液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统.pdf

一种液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，用于空调制冷技术领域。包括：测试回路、冷源回路和热源回路，测试回路包括：磁力泵、质量流量计、高压换热器、电子膨胀阀、低压换热器、储液罐和干燥过滤器，磁力泵出口和质量流量计入口相连，质量流量计出口与高压换热器入口连接，高压换热器出口与电子膨胀阀入口连接，电子膨胀阀出口与低压换热器之间的铜管连接，然后经过铜管连接进入储液罐上端入口，储液罐下端出口与干燥过滤器的入口用铜管连接，干燥过滤器出口与磁力泵的入口连接，冷源回路通过低压换热器与测试回路相联接，热源回路通过低压换热器与测试回路相联接。本发明解决了制冷剂润滑油问题，可测试膨胀阀多种制冷剂的流量特性。

1、  一种液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，包括：测试回路(1)、冷源回路(2)和热源回路(3)，其特征在于，测试回路(1)包括：电子膨胀阀(4)、低压换热器(5)、储液罐(6)、干燥过滤器(7)、磁力泵(8)、质量流量计(9)、高压换热器(10)，其连接方式为：磁力泵(8)出口和质量流量计(9)入口相连，质量流量计(9)的出口与高压换热器(10)入口连接，高压换热器(10)的出口与电子膨胀阀(4)入口连接，电子膨胀阀(4)出口与低压换热器(5)之间的铜管连接，然后经过铜管连接进入储液罐(6)上端入口，储液罐(6)下端出口与干燥过滤器(7)的入口用铜管连接，干燥过滤器(7)的出口与磁力泵(8)的入口连接，冷源回路(2)通过低压换热器(5)与测试回路(1)相联接，热源回路(3)通过高压换热器(10)与测试回路(1)相联接。

2、  根据权利要求1所述的液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，其特征是，冷源回路(2)包括：冷水机组(11)、冷水箱(12)、冷水箱电加热器(13)和乙二醇循环泵(14)，其连接方式：冷水机组(11)蒸发器与冷水箱(12)的一个入口连接，冷水箱(12)的一个出口与冷水机组(11)蒸发器的入口连接，联接方式为铜管银焊条钎焊，冷水箱(12)的另一个出口与乙二醇循环泵(14)的入口连接，乙二醇循环泵(14)的出口与低压换热器(5)的水侧入口相连，低压换热器(5)水侧出口与冷水箱(12)的另一个入口相连，冷水箱电加热器(13)分成三组安装于冷水箱的底部进行加热调节。

3、  根据权利要求1所述的液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，其特征是，热源回路(3)包括：热水箱(15)、热水箱电加热器(16)和热水循环泵(17)，其连接方式为：热水箱(15)出口经过铜管连接热水循环泵(17)入口，热水循环泵(17)出口经铜管连接高压换热器(10)水侧的入口，高压换热器(10)水侧的出口与热水箱(15)入口的铜管连接，采用铜管银焊条钎焊，热水箱电加热器(16)分成两组安装与热水箱(15)的底部。

4、  根据权利要求1所述的液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，其特征是，高压换热器(10)、低压换热器(5)采用的是板式换热器。

5、  根据权利要求1所述的液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，其特征是，磁力泵(8)、高压换热器(10)、低压换热器(5)、储液罐(6)的进出口采用银焊条钎焊，电子膨胀阀(4)的进出口采用喇叭口连接。

