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制冷原理与技术2.1.4蒸汽压缩式制冷装置的自动调节要确保制冷空调系统能够正常运行，并达到要求的运行参数指标，就要对制冷空调系统许多热工参数进行控制。温度湿度压力流量液位制冷原理与技术（一）制冷装置的基本控制回路1．蒸发器的供液控制及其控制元件蒸发器的供液控制元件包括热力膨胀阀毛细管浮球阀电子膨胀阀制冷原理与技术1）热力膨胀阀的供液控制迄今为止，热力膨胀阀仍是压缩式制冷装置中蒸发器制冷剂流量控制的主要元件。它在制冷装置中的作用主要包括：a）使高压常温的制冷剂液体在经热力膨胀阀时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸汽,进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。制冷原理与技术b）按照感温包感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。c）通过热力膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，这样即能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。制冷原理与技术从调节特性来分析，热力膨胀阀属于直接作用式比例调节器。热力膨胀阀热力膨胀阀的自动控制原理内平衡热力膨胀阀外平衡热力膨胀阀制冷原理与技术外平衡热力膨胀阀与内平衡热力膨胀阀的主要区别有一个专用的外平衡管接头，为引入外平衡压力所用调节杆的形式等也有所不同制冷原理与技术制冷原理与技术热力膨胀阀实物图制冷原理与技术热力膨胀阀的工作原理制冷原理与技术外平衡热力膨胀阀的安装制冷原理与技术选择热力膨胀阀时，主要考虑下列因素：①按系统采用的制冷剂②要考虑系统的蒸发温度③阀前制冷剂过冷度会影响阀后两相制冷剂的干度④冷凝器至阀前的液管肯定有压力降制冷原理与技术（a）内平衡（b）外平衡图2-45热力膨胀阀开启过热度的变化制冷原理与技术表2-1蒸发温度对膨胀阀容量的影响蒸发温度/℃50-5-10-15-20-25-30-35-40相对容量1.00.90.80.750.660.570.490.410.390.38表2-2阀前液体过冷对膨胀阀容量的影响过冷度/℃48.3511.116.722.227.833.4相对容量R12,R22,R5021.01.141.171.241.311.371.42R7171.01.121.231.391.481.51.6制冷原理与技术表2-3冷凝器/储液器与蒸发器之间的高差引起的静压损失Δp高差/m369121518Δp/MPaR120.0390.0770.1160.1550.1940.232R220.0350.070.1060.1410.1760.211R5020.0360.0720.1070.1430.1790.215制冷原理与技术工质冷凝温度/℃Δp/MPa0.050.100.150.200.250.30Δt/℃R12302.65.48.311.514.718.3402.14.46.39.211.814.5501.83.75.67.69.611.7R22301.63.35.16.98.810.8401.42.84.25.77.28.8501.22.33.54.76.07.2R502301.53.24.86.58.210.0401.32.64.05.46.88.3501.12.23.44.55.76.9表2-4液体侧压力损失为Δp时不产生气体闪发必须的最小过冷度Δt制冷原理与技术2）电子膨胀阀供液控制控制品质不高调节系统无法实施计算机控制系统的运行过程只能实施静态匹配阀工作温度范围窄温包迟延大在低温调节场合振荡问题比较突出热力膨胀阀用于蒸发器供液控制仍然存在着许多问题制冷原理与技术热动式电子膨胀阀供液控制系统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。