電子膨脹閥數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計及其流量特性實驗研究.pdf

1、電子膨脹閥（EEV）是制冷系統(tǒng)中的節(jié)流元件，它在系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷劑流量、節(jié)流降壓及控制過熱度。深入全面了解電子膨脹閥流量輸出響應(yīng)特性、電子膨脹閥的開度-流量控制調(diào)節(jié)特性，對于合理設(shè)計電子膨脹閥流量與開度控制規(guī)律，獲得熱泵空調(diào)系統(tǒng)良好的運行品質(zhì)具有重要的學(xué)術(shù)與工程指導(dǎo)意義。
　　本文在探討電子膨脹閥數(shù)字控制特征的基礎(chǔ)上，建立了電子膨脹閥控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，據(jù)此搭建了電子膨脹閥數(shù)字控制仿真實驗平臺，并進行計算機數(shù)字仿真分

2、析。揭示了電子膨脹閥數(shù)字控制系統(tǒng)開度與流量特性；通過系統(tǒng)仿真分析獲得電子膨脹閥的流量負反饋控制的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性與間隙特性對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出的影響規(guī)律。通過實驗測試驗證了本文所建數(shù)學(xué)模型的合理性。
　　在電子膨脹閥數(shù)字控制系統(tǒng)中，引入PID控制算法，建立了含PID調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并對控制系統(tǒng)的輸出穩(wěn)態(tài)特性與常規(guī)系統(tǒng)進行比較分析。仿真結(jié)果表明:PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比于常規(guī)控制系統(tǒng)能夠縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間，降低系統(tǒng)開機響應(yīng)波動性并抑制系統(tǒng)超

3、調(diào)現(xiàn)象。
　　為深入分析電子膨脹閥流量特性，搭建了基于PLC控制步進電機，實現(xiàn)閥口開度數(shù)字調(diào)節(jié)的流量-開度測試系統(tǒng)。設(shè)計了具有過載保護與短路保護的步進電機驅(qū)動電路，采用PLC直接驅(qū)動步進電機驅(qū)動方式與四相八拍控制方式，實現(xiàn)對電子膨脹閥開度的精確控制。采用FS4000質(zhì)量流量傳感器、HITEK壓力變送器以及PT100鉑電阻分別測量系統(tǒng)管路中氣體流量、壓力、溫度等物理量，設(shè)計了電壓信號與電流信號采集電路與PT100電阻測量電路，實現(xiàn)對

4、系統(tǒng)各參數(shù)的測量。
　　計算機輔助測試（CAT）實驗系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括PLC梯形圖程序設(shè)計與工業(yè)組態(tài)軟件世紀星監(jiān)控界面設(shè)計。PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)對04AD模塊與04PT模塊傳感器測量數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對步進電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的逐個脈沖輸出的數(shù)字控制。監(jiān)控界面設(shè)計了系統(tǒng)工作主界面，實時模擬電子膨脹閥的工作現(xiàn)場，控制并記錄電子膨脹閥的開度脈沖數(shù)，實時顯示系統(tǒng)中各個物理參數(shù)狀態(tài)。設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、實時曲線、歷史曲線等多種測試輔助界面，采集與處理

5、傳感器的信號數(shù)據(jù)，記錄分析實驗測試數(shù)據(jù)，增強流量測試實驗的功能性與可實驗性。
　　本文通過仿真與實驗對比研究電子膨脹閥的流量特性，改善變頻空調(diào)系統(tǒng)中蒸發(fā)器的熱負荷匹配，實現(xiàn)對一拖多制冷機組的制冷劑流量分配，改善制冷系統(tǒng)的整機性能，提高能源利用率，降低能耗，促進制冷技術(shù)的不斷向前發(fā)展和創(chuàng)新。CAT系統(tǒng)的多功能與可視化功能，為研究電子膨脹閥的流量特性提供一條新的途徑。系統(tǒng)同時具有監(jiān)測與控制功能，對于制冷系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展有著重要的指導(dǎo)