一種基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀和採集裝置的製作方法
2023-12-09 20:06:46 2
本實用新型涉及基礎製冷系統分析領域，具體涉及一種基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀和採集裝置。
背景技術：
製冷系統是一種將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉移給環境介質從而獲得冷量的機器，製冷系統內參與熱力過程變化(能量轉換和熱量轉移)的工質稱為製冷劑。製冷系統一般由壓縮機、冷凝器、蒸發器以及節流閥組成。其中單冷或熱泵機組的製冷系統在使用過程中，由於氣候條件、安裝位置、使用情況和負荷條件等現場條件的影響，其現場運行性能與廠家在焓差實驗室中的測試數據存在較大差異。為了保證製冷系統的實際運行性能，實時獲取製冷系統在實際運行中的狀態參數就顯得尤為重要。製冷劑的質量流量是判斷製冷系統是否正常運行的重要參數，目前的測量方式是通過科裡奧利質量流量計來獲取，但這種方法並不適用於機組性能的現場測量，其主要原因在於：科裡奧利質量流量計需要焊接在冷凝器出口的液相管道上，會給正在運行的機組造成破壞，通常不被機組的使用用戶所接受。
因此，如何克服現有技術中製冷劑質量流量測量裝置會破壞製冷系統機組的缺陷，成為一個亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
因此，本實用新型要解決的技術問題在於現有技術中的製冷劑質量流量測量裝置會破壞製冷系統機組。
有鑑於此，本實用新型實施例的第一方面提供了一種基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀，所述基礎製冷系統包括：蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥，所述蒸發器的出口連接所述壓縮機的入口，所述壓縮機的出口連接所述冷凝器的入口，所述測量儀包括：壓力採集器，包括：設置在所述壓縮機吸氣口的第一壓力傳感器和設置在所述壓縮機排氣口的第二壓力傳感器，分別用於採集所述壓縮機的吸氣壓力和排氣壓力；溫度採集器，包括：第一溫度傳感器，設置在所述蒸發器出口，用於採集所述壓縮機的吸氣溫度；第二溫度傳感器，設置在所述冷凝器入口，用於採集所述壓縮機的排氣溫度；第三溫度傳感器，設置在所述壓縮機殼體表面，用於採集所述壓縮機的殼體表面溫度；第四溫度傳感器，用於採集所述壓縮機周圍的環境溫度；電能採集器，包括壓縮機功率傳感器，用於採集所述壓縮機的消耗功率；處理器，與所述壓力採集器、所述溫度採集器以及所述電能採集器分別連接，用於獲取所述壓力採集器、所述溫度採集器以及所述電能採集器的採集數據和所述基礎製冷系統中製冷劑混合物的含油率，並根據所述採集數據和所述製冷劑混合物的含油率計算出所述基礎製冷系統中製冷劑質量流量。
優選地，還包括：光學傳感器，所述光學傳感器設置在所述冷凝器的出口處，用於採集流經所述冷凝器的製冷劑混合物的折射率。
優選地，所述溫度採集器還包括：第五溫度傳感器，設置在所述蒸發器的兩相區，用於採集所述蒸發器的兩相區中製冷劑的第一飽和溫度。
優選地，所述溫度採集器還包括：第六溫度傳感器，設置在所述冷凝器的兩相區，用於採集所述冷凝器的兩相區中製冷劑的第二飽和溫度。
