Điện thoại: 0838 855 955
Hotline: 0938 216 668


Van tiết lưu điện tử EEV


Van tiết lưu điện tử EEV (Electronic Expansion Valve) không phụ thuộc vào gas lạnh nghĩa là có thể sử dụng cho bất kỳ loại ga nào và được sử dụng cho dàn bay hơi trực tiếp (còn gọi là dàn bay hơi khô). Độ quá nhiệt hơi hút ra khỏi dàn bay hơi có thể điều chỉnh được. Nếu như xảy ra trường hợp giá trị cài đặt độ quá nhiệt của van gây ra những dao động trong vận hành với những tải lạnh nào đó của dàn bay hơi thì hệ thống có thể tự động hiệu chỉnh lại độ quá nhiệt vận hành cho phù hợp.

 

Chức năng của van tiết lưu điện tử EEV (Electronic Expansion Valve) cũng giống như của van tiết lưu nhiệt, làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng ga lỏng phun vào dàn bay hơi theo độ quá nhiệt hơi hút về máy nén. Nhưng khác với van tiết lưu nhiệt là nó không dùng bầu cảm nhiệt để lấy tín hiệu nhiệt độ quá nhiệt chuyển thành tín hiệu áp suất làm co dãn màng van để đóng mở van tiết lưu mà sư dụng một tín hiệu diện hoặc điện tử từ một bộ vi xử lý có hệ thống điều khiển điện tử để điều chỉnh vị trí kim van tiết lưu. 

 

 

Hình 1, Hệ thống lạnh đơn giản có van tiết lưu điện tử với bộ vi xử lý (MPS - microprocessor)

 

1. Máy nén, 2. Dàn ngưng tụ, 5. Bình chứa cao áp, 6. Van chặn, 7. Phin lọc gas, 8. kính xem gas, 13. Van tiết lưu điện tử, 14. Bộ vi xử lý, 15. Đầu cảm nhiệt.

 

Hình 1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của một hệ thống lạnh sử dụng van tiết lưu điện tử. Qua hình 1 ta thấy trên sơ đồ không có van điện từ đứng trước van tiết lưu. Van tiết lưu không phải kiểu tác động bằng màng dãn nở mà là van điều chỉnh bởi một mô-tơ điện. Bộ vi xử lý có 2 đầu cảm nhiệt. Tuy nhiên, với cùng một nguyên lý cấu tạo nhưng mỗi hãng chế tạo có một thiết kế riêng biệt khác nhau. Sau đây chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu van tiết lưu điện tử của một số hãng như van tiết lưu điện tử Sporlan (Mỹ), van tiết lưu điện tử Engelhof (Đức), van tiết lưu điện tử Danfoss (Đan Mạch) và van tiết lưu điện tử Daikin (Nhật).

 

Năng suất lạnh và độ quá nhiệt van tiết lưu điện tử

 

Như ta biết hệ số truyền nhiệt k đạt mã ở độ quá nhiệt hơi hút bằng 0 và giảm dần khi độ quá nhiệt tăng dần. Giả thiết là hiệu nhiệt độ trung bình logarit không đổi thì năng suất lạnh lớn nhất của dàn cũng sẽ đạt ở độ quá nhiệt bằng 0 và giảm dần khi độ quá nhiệt tăng lên.

 

Nhưng trong thực tế, độ quá nhiệt là nhỏ nhất, năng suất lạnh dàn bay hơi cao nhất thì đồng thời hiệu nhiệt độ trung bình logarit cũng giảm làm cho máy nén có năng suất cao hơn và điện năng tiêu thụ giảm. Hơn nữa, độ quá nhiệt giảm, nhiệt độ cuối tầm nén giảm làm cho máy nén vận hành an toàn, tin cậy với tuổi thọ cao hơn, đầu bôi trơn ổn định hơn. Tuy nhiên phải tránh lỏng tràn về máy nén.