液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统
技术领域
本发明涉及一种实验台控制系统，具体是一种液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统，用于空调制冷技术领域。
背景技术
目前，在制冷系统中，电子膨胀阀作为新一代制冷节流装置受到制冷行业的青睐。其中步进电机电动式电子膨胀阀具有节能、可靠性和可控性高的优点，获得广泛应用。但是，对于电子膨胀阀流量特性的研究，生产企业通常根据中华人民共和国机械行业标准JB/T10212-2000(制冷空调用直动式电子膨胀阀)采用简易的氮气流量测试法，这种方法采用膨胀阀出口通大气，调节进口处氮气压力为0.1Mpa(表压)，测量出膨胀阀在不同开度条件下正向和逆向的氮气流量值。该方法虽然操作简单但与膨胀阀实际运行特性却有较大误差。所谓电子膨胀阀的流量特性，就是指电子膨胀阀的开度和实际制冷剂质量流量之间的变化关系。准确详细地获知电子膨胀阀流量特性对于电子膨胀阀的设计、制冷系统匹配及控制方案有重要指导意义。
经过分析和计算，采用实际制冷循环作为电子膨胀阀流量特性的测试手段存在着诸多问题，如由于润滑油问题造成测试制冷剂种类单一；实验台整体能耗较大；测试工况范围较窄不能满足多种测试对象要求等。
经对现有技术的文献检索，尚未发现与本发明主题相同或者类似的文献的报道。
发明内容
本发明针对现有测试标准存在的不足和缺陷，提供一种以模拟制冷系统节流过程的液环法电子膨胀阀流量特性实验台控制系统。使其以磁力泵代替制冷系统的压缩机，不仅解决了制冷剂润滑油问题可测试多种制冷剂的流量特性而且大大降低实验台的整体能耗，成为膨胀阀生产企业测定产品容量和进行流量特性研究的理想装置。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明控制系统包括三种回路：冷源回路、热源回路和测试回路。测试回路是完成模拟膨胀阀节流过程的主回路；冷源回路和热源回路是为测试回路提供冷热源。测试回路包括：磁力泵、质量流量计、高压换热器、电子膨胀阀、低压换热器、储液罐和干燥过滤器。它的连接方式和制冷剂流动回路如下：制冷剂经磁力泵升压后，经过磁力泵出口和高压换热器的铜管连接进入高压换热器，在高压换热器中完成吸热过程达到设定温度。升温后的液态高压制冷剂经过高压换热器的出口与电子膨胀阀入口间的铜管连接，流到电子膨胀阀的入口，经电子膨胀阀的节流降压作用转化为低温低压的两相制冷剂流体。两相制冷剂流体经过电子膨胀阀出口与低压换热器之间的铜管连接进入低压换热器，经过制冷剂的冷凝放热过程转化为过冷低压液态制冷剂。液态制冷剂经过铜管连接进入储液罐上端入口，然后经过铜管连接进入储液罐上端入口，储液罐下端出口与干燥过滤器的入口用铜管连接，干燥过滤器的出口与磁力泵的入口连接，冷源回路通过低压换热器与测试回路相联接，热源回路通过低压换热器与测试回路相联接。换热器采用的是板式换热器。为防止系统制冷剂的泄漏，磁力泵、高低压换热器、储液罐的进出口采用银焊条钎焊，由于需要更换测试对象电子膨胀阀的进出口采用喇叭口连接。
冷源回路硬件包括：冷水机组(主要包括冷凝器、蒸发器、压缩机和热力膨胀阀)、冷却水循环泵、冷却塔、冷水箱(55％乙二醇溶液)、冷水箱电加热器(6KW\12KW\12KW)、冷水循环泵和乙二醇循环泵。它们的连接方式：冷水机组冷凝器水测的出口与冷却水循环泵的入口相连，冷却水循环泵的出口与冷却塔的入口相连，冷却塔的出口与冷水机组冷凝器水测的入口相连，连接方式采用镀锌管螺纹连接。冷水机组蒸发器水测的出口与冷水循环泵的入口连接，冷水循环泵的出口与冷水箱的一个入口连接，冷水箱的一个出口与冷水机组蒸发器的入口连接，联接方式为铜管银焊条钎焊。冷水箱的另一个出口与乙二醇循环泵的入口连接，乙二醇循环泵的出口与低压换热器的水侧入口相连，低压换热器水测出口与冷水箱的另一个入口相连。冷水箱电加热器(电加热丝)分成3组功率安装于冷水箱的底部。
