بدنه اصلی شیر انبساط
در بدنه اصلی، استپ موتور قرار گرفته است. سیگنال الکتریکی ارسالی توسط کنترلر وظیفه کنترل آن را برعهده دارد. چرخش استپ موتور به‌صورت پیوسته و دائمی نیست و کنترلر الکترونیکی آن را کنترل می‌کند. هر سیگنال ارسال شده برای استپ موتور با توجه به کسری از دور کامل آن را دوران می‌دهد. شفت و سوزن قرار گرفته در مجرای عبوری مبرد، توسط حرکت چرخ‌دنده تغیر موقعیت می‌دهد و عملکرد استپ موتور را موجب می‌شود. سرعت استپ موتورها 200 گام بر ثانیه است که قابلیت بازگشت سریع به موقعیت خود را نیز دارند. سیگنال‌ها یا گام‌های فرستاده شده توسط کنترل ثبت می‌شوند. کنترلر با استفاده از این قابلیت امکان بازگشت سریع به موقعیت قبلی خود را خواهد داشت؛ بنابراین یک شیر انبساط الکترونیکی کنترلی بسیار دقیق بر جریان مبرد اعمال می‌کند.
حسگر دما شیر انبساط الکترونیک
موقعیت حسگر دما، در خط خروجی اواپراتور است. سنسور دما از نوع یک مقاومت حساس به تغییرات دما می باشد این نوع مقاومت از نوع RTD PT1000 و یا ترنسمیتور از نوع NTC می باشد.
ترنسمیتر فشار
ترنسمیتر فشار در خروجی اواپراتور بعد از سنسور دما نصب می گردد. ترنسمیتر فشار یک واحد حسگر فشار می باشد که فشار گاز اندازه گیری شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند . این سیگنال از نوع ولتاژی 4.5 تا 0.5 ولت و یا 20-4 میلی آمپر می باشد .
درایو یا سوپرهیت کنترلر: کنترلر مغز کنترلی شیر انبساط بوده و با دریافت اطلاعات از سنسورهای فشار و دما و برنامه ای که بر اساس میزان سوپرهیت و و دمای متناظر با فشار هر نوع گاز مبرد در داخل خود دارد محاسبات لازم را انجام داده و سپس دستورهای لازم را برای استپ موتور ارسال می نماید.
انواع شیر انبساط الکترونیکی
شیر انبساط الکترونیکی در انواع مختلفی تولید و استفاده می‌شود:
شیر انبساط برقی مجهز به موتور پله‌ای: شیر انبساط برقی مجهز به موتور پله‌ای یا Stepper Motor به علت دقت بالا، کاربرد بالایی در سیستم‌های کنترلی دستگاه‌های صنعتی دارد. در سیستم‌های تهویه مطبوع و برودتی و در مکان‌های صنعتی عظیم، این فناوری جهت کنترل دبی ماده مبرد مایع، در چیلرهای تراکمی هوا خنک ، چیلرهای تراکمی آب خنک ، سردخانه ها ، پکیج های روفتاپ و ... از این تکنولوژی استفاده می‌شود.
شیر انبساط برقی آنالوگ: شیر انبساط الکترونیکی آنالوگ یا Analog Valves، دارای پین یا سوزنی هستند که در موقعیت‌های مختلف به‌صورت کاملاً باز یا کاملاً بسته قرار می‌گیرد. این شیرها به‌خوبی میزان دبی مبرد ورودی به اواپراتور را کنترل می‌کنند. این نوع پیچیدگی زیادی دارند و نسبت به انواع دیگر ضعیف‌تر عمل می‌کنند.
شیر انبساط برقی پالسی: شیر انبساط الکترونیکی پالسی یا Pulse-Width-Modulated با مکانیزم صفر و یک عمل می‌کند. در این نوع شیر سوزن یا پین فقط به حالت تمام باز یا تمام بسته باقی می‌ماند. کنترل میزان ورودی ماده مبرد به اواپراتور توسط زمان انجام می‌شود. در صورت کنترل کویل‌های مغناطیسی و کنترل زمان فعال بودن مغناطیس سیم‌پیچ‌ها، ظرفیت اواپراتور و میزان ماده مبرد ورودی به درون آن قابل‌کنترل است.