 

Hình 2 giới thiệu 1 dàn bay hơi làm việc với độ quá nhiệt quá cao, diện tích dính lỏng của dàn nhỏ, lưu lượng gas lạnh qua dàn nhỏ làm cho năng suất lạnh nhỏ, nhiệt độ bay hơi phải tụt xuống đến -45˚C, máy nén phải làm việc với tỉ số áp suất Л = p1/p0 lớn làm cho năng suất lạnh của máy nén giảm, nhiệt độ cuối tầm nén cao, điện năng tiêu thụ tăng, dầu bôi trơn lão hóa nhanh.

 

 

Hình 2. Dàn bay hơi với độ quá nhiệt lớn

 

Hình 3 giới thiệu dàn bay hơi với độ quá nhiệt vừa phải. Năng suất lạnh của dàn là vừa phải, hầu hết diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn đã được tận dụng hết, dính ướt lỏng gần như toàn bộ, độ quá nhiệt ở cửa hút máy nén là vừa phải, chính vì vậy nhiệt độ bay hơi đã tăng lên từ -45 đến -40˚C, máy nén làm việc trong điều kiện khả quan hơn, nhiệt độ cuối tầm nén giảm xuống, bôi trơn tốt hơn và tiêu thụ điện năng giảm hơn.

 

 

Hình 3. Dàn bay hơi với độ quá nhiệt vừa phải

 

Hình 4. giới thiệu dàn bay hơi với độ quá nhiệt bằng 0 

 

Về mặt lý thuyết, khi làm việc với độ quá nhiệt bằng 0, dàn đạt năng suất lạnh là cao nhất, vì toàn bộ bề mặt dàn được dính lỏng, hệ số truyền nhiệt k là cực đại, nhiệt độ bay hơi tăng từ -40˚C lên -35˚C, máy nén đạt năng suất lạnh cao nhất, lưu lượng gas qua dàn lạnh và qua máy nén đạt cực đại, nhiệt độ cuối tầm nén là nhỏ nhất. Nhưng khi làm việc với độ quá nhiệt bằng 0, ta gặp một nguy cơ rất lớn là lỏng tràn vào máy nén gây va đập thủy lực. Chính vì vậy, để an toàn, đối với van tiết lưu điện tử, người ta duy trì độ quá nhiệt ở 1.0 đến 1.5K.

 

 

Hình 4. Dàn bay hơi với độ quá nhiệt bằng 0

 

Cũng cần lưu ý rằng khi quá nhiều lỏng, lỏng lọt về máy nén, bay hơi ở cuộn dây và các chi tiết máy nén thì hiệu suất lạnh lại giảm xuống. Chính vì vậy, việc xác định độ quá nhiệt hiệu quả đối với dàn bay hơi là rất quan trọng.

 

Theo nghiên cứu thực nghiệm thì trạng thái vận hành đạt hệ số lạnh hoặc hiệu suất lạnh cực đại nằm giũa trạng thái thiếu lỏng và tràn lỏng của dàn bay hơi, tuy ở trạng thái tràn lỏng nhiệt độ bay hơi vẫn đang tăng. Ở trạng thái này, nhiệt độ quá nhiệt vẫn còn tồn tại nhưng rất nhỏ, dàn bay hơi vẫn được coi là tràn lỏng vì hệ số lạnh đạt được nhỏ hơn hệ số lạnh cực đại. Như vậy, làm việc ở trạng thái này, máy lạnh vẫn không đạt hiệu quả kinh tế.

 

Thường người ta có thể nhận biết được điểm vận hành tối ưu ở độ quá nhiệt khi cho độ quá nhiệt nhỏ dần cho đến thời điểm nó trở nên không ổn định. Bây giờ chính là thời điểm năng suất lạnh lớn đến mức và lưu lượng ga lạnh lớn đến mức mà các tín hiệu độ quá nhiệt bị sai lệch. Lưu lượng ga lạnh ngay dưới lưu lượng trên gọi là lưu lượng giới hạn và độ quá nhiệt tương ứng gọi là độ quá nhiệt tới hạn.

