制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法及系统与流程

本发明涉及直流变频制冷领域，特别涉及如何对制冷系统中制冷剂的快速泄漏进行判定的领域。

背景技术：

制冷系统由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等部件通过金属管连接密封，内部充注制冷剂，其中压缩机常见的以全封闭式为主，压缩机完成从吸气到排气过程是通过电机运转实现的，由于电机工作中不可避免发热，如果热量不能及时带走或达到平衡，会使电机绕组温度不断升高，最终超过绝缘安全温度要求，导致电机出现失效。

制冷剂在压缩机完成压缩前(或后)流经电机，通过热交换实现对压缩机电机散热，电机绕组温度即散热效果取决于制冷剂流量和制冷剂温度。制冷剂流经压缩机电机后，通过压缩机壳体，排气管路不断与周围空气进行热交换，制冷剂高温气体温度也不断降低。制冷剂在制冷系统运行过程中存在缓慢泄漏可能，但也可能由于安装质量以及系统部件质量的原因，如弯头虚焊，或管路焊接工艺问题导致“氢脆”等质量问题，在制冷系统运行在较大工作压力时，管路破裂产生出现较大漏点，制冷剂会出现快速泄漏情形。按现有系统保护是无法识别此类问题，最终导致压缩机电机温度过高，绝缘损坏而失效。

目前环保制冷剂多数具有可燃性，如：r32、r290等。可燃制冷剂在空气中燃爆需要达到以下两个条件：1.可燃制冷剂位于燃烧上、下限之间；2.明火、电火花以及具有一定温度和能量的静电；达到以上两种条件，会发生燃烧或爆炸情况。当可燃制冷剂缓慢泄漏时，一般不容易在用户居住环境达到爆炸燃烧的下限值，但快速泄漏是可能出现局部浓度超过爆炸燃烧下限，可能会对用户人身以及居住环境造成伤害或破坏，需要能快速准确识别出。因此对于可燃制冷剂的制冷系统可以通过安装的专用气体传感器进行检测。一旦检测到有可燃制冷剂泄漏，就会关断电器，避免可燃制冷剂出现危险情况。因此对于可燃制冷剂如果出现快速泄漏目前，所知的制冷系统内部压力远大于环境大气压，制冷剂在管路内始终存在泄漏问题。如果管路中存在缺陷如：砂眼，随着制冷系统运行，制冷回路的压力越来越高，当达到缺陷点无法承受的压力值时，运转的制冷系统会突然的泄漏，对于可燃制冷剂，如果泄漏处于密闭空间，而此时空调仍然在运行，不仅会对泄漏点密闭空间会带来严重的安全隐患，可能对用户造成人员身体伤害。另外，随着制冷剂快速大量泄漏，一般的排气温度无法获取正确的数据，保护就会失效，电机绕组温度异常高，而排气传感器检测的温度并不高，这是因为制冷剂泄漏后，整个制冷系统的制冷剂流量小，不足以对电机散热，但压缩机壳体与排气管和外部换热会很快将制冷剂温度降下来。随着制冷剂迅速丧失，电机温度很高，最终导致绝缘破坏，电机绕组会打火，而随着系统内压力降低，外部空气会持续渗入制冷系统中，最终可能引爆室外机。

以前，有利用压缩机排气温度，检测空调冷媒泄漏的方法，如专利号为cn201610111330.7，发明名称为：空调器冷媒泄漏检测的方法和装置。该发明公开了一种空调器冷媒泄漏检测的方法，方法：一、在制冷或除湿模式下压缩机运行中，根据检测指令启动计数功能；二、设置压缩机第一膨胀阀开度值、室内风机第一转速值，设定时间后检测压缩机排气温度；三、调整压缩机第二膨胀阀开度值、室内风机第二转速值，第一设定时间后检测压缩机第一排气温度；四、计算排气温度与第一排气温度的温差，当温差小于设定温度阈值，计数值加“1”；五、当计数值未达设定计数阈值，返回步骤二；当计数值达到设定计数阈值，判定冷媒泄漏。本发明还公开了空调器冷媒泄漏检测的装置。本发明所提供的方法和装置，减少了空调器冷媒泄漏的误判，提高了冷媒泄漏判定的准确率，能够准确地检测出冷媒缓慢泄漏的情况。

