專利名稱：用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，特別是一種用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，屬于制冷與空調技術領域。
背景技術：
對于蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，壓縮機油中不可避免的溶解一定的制冷劑，油中溶解的制冷劑的多少對于系統(tǒng)和壓縮機的性能都產生不同程度的影響，確定壓縮機在不同工況下油中溶解的制冷劑質量對指導空調換熱器的設計以及評價系統(tǒng)的特性非常重要。
目前通常采用溶解度法來確定壓縮機油中制冷劑的質量。溶解度法是根據(jù)已有的油制冷劑混合物在不同溫度和不同壓力下制冷劑在油中飽和溶解曲線來確定混合物中制冷劑的溶解度，然后再利用壓縮機中油的質量乘以制冷劑的溶解度便可以得到壓縮機油中的制冷劑的質量。已有的技術中Harms在文獻“AccurateCharge Inventory Modeling for Unitary Air Conditioners”[Harms，Todd M.；Groll，Eckhard A.；Braun，James E.SourceHVAC and R Research，v9，n1，January，2003，p55-78]中利用溶解度法測量了壓縮機油中制冷劑的質量。由于制冷劑在油中的溶解度與制冷劑油混合物的溫度和壓力關系的數(shù)據(jù)只有飽和狀態(tài)的數(shù)據(jù)，且溫度和壓力的范圍受到限制。如果需要獲得足夠的數(shù)據(jù)，需要大量的實驗。并且采用的油的質量并不是壓縮機中實際的油質量。在不同工況下，壓縮機中的油不可避免地被帶到制冷系統(tǒng)回路中，造成壓縮機中油質量的減少，這種情況在開機工況下更為明顯。這種方法并沒有考慮到被帶到制冷系統(tǒng)中的油質量的減少。它采用的油質量為壓縮機初始沖入的油質量。

發(fā)明內容
為了克服已有技術的不足和缺陷，本發(fā)明提出了用采樣法和液位法結合的方法來實時測量壓縮機油中的制冷劑的質量，并通過油和制冷劑注入裝置分別向壓縮機和系統(tǒng)注入相同質量的油和制冷劑，保持壓縮機和系統(tǒng)的性能不變。
本發(fā)明測量方法使用的測量系統(tǒng)包括三個部分測量裝置部分，油注入裝置部分和制冷劑注入裝置部分。
測量裝置部分包括液位計，截止閥，真空泵，天平和采樣桶。
油注入裝置部分包括天平，高壓油罐，高壓軟管，截止閥，調節(jié)閥和單向閥。
制冷劑注入裝置部分包括天平，高壓制冷劑罐，高壓軟管，截止閥，調節(jié)閥和單向閥。
本發(fā)明測量方法包括以下步驟1)確定壓縮機內油和制冷劑混合物的液位L和體積V之間的關系曲線；2)根據(jù)液位與體積之間的關系曲線，通過測量壓縮機內油和制冷劑混合物的液位L獲得油和制冷劑混合物的體積V；3)通過溫度傳感器和壓力傳感器測得油和制冷劑混合物的溫度T和壓力P；4)根據(jù)油和制冷劑的物性以及所測的溫度T和壓力P得到油的密度ρoil和制冷劑的密度ρref；5)采樣確定油和制冷劑混合物中制冷劑的濃度 和油的濃度 6)計算油和制冷劑混合物的密度 7)計算壓縮機內油和制冷劑混合物的質量M＝ρ×V；8)計算油和制冷劑混合物中制冷劑的質量 9)通過制冷劑注入裝置向系統(tǒng)內注入與采樣相同質量的制冷劑；10)通過油注入裝置向壓縮機內注入與采樣相同質量的油；本發(fā)明方法由于采用液位法和采樣法，可以比較準確地確定出壓縮機中的油的實際含量以及油中制冷劑的濃度，故對壓縮機油中含有的制冷劑質量的測量更加準確。并且能夠實時補充采樣抽取的油和制冷劑，不影響壓縮機和系統(tǒng)的工作性能。