本實用新型實施例的第二方面提供了一種基礎製冷系統中狀態參數採集裝置，所述基礎製冷系統包括：蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥，所述蒸發器的出口連接所述壓縮機的入口，所述壓縮機的出口連接所述冷凝器的入口，所述採集裝置包括：壓力採集器，包括：設置在所述壓縮機吸氣口的第一壓力傳感器和設置在所述壓縮機排氣口的第二壓力傳感器，分別用於採集所述壓縮機的吸氣壓力和排氣壓力；溫度採集器，包括：第一溫度傳感器，設置在所述蒸發器出口，用於採集所述壓縮機的吸氣溫度；第二溫度傳感器，設置在所述冷凝器入口，用於採集所述壓縮機的排氣溫度；第三溫度傳感器，設置在所述壓縮機殼體表面，用於採集所述壓縮機的殼體表面溫度；第四溫度傳感器，用於採集所述壓縮機周圍的環境溫度；電能採集器，包括壓縮機功率傳感器，用於採集所述壓縮機的消耗功率。
優選地，還包括：光學傳感器，所述光學傳感器設置在所述冷凝器的出口處，用於採集流經所述冷凝器的製冷劑混合物的折射率。
優選地，所述溫度採集器還包括：第五溫度傳感器，設置在所述蒸發器的兩相區，用於採集所述蒸發器的兩相區中製冷劑的第一飽和溫度。
優選地，所述溫度採集器還包括：第六溫度傳感器，設置在所述冷凝器的兩相區，用於採集所述冷凝器的兩相區中製冷劑的第二飽和溫度。
本實用新型的技術方案具有以下優點：
1、本實用新型提供的基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀和採集裝置，通過將壓力採集器、溫度採集器、電能採集器中的不同傳感器設置在基礎製冷系統中的相應位置，實時採集基礎製冷系統的各個相關狀態參數，並將狀態參數傳輸至處理器，處理器根據各個狀態參數計算得到該基礎製冷系統中製冷劑的流量，如此，實現了對製冷系統中製冷劑質量流量的非侵入式、高精度測量，與現有技術相比，該方案操作簡單，無需破壞製冷系統中的原件即可實現數據採集，避免了測量過程給製冷系統的正常運行帶來的不良影響，提高了用戶體驗。
2、本實用新型提供的基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀和採集裝置，為非侵入式採集裝置，所獲取到的製冷系統的狀態數據及其中間計算參量不僅可以用於計算製冷劑質量流量，還可以為測量製冷系統的其他性能參數提供精確的數據參考。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例1的基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀的一個框圖；
圖2為本實用新型實施例1的基礎製冷系統的一個原理圖；
圖3為本實用新型實施例2的基礎製冷系統中狀態參數採集裝置的一個框圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。另外，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
此外，下面所描述的本實用新型不同實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互結合。
實施例1
本實施例提供一種基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀，如圖1所示，裝置包括：處理器34以及與處理器34連接的壓力採集器31、溫度採集器32和電能採集器33，在實際應用中，通過將壓力採集器31、溫度採集器32和電能採集器33分別部署在該基礎製冷系統中，來對該基礎製冷系統的狀態參數進行實時採集，如圖2所示，該基礎製冷系統包括：蒸發器41、壓縮機42、冷凝器43和節流閥44，蒸發器41的出口連接壓縮機42的入口，壓縮機42的出口連接冷凝器43的入口，下面以如圖2所示基礎製冷系統為例，來詳細說明本實施例的技術方案：
壓力採集器31，包括：設置在壓縮機42吸氣口的第一壓力傳感器311和設置在壓縮機42排氣口的第二壓力傳感器312，分別用於採集壓縮機42的吸氣壓力和排氣壓力，在實際應用中，此處的第一、二壓力傳感器可以根據實際需要分別部署在壓縮機42的相應位置，以保證採集數據的準確性。
