая точная регулировка винта может быть достигнута при его повороте на 1/8 оборота.
У Вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, вам необходимо зарегистрироваться на сайте.
Подскажите по конструктивным отличиям инверторных кондиционеров от on/off.
Возможно есть какая-то литература, где можно почитать об особенностях инверторов?
Самое главное инверторные модели более экономичные и не перегружают сеть при запуске компрессора, плюс они более тихие и более точно поддерживают температуру в помещении (у старт-стопных она постоянно прыгает на несколько градусов).
LG например вообще в ближайшем будущем хочет отказаться от производства старт-стопных моделей и в сегменте «эконом» класса выпускать недорогие инверторы.
Спасибо, за информацию. Я правильно понял, что в инверторах не применяются механические ТРВ и капиллярки, а применяются только ЭРВ (EEV) с управлением от контроллера?
Как строится совместное управление ЭРВ и компрессором в случае уменьшения потребности в холоде? Я правильно понимаю, что ЭРВ прикрывается, компрессор уменьшает обороты, в итоге мы получаем увеличение перегрева, но так как нагрузка на компрессор упала, то более слабого охлаждения (из-за увеличившегося перегрева) ему будет достаточно?
Designman написал :
Самое главное инверторные модели более экономичные и не перегружают сеть при запуске компрессора, плюс они более тихие и более точно поддерживают температуру в помещении (у старт-стопных она постоянно прыгает на несколько градусов).
LG например вообще в ближайшем будущем хочет отказаться от производства старт-стопных моделей и в сегменте «эконом» класса выпускать недорогие инверторы.
Это как раз информация по инверторам для «пользователя», т.е. маркетинговая. Гугл ее очень хорошо выдает. Меня же интересуют технические особенности реализации, а с этим у Гугла сложнее.
Привет. Да, я соглашусь с выше перечисленным. НО! в ремонте «сложны и дороги» Решать клиенту.
Задача ЭРВ поддерживать постоянную величину перегрева по датчикам температуры на испарителе при любой производительности компрессора.
mr-h написал :
Как строится совместное управление ЭРВ и компрессором в случае уменьшения потребности в холоде? Я правильно понимаю, что ЭРВ прикрывается, компрессор уменьшает обороты, в итоге мы получаем увеличение перегрева, но так как нагрузка на компрессор упала, то более слабого охлаждения (из-за увеличившегося перегрева) ему будет достаточно?
Designman написал :
LG например вообще в ближайшем будущем хочет отказаться от производства старт-стопных моделей и в сегменте «эконом» класса выпускать недорогие инверторы.
Вот и интересно, чем такой «недорогой» инвертор может технически отличаться от нормального. Ранее встречал такой термин «недоинвертер», это не про них случайно?
mr-h написал :
Как строится совместное управление ЭРВ и компрессором в случае уменьшения потребности в холоде? Я правильно понимаю, что ЭРВ прикрывается, компрессор уменьшает обороты, в итоге мы получаем увеличение перегрева, но так как нагрузка на компрессор упала, то более слабого охлаждения (из-за увеличившегося перегрева) ему будет достаточно
Designman написал :
Задача ЭРВ поддерживать постоянную величину перегрева по датчикам температуры на испарителе при любой производительности компрессора.
Тогда наверно происходит все так:
При уменьшении потребности в холоде контроллер уменьшает обороты компрессора, в результате массовый расход газа через него уменьшается. У Котзаогланиана подобное состояние установки называется «слишком слабый компрессор». Компрессор больше не может всосать то количество газа, которое образуется в испарителе, и давление в последнем повышается, что приводит к повышению температуры кипения, увеличению температуры теплообменника испарителя и соответственно уменьшению съема холода с него. Если при этом изменится перегрев, то ЭРВ соответствующим образом отреагирует, но напрямую на холодопроизводительность это не влияет.
Собственно для такой работы достаточно и ТРВ, а не обязательно ЭРВ. Интересно бывают ли инверторы с ТРВ? Конечно у ЭРВ диапазон регулирования шире, но он требует мозгов, т.е. контроллера. Может быть в наличии ЭРВ или ТРВ и заключается одна из разниц между дешевыми и дорогими инверторами?