 

Độ quá nhiệt tới hạn không phải là một giá trị cố định mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:

 

- Kiểu dàn bay hơi

 

- Kết cấu dàn bay hơi,

 

- Năng suất lạnh của dàn và

 

- Trạng thái vận hành của hệ thống.

 

Đối với mỗi dàn bay hơi tồn tại một đường cong giới hạn phụ thuộc vào năng suất lạnh của dàn và tất cả các độ quá nhiệt giới hạn nằm trên đó. Hình 2.6 giới thiệu đường cong giới hạn của một dàn bay hơi.

 

 

Hình 5. Đường cong giới hạn của một dàn bay hơi.

 

Một sự điều chỉnh cấp lỏng tối ưu cho dàn phải có khả năng tìm ra đường cong giói hạn không phụ thuộc vào kết cấu cũng như năng suất của dàn bay hơi và vận hành ổn định ở điểm đó.

 

Trong hệ thống tiết lưu điện tử của hãng Danfoss, bộ vi xử lý điều chỉnh độ quá nhiệt sẽ cho hệ thống lạnh làm việc ngay khi khởi động máy với độ quá nhiệt tại S2 lớn. Độ quá nhiệt sẽ được bộ vi xử lý liên tục giảm xuống cho đến khi đầu cảm nhiệt S2 ở cửa ra của dàn bay hơi trở nên không ổn dịnh và như vậy đường cong giới hạn của dàn bay hơi đã được xác định.

 

Sau đó, trạng thái làm việc này sẽ được nạp và chương trình của bộ vi xử lý. Hệ thống điều chỉnh sẽ tăng một giá trị rất nhỏ cho độ quá nhiệt cho đến khi tín hiệu độ quá nhiệt của S2 trở nên ổn định.

 

Sau đó, theo chương trình, cứ mỗi khoảng thời gian nhất định, hệ thống điều chỉnh lại kiểm tra đường cong giới hạn vận hành của dàn bay hơi qua việc giảm độ quá nhiệt xuống chút ít để đưa ra các hiệu chỉnh cần thiết. Tiến trình điều chỉnh sẽ tự động thích ứng và không cần phải cài đặt lại. Khoảng thời gian mà Danfoss qui định là 6 giây. Trong 6 giây đó van sẽ đóng mở một lần phù hợp với độ quá nhiệt S2.

 

Van tiết lưu điện tử Sporlan

 

Nguyên tắc kết nối và hoạt động của van tiết lưu điện tử với bộ vi xử lý Sporlan giống như đã biểu diễn trên hình 1 van tiết lưu là loại van điều khiển bằng mô-tơ hoạt động theo bước. Hình 6 giới thiệu hình dáng và cấu tạo của van tiết lưu điện tử Sporlan.

 

 

Hình 6. Van tiết lưu điện tử Sporlan

 

Van tiết lưu (hình 6) bao gồm kim phun cấp lỏng vào dàn bay hơi, trên đó có ống chụp 3. Khi ống chụp 3 di chuyển lên xuống sẽ tạo ra sự thay đổi thiết diện thoát lỏng và qua đó điều chỉnh lưu lượng qua van. Sự di chuyển lên xuống của ống chụp 3 được thực hiện nhờ một vít dẫn gắn với mô-tơ làm việc theo bước tuyến tính. Vít dãn có nhiệm vụ truyền chuyển động quay của mô-tơ thành chuyển động tịnh tiến của ống chụp. Khi ống chụp chuyển động lên trên, van mở rộng cửa thoát cho ga lỏng vào nhiều hơn. Khi ống chụp chuyển động xuống, van khép bớt cửa thoát, ga lỏng vào ít hơn và khi ống chụp chuyển động xuống vị trí thấp nhất van sẽ đóng hoàn toàn cửa thoát.