热动式亦称参考压力系统（PRS）电子膨胀阀，为Danfoss公司的专利产品，适用中大型制冷装置的供液控制，该形式电子膨胀阀的结构见图2-46。制冷原理与技术热动式电子膨胀阀实物图（TQ型）制冷原理与技术（a）TQ型（b）PHTQ型图2-46热动式膨胀阀的结构1-阀头2-止动螺钉3-O型圈4-电线套管5、6-螺钉7-电线8-上盖9-垫片10-电线旋入口11密封圈12、13-垫片14-端板15-膜头16-NTC传感元件17-PTC加热元件18-节流组件19-阀体图制冷原理与技术电磁式电子膨胀阀供液控制电磁式膨胀阀结构见上节图2-40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，从而带动针阀使开度变小。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调节流量。制冷原理与技术图2-40电磁式膨胀阀结构1—出口2—弹簧3—阀针4—阀杆5—柱塞弹簧6—柱塞7—线圈8—阀度9—入口制冷原理与技术电磁式膨胀阀流量特性0150300线圈电流（mA）控制电压（V）00.51100流量（%）制冷原理与技术电动式电子膨胀阀供液控制系统和热动式相似，电动式电子膨胀阀也由发信器、控制器和电动式膨胀阀组成。与热动式的差别主要是阀的驱动部分，电动式膨胀阀由电动机驱动，目前使用最多的是四相永磁式步进电动机，有直接驱动型与减速型。制冷原理与技术图2-41电动式膨胀阀（直动型）1—入口2—针阀3—阀杆4—技术5—线圈6—出口制冷原理与技术电动式膨胀阀流量特性脉冲数050100150200250100流量（%）制冷原理与技术特性利用四相步进电动机控制阀门开度，全开闭阀需500次脉冲，可用于制冷和热泵系统制冷剂流量控制，也可用于除湿、除霜控制质量/gKBM型约260（4*3.52kW以下）约280（5*3.52kW以下）驱动电压/VDC12消耗功率/W6LAM型约220使用工质R22工作压力/MPa0-3阀开闭时间/s12最大工作压差/MPa2.25工作温度/℃-30-70表2-5KBM型和LAM型电子膨胀阀的技术参数制冷原理与技术由于采用电子膨胀阀控制，使得先进的控制手段运用于制冷剂流量调节成为可能，主要表现在以下几个方面：1)流量调节不受冷凝压力变化的影响。对膨胀阀前制冷剂过冷度的变化具有补偿作用。2)由于电信号传递快，执行动作迅速、准确，故能够及时、准确地调节流量。即使负荷变化剧烈，也能避免振荡。制冷原理与技术3)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器传热面积的利用率。4)在装置的整个运行温度范围，可以有相同的过热度设定值。5)可以根据装置的实际情况决定调节规律，不仅限于采用比例调节，还可以采用比例积分或其他调节规律；并且能够进行调节器参数整定。制冷原理与技术浮球调节阀是根据液位变化进行流量控制的直接作用式比例控制器低压浮球阀高压浮球阀3）浮球调节阀供液控制制冷原理与技术低压浮球阀常直接和满液式蒸发器连通，按蒸发器液位的高低，调节从贮液器进到满液式蒸发器的制冷剂流量，其结构与安装见图2-49所示。高压浮球调节阀根据冷凝器或高压贮液器中的液位变化，控制流向蒸发器的供液量，制冷剂流量调节导阀与主阀的配置见图2-48制冷原理与技术a)系统布置b）高压浮球阀SV与主阀PMFH的配置图2-48高压浮球调节用例。EVM-电磁导阀SV（H）-高压浮球阀PMFH-主阀制冷原理与技术a)系统布置b）低压浮球阀SV与主阀PMFH的配置图2-49低压浮球调节用例。EVM-电磁导阀SV（H）-低压浮球阀PMFH-主阀制冷原理与技术阀型号额定容量/kWR717R22R134aR404AR12R502SV1254.73.93.73.13.4SV3641310.09.77.98.8表2-6SV型浮球阀的额定容量制冷原理与技术2.蒸发器各参数的调节供液调节蒸发温度调节蒸发压力调节库温调节蒸发器各参数的调节制冷原理与技术1)库温调节冷库温度保持稳定热负荷变化时冷量迅速跟着变化实现连续无级调节制冷原理与技术图2-50库温双位温度调节器控制压缩机的启停制冷原理与技术2)蒸发压力调节在制冷装置中进行蒸发压力调节只要有两个目的：保持蒸发温度恒定（压力恒定），使冷库温度波动减少，保证冷藏物品质量，减少干耗。