溫度採集器32，包括：第一溫度傳感器321，設置在蒸發器41出口，用於採集壓縮機42的吸氣溫度；第二溫度傳感器322，設置在冷凝器43入口，用於採集壓縮機42的排氣溫度；第三溫度傳感器323，設置在壓縮機42殼體表面，用於採集壓縮機42的殼體表面溫度；第四溫度傳感器324，用於採集壓縮機42周圍的環境溫度；此處，溫度採集器32主要用於採集基礎製冷系統中相應位置的溫度參數，應用時可以根據實際需要確定每個傳感器的具體位置，這些溫度參數可以作為計算製冷劑質量流量的參考因素。
電能採集器33，包括壓縮機功率傳感器，用於採集壓縮機42的消耗功率，以作為計算製冷劑質量流量的主要參數。
處理器34，與壓力採集器31、溫度採集器32以及電能採集器33分別連接，用於獲取壓力採集器31、溫度採集器32以及電能採集器33的採集數據和基礎製冷系統中製冷劑混合物的含油率，並根據所述採集數據和所述製冷劑混合物的含油率計算出所述基礎製冷系統中製冷劑質量流量。具體地，可以採用現有技術中相關的計算公式計算製冷劑質量流量，比如可以首先根據排氣壓力計算得到冷凝壓力Pc，根據吸氣壓力計算得到蒸發壓力Pe，在實際應用中，在誤差允許範圍內，一般可以將吸氣壓力的值近似等於蒸發壓力Pe，排氣壓力的值近似等於冷凝壓力Pc，然後可以根據蒸發壓力Pe和吸氣溫度tsuc計算得到壓縮機42吸氣口製冷劑的吸氣焓值hr,suc；根據冷凝壓力Pc和排氣溫度tdis計算得到壓縮機42排氣口製冷劑的排氣焓值hr,dis；根據吸氣溫度tsuc和排氣溫度tdis計算得到壓縮機42的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差hoil,dis-hoil,suc；根據殼體表面溫度Tcom和環境溫度Tair計算得到壓縮機42與外界環境的換熱量比如可以採用如下公式計算換熱量
上式中，a為壓縮機42殼體與周圍環境的對流換熱係數，可視現場環境選取(比如可以在5～8之間選取，單位為W/m2K)；Acom為壓縮機42的表面積，單位為m2；σ為輻射玻爾茲曼常數，5.67×10-8，單位為W/m2K4。最後，根據上述計算得到的吸氣焓值hr,suc、排氣焓值hr,dis、焓值差hoil,dis-hoil,suc、換熱量以及壓縮機42的消耗功率Ecom和製冷劑混合物的含油率λ(此處製冷劑混合物的含油率λ可以從資料庫中查詢得到，一般在0.03％～5％之間取值)計算得到製冷劑質量流量具體地，可以先採用如下公式計算得到製冷劑混合物的流量
進而可以採用如下公式計算得到製冷劑質量流量
作為一種優選方案，還包括：光學傳感器35，對於預留有光傳感器接口的基礎製冷系統，可以通過將光學傳感器35設置在冷凝器43的出口處，用於採集流經冷凝器43的製冷劑混合物的折射率，該折射率可以用於計算製冷劑混合物的含油量，其為實時採集的數據，可以提高計算結果的精確度。
作為一種優選方案，所述溫度採集器32還包括：第五溫度傳感器325，設置在所述蒸發器的兩相區，用於採集所述蒸發器的兩相區中製冷劑的第一飽和溫度；第六溫度傳感器326，設置在所述冷凝器的兩相區，用於採集所述冷凝器的兩相區中製冷劑的第二飽和溫度。
作為一種優選方案，處理器34還用於根據所述第一飽和溫度計算出蒸發壓力；根據所述第二飽和溫度計算出冷凝壓力；折射率計算得到製冷劑混合物的含油率。即上述蒸發壓力和冷凝壓力可以由壓力採集器直接採集得到，在製冷系統沒有預留壓力傳感器接口時，也可以根據蒸發壓力、冷凝壓力與第一、二飽和溫度一一對應的性質，進而計算出蒸發壓力和冷凝壓力；而製冷劑混合物的含油率可以一般的通過查詢資料庫得到，也可以通過光學傳感器35實時採集製冷劑混合物的相應折射率，進而計算得出更加精確的製冷劑混合物的含油率。