圖1為本發(fā)明測量方法使用的測量系統(tǒng)結構示意圖。圖中，1為壓縮機，2為氣液分離器，3為液位計，4為真空泵，5為A1截止閥，6為B1截止閥，7為C1截止閥，8為A2截止閥，9為B2截止閥，10為C2截止閥，11為A3截止閥，12為B3截止閥，13為C3截止閥，14為采樣桶，15為A單向閥，16為B單向閥，17為A調節(jié)閥，18為B調節(jié)閥，19為高壓油罐，20為制冷劑罐，21為A電子稱，22為B電子稱，23為毛細管，24為壓力傳感器，25為溫度傳感器。
具體實施方法下面結合附圖對本發(fā)明測量方法的具體實施作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明測量方法使用的測量系統(tǒng)包括三個部分。
測量裝置部分由液位計3，A1截止閥5，B1截止閥6，C1截止閥7，真空泵4，毛細管23和采樣桶14構成。
油注入裝置部分由A2截止閥8，B2截止閥9，C2截止閥10，A單向閥15，A調節(jié)閥17，高壓油罐19，A電子稱21以及相應的軟管和管道構成。
制冷劑注入裝置部分由A3截止閥11，B3截止閥12，C3截止閥13，B單向閥16，B調節(jié)閥18，制冷劑罐20，B電子稱22以及相應的軟管和管道構成。
本發(fā)明測量方法的具體實施包括下述步驟1)利用一個與被測壓縮機1相同結構的壓縮機和相同的油做壓縮機的液位L和體積V實驗，獲得液位和體積的關系曲線；2)通過液位計3測得油和制冷劑混合物的液位L，然后利用液位和體積的關系曲線得到壓縮機1中油和制冷劑混合物的體積V；3)通過壓力傳感器24和溫度傳感器25測得油制冷劑混合物的壓力P和溫度T；4)根據(jù)油和制冷劑的物性以及所測的溫度T和壓力P得到油的密度ρoil和制冷劑的密度ρref；5)通過采樣確定油和制冷劑混合物中油的濃度 和制冷劑的濃度 打開A1截止閥5和B1截止閥6，關閉C1截止閥7，利用真空泵4對采樣回路抽真空，抽完真空后關閉A1截止閥5，B1截止閥6，卸下采樣桶14利用電子稱稱重記為W1。重新裝上采樣桶14，打開A1截止閥5，B1截止閥6，再次抽真空，抽真空結束后關閉A1截止閥5。打開與壓縮機1連接的C1截止閥7，利用采樣桶14對壓縮機1中的油進行采樣，采樣完畢后關閉A1截止閥5，B1截止閥6，卸下采樣桶14，利用電子稱稱重記為W2。然后慢慢打開采樣桶14上的B1截止閥6，釋放采樣桶14中的制冷劑，直至電子稱的讀數(shù)不再下降時，對剩下油的采樣桶進行稱重記為W3，采樣得到的油的質量為(W3-W1)，采樣得到的制冷劑的質量為(W2-W3)?；旌衔锏目傎|量為(W2-W1)?；旌衔镏兄评鋭┑臐舛葹?混合物中油的濃度為 6)根據(jù)油和制冷劑混合物中制冷劑的濃度 和油的濃度 以及油的密度ρoil和制冷劑的密度ρref，通過公式 計算出油和制冷劑混合物的密度ρ7)通過公式M＝ρ×V獲得油和制冷劑混合物的質量M；8)通過公式 獲得油和制冷劑混合物中制冷劑的質量Mref；9)向制冷系統(tǒng)中注入制冷劑將制冷劑罐20放在B電子稱22上。，打開A3截止閥11，B3截止閥12和C3截止閥13。然后慢慢打開B調節(jié)閥18，向氣液分離器2的入口注入制冷劑，直到注入制冷劑的質量與采樣時取得的制冷劑的質量(W2-W3)相等時，關閉B調節(jié)閥18，A3截止閥11，B3截止閥12和C3截止閥13。
10)向壓縮機1內注入油將高壓油罐19放在A電子稱21上。打開A2截止閥8，B2截止閥9和C2截止閥10。然后慢慢打開A調節(jié)閥17，向壓縮機1注入油，直到注入油的質量與采樣時取得的油的質量(W3-W1)相等時，關閉A調節(jié)閥17，A2截止閥8，B2截止閥9和C2截止閥10。
通過采樣法來確定壓縮機中油和制冷劑混合物的濃度關系。液位法和采樣法結合可以得到油和制冷劑混合物的總質量以及壓縮機油中的制冷劑質量。制冷劑和油的注入裝置又可以補充采樣抽取的油和制冷劑，不影響壓縮機和系統(tǒng)的工作性能。
