第 9 卷 第 1 期 制 冷 与 空 调
2 0 0 9 年 2 月 REFRIGERA TION AND A IR2CONDITION IN G 50252
收稿日期 :2008205208
通信作者 :郭传欣 ,Email :Chuanxin_guo @163 . com
H型汽车空调用热力膨胀阀开度
试验台的研制
郭传欣 李征涛 叶学敏 王芳
(上海理工大学)
摘 要 根据部颁
汽车空调用膨胀阀 QC/ T 663 —2000 的技术要求 ,设计建造一套检测热力膨胀阀开
度、迟滞特性的试验系统 ,编制工况控制及测试软件 ,并进行 H 型热力膨胀阀的开度特性试验。
关键词 汽车空调 ;热力膨胀阀 ;开度测试 ; H 型 ;测控系统
Development of test bench for H2type thermal expansion valve for
automobile a ir2conditioning
Guo Chuanxin Li Zhengtao Ye Xuemin Wang Fang
(U niversity of Shanghai for Science and Technology)
ABSTRACT According to QC/ T 663 —2000 , develop s test bench for H2type thermal ex2
pansion valve for automobile air2conditioning , which is for opening scale and sluggish per2
formance of H2type t hermal expansion valve. Compiles t he sof tware for working condition
cont rol and test , and carries out t he opening test of H2type t hermal expansion valve.
KEY WORDS automobile air2conditioning ; t hermal expansion valve ; opening test ; H2
type ;measurement and cont rol system
1 膨胀阀开度测试原理
测试平台的主要技术依据为汽车行业标准
QC/ T 663 —2000 [1 ]和房间空气调节器标准 GB/ T
7725 —2004 [2 ] 。根据房间空气调节器标准确定测
试平台测试条件。流量计、压力传感器、温度传感
器安装在待测膨胀阀和干燥过滤器之间。试验
时 ,首先通过过冷器调整制冷剂的状态 ,然后通过
调压膨胀阀调节压力满足试验要求。由流量计读
取制冷剂的流量 ,利用自行设计的膨胀阀开度测
量装置进
量 ,其原理图如图 1 所示。
2 试验台系统总体设计
试验台主要包括被测膨胀阀机组、环境箱、膨
胀阀开度测量装置及计算机测控系统。整个试验
台由 2 套制冷机组组成 :一套为膨胀阀提供测试环
境 ,主要设备有试验环境箱、风冷冷凝器、冷却器、
风机及电加热器等 ,膨胀阀置于环境箱内 ,利用电
加热的 PID 控制膨胀阀测试的环境箱温度 ;另一
图 1 膨胀阀开度测量原理图
套为膨胀阀测试主系统 ,主要设备有压缩机、冷凝
器、过冷器、电加热、蒸发器及冷却塔等。
2. 1 环境箱制冷系统
为了达到试验工况要求 ,必须维持环境箱内
规定的环境温度与湿度。整个系统由制冷机组、
加湿器、加热器、空气循环处理系统及相关的控制
设备组成。制冷机组产生冷量 ,离心式风机通过
第 1 期 郭传欣 等 : H 型汽车空调用热力膨胀阀开度试验台的研制 ·51 ·
孔板向环境箱送风 ,平衡环境箱的热量 ;同时 ,利
用 PID 调节器控制固态继电器调节加湿器与加热
器的电路导通时序 ,进行脉冲加热 ,精确控制环境
箱内温度和湿度。环境箱内布局如图 2 所示。
图 2 环境箱内设备布局
