专利名称：冷水机组的冷冻水流量检测方法
技术领域：
本发明涉及一种空调设备冷冻水流量的检测方法，特别是一种冷水机组冷冻水流量的检测方法。
背景技术：
在冷水机组中，流入冷水机组的水流量是一个非常重要的参数。在冷水机组制冷产生冷冻水时，若冷水机组蒸发器采用板式换热器，则冷冻水流量过小时，容易引起冷水机组的蒸发器冻坏，从而损坏整个空调系统，因此冷水机组中需要实时检测冷冻水流量从而确保实际冷冻水流量满足要求。现有技术通常采用在冷水机组蒸发器侧冷冻水管路上设置测试水流量的装置(如水流测量开关或水压差开关)的方法来解决此问题，然而设置测试水流量的装置不仅增加了空调系统的成本，而且水流测量开关使用寿命短，水压差开关在冬季容易被冻坏，给空调系统的制造厂家带来一些产品质量的投诉，同时也增加了空调系统用户的维护维修费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷水机组冷冻水流量的检测方法，要解决的技术问题是在满足冷水机组性能和可靠性的同时，降低空调系统的成本。本发明采用以下技术方案一种冷水机组的冷冻水流量检测方法，包括以下步骤 一、在冷水机组上安装压力和温度传感器；二、冷水机组的控制器计算蒸发器的水循环侧所吸收的冷量；三、冷水机组的控制器计算当前的水流量；四、冷水机组的控制器将计算的当前水流量与冷水机组出厂时设定的名义水流量Vgx进行比较，当不满足Vg 义X80%时，发出水流量不足的报警信号。本发明所述的压缩机吸气管上安装压力传感器和温度传感器；蒸发器冷媒出管上安装温度传感器；冷凝器冷媒出管上安装温度传感器；蒸发器冷冻水入管及蒸发器冷冻水出管上分别安装温度传感器。本发明所述的蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量根据压缩机排气量Votp、蒸发器制冷剂进出口的焓差Ii1-Il4和压缩机吸气管吸气密度P工，计算得出，所述冷水机组的控制器运用公式计算制冷剂侧制冷量Q = VcompX (hrh4) X Pro本发明所述的蒸发器冷媒出管焓值Ii1和压缩机吸气管吸气密度P r的确定方法 压缩机吸气管测点1’处压力传感器和温度传感器、蒸发器冷媒出管测点1处温度传感器分别把监测到的吸气压力~、吸气温度V、蒸发器冷媒出管温度T1传入冷水机组的控制器， 冷水机组的控制器根据制冷剂物性参数吸气压力Pr、吸气温度T1.蒸发器冷媒出管温度 T1,按制冷剂的热力性质计算公式(制冷剂焓值计算公式及密度计算公式)，分别计算得到蒸发器冷媒出管焓值Ii1和压缩机吸气管吸气密度P1，。本发明所述的冷凝器冷媒出管温度传感器把监测到的冷凝器冷媒出管温度T3传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据制冷剂物性参数冷凝器冷媒出管温度T3，按热力性质计算公式编写程序，可获得冷凝器冷媒出管的焓值、，即求得h4。本发明所述的制冷剂包括R123、R134a、RlU R12、R13、R14、R21、R22、R23、R113、 R114、R500、R502、RC318。本发明所述的蒸发器冷冻水入管温度传感器和蒸发器冷冻水出管温度传感器分别把蒸发器冷冻水入管温度Twl和蒸发器冷冻水出管温度Tw2传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据公式计算当前水流量v#= Q+[CX (Twl-Tw2)],得出当前的水流量，其中，C是水的比热，为常数，Q是蒸发器水循环侧所吸收的冷量。本发明所述的当彡V^i X80%时，继续根据压缩机吸气压力传感器、压缩机吸气温度传感器、蒸发器冷媒出管温度传感器、冷凝器冷媒出管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器获得的信号，计算当前水流量。本发明所述的冷水机组的控制器每5秒计算一次当前水流量。本发明与现有技术相比，冷水机组的控制器利用冷水机组上的监测装置检测到的压力和温度信号，根据冷水组机的固有特性，依据能量守恒定律，计算得到空调机组的水流量，不仅保证冷水机组的性能和可靠性，避免了水压差开关冬季易被冻坏，水流测量开关使用寿命短的缺点，而且降低了冷水机组的成本，也方便了冷水机组售后维护，降低了冷水系统用户的维护维修费用。