 

Qua việc chuyển động lên xuống của mô-tơ bước tuyến tính và vít dẫn van có thể đóng mở 760 bước hay 760 vị trí khác nhau. Mô-tơ bước như đã nêu được điều khiển bởi một bộ vi xử lý MPS. Bộ vi xử lý sẽ duy trì độ quá nhiệt 8.3 K (15˚F) của hơi hút tại cửa hút vào xilanh máy nén. Điều đó có thể thực hiện được nhờ đo đạc nhiệt độ của ga lạnh ở cửa vào dàn bay hơi và hơi ga sau khi đã đi qua cuộn dây của động cơ của máy nén vì đây là loại máy nén kín hoặc nửa kín làm mát bằng ga lạnh. Độ quá nhiệt ở đây là độ tăng nhiệt độ của hơi ra từ dàn bay hơi đến cửa hút vào xilanh máy nén khi đã đi qua vòng dây động cơ để làm mát. Động cơ máy nén gây ra độ quá nhiệt khoảng 8.3 đến 11.1K. Bằng cách đo đạc và điều chỉnh độ quá nhiệt hơi hút sau động cơ ở khoảng 8.3K thì độ quá nhiệt hiệu quả ở sau dàn bay hơi giảm xuống chỉ còn 1.1 đến 1.7K. Điều đó có nghĩa hiệu suất trao đổi nhiệt của dàn bay hơi tăng lên và năng suất lạnh của dàn bay hơi tăng lên. Chúng ta biết rằng, độ quá nhiệt của van tiết lưu nhiệt thông thường là 4.5 đến 5.6K.

 

Các thermistor đo đạc các nhiệt độ đó sẽ báo về cho bộ vi xử lý biết độ quá nhiệt thực đã vượt 8.3K là bao nhiêu cũng như tốc độ biến thiên độ quá nhiệt là bao nhiêu. Từ các thông tin đó, bộ vi xử lý sẽ đưa ra các xung (các lệnh) điều chỉnh kim van thích hợp. Vị trí kim van được hiệu chỉnh lại sau mỗi 3 giây. Bộ vi xử lý và van tiết lưu điện tử giới hạn độ quá nhiệt khoogn vượt quá 30.5K để tránh quá tải cho máy nén. Đó cũng chính là điểm MOP (Maximum Operating Temperature) và nó được thermister lắp ở dàn bay hơi cảm nhận. Thermistor đó đo đạc nhiệt độ.

 

Bộ vi xử lý và van tiết lưu điện tử cũng kết hợp với nhau để điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ và áp suất ngưng tụ có thể hạ xuống phù hợp với nhiệt độ của môi trường làm mát. Đây cũng là một ưu điểm quan trọng của van tiết lưu điện tử vì ta biết khi nhiệt độ bay hơi giảm, năng suất lạnh tăng và công nén giảm. Điều đó đặc biệt quan trọng cho chế độ chạy giảm tải của hệ thống điều hòa không khí như đã nêu trong mục 1.1

 

Trong khi van tiết lưu nhiệt cần một hiệu áp suất qua van tối thiểu là 4.8 bar để hoạt động hiệu quả thì van tiết lưu điện tử chỉ cần 1.0 bar. Như vậy với van tiết lưu điện tử EEV hệ thống lạnh có thể hoạt động ở tỷ số áp suất rất nhỏ và đạt hiệu suất lạnh cao và rất cao.

 

Tùy thuộc vào sự kết hợp giữa bộ vi xử lý và van EEV mà van EEV có thể làm thêm chức năng của một van điện từ (van EEV = van điện từ + van TEV) trong chu trình hút kiệt và khóa đường lỏng. Khi dừng máy, trước hết, bộ vi xử lý đóng (khóa) van tiết lưu điện tử, máy nén sẽ dừng sau khi chạy thêm khoảng 10 giây trước khi mở van tiết lưu điện tử để để phòng tràn lỏng về máy nén.

 

Van tiết lưu điện tử Engelhof

 

Nguyên tắc cấu tạo

 

 

Hình 7. Cấu tạo van tiết lưu điện tử RTC của Elgelhof 

 

Hình 7 giới thiệu nguyên tắc cấu tạo của van tiết lưu điện tử của hãng Engelhof - CHLB Đức. Đây là một van có năng suât lạnh tương đối nhỏ. Phần dưới van thực chất giống như một van tiết lưu tay kiểu góc. ống vào, ra nối kiểu loe, đế van và kim van dạng van kim. Phần truyền động đóng mở van bằng tay được thay bằng một mô-tơ bước điều khiển bởi một bộ vi xử lý.