權利要求
1.種用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，其特征在于該方法包括下述步驟1)確定壓縮機內油和制冷劑混合物的液位L和體積V之間的關系曲線；2)根據(jù)液位與體積之間的關系曲線，通過測量壓縮機內油和制冷劑混合物的液位L獲得混合物的體積V；3)通過溫度傳感器和壓力傳感器測得油和制冷劑混合物的溫度T和壓力P；4)根據(jù)油和制冷劑的物性以及所測的溫度T和壓力P得到油的密度ρoil和制冷劑的密度ρref；5)采樣確定油和制冷劑混合物中制冷劑的濃度 和油的濃度 6)計算油和制冷劑混合物的密度 7)計算壓縮機內油和制冷劑混合物的質量M＝ρ×V；8)計算油和制冷劑混合物中制冷劑的質量 9)通過制冷劑注入裝置向制冷系統(tǒng)內注入與采樣相同質量的制冷劑；10)通過油注入裝置向壓縮機內注入與采樣相同質量的油。
2.根據(jù)權利要求1所述的用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，其特征是所述步驟5，通過采樣確定油和制冷劑混合物中制冷劑的濃度 和油的濃度 具體做法是首先打開A1截止閥(5)和B1截止閥(6)，關閉C1截止閥(7)，然后利用真空泵(4)對采樣回路抽真空，抽完真空后關閉A1截止閥(5)，B1截止閥(6)，卸下采樣桶(14)利用電子稱稱重記為W1，重新裝上采樣桶(14)，打開A1截止閥(5)，B1截止閥(6)，再次抽真空，抽真空結束后關閉A1截止閥(5)，打開與壓縮機(1)連接的C1截止閥(7)，利用采樣桶(14)對壓縮機(1)中的油進行采樣，采樣完畢后關閉A1截止閥(5)，B1截止閥(6)，卸下采樣桶(14)利用電子稱稱重記為W2，然后慢慢打開采樣桶(14)上的B1截止閥(6)，釋放采樣桶(14)中的制冷劑，直至電子稱的讀數(shù)不再下降時，對剩下油的采樣桶(14)進行稱重記為W3，采樣得到的油的質量為(W3-W1)，采樣得到的制冷劑的質量為(W2-W3)，混合物的總質量為(W2-W1)，混合物中制冷劑的濃度為 混合物中油的濃度為
3.根據(jù)權利要求1所述的用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，其特征是所述步驟9，向制冷系統(tǒng)中注入制冷劑的方法是將制冷劑罐(20)放在B電子稱(22)上，打開A3截止閥(11)，B3截止閥(12)和C3截止閥(13)，然后慢慢打開B調節(jié)閥(18)，向氣液分離器(2)的入口注入制冷劑，直到注入制冷劑的質量與采樣時取得的制冷劑的質量(W2-W3)相等時，關閉B調節(jié)閥(18)，A3截止閥(11)，B3截止閥(12)和C3截止閥(13)。
4.根據(jù)權利要求1所述的用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，其特征是所述步驟10，向壓縮機(1)中注入油的方法是將高壓油罐(19)放在A電子稱(21)上，打開A2截止閥(8)，B2截止閥(9)和C2截止閥(10)，然后慢慢打開A調節(jié)閥(17)，向壓縮機(1)注入油，直到注入油的質量與采樣時取得的油的質量(W3-W1)相等時，關閉A調節(jié)閥(17)，A2截止閥(8)，B2截止閥(9)和C2截止閥(10)。
全文摘要
用液位法和采樣法實時測量壓縮機油中制冷劑質量的方法，屬于制冷與空調技術領域。該方法包括測量壓縮機內混合物的液位L，確定油和制冷劑混合物的體積V；測量混合物的溫度T和壓力P得到油的密度ρ
文檔編號G06F17/00GK1645095SQ200510023449
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權日2005年1月20日
發(fā)明者丁國良, 馬小魁 申請人:上海交通大學