一种制冷系统中制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制冷系统中制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪，包括：获取第一压缩机的吸气温度和第二压缩机的排气温度、蒸发压力、冷凝压力、第一、第二压缩机壳体表面温度、周围的环境温度、总消耗功率、喷射温度、第一过冷温度、第二过冷温度和制冷剂混合物的含油率；根据上述获取到的数据计算出相应的第一、二、三、四、五焓值、焓值差以及第一、二压缩机与外界环境的总换热量；根据第一、二、三、四、五焓值、焓值差、总消耗功率和总换热量以及制冷剂混合物的含油率计算得到制冷系统中制冷剂质量流量。该方案实现了对制冷系统中制冷剂质量流量的非侵入式、高精度测量，避免了测量过程给制冷系统带来的不良影响，提高了用户体验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制冷系统分析领域，具体涉及一种制冷系统中制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪。
技术介绍
制冷系统是一种将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器，制冷系统内参与热力过程变化(能量转换和热量转移)的工质称为制冷剂。制冷系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器以及节流阀组成，一些制冷系统还会包括中间压力容器(比如闪发器或者中间冷却器)。随着人类社会的发展，在很多场合下，需要压缩机工作在大压缩比的工况下，而传统的单级压缩技术在压缩比较大时会出现排气温度过高，容积效率偏低等问题，而准双级或双级压缩技术在制冷系统中的应用可以解决上述大部分问题，因此带中间压力容器的准双级或双级压缩机组在制冷系统中得到了广泛应用。但由于气候条件、安装位置、使用情况和负荷条件等实际应用环境的影响，上述带中间压力容器的制冷系统现场运行性能与厂家在焓差实验室中的测试数据存在较大差异。为了保证制冷系统的实际运行性能，实时获取带中间压力容器的制冷系统在实际运行中的运行参数就显得尤为重要。制冷剂质量流量是判断制冷系统是否正常运行的重要参数，目前对于制冷剂质量流量的测量方式是通过科里奥利质量流量计来获取，但这种方法并不适用于机组性能的现场测量，其主要原因在于：科里奥利质量流量计需要焊接在冷凝器出口的液相管道上，会给正在运行的制冷系统机组造成破坏，用户接受度较差。因此，如何克服现有技术中制冷剂质量流量测量方法会破坏制冷系统机组的缺陷，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有技术中的制冷剂质量流量测量方法会破坏制冷系统机组，影响制冷系统的正常运行。有鉴于此，本专利技术实施例的第一方面提供了一种制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，所述制冷系统包括：蒸发器、第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、中间压力容器和节流阀，所述蒸发器的出口连接所述第一压缩机的入口，所述第一压缩机的出口连接所述第二压缩机的入口，所述第二压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述方法包括：获取所述第一压缩机的吸气温度和所述第二压缩机的排气温度；获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力；获取所述第一、第二压缩机壳体表面温度、所述第一、第二压缩机周围的环境温度和所述第一、第二压缩机的总消耗功率；获取从所述中间压力容器中喷射出的气态制冷剂的喷射温度；获取所述冷凝器出口处制冷剂的第一过冷温度；获取制冷剂混合物的含油率；根据所述蒸发压力和所述吸气温度计算得到所述第一压缩机吸气口处制冷剂的第一焓值；根据所述冷凝压力和所述排气温度计算得到所述第二压缩机的第二焓值；根据所述喷射温度计算得到所述中间压力容器中气态饱和制冷剂的第三焓值和液态制冷剂的第四焓值；根据所述第一过冷温度和所述冷凝压力计算得到所述冷凝器出口处制冷剂的第五焓值；根据所述吸气温度、所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口与所述第一压缩机的吸气口处的润滑油的焓值差；根据所述第一、第二压缩机壳体表面温度和所述第一、第二压缩机周围的环境温度计算得到所述第一、二压缩机与外界环境的总换热量；根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量。优选地，根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量包括：采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂混合物的质量流量：采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂混合物的质量流量：采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂质量流量：mr,low＝mmix,low·(1-λ)采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂质量流量：mr,high＝mmix,high·(1-λ)其中，mmix,low是所述第一制冷剂混合物的质量流量，mmix,high是所述第二制冷剂混合物的质量流量，mr,low是所述第一制冷剂质量流量，mr,high是所述第二制冷剂质量流量，Ecom是所述总消耗功率；是所述总换热量；h1是所述第一焓值，h2是所述第二焓值，h3是所述第三焓值，h4是所述第四焓值，h5是所述第五焓值，h2,oil-h1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷剂混合物的含油率。