图1是本发明冷水机组的测点安装位置示意图。图2是冷水机组中蒸发器的能量交换图。图3是冷水机组的制冷剂压焓图。图4是本发明的检测控制方法流程图。图5是本发明的另一种冷水机组的测点安装位置示意图。图6是另一种冷水机组的制冷剂压焓图。图7是另一种冷水机组中蒸发器的能量交换图。图8是另一种本发明的检测控制方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。本发明的冷水机组的水流量检测方法，基于以下思路1、对于容积式压缩机，制冷剂排气量是固定的，冷水机组运行在不同工况下，蒸发器的制冷剂循环侧所提供的制冷量可以通过制冷剂的热力性质计算公式计算出来。2、再根据能量守恒定理，计算蒸发器的水循环侧所吸收的冷量。3、最后根据蒸发器的水循环侧吸收的冷量，计算出水流量。计算得到的水流量只要不低于名义水流量V名义的80%，根据GB/T18430. 1-2007或GB/T18430. 2-2008标准中的要求，根据该冷水机组为风冷冷水机组还是水冷冷水机组确定名义工况，冷水机组在名义工况下运行时的水流量即为名义水流量。就可以满足冷水机组对水流量的要求。本发明的冷水机组冷冻水流量的检测方法，包括以下步骤一、在冷水机组上安装压力和温度传感器，压力传感器测得测点处的压力值，温度传感器测得测点处的温度值，压力传感器和温度传感器的测点安装位置包括压缩机吸气管上安装压力传感器和温度传感器；蒸发器冷媒出管上安装温度传感器；冷凝器冷媒出管上安装温度传感器；蒸发器冷冻水入管及蒸发器冷冻水出管上分别安装温度传感器。如图1所示，压缩机吸气管测点1’处安装压力传感器和温度传感器，得到压力值 P1，及温度值V ；蒸发器冷媒出管测点1处安装温度传感器，得到温度值T1 ；冷凝器冷媒出管测点3处安装温度传感器，得到温度值T3 ；蒸发器冷冻水入管Wl及蒸发器冷冻水出管W2 上分别安装温度传感器，得到温度值Twl及Tw2。压力传感器和温度传感器均与冷水机组控制器电连接，将定时采集的压力和温度数据输入冷水机组控制器中。二、冷水机组的控制器计算蒸发器的水循环侧所吸收的冷量。根据能量守恒原理，如图2所示，蒸发器水循环侧的放热量等于蒸发器制冷剂循环侧制冷剂的制冷量。蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量可以根据压缩机排气量νωΜΡ、蒸发器制冷剂进出口的焓差Ii1-Il4和压缩机吸气管吸气密度P r计算得出。对于定容式压缩机，其排气量Vtomp可看作是固定的，该值可以在实验室测试计算得出，也可以由压缩机厂商直接提供。蒸发器冷媒进管焓值h4的确定方法如图3所示，根据制冷剂的压焓图，蒸发器冷媒进管焓值h4近似等于冷凝器冷媒出管的焓值ti3。冷凝器冷媒出管温度传感器把监测到的冷凝器冷媒出管温度T3传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据制冷剂，该制冷剂包括 R123、R134a、Rll、R12、R13、R14、R21、R22、R23、R113、R114、R500、R502、RC318，物性参数冷凝器冷媒出管温度T3，按热力性质计算公式编写程序，可获得冷凝器冷媒出管的焓值h3，即求得h4。制冷剂的热力性质计算公式为对氨采用维里型状态方程；R123采用日本木神原贤和渡部康一等人拟合的索阿夫-瑞里奇-邝状态方程(Soavc-Redlich-Kwong) ；采用美国威尔逊(Wilson)等人拟合的马丁-侯状态方程(Martin-Hou)；其余12种氟里昂制冷剂采用道宁(Downing)拟合的马丁-侯状态方程。蒸发器冷媒出管焓值Ii1和压缩机吸气管吸气密度P工，的确定方法压缩机吸气管测点1’处压力传感器和温度传感器、蒸发器冷媒出管测点1处温度传感器分别把监测到的吸气压力P1.、吸气温度V、蒸发器冷媒出管温度T1传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据制冷剂物性参数吸气压力Pi，、吸气温度T1.