 

Van tiết lưu điện tử không phụ thuộc vào ga lạnh nghĩa là có thể sử dụng cho bất kỳ loại ga nào và được sử dụng cho dàn bay hơi trực tiếp (còn gọi là dàn bay hơi khô). Độ quá nhiệt hơi hút ra khỏi dàn bay hơi có thể điều chỉnh được. Nếu như xảy ra trường hợp giá trị cài đặt độ quá nhiệt của van gây ra những dao động trong vận hành với những tải lạnh nào đó của dàn bay hơi thì hệ thống có thể tự động hiệu chỉnh lại độ quá nhiệt vận hành cho phù hợp.

 

Độ quá nhiệt vận hành đó sẽ giữ không đổi trên suốt chiều dài của dàn bay hơi. Van điều chỉnh lưu lượng theo đặc tính tỷ lệ tích phân PI theio tín hiệu xử lý từ bộ vi xử lý. Cũng giống như van Sporlan, van Engelhof cũng làm được cả chức năng của một van điện từ (van EEV = TEV + van điện từ) để thực hiện quá trình hút kiệt và mở để đề phòng tràn lỏng trong dàn bay hơi về máy nén.

 

Việc sử dụng mô-tơ bước 2 pha 2 cực của Engelhof có các ưu điểm sau đây:

 

- Đạt được vị trí van xác định chính xác;

 

- Điều khiển theo kỹ thuật số;

 

- Không có các bộ phận mài mòn ở động cơ;

 

- Tuổi thọ đặc biệt caio;

 

- Dòng điện ổn định;

 

- Mô-men quay ổn định;

 

- Đạt tính tức thời trong điều chỉnh, không có tính trễ.

 

Rô-to chế tạo từ những tấm mỏng nam châm vĩnh cửu hướng trục nên mô-men quán tính rất nhỏ. Stato có thiết kế phù hợp tạo ra các mạch từ ngắn và ít tổn hao.

 

Trong phạm vi làm việc bình thường, mô-tơ bước vận hành rất xa bên dưới vùng mạch từ bảo hòa, trong vùng đặc tính dòng và mô-men xoay tuyến tính nên đảm bảo một sự vận hành hoàn hảo với tuổi thọ cao.

 

Sự vận hành của RTC trong hệ thống lạnh

 

 

Hình 8. Van RTC và bộ vi xử lý MPS trong hệ thống lạnh

 

Hình 8 giới thiệu cách lắp đặt van RTC và bộ vi xử lý MPS trong hệ thống lạnh.

 

a)  Thu nhận tín hiệu

 

Các đầu cảm nhiệt độ (kiểu PT 100Ω) thu nhận tín hiệu nhiệt độ ở đầu vào của dàn bay hơi t4 và của hơi quá nhiệt ỏ cửa ra của dàn bay hơi t’1. Các tín hiệu tương tự được cho qua một bộ khuếch đại và đưa đến bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ số hóa những tín hiệu tương tự này nhờ một bộ chuyển đổi tương tự - số. 

 

b) Đại lượng đặtcủa mạch điều chỉnh là độ quá nhiệt ở cửa ra của dàn bay hơi. Giá trị cơ bản của đại lượng đặt sẽ được một bộ công tắc thấp phân chia từ Δt = 1.0K đến 15.0K. Đại lượng cài đặt là Δt = 1.0K, các dữ liệu đó sẽ đi trực tiếp vào bộ vi xử lý.

 

c) Chức năng so sánh của bộ vi xử lý

 

c1) Xác định hiệu nhiệt độ

 

Từ những nhiệt độ đo được ở 2 đầu cảm nhiệt, bộ vi xử lý xác định hiệu nhiệt độ theo biểu thức:

 

Δt = t4 – t’1,     K

 

Trong đó:

 

Δt – hiệu nhiệt độ, K

 

T4 – nhiệt độ ở cửa vào dàn bay hơi, ˚C

 

t’1 - nhiệt độ ở cửa ra dàn bay hơi, ˚C

 

Hiệu nhiệt độ Δt xác định ở bộ vi xử lý sẽ được so sánh với đại lượng đặt.