انواع شیر انبساط الکترونیکی از نظر نوع استپر موتور
با توجه به نوع استپر موتور استفاده شده در شیر انبساط الکترونیکی، دو نوع از آن وجود دارد: تک‌قطبی و دوقطبی. در نوع تک‌قطبی، دو فاز وجود دارد که هر یک از فازها یک سر وسط دارند. این نوع از پنج یا شش سیم تشکیل شده که چهار عدد از آن به فاز و باقی سیم‌ها به تغذیه مرتبط می‌شوند. درصورتی‌که سیم‌های مربوط به تغذیه از داخل با هم یکی شده باشند پنج سیم خواهد داشت. در نوع دوقطبی نیز دو فاز وجود دارد که در آن برخلاف نوع قبلی، سر وسط وجود ندارد و جریان باید از کل سیم‌پیچ عبور کند. در این صورت گشتاور سیم‌پیچ افزایش می‌یابد. مدار این انواع پیچیده‌تر از نوع تک‌قطبی است و در شیرهای با ظرفیت بالاتر و استپ بیشتر استفاده می‌شوند. این موتورها، چهار سیم دارند.
مزایای استفاده از شیر انبساط الکترونیکی (ETS)
معایب شیرهای انبساط مکانیکی قدیمی، اختراع شیر انبساط الکترونیکی را رقم زد. این شیرها مزایای مختلفی دارند که دقت بالا و عملکرد سریع مهم‌ترین آن‌ها هستند. به‌اختصار مزایای شیر انبساط برقی موارد زیر هستند:
• عملکردی بسیار سریع نسبت به دیگر مدل‌ها
• دقت بسیار بالا (در حد یک استپ کنترل میزان ماده مبرد)
• حجم و وزن پایین نسبت به انواع قدیمی و اشغال کمتر فضا
• تولید بسیار کم سروصدا
• مصرف انرژی بسیار پایین
• قابل‌استفاده در سیستم‌های برگشت‌پذیری چون هیت پمپ ها
• عدم نیاز به روان کاری
• قابلیت اطمینان بسیار بالا
• قابل‌استفاده در انواع مبرد
• ثابت نگه داشتن میزان سوپر هیت در انتهای اواپراتور
• تنظیم دقیق دبی ماده مبرد
• عدم برگشت مایع مبرد به کمپرسور که یکی از بزرگترین دلایل خرابی کمپرسورهای برودتی می باشد .
• نمایش میزان سوپرهیت
• نمایش میزان باز بودن شیر انبساط به صورت درصد
• بالابردن بهروری اواپراتور و در کل دستگاه برودتی
• عدم بروز پدیده هانتینگ که در شیر های قدیمی به شکل قابل ملاحظه ای دیده می شود .
• قابلیت نصب بر روی سیستم های با ظرفیت متغیر از 10 درصد تا 100 درصد
معایب شیر انبساط الکترونیکی
تنها عیب این نوع ETS، قیمت بالاتر آن نسبت به انواع قدیمی‌تر می‌باشدکه با توجه به مزایای این نوع شیر و تأثیری که بر روی میزان مصرف انرژی و خرابی کمتر کمپرسور و بالا رفتن بهره وری چیلر و دیگر تجهیزات برودتی می‌گردد کاملا قابل قابل‌چشم‌پوشی است.در انواع مکانیکی یا ترموستاتی، دقت کمتر، مناسب نبودن برای سیستم‌های با اختلاف فشار پایین و ... مشاهده می‌شود. این سیستم قابلیت کنترل حجم بالا را ندارد. در صورتی که نیاز به کاهش حجم مبرد بالا باشد، شیر انبساط مکانیکی این امکان را نخواهد داشت. این معایب سیکل برودتی را تهدید به نداشتن عملکرد درست می‌کنند. اگرچه انواع مکانیکی کاربردهای خاص خود را دارند اما استفاده از نوع برقی به داشتن عملکردی بدون عیب کمک می‌کند.
شیرهای انبساط الکترونیکی در تهویه کاران
تهویه‌کاران در سیستم‌های تهویه مطبوع و سیستم‌های برودتی از شیرهای جدید دانفوس ، کرل ، اسپرلن ، آلکو استفاده می‌کند. شرکت دانفوس، شیر انبساط الکترونیکی (ETS) جدیدی به نام شیرهای انبساط کالیبری تولید کرده است. این شیرها، با انوع موتورهای جدید از نوع 600 استپی هستند. سرعت بسیار بالاتری دارند و پاسخی سریع‌تر خواهند داشت. این سرعت دقت کنترل سیستم را به بالاترین حد ممکن می‌رساند. سبک بودن، کوچک‌تر شدن، کانکشن‌های مسی و مقرون‌به‌صرفه بودن نسبت به شیرهای برنجی و داشتن جوشکاری بهینه‌تر با قیمت پایین‌تر و دیگر امکانات، تمایل افراد به خرید این شیرها را افزایش می‌دهد. این شیرها دارای درایوهای مخصوص به خود هستند و درایوهای کنترلی قدیمی را کنار گذاشته‌اند. در شیرهای قدیمی از درایوهای، EKD316 و EXD316 بوده که در انواع جدید جای خود را به درایوهای EKE 1A,EKE 1B, EKE 1C داده‌اند.