蒸发器冷媒出管温度T1,按制冷剂的热力性质计算公式(制冷剂气体焓值计算公式及气体密度计算公式)，分别计算得到蒸发器冷媒出管焓值hi和压缩机吸气管吸气密度P1，。根据以上得出的参数VroMP、h4、hp P ρ冷水机组的控制器运用公式计算制冷剂侧制冷量Q = VcompX (hrh4) X ρ ρ蒸发器水循环侧所吸收的冷量(或称放热量)等于蒸发器制冷剂循环侧制冷剂的制冷量。三、冷水机组的控制器计算当前的水流量，蒸发器冷冻水入管温度传感器和蒸发器冷冻水出管温度传感器分别把蒸发器冷冻水入管温度Twl和蒸发器冷冻水出管温度Tw2传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据公式计算当前水流量V# = Q+[CX (Twl-Tw2)],就可以得出当前的水流量。其中，C是水的比热，为常数，Q是蒸发器水循环侧所吸收的冷量(或称放热量)。
四、如图4所示，冷水机组的控制器将计算的当前水流量Vp与冷水机组出厂时设定的名义水流量V^i进行比较，当V^i X80%时，继续根据压缩机吸气压力传感器、压缩机吸气温度传感器、蒸发器冷媒出管温度传感器、冷凝器冷媒出管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器获得的信号，计算当前水流量。冷水机组的控制器每5秒计算一次当前水流量。当不满足ViSV^^XSOW时，发出水流量不足的报警信号。实施例1，在实验室测试一台深圳麦克维尔空调有限公司生产的R22型IOP风冷冷水机组，制冷剂为R22，压缩机体积流量Vkjmp为0. 00922m3/S，名义水流量V ^sx为4. 94m3/ h。在实验室用日本鹭宫的型号为NSK-BA042D-125的压力传感器测量压力，用丹东国通电子元件有限公司的型号为PT1000的温度传感器测量温度。测量是在风冷冷水机组开机运行5min时间开始。1、在机组运行1小时时各个压力和温度传感器测得的数据如表1。表1本实施例中压力和温度测得值
压力 P(MI^a)温度T(°C )压缩机吸气管测点20. 65619. 76蒸发器冷媒出管测点115. 94冷凝器冷媒出管测点459. 08蒸发器冷冻水入管测点《120. 37蒸发器冷冻水出管测点《214. 012、根据表1的温度、压力，根据道宁(Downing)拟合的马丁-侯状态方程，
ptJ =
RT
v-b,
+Σ
'0 i=2
4 +B1T+ Cte
.^FMr
-KTITc
+ (A6+B6xT + C6x e-ExJ/Jc) / [e0" χ (1 + CrQav )]；
h=aT. f ι τ+pv+J
2 +Je
3
-KTlTc
4
Λ
Λ
Λ
Λ
“0 2(o-b0f 3(o-b0f 4(o-b0)4
1 + -
T
a
c,
C,
υ-L·
2 …- )2 3(u-^0)3 4(u-^0)4
+ X其中，ρ为压力，kPa; J为换算系数，J= 100 ;T为温度，K; υ为比容，m3/kg ;TC为临界温度，Tc = 369K ；h 为比焓，kj/kg ；R, b。，A2, B2, C2, A3, B3, C3, A4, B4, C4, A5, B5, C5, A6, B6, C6，a，b，c，d，f，X，K，a，c'为常数。计算得到蒸发器冷媒出管焓值Ii1及吸气密度P工，。计算吸气密度P工.的具体计算过程如下T = 19. 760C= 292. 91K，假定比容 υ = 0. 0467，则
权利要求
1.一种冷水机组的冷冻水流量检测方法，包括以下步骤一、在冷水机组上安装压力和温度传感器；二、冷水机组的控制器计算蒸发器的水循环侧所吸收的冷量；三、冷水机组的控制器计算当前的水流量；四、冷水机组的控制器将计算的当前水流量V#，与冷水机组出厂时设定的名义水流量Vm进行比较，当不满足V71^VM X80%时，发出水流量不足的报警信号。
2.根据权利要求1所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述压缩机吸气管上安装压力传感器和温度传感器；蒸发器冷媒出管上安装温度传感器；冷凝器冷媒出管上安装温度传感器；蒸发器冷冻水入管及蒸发器冷冻水出管上分别安装温度传感器。