热源回路包括：热水箱、热水箱电加热器(6KW\12KW)和热水循环泵。其连接方式为：热水从热水箱出口经过铜管连接进入热水泵入口，然后从热水泵出口泵出经铜管连接进入高压换热器水侧的入口，经过热交换的热水经高压换热器水侧的出口与热水箱入口的铜管连接进入热水箱。为防止泄漏采用铜管银焊条钎焊。
实验台的主要功能是测试在设定阀进出口工况条件下，不同膨胀阀开度制冷剂的质量流量。本控制系统是要保证实验台各相关设备协调工作，在可靠、安全和稳定的基础上达到设定工况快速调节，实现测试数据准确、完整记录，方便和减少试验人员的操作和工作量。经过调研和对实验台工作环境的分析，控制系统决定采用可编程控制器(PLC)作为控制电路的核心硬件。
本发明测试回路以磁力泵代替制冷系统的压缩机，解决了制冷剂润滑油问题，可测试膨胀阀多种制冷剂的流量特性，为膨胀阀生产企业测定产品容量和进行流量特性研究提供了理想方法和装置。冷热源回路的装置设计和控制方法使实验台的整体能耗大为降低，节约了实验成本。整个实验台地控制系统以PLC为控制核心，使实验台的运行在可靠、安全和稳定的基础上达到设定工况快速调节。实现实验测试数据准确、完整记录，方便和减少试验人员的操作和工作量。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：测试回路1、冷源回路2和热源回路3，测试回路1包括：电子膨胀阀4、低压换热器5、储液罐6、干燥过滤器7、磁力泵8、质量流量计9、高压换热器10，其连接方式为：磁力泵8出口和质量流量计9入口相连，质量流量计9的出口与高压换热器10入口连接，高压换热器10的出口与电子膨胀阀4入口连接，电子膨胀阀4出口与低压换热器5之间的铜管连接，然后经过铜管连接进入储液罐6上端入口，储液罐6下端出口与干燥过滤器7的入口用铜管连接，干燥过滤器7的出口与磁力泵8的入口连接，冷源回路2通过低压换热器5与测试回路1相联接，热源回路3通过高压换热器10与测试回路1相联接。
冷源回路2包括：冷水机组11、冷水箱12、冷水箱电加热器13和乙二醇循环泵14，其连接方式：冷水机组11蒸发器与冷水箱12的一个入口连接，冷水箱12的一个出口与冷水机组11蒸发器的入口连接，联接方式为铜管银焊条钎焊，冷水箱12的另一个出口与乙二醇循环泵14的入口连接，乙二醇循环泵14的出口与低压换热器5的水侧入口相连，低压换热器5水侧出口与冷水箱12的另一个入口相连，冷水箱电加热器13分成三组安装于冷水箱的底部进行加热调节。
热源回路3包括：热水箱15、热水箱电加热器16和热水循环泵17，其连接方式为：热水箱15出口经过铜管连接热水循环泵17入口，热水循环泵17出口经铜管连接高压换热器10水侧的入口，高压换热器10水侧的出口与热水箱15入口的铜管连接，采用铜管银焊条钎焊，热水箱电加热器16分成两组安装与热水箱15的底部。
高压换热器10、低压换热器5采用的是板式换热器。磁力泵8、高压换热器10、低压换热器5、储液罐6的进出口采用银焊条钎焊，电子膨胀阀4的进出口采用喇叭口连接。
实施例：满开度500脉冲电子膨胀阀DPF2.2在标准空调工况下流量特性的测定
将待测电子膨胀阀安装在测试回路中，然后通过PC机将膨胀阀开度设定为500脉冲，将膨胀阀入口制冷剂温度设定为38℃，压力设定为16.487Bar，阀后温度设定为5℃，冷水箱温度设定为-30℃，热水箱温度设定为40℃；系统上电，冷热水箱温度开始调节，待冷热水箱温度达到设定温度后，热水泵、冷水泵和磁力泵依次启动，侧是回路自动调节开始；依靠磁力泵的转速进行阀前压力的调节，依靠热水泵转速进行阀前温度的调节，依靠冷水泵转速进行阀后温度；待系统达到平衡后并且膨胀阀进出口状态达到设定值时记录下此时制冷剂的质量流量；将膨胀阀开度设定为450脉冲，待系统达到平衡和设定值后记录此时制冷剂的质量流量，以此类推每次减少50脉冲，直到膨胀阀开度为50脉冲，记录下每个开度制冷剂的质量流量，便完成了一个膨胀阀流量特性的测定实验。