 

c2) So sánh giữa đại lượng đặt và đại lượng điều chỉnh

 

Đại lượng Δt ở bộ công tắc thập phân sẽ được so sánh với giá trị Δt = t4 – t’1 là độ chênh lệch nhiệt độ vào và ra khỏi dàn bay hơi. Sự so sánh dữ liệu trong bộ vi xử lý được thực hiện qua biểu thức:

 

 

Điều đó có nghĩa sẽ phụ thuộc vào kết quả của biểu thức trên mà bộ vi xử lý sẽ cho tín hiệu điều khiển mô-tơ bước quay trái hoặc quay phải hoặc van tiết lưu sẽ được mở rộng thêm hoặc đóng hẹp lại để lỏng phun vào dàn bay hơi được tăng cường hoặc hạn chế bớt.

 

Bộ vi xử lý sẽ cho tín hiệu điều khiển mô-tơ như sau:

 

 

c3) Tự động thích ứng

 

Khi bắt đầu làm việc, hệ thống MPS sẽ điều chỉnh theo đại lượng điều chỉnh Δt. Giá trị đó được coi là giá trị đầu tiên để định hướng điều chỉnh. Nếu tải lạnh của dàn bay hơi thay đổi và qua đó đại lượng điều chỉnh đã chọn dao động theo thì hệ thống sẽ tự động điều chỉnh tăng Δt. ở trạng thái làm việc ổn định thì hệ thống lại tự động điều chỉnh Δt trở lại giá trị đã cho.

 

Như vậy, hệ thống MPS liên tục thích ứng với các dao động của tải lạnh xảy ra mà không phụ thuộc gì vào hiệu áp suất cũng như sự quá lạnh của ga lỏng trước van tiết lưu.

 

Đồng thời, hệ thống MPS luôn luôn có xu hướng điều chỉnh cho hệ thống trở về giá trị định hướng Δt ban đầu. Hình 9 giới thiệu vùng tự động thích ứng của hệ thống MPS + RTC trong vận hành hệ thống lạnh khi tải lạnh của dàn bay hơi thay đổi.

 

 

Hình 9. Vùng tụ động thích ứng của hệ thống MPS + RTC khi tải lạnh của dàn bay hơi thay đổi

 

Van tiết lưu điện tử Daikin

 

 

Van tiết lưu điện tử Daikin có nguyên tắc cấu tạo giống như của Sporlan và Engelhof nghĩa là có phần van và phần truyền động là động cơ hoạt động theo bước. Tuy nhiên thiết kế có cải tiến để có thể tháo rời phân truyền động và phần cơ khí ra một cách dễ dàng. Tuy nhiên, van cũng được điều khiển bằng một phần mềm qua bộ vi xử lý.

 

Van tiết lưu điện tử Daikin có nguyên tắc cấu tạo giống như của Sportlan và Engelhof. Mô-tơ bước nhận xung từ bộ vi xử lý để điều chỉnh kim van mở to hơn hoặc đóng bớt cửa van. Khi mở hết cỡ, mô-tơ nhận đủ 2000 xung, còn khi đóng hoàn toàn là 0 xung.

 

Xem thêm bài viết:

 

>> Van tiết lưu là gì?

Tin khác



Sản phẩm đã xem


Copyright © 2015 www.baogiavattu.com

Báo Giá Vật Tư tổng hợp
www.baogiavattu.com - CHUYÊN CUNG CẤP THIẾT BỊ VẬT TƯ CÔNG NGHIỆP & DÂN DỤNG!

Văn phòng: 372/5F Tùng Thiện Vương, Phường 13, Quận 8, Tp. Hồ Chí Minh

Email: baogiathietbivattu@gmail.com