Терморегулирующий клапан

В.В.Шишов, главный инженер Группы компаний "Фармина"
(см. журнал "Холодильная техника" №6, 2012 г.)

Терморегулирующий клапан (ТРВ), являющийся наиболее распространенным типом регулирующего устройства для холодильных установок, устанавливается перед испарителем и должен обеспечить необходимую холодопроизводительность, поддержание оптимального значения перегрева в испарителе (для безопасной работы компрессора), быструю реакцию на изменение нагрузки на испаритель. В ТРВ происходит дросселирование - протекание жидкости (пара или газа) через местное гидродинамическое сопротивление потоку, при котором понижаются давление и температура жидкости.

ТРВ бывают механическими и электронными (ЭРВ). Диапазон холодопроизводительности механических ТРВ в режиме кондиционирования для R404А колеблется в пределах 0,65...182 кВт (ТЕ...ТЕ55). Оптимальная величина рабочего перегрева, обеспечивающая устойчивую работу ТРВ, 6...8 К. Рабочий перегрев складывается из суммы перегревов: статического и открытия. Статический перегрев, необходимый для компенсации усилия пружины (ТРВ начинает открываться, как только он будет достигнут), обычно равен 4 К (заводская настройка). Перегрев открытия зависит от параметров работы системы. Чем больше площадь диафрагмы, тем быстрее ТРВ реагирует на изменение перегрева.

Существует большое количество различных типов механических ТРВ: разборные и герметичные, с фиксированным и регулируемым перегревом и т.д. Современные ТРВ отличают следующие особенности: разборная, модульная конструкция, облегчающая сервисное обслуживание; сменные клапанные узлы, работающие на любом из известных хладагентов; наличие функции МОР, защищающей компрессоры от "залива", а их электродвигатели от перегрузки во время выхода системы на режим. Для испарителей, устанавливаемых в небольших шкафах, охлаждающих прилавках, применяют ТРВ с внутренним выравниванием давления. ТРВ с внешним выравниванием рекомендуется использовать для систем кондиционирования при гидравлическом сопротивлении испарителя более 0,2 бар, для среднетемпературных режимов - более 0,14 бар и для низкотемпературных режимов - более 0,07 бар. Поэтому в низкотемпературных системах и для воздухоохладителей с распределительным устройством ("пауком") ТРВ с внешним выравниванием должны использоваться практически всегда. В случае компенсации внешнего давления трубопровод компенсации врезается во всасывающую магистраль сразу после капсулы (термочувствительного баллона). При внешнем выравнивании эффективнее работают испаритель и ТРВ: испаритель лучше заполняется жидким хладагентом, а в ТРВ практически не конденсируется пар над мембраной. Капсулу (температурный датчик для электронных ТРВ) рекомендуется крепить на горизонтальной части всасывающей магистрали, как можно ближе к испарителю, в зоне первой трети окружности трубы: на трубы диаметром 12...16 мм она устанавливается "на 1час", 18...22 мм – "на 2 часа", 25...35 мм – "на 3 часа".

Недостатки механических ТРВ:
невозможность удаленного контроля работы;
необходимость "родной" заправки капсулы, соответствующей данному хладагенту;
обязательность сезонной регулировки перегрева;
ограниченный диапазон регулирования производительности (40...100 % от максимального значения для сбалансированных клапанных узлов, возможен некоторый запас - 10 % по максимальному значению);
возможность надежной работы только до определенного минимального перепада давления на ТРВ;
ТРВ с функцией MOP перестает чувствовать величину перегрева, когда мембранное пространство холоднее термобаллона.

В последние годы холодильная техника стала насыщаться электронными расширительными клапанами благодаря их неоспоримым достоинствам.

Если в системе с механическим ТРВ перегрев составляет порядка 8...10 К, то в системе с ЭРВ перегрев поддерживается на уровне 5 К (не менее уровня безопасной работы компрессора), что приводит к снижению электропотребления.

Достоинства ЭРВ:
широкий диапазон регулирования производительности - 10...100 %;
адаптивный контроль перегрева, идеальное поддержание минимального перегрева (снижаются потери продуктов от усушки);
возможность работать на малых перепадах давления (в случае "плавающего" давления конденсации температура конденсации снижается до 15...20 °С);
идеальная работа с функцией МОР;
отсутствие сезонной регулировки перегрева;
возможность использования любого хладагента.

Существуют ЭРВ импульсные и с шаговым электродвигателем.

Импульсные ЭРВ работают по принципу "открыт/закрыт". В течение 6-секундного цикла клапан один раз открывается и один раз закрывается. Длительность открытого положения задает электронный контроллер - термостат в зависимости от измеренной величины перегрева в испарителе. При прерывании питания импульсный ЭРВ автоматически закрывается, т.е. становится запорным клапаном. Рекомендуемый диапазон производительности для R404А (-10/+45 °С) лежит в пределах 0,3...100 кВт (клапаны AKV).

ЭРВ с шаговым электродвигателем обеспечивает быстрое открытие и закрытие, а также высокую точность регулирования при плавном изменении расхода хладагента. Вращательное движение ротора преобразуется в поступательное - клапана. Диапазон производительности для R404А (-10/+45 °С) – 1...2000 кВт (клапаны ETS).