3.根据权利要求3所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量根据压缩机排气量Votp、蒸发器制冷剂进出口的焓Sh1-Ii4和压缩机吸气管吸气密度P工，计算得出，所述冷水机组的控制器运用公式计算制冷剂侧制冷量Q=Vcomp X (h「h4) X P r。
4.根据权利要求4所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述蒸发器冷媒出管焓值hi和压缩机吸气管吸气密度P r的确定方法压缩机吸气管测点1’处压力传感器和温度传感器、蒸发器冷媒出管测点1处温度传感器分别把监测到的吸气压力P1，、 吸气温度IV、蒸发器冷媒出管温度T1传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据制冷剂物性参数吸气压力Pr、吸气温度V蒸发器冷媒出管温度T1，按制冷剂的热力性质计算公式(制冷剂焓值计算公式及密度计算公式)，分别计算得到蒸发器冷媒出管焓值Ii1和压缩机吸气管吸气密度Pρ
5.根据权利要求5所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述冷凝器冷媒出管温度传感器把监测到的冷凝器冷媒出管温度T3传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据制冷剂物性参数冷凝器冷媒出管温度T3，按热力性质计算公式编写程序，可获得冷凝器冷媒出管的焓值、，即求得h4。
6.根据权利要求6所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述制冷剂包括 R123、R134a、Rll、R12、R13、R14、R21、R22、R23、R113、R114、R500、R502、RC318。
7.根据权利要求1所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述蒸发器冷冻水入管温度传感器和蒸发器冷冻水出管温度传感器分别把蒸发器冷冻水入管温度Twl 和蒸发器冷冻水出管温度Tw2传入冷水机组的控制器，冷水机组的控制器根据公式计算当前水流量V|=Q+[CX(Tw「Tw2)]，得出当前的水流量，其中，C是水的比热，为常数，Q是蒸发器水循环侧所吸收的冷量。
8.根据权利要求1所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述当V水彡V^i X80%时，继续根据压缩机吸气压力传感器、压缩机吸气温度传感器、蒸发器冷媒出管温度传感器、冷凝器冷媒出管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器、蒸发器冷冻水入管温度传感器获得的信号，计算当前水流量。
9.根据权利要求9所述的冷水机组的冷冻水流量检测方法，其特征在于所述冷水机组的控制器每5秒计算一次当前水流量。
全文摘要
本发明公开了一种冷水机组冷冻水流量的检测方法，要解决的技术问题是在满足冷水机组性能和可靠性的同时，降低空调系统的成本。本发明包括以下步骤一、在冷水机组上安装压力和温度传感器；二、冷水机组的控制器计算蒸发器的水循环侧所吸收的冷量；三、冷水机组的控制器计算当前的水流量；四、冷水机组的控制器将计算的当前水流量V水，与冷水机组出厂时设定的名义水流量V名义进行比较，当不满足V水≥V名义×80％时，发出水流量不足的报警信号。与现有技术相比，利用冷水机组上的监测装置检测到的压力和温度信号，计算得到空调机组的水流量，不仅保证冷水机组的性能和可靠性，避免了水压差开关冬季易被冻坏，水流测量开关使用寿命短的缺点。
文档编号G01F1/34GK102519520SQ20111042436
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者余明柏, 刘芳丽, 周威, 孙祥立, 尹茜, 杨成, 蔡永坚, 邓行, 金财进 申请人:深圳麦克维尔空调有限公司