【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷，具体涉及一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统和检测方法。
技术介绍
1、传统间冷式制冷系统采用异丁烷作为制冷剂，爆炸极限为1.9vol％～8.4vol％，属于易燃类制冷剂，制冷剂泄漏存在较高的燃爆风险。近年来，由间冷式制冷系统制冷剂制冷泄漏造成的事故时有发生，开展间冷式制冷系统的制冷剂泄漏燃爆风险方面的综合评价研究迫在眉睫。
2、工艺缺陷、钎焊不当、操作不当以及疲劳裂纹都将造成间冷式制冷系统发生制冷剂泄漏事故。间冷式制冷系统的蒸发器表面与湿空气接触将产生霜层，为确保机组高效运行，蒸发器表面需要定期除霜。出于操作简单和成本较低的角度出发，系统的自动除霜系统一般采用电加热器除霜方法。因此，蒸发器的制冷剂管在环境腐蚀、热疲劳以及机组运行振动的影响下，容易产生管路破裂泄漏风险。制冷剂泄漏扩散是一个极其复杂过程，以往针对制冷剂泄漏研究，主要根据经验来研究泄漏过程的浓度分布情况，由于制冷剂泄漏检测位置不能准确及时的反馈泄漏信号，所以不能提出有效的泄漏安全防护措施。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决传统间冷式制冷系统制冷运行过程中，由于制冷剂泄漏预警及控制系统不完善，造成制冷系统制冷剂泄漏事故发生后具有较高燃爆风险的技术问题。本专利技术提供了一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统和检测方法，结合先进仿真模拟技术和预警控制技术，充分考虑研究对象的各项信息特征，为制冷剂泄漏预警模块提供理论依据，完善间冷式制冷系统制冷剂泄漏预警机制。
2、
3、根据本专利技术的一个方面，提供了一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统，其特征在于，包括制冷系统模块、制冷剂泄漏检测模块和制冷剂泄漏预警模块；
4、所述制冷系统模块包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、制冷剂浓度传感器、循环风机、警报音箱装置及电磁阀；其中，所述制冷剂浓度传感器置于最佳浓度检测位置；所述电磁阀置于所述蒸发器的进气口处和出气口处；
5、所述制冷剂泄漏检测模块用于模拟制冷剂泄漏过程，并为所述制冷剂浓度传感器提供最佳浓度检测位置；
6、所述制冷剂泄漏预警模块包括微型信号处理器，所述微型信号处理器用于根据所述制冷剂浓度传感器的检测信号，控制所述循环风机、所述警报音箱装置和所述电磁阀的状态。
7、进一步地，所述循环风机采用变频风机。
8、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，该方法包括：
9、在制冷系统模块设置制冷剂浓度传感器、电磁阀、警报音箱装置及循环风机；所述制冷剂浓度传感器置于最佳浓度检测位置；所述电磁阀置于蒸发器的进气口处和出气口处；
10、通过制冷剂泄漏检测模块模拟制冷剂泄漏过程，并为所述制冷剂浓度传感器提供最佳浓度检测位置；
11、所述制冷剂浓度传感器将检测浓度传输给制冷剂泄漏预警模块的微型信号处理器，所述微型信号处理器将检测浓度与设定值进行比较：
12、若检测浓度小于设定值，所述微型信号处理器控制所述警报音箱装置和所述电磁阀断电；
13、若所述检测浓度大于等于设定值，所述微型信号处理器控制所述警报音箱装置和所述电磁阀通电，并且控制所述循环风机以最大风量运转。
14、进一步地，制冷剂泄漏检测模块模拟制冷剂泄漏过程，并为制冷剂浓度传感器提供最佳浓度检测位置，包括如下步骤：
15、s1、使用三维数字化建模软件建立间冷式制冷系统的三维模型，将所述三维模型导入网格划分软件，并选取划分方式及网格尺寸，对三维模型的流体域和壁面进行网格划分；
16、s2、使用fluent软件读取所述三维模型的网格，设置k-εsst湍流模型用于捕获制冷剂泄漏扩散过程，设置流体域的物质属性和壁面的边界条件，设置不少于10个制冷剂浓度检测点，时间步长的设置通过计算结果收敛的方法调试并确定，设置计算步数；
17、s3、求解模拟开始，fluent软件求解计算各个所述制冷剂浓度检测点的制冷剂浓度分布随时间变化的数据，求解计算达到设置的计算步数后，求解计算结束；
18、s4、求解计算结束后，在fluent软件中的后处理软件cfd-post模块中根据结算结果，获取制冷剂泄漏过程中检测点的浓度分布情况，从而得到最佳浓度检测位置。
19、更进一步地，步骤s2中，所述流体域为制冷剂泄漏扩散的区域。
20、更进一步地，步骤s2中，所述壁面的边界条件包括泄漏点处的速度进口和系统门缝处的自由出口。
21、更进一步地，步骤s2中，所述制冷剂浓度检测点设置在蒸发器的焊接处、临近蒸发器的铜管弯管处和临近除霜加热器处。
22、更进一步地，步骤s4中，获取制冷剂泄漏过程中检测点的浓度分布情况，从而得到最佳浓度检测位置；包括如下步骤：
23、(1)求解模拟开始后，所有制冷剂浓度检测点的检测浓度，按照最先达到制冷剂燃爆下限的时间由小到大排序，分别为t1、t2、t3、t4、t5……；