优选地，所述获取制冷剂混合物的含油率包括：采集流经所述冷凝器的制冷剂混合物的第一折射率和流经所述蒸发器的制冷剂混合物的第二折射率；根据所述第一、二折射率计算得到所述制冷剂混合物的含油率。优选地，所述获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力包括：采集所述蒸发器和所述冷凝器的两相区中制冷剂的第一、二饱和温度；根据所述第一饱和温度计算出蒸发压力，根据所述第二饱和温度计算出冷凝压力。优选地，所述获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力包括：采集所述第一压缩机的吸气压力获得所述蒸发压力；采集所述第二压缩机的排气压力获得所述冷凝压力。优选地，在所述中间压力容器为中间冷却器时还包括：获取所述中间冷却器出口处的第二过冷温度；根据所述第二过冷温度计算得到所述第四焓值。本专利技术实施例的第二方面提供了一种制冷系统中制冷剂质量流量的测量装置，所述制冷系统包括：蒸发器、第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、中间压力容器和节流阀，所述蒸发器的出口连接所述第一压缩机的入口，所述第一压缩机的出口连接所述第二压缩机的入口，所述第二压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述装置包括：第一获取模块，用于获取所述第一压缩机的吸气温度和所述第二压缩机的排气温度；获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力；获取所述第一、第二压缩机壳体表面温度、所述第一、第二压缩机周围的环境温度和所述第一、第二压缩机的总消耗功率；获取从所述中间压力容器中喷射出的气态制冷剂的喷射温度；获取所述冷凝器出口处制冷剂的第一过冷温度；获取制冷剂混合物的含油率；第一计算模块，用于根据所述蒸发压力和所述吸气温度计算得到所述第一压缩机吸气口处制冷剂的第一焓值；根据所述冷凝压力和所述排气温度计算得到所述第二压缩机的第二焓值；根据所述喷射温度计算得到所述中间压力容器中气态饱和制冷剂的第三焓值和液态制冷剂的第四焓值；根据所述第一过冷温度和所述冷凝压力计算得到所述冷凝器出口处制冷剂的第五焓值；根据所述吸气温度、所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口与所述第一压缩机的吸气口处的润滑油的焓值差；根据所述第一、第二压缩机壳体表面温度和所述第一、第二压缩机周围的环境温度计算得到所述第一、二压缩机与外界环境的总换热量；第二计算模块，用于根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量。优选地，所述第二计算模块包括：第一计算单元，用于采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂混合物的质量流量：第二计算单元，用于采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂混合物的质量流量：第三计算单元，用于采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂质量流量：mr,low＝mmix,low·(1-λ)第四计算单元，用于采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂质量流量：mr,high＝mmix,hi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，所述制冷系统包括：蒸发器、第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、中间压力容器和节流阀，所述蒸发器的出口连接所述第一压缩机的入口，所述第一压缩机的出口连接所述第二压缩机的入口，所述第二压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，其特征在于，所述方法包括：获取所述第一压缩机的吸气温度和所述第二压缩机的排气温度；获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力；获取所述第一、第二压缩机壳体表面温度、所述第一、第二压缩机周围的环境温度和所述第一、第二压缩机的总消耗功率；获取从所述中间压力容器中喷射出的气态制冷剂的喷射温度；获取所述冷凝器出口处制冷剂的第一过冷温度；获取制冷剂混合物的含油率；根据所述蒸发压力和所述吸气温度计算得到所述第一压缩机吸气口处制冷剂的第一焓值；根据所述冷凝压力和所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口处制冷剂的第二焓值；根据所述喷射温度计算得到所述中间压力容器中气态饱和制冷剂的第三焓值和液态制冷剂的第四焓值；根据所述第一过冷温度和所述冷凝压力计算得到所述冷凝器出口处制冷剂的第五焓值；根据所述吸气温度、所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口与所述第一压缩机的吸气口处的润滑油的焓值差；根据所述第一、第二压缩机壳体表面温度和所述第一、第二压缩机周围的环境温度计算得到所述第一、二压缩机与外界环境的总换热量；根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量。...