又如，专利号为：cn201610319177.7；发明名称为：冷媒泄漏检测方法、冷媒泄漏检测装置及空调器，本发明提供了一种冷媒泄漏检测方法、冷媒泄漏检测装置及空调器，其中，冷媒泄漏检测方法包括：检测空调器的压缩机的实时排气温度；根据所述空调器的工况和运行状态，确定所述压缩机的理论排气温度；根据所述实时排气温度和所述理论排气温度，确定所述空调器中的冷媒是否泄漏。通过本发明的技术方案，能够检测空调器中的冷媒是否发生泄漏，尽可能地避免因冷媒泄漏对空调器造成损害以及给用户带来的安全隐患。

再如：专利号为：cn200810153272.x；发明名称为：防止空调器压缩机排气温度过高的保护装置，本发明公开了一种防止空调器压缩机排气温度过高的保护装置，在与储液罐相连的压缩机的回气管和使冷媒流向室内蒸发器的与室外热交换器相连的液管之间设置有电磁阀，电磁阀根据压缩机上的温度传感器感知的压缩机的排气管超过设定值时进行开启。本发明的有益效果是：当系统冷媒泄漏时，保护压缩机的排气温度不会过高，避免压缩机因排气温度过高而损坏。因此压缩机保护装置可以更好的提高产品的性能及使用寿命，提高产品竞争能力。

综上所述，以前的技术方案，虽然可以对冷媒是否泄漏进行检测，但所用方法的可靠性并不高，识别方法复杂，因为压缩机的排气温度的高低，与众多因素有关，排气温度温度过高只不过是冷媒缺少或不足的一个较为重要的因素而已，而并非全部因素。特别是对于制冷剂的快速泄漏并不能检测出来，也无具体的应对措施。没有对于瞬间出现的系统大泄漏有快速有效识别方法。

虽然，目前对于使用r290(丙烷)等可燃制冷剂空调会在使用环境中安装传感器来监控是否有制冷剂泄漏问题，不同制冷剂需要安装不同的监控传感器，即使安装此类传感器，但受制于系统泄漏点和传感器相对位置，是否受空调出风影响等等，实际上也存在不一定能及时准确判断是否泄漏。即增加成本安装传感器也不能保证准确识别此问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法及系统，解决目前的直流变频制冷系统不能准确对制冷剂的快速泄漏进行判定的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，原理根据制冷系统瞬时出现大量制冷剂泄漏，制冷回路的流量瞬间会减少，流经压缩机的制冷剂流量减少会导致电机散热不好，绕组温度瞬间提升，由于制冷剂快速泄漏速度不同，有些是极短时间泄漏完，可以称之为“爆破性”泄漏，有些需要1天，有些情况需要几周等，判断方法包括如下步骤：

步骤1、在制冷系统中预存一个电机绕组温度和压缩机运行频率的对应关系表一，并预设压缩机在相应运行频率下对应电机绕组温度的温度差阈值；

步骤2、制冷系统启动后，计算压缩机电机绕组瞬时温度并获取此时的压缩机运行频率；

步骤3、在所述对应关系表一中获取压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度，并将其与计算的瞬时温度进行比较，计算出温度差；

步骤4、判断该温度差是否在预设的阈值范围内，若在，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

具体的是，步骤1中，所述压缩机运行频率由系统制冷剂需求量和相应电子膨胀阀的开度共同确定。

进一步的是，步骤2中，通过以下步骤计算电机绕组瞬时温度：

步骤201、确定电机的磁通量变化率，所述磁通量变化率为电机对应的磁通量值与前一时刻磁通量差值除以前一时刻磁通量的值；

步骤202、判断磁通量变化率是否在规定的阈值范围内，如果在，则计算出所述电机绕组瞬时温度，如果不在，则给出故障提醒或降低一定的电机的运转频率后返回步骤201。

具体的是，步骤2中，计算电机绕组瞬时温度时，记温度差为δt，且δt＝ts-td，ts为电机绕组瞬时温度，td为所述对应关系表中压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度；计电机绕组瞬时温度的偏差为δt，且δt＝tsn-tsn-1，tsn是当前电机某一转速下瞬时温度，tsn-1是电机相同转速下前一次计算的瞬时温度，当δt≥d时，d为瞬时温度变化判定阈值，超过则判断出现瞬间快速泄漏；

当δt≥d时，则表示制冷剂在规定时间快速减少到规定百分比以下，表示制冷剂出现了快速泄漏，其中，d为温差值用于判断是否出现快速泄漏的基线，d是频率函数，d∝f(z,tw),z为压缩机运行频率，d随频率段变化而变化。