对于一台压缩机配一个蒸发器,多台压缩机配一台蒸发器的系统。一个压缩机配用多个蒸发器（一机多库），各蒸发器在不同蒸发压力下工作，如鱼、肉库要求-10℃、乳品库要求2℃，菜和水果库要求5℃，需要在乳品库与菜与水果库蒸发器出口处安装蒸发压力调节器。制冷原理与技术图2-51蒸发压力调节系统及其调节过程a）蒸发压力调节系统图（一机一库）b）蒸发压力调节过程图制冷原理与技术a）调节原理图1-压缩机2-冷凝器3-储液器4-膨胀阀5-蒸发器6-止回阀7-主阀8-压力导阀b）调节原理图c）在系统中的安装部位1-调整杆2-阀盘3-保护盖4-阀体5-钢珠6-接管7-密封垫片8-密封罩9-压力表接头10-压力平衡波纹管11-脉冲阻尼器一机多蒸发器时蒸发压力调节原理图与蒸发压力调节器结构图制冷原理与技术各种主阀实物图制冷原理与技术各种导阀实物图制冷原理与技术图2-53恒压主阀与导阀结构图1-手轮2-调节杆3-密封圈4-辅助弹簧5-辅节流阀6-膜片7-垫片8-辅助孔道9-进口接管10-主滤器11-手动强开机构12-辅阀座13-过滤板14-止回阀片15-垫片16-压力平衡小孔17-活塞18-推杆19-“O”型圈20-主节流阀芯21-主阀板22-垫片23-泄放塞24-主弹簧制冷原理与技术3冷凝器控制及其控制元件1）水冷式冷凝压力控制2）风冷式冷凝压力控制从空气侧控制即改变冷凝器的空气流量从制冷剂侧控制即改变冷凝器中制冷剂两相流的有效传热面积制冷原理与技术12341235a)压力式b)温度式图2-55冷凝压力控制系统布置图1-压缩机2-冷凝器3-储液器4-压力式水量调节阀5-温度控制的水量调节阀水冷式冷凝压力控制制冷原理与技术a)b)b)间接作用式（二次开启式）1-传压毛细管接头2-调节弹簧3-波纹管4-推杆5-上部侧盖6-导阀组件7-导阀阀芯8-伺服弹簧9-螺钉10-泄放塞11-导阀进口滤网12-主阀13-节流通道14-阀盖15-调节螺母图2-54典型压力式水量调节阀结构a)直接作用式1-传压细管2-波纹管承压板3-可调弹簧座4-簧片5-调节弹簧6-下部弹簧座7-O形圈8-防漏小活塞9-导向套10-底板11-调节螺杆12-阀芯13-阀盘密封橡胶圈14-螺钉；制冷原理与技术图2-56温度式水量调节阀结构1-温包2-毛细管填料箱3-波纹管4-推杆5-调节螺母6-上部侧盖7-隔热垫8-阀盖9-伺服弹簧10-进口滤网11-节流通道12-主阀13-导阀组件制冷原理与技术制冷原理与技术风冷式冷凝压力控制－－从空气侧控制①风扇电动机变速。②风阀控制调节冷凝空气气流，减小冷凝器外侧的风速，可提高冷凝压力。③冷凝风机开、停控制。制冷原理与技术风冷式冷凝压力控制－－从制冷剂侧控制冷凝器出口管上安装一只高压调节阀KVR－－调节冷凝器的内空间，从而调节冷凝的有效传热面积。压缩机排气管与贮液器入口管间接旁通管，在旁通管上安装一只差压调节阀NRD－－使储液器保持在一定的压力上。制冷原理与技术图2-57制冷剂侧冷凝压力控制系统制冷原理与技术制冷原理与技术4.压缩机能量调节及其控制元件压缩机能量调节－调整压缩机的产冷量始终与外界热负荷相平衡作用：使制冷装置的产冷量始终与外界热负荷相匹配，提高系统运行的经济性；如压缩机没有能量调节，蒸发压力（或蒸发温度）的波动会较大，制冷仓室温度波动也随之增大，同时当蒸发压力小到一定程度后，会引起压缩机启动、停车频繁；第三，能够保证系统的轻载启动，避免引起电网负载过大的波动。制冷原理与技术1)压缩机吸气卸载和运行台数控制这种方法是根据吸气压力大小，以相应的压力控制器（通常为双位调节器）控制压缩机间断运转，以调节制冷量。因为吸气压力比蒸发压力测取更方便，同样可以代表系统运行负荷的变化，且反应迅速，故广为采用。另外也可以根据温度进行调节。压缩机能量调节的方法比较多，下面介绍几种常用的方法：制冷原理与技术吸气压力控制器直接控制压缩机投入运行时间与台数压力控制器-电磁阀式能量