Когда целесообразно ставить ЭРВ, а когда ТРВ

Дроссельный клапан является одним из четырех основных элементов холодильной машины. Изначально он служил для понижения давления жидкообразного хладагента и выглядел как простая капиллярная трубка. Затем с повышением мощности холодильной техники прибор усложнился: к основной функции добавилась регулировка расхода в цикле, появились терморегулирующий и электронный распределительный вентиль.

Что такое ТРВ

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — клапан, реагирующий на изменения характеристик холодильного агента, автоматически регулирующий расход поступающего в испаритель рабочего вещества. Изготавливается из химически инертных материалов: меди, латуни.

За счет предварительной настройки на перегрев теплоносителя после теплообменника ТРВ контролирует температуру, давление, агрегатное состояние на стороне всасывания компрессора. При нарушениях снижается производительность всей холодильной установки, возникают сбои в работе отдельных аппаратов, картер компрессора может обмерзнуть при температуре ниже нуля, полный выход из строя.

Если терморегулирующий клапан открывается слишком сильно — в испаритель направляется большой объем теплоносителя. Тепла от охлаждаемой среды не хватает, чтобы рабочее вещество полностью перешло в парообразное состояние. Получившийся влажный пар или жидкость поступает в компрессор. Начинается режим влажного хода. Компрессор теряет мощность, увеличивает нагрузку, в конечном итоге может сломаться.

При перекрывании клапана в теплообменник попадает мало хладагента. Холодильная машина не выдает заданной холодопроизводительности. Температура в охлаждаемом объеме растет.

Принцип работы терморегулирующего вентиля

ТРВ имеет механический принцип действия. Конструкция состоит из:

• корпуса, в центре которого встроена мембрана, в нижней части расположено седло под шток;
• регулировочной пружины со штоком, снабженным сальником;
• капиллярной трубки;
• термобаллона, заполненного тем же рабочим веществом, что и система, или газом со схожими термодинамическими свойствами.

Термобаллон крепится к трубопроводу на магистрали между испарителем и компрессором. Он передает данные о состоянии хладагента на выходе из теплообменника.

В нормальном положении пружина прижимает шток к седлу, перекрывая проток. Однако терморегулирующий клапан не предназначен для полного перекрытия — рядом с ним принято монтировать запорный кран.

Когда давление на выходе из испарителя поднимается, газ в термобаллоне расширяется, через термочувствительный элемент давит на мембрану, которая влияет на пружину. Шток, соединенный с пружиной, сдвигается и приоткрывает проход ровно настолько, чтобы запустить необходимое количество холодильного агента в теплообменник.

Седло терморегулирующего клапана достаточно узкое, чтобы даже при полном открытии происходил процесс дросселирования — понижения давления с помощью механического резкого расширения вещества.

В конструкцию входит регулировочный винт, устанавливающий размер проходного сечения. На заводе его преднастраивают на перегрев 4 °C. При пусконаладке устанавливается оптимальное положение.

Где устанавливается ТРВ

Основной корпус ТРВ ставится на магистрали между конденсатором и испарителем, ближе к последнему.

Термобаллон, соединенный с корпусом клапана капиллярной трубкой через термочувствительную систему, устанавливается на горизонтальном участке трубопровода сразу после испарителя. Для лучшей проводимости между поверхностью трубы и баллоном прокладывается слой теплопроводящей пасты.

Тепловая изоляция накладывается на всю конструкцию, чтобы исключить влияние внешней среды.

Особенности и проблемы ТРВ

Различают терморегулирующие вентили с внутренним и внешним регулированием. При использовании первых считается, что разница давлений на входе и выходе из испарителя ничтожно мала, ею можно пренебречь и принять, что на мембрану давит одно и то же давление.

В корпус ТРВ с внешним регулированием встроена дополнительная перегородка. Она образует область, которая капиллярной трубкой присоединяется напрямую к трубопроводу между испарителем и компрессором. Таким образом воздействие на мембрану со стороны клапана оказывает тот же хладагент, что и на наполнитель термобаллона со стороны термочувствительной системы.

Внешнее регулирование универсально, позволяет работать с любым видом хладоносителя.

Механическое устройство терморегулирующего вентиля имеет свои технические плюсы и минусы:

• Клапан оптимизирует процессы. Не требует постоянного внешнего контроля со стороны сотрудников, не критически зависит от заполненности системы рабочим веществом.
• Содержимое, размер термобаллона должны точно соответствовать расчету и условиям работы. К монтажу баллона предъявляются особенно строгие требования — от его качества зависят сигналы, который будут поступать на вентиль.
• Тонкое проходное сечение седла клапана предрасположено к забиванию. Малейшее загрязнение, попадание капель масла, конденсата приводит к засорам, замерзанию, разрушению хрупких деталей. Похожие проблемы возникают при эксплуатации капиллярной трубки.
• Слабым местом терморегулирующего вентиля также является мембрана. Ее чувствительность со временем слабеет.

Формула расчета ТРВ

Производительность ТРВ важна для корректной работы холодильной установки, точно определяется по формуле расчета мощности:

Qтрв = Qo*KΔp*K1 (Вт),

где

Qo — производительность холодильной машины, Вт;
KΔp — поправочный коэффициент, учитывающий потери давления;
K1 — поправочный коэффициент, учитывающий разность значений температуры кипения.