再进一步的是，步骤1中，在制冷系统中还预存温度差阈值与排气口温度的对应关系表二。

更具体的是，步骤2中，在制冷系统启动后，计算电机绕组瞬时温度并获取此时的压缩机运行频率时，还获取此时的排气口温度。

再进一步的是，步骤4中，在判断该温度差是否在预设的阈值范围内时，根据获取的排气口温度在对应关系表二中查询对应的温度差阈值，若温度差在预设的阈值范围内，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

更具体的是，当判定制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统发出报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源。

制冷系统制冷剂快速泄漏的判定系统，应用于所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，包括存储模块、压缩机运行频率获取模块、电机绕组温度计算模块及比较模块；

所述存储模块中存储有电机绕组温度和压缩机运行频率的对应关系表一，以及预设的压缩机在相应运行频率下对应电机绕组温度的温度差阈值；

所述压缩机运行频率获取模块用于获取压缩机实时的运行频率，并传输至比较模块；

所述电机绕组温度计算模块包括第一确定模块及第二确定模块，所述第一确定模块用于确定电机的运转实时磁通量参数，并基于所述运转实时磁通量参数与初始磁通量参数之间的比值获得所述磁通量变化率，所述第二确定模块用于根据磁通量变化率计算出电机绕组的瞬时温度值；

所述比较模块用于在计算出电机绕组瞬时温度且获取到此时的压缩机运行频率时，在所述对应关系表一中获取压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度，并将其与计算的瞬时温度进行比较，计算出温度差，并判断该温度差是否在预设的阈值范围内，若在，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

具体的是，所述电机绕组温度计算模块还包括第三确定模块、补偿模块与压缩机参数自整定模块；

所述第三确定模块用于在第一确定模块获得所述磁通量变化率后，根据该磁通量变化率确定电机对应的角度误差；

所述补偿模块用于基于所述角度误差对所述电机进行角度补偿；

所述压缩机参数自整定模块用于在补偿模块对所述电机进行角度补偿后，对该磁通量变化率进行调整和重新确定。

本发明的有益效果是，通过上述制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法及系统，首先，在制冷系统中预存一个电机绕组温度和压缩机运行频率的对应关系表一，并预设压缩机在相应运行频率下对应电机绕组温度的温度差阈值；其次，制冷系统启动后，计算电机绕组瞬时温度并获取此时的压缩机运行频率；然后，在所述对应关系表一中获取压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度，并将其与计算的瞬时温度进行比较，计算出温度差；最后，判断该温度差是否在预设的阈值范围内，若在，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。因此，本发明能够对制冷剂的快速泄漏进行及时有效的判定，并且，无需额外的投入成本。

附图说明

图1为实施例3制冷系统制冷剂快速泄漏的判定系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

实施例1

本实施例制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，包括如下步骤：

步骤1、在制冷系统中预存一个电机绕组温度和压缩机运行频率的对应关系表一，并预设压缩机在相应运行频率下对应电机绕组温度的温度差阈值；其中，考虑到压缩机频率的实际影响因素，压缩机运行频率可由系统制冷剂需求量和相应电子膨胀阀的开度共同确定。

步骤2、步骤2、制冷系统启动后，计算压缩机电机绕组瞬时温度并获取此时的压缩机运行频率。

步骤3、在所述对应关系表一中获取压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度，并将其与计算的瞬时温度进行比较，计算出温度差。

步骤4、判断该温度差是否在预设的阈值范围内，若在，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

上述方法中，步骤1中，压缩机运行频率由系统制冷剂需求量和相应电子膨胀阀的开度共同确定。

步骤2中，通过以下步骤计算电机绕组瞬时温度：

步骤201、确定电机的磁通量变化率，磁通量变化率为电机对应的磁通量值与前一时刻磁通量差值除以前一时刻磁通量的值；

步骤202、判断磁通量变化率是否在规定的阈值范围内，如果在，则计算出所述电机绕组瞬时温度，如果不在，则给出故障提醒或降低一定的电机的运转频率后返回步骤201，此处，给出故障提醒可能是因压缩机或电机出现故障，而影响磁通量的检测，此时，需相关人员对相应故障进行排查处理后再决定是否去检测电机的磁通量变化率；而降低一定的电机的运转频率后再去重新确定电机的磁通量变化率的方式，是因为较大的运转频率下，对磁通量的检测会存在影响，因此，只需降低一定量的电机运转频率后再去检测磁通量，此时，计算出电机绕组温度，进而去计算温度差也是符合本申请的思路要求的，也能够判断出制冷剂是否出现泄漏。