24、(2)将时间最短的t1、t2、t3所对应的制冷剂浓度检测点，分别对应标记为p1、p2、p3；
25、(3)求解计算结束后，p1、p2、p3三个制冷剂浓度检测点的制冷剂浓度逐渐降低，将其制冷剂浓度达到制冷剂燃爆下限的时间，分别记录为t1、t2、t3；
26、(4)对三个制冷剂浓度检测点p1、p2、p3的检测浓度等于或高于制冷剂燃爆下限的时间进行排序，时间最长所对应的制冷剂浓度检测点为最佳浓度检测位置。
27、进一步地，所述警报音箱装置通电后进行报警，电磁阀通电使得制冷剂管路关闭，所述循环风机以最大风量运转能够通过强制对流加快空气与制冷剂的混合与稀释。
28、进一步地，所述循环风机同时受到所述制冷系统模块和所述微型信号处理器的双重控制，其中所述微型信号处理器反馈给所述循环风机的电信号优先于所述制冷系统模块。
29、本专利技术的有益效果是：
30、本专利技术的间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统和检测方法，完善了传统间冷式制冷系统运行过程中的制冷剂泄漏预警和控制系统，显著降低了制冷剂泄漏后燃爆风险。本专利技术利用软件耦合联合仿真和预警控制技术，通过制冷剂泄漏检测模块寻找最佳制冷剂浓度检测位置，不仅有效提高了制冷剂泄漏检测准确性，同时降低了产品测试成本。并且，协同制冷剂泄漏预警模块，能有效检测制冷系统中的制冷剂是否发生泄漏，并及时作出有效的安全措施，降低制冷剂泄漏燃爆风险，满足了实际生活生产中安全需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统，其特征在于，包括制冷系统模块、制冷剂泄漏检测模块和制冷剂泄漏预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统，其特征在于，所述循环风机采用变频风机。
3.一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，该方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，制冷剂泄漏检测模块模拟制冷剂泄漏过程，并为制冷剂浓度传感器提供最佳浓度检测位置，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述流体域为制冷剂泄漏扩散的区域。
6.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述壁面的边界条件包括泄漏点处的速度进口和系统门缝处的自由出口。
7.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述制冷剂浓度检测点设置在蒸发器的焊接处、临近蒸发器
8.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤S4中，获取制冷剂泄漏过程中检测点的浓度分布情况，从而得到最佳浓度检测位置；包括如下步骤：
9.根据权利要求3所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，所述警报音箱装置通电后进行报警，电磁阀通电使得制冷剂管路关闭，所述循环风机以最大风量运转能够通过强制对流加快空气与制冷剂的混合与稀释。
10.根据权利要求3所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，所述循环风机同时受到所述制冷系统模块和所述微型信号处理器的双重控制，其中所述微型信号处理器反馈给所述循环风机的电信号优先于所述制冷系统模块。
...【技术特征摘要】
1.一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统，其特征在于，包括制冷系统模块、制冷剂泄漏检测模块和制冷剂泄漏预警模块；
2.根据权利要求1所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测系统，其特征在于，所述循环风机采用变频风机。
3.一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，该方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，制冷剂泄漏检测模块模拟制冷剂泄漏过程，并为制冷剂浓度传感器提供最佳浓度检测位置，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤s2中，所述流体域为制冷剂泄漏扩散的区域。
6.根据权利要求4所述的一种间冷式制冷系统制冷剂泄漏燃爆风险检测方法，其特征在于，步骤s2中，所述壁面的边界条件包括泄漏点处的速度进口和系统门缝处的自由出口。
...【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭，候召宁，赵兴，孙彬，赵延峰，张淑萍，王国庆，谢腾，郝思寒，王译平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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