本實用新型涉及基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)分析領(lǐng)域，具體涉及一種基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測量儀和采集裝置。

背景技術(shù)：

制冷系統(tǒng)是一種將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機器，制冷系統(tǒng)內(nèi)參與熱力過程變化(能量轉(zhuǎn)換和熱量轉(zhuǎn)移)的工質(zhì)稱為制冷劑。制冷系統(tǒng)一般由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器以及節(jié)流閥組成。其中單冷或熱泵機組的制冷系統(tǒng)在使用過程中，由于氣候條件、安裝位置、使用情況和負(fù)荷條件等現(xiàn)場條件的影響，其現(xiàn)場運行性能與廠家在焓差實驗室中的測試數(shù)據(jù)存在較大差異。為了保證制冷系統(tǒng)的實際運行性能，實時獲取制冷系統(tǒng)在實際運行中的狀態(tài)參數(shù)就顯得尤為重要。制冷劑的質(zhì)量流量是判斷制冷系統(tǒng)是否正常運行的重要參數(shù)，目前的測量方式是通過科里奧利質(zhì)量流量計來獲取，但這種方法并不適用于機組性能的現(xiàn)場測量，其主要原因在于：科里奧利質(zhì)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(xiàn)有技術(shù)中制冷劑質(zhì)量流量測量裝置會破壞制冷系統(tǒng)機組的缺陷，成為一個亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的制冷劑質(zhì)量流量測量裝置會破壞制冷系統(tǒng)機組。

有鑒于此，本實用新型實施例的第一方面提供了一種基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測量儀，所述基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流閥，所述蒸發(fā)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：壓力采集器，包括：設(shè)置在所述壓縮機吸氣口的第一壓力傳感器和設(shè)置在所述壓縮機排氣口的第二壓力傳感器，分別用于采集所述壓縮機的吸氣壓力和排氣壓力；溫度采集器，包括：第一溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器出口，用于采集所述壓縮機的吸氣溫度；第二溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器入口，用于采集所述壓縮機的排氣溫度；第三溫度傳感器，設(shè)置在所述壓縮機殼體表面，用于采集所述壓縮機的殼體表面溫度；第四溫度傳感器，用于采集所述壓縮機周圍的環(huán)境溫度；電能采集器，包括壓縮機功率傳感器，用于采集所述壓縮機的消耗功率；處理器，與所述壓力采集器、所述溫度采集器以及所述電能采集器分別連接，用于獲取所述壓力采集器、所述溫度采集器以及所述電能采集器的采集數(shù)據(jù)和所述基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑混合物的含油率，并根據(jù)所述采集數(shù)據(jù)和所述制冷劑混合物的含油率計算出所述基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。

優(yōu)選地，還包括：光學(xué)傳感器，所述光學(xué)傳感器設(shè)置在所述冷凝器的出口處，用于采集流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑混合物的折射率。

優(yōu)選地，所述溫度采集器還包括：第五溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度。

優(yōu)選地，所述溫度采集器還包括：第六溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器的兩相區(qū)，用于采集所述冷凝器的兩相區(qū)中制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(chǔ)制冷系統(tǒng)中狀態(tài)參數(shù)采集裝置，所述基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流閥，所述蒸發(fā)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，所述采集裝置包括：壓力采集器，包括：設(shè)置在所述壓縮機吸氣口的第一壓力傳感器和設(shè)置在所述壓縮機排氣口的第二壓力傳感器，分別用于采集所述壓縮機的吸氣壓力和排氣壓力；溫度采集器，包括：第一溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器出口，用于采集所述壓縮機的吸氣溫度；第二溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器入口，用于采集所述壓縮機的排氣溫度；第三溫度傳感器，設(shè)置在所述壓縮機殼體表面，用于采集所述壓縮機的殼體表面溫度；第四溫度傳感器，用于采集所述壓縮機周圍的環(huán)境溫度；電能采集器，包括壓縮機功率傳感器，用于采集所述壓縮機的消耗功率。

優(yōu)選地，還包括：光學(xué)傳感器，所述光學(xué)傳感器設(shè)置在所述冷凝器的出口處，用于采集流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑混合物的折射率。

優(yōu)選地，所述溫度采集器還包括：第五溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度。

優(yōu)選地，所述溫度采集器還包括：第六溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器的兩相區(qū)，用于采集所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第二飽和溫度。

本實用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型提供的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測量儀和采集裝置，通過將壓力采集器、溫度采集器、電能采集器中的不同傳感器設(shè)置在基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置，實時采集基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)的各個相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)傳輸至處理器，處理器根據(jù)各個狀態(tài)參數(shù)計算得到該基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑的流量，如此，實現(xiàn)了對制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案操作簡單，無需破壞制冷系統(tǒng)中的原件即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，避免了測量過程給制冷系統(tǒng)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(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測量儀和采集裝置，為非侵入式采集裝置，所獲取到的制冷系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及其中間計算參量不僅可以用于計算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)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(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)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，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)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(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)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(chǔ)制冷系統(tǒng)的一個原理圖；