另外，本實施例中獲取到的基礎製冷系統的狀態參數還可以為製冷系統的性能分析提供豐富的參考資料，比如根據這些狀態參數實時的計算獲得製冷系統的製冷量、制熱量和能效比以及其他性能參數，在此不再贅述。
本實施例提供的測量基礎製冷系統中製冷劑質量流量測量儀，通過將壓力採集器31、溫度採集器32、電能採集器33中的不同傳感器設置在製冷系統中的相應位置，實時採集製冷系統的狀態參數，並將狀態參數傳輸至處理器34，處理器34根據各個狀態參數計算得到該製冷系統中製冷劑的流量，如此，實現了對製冷系統中製冷劑質量流量的非侵入式、高精度測量，與現有技術相比，該方案操作簡單，無需破壞製冷系統中的原件即可實現數據採集，避免了測量過程給製冷系統的正常運行帶來的不良影響，提高了用戶體驗，另外，該方案中所採集到的狀態參數及其中間計算參量不僅可以用於計算製冷劑質量流量，還可以為測量製冷系統的其他性能參數提供精確的數據參考。
實施例2
本實施例提供一種基礎製冷系統中狀態參數採集裝置3，如圖3所示，採集裝置3包括：壓力採集器31、溫度採集器32和電能採集器33，在實際應用中，通過將壓力採集器31、溫度採集器32和電能採集器33分別部署在該製冷系統中，來對該製冷系統的狀態參數進行實時採集，參見實施例1中如圖2所示的製冷系統，該製冷系統包括：蒸發器41、壓縮機42、冷凝器43和節流閥44，蒸發器41的出口連接壓縮機42的入口，壓縮機42的出口連接冷凝器43的入口，具體地：
壓力採集器31，包括：設置在壓縮機42吸氣口的第一壓力傳感器311和設置在壓縮機42排氣口的第二壓力傳感器312，分別用於採集壓縮機42的吸氣壓力和排氣壓力，在實際應用中，此處的第一、二壓力傳感器可以根據實際需要分別部署在壓縮機42的相應位置，以保證採集數據的準確性。
溫度採集器32，包括：第一溫度傳感器321，設置在蒸發器41出口，用於採集壓縮機42的吸氣溫度；第二溫度傳感器322，設置在冷凝器43入口，用於採集壓縮機42的排氣溫度；第三溫度傳感器323，設置在壓縮機42殼體表面，用於採集壓縮機42的殼體表面溫度；第四溫度傳感器324，用於採集壓縮機42周圍的環境溫度；此處，溫度採集器32主要用於採集製冷系統中相應位置的溫度參數，應用時可以根據實際需要確定每個傳感器的具體位置，這些溫度參數可以作為計算製冷劑質量流量的參考因素。
電能採集器33，包括壓縮機功率傳感器，用於採集壓縮機42的消耗功率，以作為計算製冷劑質量流量的主要參數。
作為一種優選方案，還包括：光學傳感器35，對於預留有光傳感器接口的基礎製冷系統，可以通過將光學傳感器35設置在冷凝器43的出口處，用於採集流經冷凝器43的製冷劑混合物的折射率，該折射率可以用於計算製冷劑混合物的含油量，其為實時採集的數據，可以提高計算結果的精確度。
作為一種優選方案，所述溫度採集器32還包括：第五溫度傳感器325，設置在所述蒸發器的兩相區，用於採集所述蒸發器的兩相區中製冷劑的第一飽和溫度；第六溫度傳感器326，設置在所述冷凝器的兩相區，用於採集所述冷凝器的兩相區中製冷劑的第二飽和溫度。
本實施例中獲取到的基礎製冷系統的狀態參數可以為製冷系統的性能分析提供豐富的參考資料，比如根據這些狀態參數實時的計算獲得製冷系統的製冷劑質量流量、製冷量、制熱量和能效比以及其他性能參數，在此不再贅述。
本實施例提供的測量基礎製冷系統中狀態參數採集裝置3，通過將壓力採集器31、溫度採集器32、電能採集器33中的不同傳感器設置在製冷系統中的相應位置，實時採集製冷系統的狀態參數，為製冷系統的性能分析提供了豐富的參考資料，與現有技術相比，該方案不僅操作簡單，而且無需侵入待測量的製冷系統，不會干擾製冷系統的運行狀態，進而可以獲取更加精確的採集數據，在進一步提高製冷系統狀態參數精度的同時，保證了製冷系統的安全運行。
顯然，上述實施例僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型創造的保護範圍之中。