【技术特征摘要】
1.一种制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，所述制冷系统包括：蒸发器、第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、中间压力容器和节流阀，所述蒸发器的出口连接所述第一压缩机的入口，所述第一压缩机的出口连接所述第二压缩机的入口，所述第二压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，其特征在于，所述方法包括：获取所述第一压缩机的吸气温度和所述第二压缩机的排气温度；获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力；获取所述第一、第二压缩机壳体表面温度、所述第一、第二压缩机周围的环境温度和所述第一、第二压缩机的总消耗功率；获取从所述中间压力容器中喷射出的气态制冷剂的喷射温度；获取所述冷凝器出口处制冷剂的第一过冷温度；获取制冷剂混合物的含油率；根据所述蒸发压力和所述吸气温度计算得到所述第一压缩机吸气口处制冷剂的第一焓值；根据所述冷凝压力和所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口处制冷剂的第二焓值；根据所述喷射温度计算得到所述中间压力容器中气态饱和制冷剂的第三焓值和液态制冷剂的第四焓值；根据所述第一过冷温度和所述冷凝压力计算得到所述冷凝器出口处制冷剂的第五焓值；根据所述吸气温度、所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口与所述第一压缩机的吸气口处的润滑油的焓值差；根据所述第一、第二压缩机壳体表面温度和所述第一、第二压缩机周围的环境温度计算得到所述第一、二压缩机与外界环境的总换热量；根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量。2.根据权利要求1所述的制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，其特征在于，根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量包括：采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂混合物的质量流量：mmix,low=(Ecom-Q·loss)·(h5-h3)(1-λ)(h1h3-h1h5-h3h2+h3h5-h3h4+h2h4)+λ(h2,oil-h1,oil)]]>采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂混合物的质量流量：mmix,high=(Ecom-Q·loss)·(h4-h3)(1-λ)(h1h3-h1h5-h3h2+h3h5-h3h4+h2h4)+λ(h2,oil-h1,oil)]]>采用如下公式计算得到流经所述第一压缩机的第一制冷剂质量流量：mr,low＝mmix,low·(1-λ)采用如下公式计算得到流经所述第二压缩机的第二制冷剂质量流量：mr,high＝mmix,high·(1-λ)其中，mmix,low是所述第一制冷剂混合物的质量流量，mmix,high是所述第二制冷剂混合物的质量流量，mr,low是所述第一制冷剂质量流量，mr,high是所述第二制冷剂质量流量，Ecom是所述总消耗功率；是所述总换热量；h1是所述第一焓值，h2是所述第二焓值，h3是所述第三焓值，h4是所述第四焓值，h5是所述第五焓值，h2,oil-h1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷剂混合物的含油率。3.根据权利要求1或2所述的制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，其特征在于，所述获取制冷剂混合物的含油率包括：采集流经所述冷凝器的制冷剂混合物的第一折射率和流经所述蒸发器的制冷剂混合物的第二折射率；根据所述第一、二折射率计算得到所述制冷剂混合物的含油率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，其特征在于，所述获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力包括：采集所述蒸发器和所述冷凝器的两相区中制冷剂的第一、二饱和温度；根据所述第一饱和温度计算出蒸发压力，根据所述第二饱和温度计算出冷凝压力。5.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，其特征在于，所述获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力包括：采集所述第一压缩机的吸气压力获得所述蒸发压力；采集所述第二压缩机的排气压力获得所述冷凝压力。6.根据权利要求1或2所述的制冷系统中制冷剂质量流量的测量方法，其特征在于，在所述中间压力容器为中间冷却器时还包括：获取所述中间冷却器出口处的第二过冷温度；根据所述第二过冷温度计算得到所述第四焓值。7.一种制冷系统中制冷剂质量流量的测量装置，所述制冷系统包括：蒸发器、第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、中间压力容器和节流阀，所述蒸发器的出口连接所述第一压缩机的入口，所述第一压缩机的出口连接所述第二压缩机的入口，所述第二压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，其特征在于，所述装置包括：第一获取模块，用于获取所述第一压缩机的吸气温度和所述第二压缩机的排气温度；获取所述制冷系统的蒸发压力和冷凝压力；获取所述第一、第二压缩机壳体表面温度、所述第一、第二压缩机周围的环境温度和所述第一、第二压缩机的总消耗功率；获取从所述中间压力容器中喷射出的气态制冷剂的喷射温度；获取所述冷凝器出口处制冷剂的第一过冷温度；获取制冷剂混合物的含油率；第一计算模块，用于根据所述蒸发压力和所述吸气温度计算得到所述第一压缩机吸气口处制冷剂的第一焓值；根据所述冷凝压力和所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口处制冷剂的第二焓值；根据所述喷射温度计算得到所述中间压力容器中气态饱和制冷剂的第三焓值和液态制冷剂的第四焓值；根据所述第一过冷温度和所述冷凝压力计算得到所述冷凝器出口处制冷剂的第五焓值；根据所述吸气温度、所述排气温度计算得到所述第二压缩机的排气口与所述第一压缩机的吸气口处的润滑油的焓值差；根据所述第一、第二压缩机壳体表面温度和所述第一、第二压缩机周围的环境温度计算得到所述第一、二压缩机与外界环境的总换热量；第二计算模块，用于根据所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述总消耗功率和所述总换热量以及所述制冷剂混合物的含油率计算得到所述制冷系统中制冷剂质量流量。8.根据权利要求7所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文星，王宝龙，黄文宇，张国辉，李先庭，丁连锐，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11