圖3為本實用新型實施例2的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中狀態(tài)參數(shù)采集裝置的一個框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)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。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，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(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)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(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實施例1

本實施例提供一種基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)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連接的壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33，在實際應(yīng)用中，通過將壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33分別部署在該基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中，來對該基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)進行實時采集，如圖2所示，該基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器41、壓縮機42、冷凝器43和節(jié)流閥44，蒸發(fā)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(chǔ)制冷系統(tǒng)為例，來詳細(xì)說明本實施例的技術(shù)方案：

壓力采集器31，包括：設(shè)置在壓縮機42吸氣口的第一壓力傳感器311和設(shè)置在壓縮機42排氣口的第二壓力傳感器312，分別用于采集壓縮機42的吸氣壓力和排氣壓力，在實際應(yīng)用中，此處的第一、二壓力傳感器可以根據(jù)實際需要分別部署在壓縮機42的相應(yīng)位置，以保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

溫度采集器32，包括：第一溫度傳感器321，設(shè)置在蒸發(fā)器41出口，用于采集壓縮機42的吸氣溫度；第二溫度傳感器322，設(shè)置在冷凝器43入口，用于采集壓縮機42的排氣溫度；第三溫度傳感器323，設(shè)置在壓縮機42殼體表面，用于采集壓縮機42的殼體表面溫度；第四溫度傳感器324，用于采集壓縮機42周圍的環(huán)境溫度；此處，溫度采集器32主要用于采集基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中相應(yīng)位置的溫度參數(shù)，應(yīng)用時可以根據(jù)實際需要確定每個傳感器的具體位置，這些溫度參數(shù)可以作為計算制冷劑質(zhì)量流量的參考因素。

電能采集器33，包括壓縮機功率傳感器，用于采集壓縮機42的消耗功率，以作為計算制冷劑質(zhì)量流量的主要參數(shù)。

處理器34，與壓力采集器31、溫度采集器32以及電能采集器33分別連接，用于獲取壓力采集器31、溫度采集器32以及電能采集器33的采集數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑混合物的含油率，并根據(jù)所述采集數(shù)據(jù)和所述制冷劑混合物的含油率計算出所述基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。具體地，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)的計算公式計算制冷劑質(zhì)量流量，比如可以首先根據(jù)排氣壓力計算得到冷凝壓力P_c，根據(jù)吸氣壓力計算得到蒸發(fā)壓力P_e，在實際應(yīng)用中，在誤差允許范圍內(nèi)，一般可以將吸氣壓力的值近似等于蒸發(fā)壓力P_e，排氣壓力的值近似等于冷凝壓力P_c，然后可以根據(jù)蒸發(fā)壓力P_e和吸氣溫度t_suc計算得到壓縮機42吸氣口制冷劑的吸氣焓值h_r,suc；根據(jù)冷凝壓力P_c和排氣溫度t_dis計算得到壓縮機42排氣口制冷劑的排氣焓值h_r,dis；根據(jù)吸氣溫度t_suc和排氣溫度t_dis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h_oil,dis-h_oil,suc；根據(jù)殼體表面溫度T_com和環(huán)境溫度T_air計算得到壓縮機42與外界環(huán)境的換熱量比如可以采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(huán)境的對流換熱系數(shù)，可視現(xiàn)場環(huán)境選取(比如可以在5～8之間選取，單位為W/m²K)；A_com為壓縮機42的表面積，單位為m²；σ為輻射玻爾茲曼常數(shù)，5.67×10^-8，單位為W/m²K⁴。最后，根據(jù)上述計算得到的吸氣焓值h_r,suc、排氣焓值h_r,dis、焓值差h_oil,dis-h_oil,suc、換熱量以及壓縮機42的消耗功率E_com和制冷劑混合物的含油率λ(此處制冷劑混合物的含油率λ可以從數(shù)據(jù)庫中查詢得到，一般在0.03％～5％之間取值)計算得到制冷劑質(zhì)量流量具體地，可以先采用如下公式計算得到制冷劑混合物的流量

進而可以采用如下公式計算得到制冷劑質(zhì)量流量

作為一種優(yōu)選方案，還包括：光學(xué)傳感器35，對于預(yù)留有光傳感器接口的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)，可以通過將光學(xué)傳感器35設(shè)置在冷凝器43的出口處，用于采集流經(jīng)冷凝器43的制冷劑混合物的折射率，該折射率可以用于計算制冷劑混合物的含油量，其為實時采集的數(shù)據(jù)，可以提高計算結(jié)果的精確度。

作為一種優(yōu)選方案，所述溫度采集器32還包括：第五溫度傳感器325，設(shè)置在所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度；第六溫度傳感器326，設(shè)置在所述冷凝器的兩相區(qū)，用于采集所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第二飽和溫度。