实际应用时，步骤2中，计算电机绕组瞬时温度时，记温度差为δt，且δt＝ts-td，ts为电机绕组瞬时温度，td为对应关系表中压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度；计电机绕组瞬时温度的偏差为δt，且δt＝tsn-tsn-1，tsn是当前电机某一转速下瞬时温度，tsn-1是电机相同转速下前一次计算的瞬时温度，当δt≥d时，d为瞬时温度变化判定阈值，超过则判断出现瞬间快速泄漏；当δt≥d时，则表示制冷剂在规定时间快速减少到规定百分比以下，表示制冷剂出现了快速泄漏，其中，d为温差值用于判断是否出现快速泄漏的基线，d是频率函数，d∝f(z,tw),z为压缩机运行频率，d随频率段变化而变化。根据实际的工况以及行业经验，由试验确认的制冷剂快速减少的判定量，如达到初始制冷剂的80％或以下，就表明快速泄漏，同理，也可以根据需要设置70％、60％等一系列的缺氟基线进行判断，形成di,分别为d80,d70,d60…，di∝f(z)。

实际工作时，当判定制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统可发出报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源，便于相关人员进行检修。

实施例2

本实施例2除应用实施例1中的步骤1-4外，相较于实施例1，本实施例的步骤1中，在制冷系统中还预存温度差阈值与排气口温度的对应关系表二。

并且，相较于实施例1，在本实施例的步骤2中，考虑到环境温度对制冷系统的影响，在制冷系统启动后，计算电机绕组瞬时温度并获取此时的压缩机运行频率时，还获取此时的排气口温度。

并且，相较于实施例1，在本实施例的步骤4中，在判断该温度差是否在预设的阈值范围内时，考虑到环境温度对制冷系统的影响，根据获取的排气口温度在对应关系表二中查询对应的温度差阈值，若温度差在预设的阈值范围内，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

同样，利用本实施例，在实际工作时，当判定制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统可发出报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源，便于相关人员进行检修。

而除了以上区别步骤外，本实施例2的其他具体应用方式均可参考实施例1，此处不再详述。

实施例3

本实施例的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定系统，可应用于实施例1或实施例2提到的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法。此处只对应用于实施例1的方法对本实施例的系统进行详细描述，本实施例的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定系统包括存储模块、压缩机运行频率获取模块、电机绕组温度计算模块及比较模块，其结构框图参见图1，其中：

存储模块中存储有电机绕组温度和压缩机运行频率的对应关系表一，以及预设的压缩机在相应运行频率下对应电机绕组温度的温度差阈值；压缩机运行频率获取模块用于获取压缩机实时的运行频率，并传输至比较模块；电机绕组温度计算模块包括第一确定模块及第二确定模块，所述第一确定模块用于确定电机的运转实时磁通量参数，并基于所述运转实时磁通量参数与初始磁通量参数之间的比值获得所述磁通量变化率，所述第二确定模块用于根据磁通量变化率计算出电机绕组的瞬时温度值；比较模块用于在计算出电机绕组瞬时温度且获取到此时的压缩机运行频率时，在所述对应关系表一中获取压缩机在该运行频率下对应的电机绕组温度，并将其与计算的瞬时温度进行比较，计算出温度差，并判断该温度差是否在预设的阈值范围内，若在，则判定制冷剂正常，否则判定制冷剂出现快速泄漏。

实际应用时，电机绕组温度计算模块还包括第三确定模块、补偿模块与压缩机参数自整定模块；其中，第三确定模块用于在第一确定模块获得所述磁通量变化率后，根据该磁通量变化率确定电机对应的角度误差；补偿模块用于基于所述角度误差对所述电机进行角度补偿；压缩机参数自整定模块用于在补偿模块对所述电机进行角度补偿后，对该磁通量变化率进行调整和重新确定。

具体应用时，本实施例的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定系统在应用于实施例2的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法时，可参考实施例2中对该方法的详细阐述，即：为了更精确地判定出制冷剂是否出现快速泄漏，将外部的环境温度考虑进来，具体只需将实施例2中相应部分替换到本实施例的相应功能模块即可实现，此处不再赘述。