Переохлаждение выше 15 °C влияет на типовые размеры аппаратов холодильного агрегата. Расчет производится с учетом дополнительного поправочного коэффициента K2. Тогда формула выглядит так:

Qтрв = Qo*KΔp*K1*K2 (Вт),

где K2 — поправочный коэффициент, учитывающий переохлаждение выше 15 °C.

Поправочные коэффициенты находятся по таблицам.

Расположение испарителя относительно жидкостного ресивера вносит корректировку в определение коэффициентов. Для этого нужно уточнить реальный перепад давления с учетом гидростатического давления высоты столба жидкого хладоносителя. Расчет производится по формуле:

ΔP = (Pк + Pо) — (ΔP1 + ΔP2 + ΔP3 + ΔP4 + ΔP5) (мПа),

где

Pк — давление конденсации, определенное по температуре конденсации, мПа;
Pо — давление кипения, определенное по температуре кипения, мПа;
ΔP1 — падение давления на жидкостной трассе, равное около 0,01 мПа;
ΔP2 — общее падение давления на фильтре-осушителе, ручном запорном клапане, отводах, смотровом окне, равное около 0,02 мПа;
ΔP3 — падение давления на вертикальном участке жидкостной магистрали, мПа, появляется из-за разности высот при высоте 6 м, уточняется в дополнительных источниках;
ΔP4 — падение давления в распределители жидкости, равное около 0,05 мПа;
ΔP5 — падение давления в трубах распределителя жидкости, равное примерно 0,05 мПа.

Сложные расчеты допускают значительную погрешность, занимают много времени — в них легко можно сделать ошибку. Кропотливую работу по подбору приборов автоматики сейчас выполняют современные расчетные программы, созданные специально для сотрудников ИТР (инженерно-технических работников) и менеджеров. Каждый производитель разрабатывает индивидуальное программное обеспечение, в которое вносит эмпирические данные, характеристики именно своих изделий. Точность подбора гарантирует надежность и постоянство работы терморегулирующего вентиля.

Выбор терморегулирующего вентиля

Параметры терморегулирующего клапана определяются по:

• типу холодильного агента, его теплофизических характеристик;
• виду испарителя, его производительности, размеру. Для небольшого подходит ТРВ с внутренним выравниваем, мощные промышленные имеют большой перепад давлений на входе и выходе, справиться с которым может клапан с внешним регулированием;
• тип соединения вентиля (резьба, фланец, сварка);
• холодопроизводительность теплообменника, тепловая нагрузка определяет размер расширительной вставки вентиля;
• метод заправки термобаллона (газовый, жидкостной, адсорбционный, МРД);
• тип вентиля, который может быть разборным, неразборным, с возможностью смены расширительной вставки или без.

Выбор и настройка пружины определяет работоспособность вентиля и всей холодильной установки в целом.

Что такое ЭРВ

Электронный расширительный вентиль (ЭРВ) — клапан, выполняющий в холодильной машине функции дросселя, контролирующий расход хладагента. Приводится в действие электродвигателем.

Как работает электронный расширительный вентиль

ЭРВ имеет те же функции, что и ТРВ, но в основе лежит работа электродвигателя по сигналу контроллера.

Датчики температуры и давления ставятся на линии всасывания, мгновенно передают данные контроллеру. Тот сравнивает реальные показатели с предустановленными и отдает соответствующую команду на открытие или закрытие протока.

В конструкции электронного вентиля мембрана заменена игольчатой заслонкой, положение которой управляется электроприводом.

Существует два способа действия: импульсно-моделирующий и с шаговым двигателем.

1. Первый работает по принципу открыто/закрыто. Термостат на выходе из испарителя отслеживает уровень перегрева, дает команду на открытие, указывает длительность открытого положения. В среднем на проток хладоносителя отводится около 6 секунд.

Этот вид клапана способен полностью перекрывать проток, полноценно заменяет запорные вентили, но опасен гидроударами. При аварии или отключении электроэнергии встает в положение «закрыто».

Импульсный электронный расширительный вентиль рекомендуют ставить на агрегаты холодопроизводительностью ниже 17 кВт.

2. ЭРВ с шаговым двигателем более распространен. Количество ступеней регулирования варьируется от 250 до 1500. Отверстие имеет сложную форму, а шаг настолько маленький, что движение заслонки можно считать поступательным. Плавный ход исключает возможность гидравлического удара.

Особенности ЭРВ

Корректная работа электронного распределительного вентиля зависит от точности настройки привода.

Скорость смены положения заслонки нужно настроить. Если движение слишком быстрое, резкое изменение сечения может спровоцировать гидравлический удар. Цикл при мгновенном скачке расхода не успевает среагировать, отпуская давление.

Затраты электрической энергии на работу холодильной машины снижаются за счет снижения перегрева хладагента. В компрессор поступает хладагент с более низкой температурой, следом снижается температура конденсации. Меньшая степень сжатия приводит к экономии электричества.

Сравнение ТРВ и ЭРВ

Механический ТРВ не зависит от наличия или отсутствия электроэнергии.

Заслуга электронного терморасширительного вентиля заключается в:

• большей точности;
• высокой скорости реагирования;
• возможности через контроллер вмешиваться извне работникам и влиять на конечный результат с помощью большего количества переменных;
• энергоэффективности.

У ЭРВ широкий диапазон, что расширяет возможные сферы применения. Слабое влияние давление конденсации на работу электронного терморасширительного клапана позволяет использовать его в холодильных установках различного назначения и мощности.

 

Узнать стоимость Заказать звонок