作為一種優(yōu)選方案，處理器34還用于根據(jù)所述第一飽和溫度計算出蒸發(fā)壓力；根據(jù)所述第二飽和溫度計算出冷凝壓力；折射率計算得到制冷劑混合物的含油率。即上述蒸發(fā)壓力和冷凝壓力可以由壓力采集器直接采集得到，在制冷系統(tǒng)沒有預(yù)留壓力傳感器接口時，也可以根據(jù)蒸發(fā)壓力、冷凝壓力與第一、二飽和溫度一一對應(yīng)的性質(zhì)，進而計算出蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；而制冷劑混合物的含油率可以一般的通過查詢數(shù)據(jù)庫得到，也可以通過光學(xué)傳感器35實時采集制冷劑混合物的相應(yīng)折射率，進而計算得出更加精確的制冷劑混合物的含油率。

另外，本實施例中獲取到的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)還可以為制冷系統(tǒng)的性能分析提供豐富的參考資料，比如根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)實時的計算獲得制冷系統(tǒng)的制冷量、制熱量和能效比以及其他性能參數(shù)，在此不再贅述。

本實施例提供的測量基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測量儀，通過將壓力采集器31、溫度采集器32、電能采集器33中的不同傳感器設(shè)置在制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置，實時采集制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)傳輸至處理器34，處理器34根據(jù)各個狀態(tài)參數(shù)計算得到該制冷系統(tǒng)中制冷劑的流量，如此，實現(xiàn)了對制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案操作簡單，無需破壞制冷系統(tǒng)中的原件即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，避免了測量過程給制冷系統(tǒng)的正常運行帶來的不良影響，提高了用戶體驗，另外，該方案中所采集到的狀態(tài)參數(shù)及其中間計算參量不僅可以用于計算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)參考。

實施例2

本實施例提供一種基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中狀態(tài)參數(shù)采集裝置3，如圖3所示，采集裝置3包括：壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33，在實際應(yīng)用中，通過將壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33分別部署在該制冷系統(tǒng)中，來對該制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)進行實時采集，參見實施例1中如圖2所示的制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器41、壓縮機42、冷凝器43和節(jié)流閥44，蒸發(fā)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：

壓力采集器31，包括：設(shè)置在壓縮機42吸氣口的第一壓力傳感器311和設(shè)置在壓縮機42排氣口的第二壓力傳感器312，分別用于采集壓縮機42的吸氣壓力和排氣壓力，在實際應(yīng)用中，此處的第一、二壓力傳感器可以根據(jù)實際需要分別部署在壓縮機42的相應(yīng)位置，以保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

溫度采集器32，包括：第一溫度傳感器321，設(shè)置在蒸發(fā)器41出口，用于采集壓縮機42的吸氣溫度；第二溫度傳感器322，設(shè)置在冷凝器43入口，用于采集壓縮機42的排氣溫度；第三溫度傳感器323，設(shè)置在壓縮機42殼體表面，用于采集壓縮機42的殼體表面溫度；第四溫度傳感器324，用于采集壓縮機42周圍的環(huán)境溫度；此處，溫度采集器32主要用于采集制冷系統(tǒng)中相應(yīng)位置的溫度參數(shù)，應(yīng)用時可以根據(jù)實際需要確定每個傳感器的具體位置，這些溫度參數(shù)可以作為計算制冷劑質(zhì)量流量的參考因素。

電能采集器33，包括壓縮機功率傳感器，用于采集壓縮機42的消耗功率，以作為計算制冷劑質(zhì)量流量的主要參數(shù)。

作為一種優(yōu)選方案，還包括：光學(xué)傳感器35，對于預(yù)留有光傳感器接口的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)，可以通過將光學(xué)傳感器35設(shè)置在冷凝器43的出口處，用于采集流經(jīng)冷凝器43的制冷劑混合物的折射率，該折射率可以用于計算制冷劑混合物的含油量，其為實時采集的數(shù)據(jù)，可以提高計算結(jié)果的精確度。

作為一種優(yōu)選方案，所述溫度采集器32還包括：第五溫度傳感器325，設(shè)置在所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度；第六溫度傳感器326，設(shè)置在所述冷凝器的兩相區(qū)，用于采集所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第二飽和溫度。

本實施例中獲取到的基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)可以為制冷系統(tǒng)的性能分析提供豐富的參考資料，比如根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)實時的計算獲得制冷系統(tǒng)的制冷劑質(zhì)量流量、制冷量、制熱量和能效比以及其他性能參數(shù)，在此不再贅述。

本實施例提供的測量基礎(chǔ)制冷系統(tǒng)中狀態(tài)參數(shù)采集裝置3，通過將壓力采集器31、溫度采集器32、電能采集器33中的不同傳感器設(shè)置在制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置，實時采集制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，為制冷系統(tǒng)的性能分析提供了豐富的參考資料，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案不僅操作簡單，而且無需侵入待測量的制冷系統(tǒng)，不會干擾制冷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，進而可以獲取更加精確的采集數(shù)據(jù)，在進一步提高制冷系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)精度的同時，保證了制冷系統(tǒng)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，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里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于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。