2. 2 被测热力膨胀阀机组
被测热力膨胀阀机组测试的制冷量范围为
01 5~2 U S. Rt (1 U S. Rt = 3 . 517 kW) 。机组的整
体布置如图 3 所示。系统包括制冷剂回路和水系
统回路。制冷剂循环为 :压缩机 —油分离器 —冷
凝器 —过冷器 —干燥过滤器 —膨胀阀 —蒸发器 —
气液分离器 —压缩机。水系统由 2 路分别进入冷
凝器和过冷器。冷凝器回水分 2 路 :一路进蒸发
器 ;一路旁通。最后 ,一部分冷凝器回水、蒸发器
回水和过冷器水路汇合 ,进入冷却塔。
2. 3 膨胀阀开度测量装置
电机驱动膨胀阀顶杆 ,位移传感器感受顶杆
的位移 ,然后将信号传递给变送器。变送器数据
分成 2 路 :一路将数据传送至 RS 485 接口 ;另一路
传送给开度控制柜。开度控制柜可以实时显示开
度值并控制开度大小。其原理图如图 4 所示。
图 3 被测机组制冷系统流程
图 4 膨胀阀开度测量装置原理图
3 测控系统方案设计
3. 1 硬件系统
试验系统的测控系统包括 2 部分 :控制部分和
测量部分。测控系统由温度传感器、压力变送器、
位移传感器、智能 PID 调节器、数据采集模块、串
口扩展卡、PL C 可编程控制器及其 PC 机组成 , PC
机通过串行通讯连接 PL C , PID 及数据采集模块 ,
监控整个测试过程。系统组成如图 5 所示。
3. 2 软件系统
测控软件基于 LabView8 . 02 平台 , 软件主要
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图 5 试验台测控系统组成
由数据采集模块、实时数据显示模块及数据库模
块构成。数据采集模块通过使用 N I2V ISA ( Vir2
t ual Inst rument Sof tware Architect ure ,虚拟仪器
软件体系结构) 协议 ,方便地进行串口读写操作 ,
完成数据交换 ; 通过 LabV IEW 中的 Waveform
Chart 子模块编程 ,可得到实时曲线图 (在可视化
界面上) ;数据库模块使用 LabSQL ,它是一个免费
的、跨平台的数据库访问工具包 , LabSQL 利用
Micro sof t ADO 以及 SQL 语言完成数据库访问 ,
对数据进行实时记录并生成报表。
4 膨胀阀开度试验
根据汽车行业标准 ,选取如下测试条件 :液态
制冷剂温度 55 ℃,冷凝压力 1 . 39 M Pa ,蒸发温度
5 ℃,蒸发压力 0 . 25 M Pa。需要注意的是 ,进行流
量测试时 ,可以使制冷剂自饱和温度再冷却 3~6
℃,从而保证进入膨胀阀的制冷剂不含蒸气。
本测试装置在正常工作状态下 ,分别对标称
1 . 0 U S. Rt 和 2 . 0 U S. Rt 的膨胀阀测试得出 2
组数据。测试时 ,待系统试验工况稳定半小时
后 ,对 10 个开度的流量、膨胀阀前饱和液体温度
和压力、蒸发器后饱和蒸气温度和压力进行测
量。开度改变时 ,对手动膨胀阀及水流量三通调
节阀进行微调 ,待系统稳定后再采集数据。数据
处理如图 6 所示。
图 6 开度2流量试验测量曲线
5 试验
5. 1 膨胀阀的运行特性
由图 6 可知 ,膨胀阀流量刚开始是线性增加 ,
这个区域是膨胀阀的工作区域 ,开度和流量基本
上呈线性关系 ,这体现了热力膨胀阀的比例调节
特性 ;当膨胀阀开度达到一定值时 ,流量基本上保
持恒定 ,这时膨胀阀达到最大流量运行状态。
5. 2 膨胀阀的相对开度
膨胀阀开度的绝对零点很难精确测定 ,因为
开度较小对制冷系统的影响很小。因此可人为地
确定一个开度 ,近似认为在这个开度以下膨胀阀
是没有动作的。根据 QC/ T 663 —2000 ,本试验装
置把 0 . 05 mm 定为膨胀阀的开启点。
参 考 文 献
[1 ] QC/ T 663 —2000 汽车空调用热力膨胀阀.
[2 ] GB/ T 7725 —2004 房间空气调节器.