用液位法和采样法实时测量压缩机油中制冷剂质量的方法

摘要

用液位法和采样法实时测量压缩机油中制冷剂质量的方法，属于制冷与空调技术领域。该方法包括：测量压缩机内混合物的液位L，确定油和制冷剂混合物的体积V；测量混合物的温度T和压力P得到油的密度ρ

说明书

技术领域：

本发明涉及一种测量压缩机油中制冷剂质量的方法，特别是一种用液位法和采样法实时测量压缩机油中制冷剂质量的方法，属于制冷与空调技术领域。

背景技术：

对于蒸汽压缩制冷系统，压缩机油中不可避免的溶解一定的制冷剂，油中溶解的制冷剂的多少对于系统和压缩机的性能都产生不同程度的影响，确定压缩机在不同工况下油中溶解的制冷剂质量对指导空调换热器的设计以及评价系统的特性非常重要。

目前通常采用溶解度法来确定压缩机油中制冷剂的质量。溶解度法是根据已有的油制冷剂混合物在不同温度和不同压力下制冷剂在油中饱和溶解曲线来确定混合物中制冷剂的溶解度，然后再利用压缩机中油的质量乘以制冷剂的溶解度便可以得到压缩机油中的制冷剂的质量。已有的技术中Harms在文献“AccurateCharge Inventory Modeling for Unitary Air Conditioners”[Harms，Todd M.；Groll，Eckhard A.；Braun，James E.Source：HVAC and R Research，v9，n1，January，2003，p55-78]中利用溶解度法测量了压缩机油中制冷剂的质量。由于制冷剂在油中的溶解度与制冷剂油混合物的温度和压力关系的数据只有饱和状态的数据，且温度和压力的范围受到限制。如果需要获得足够的数据，需要大量的实验。并且采用的油的质量并不是压缩机中实际的油质量。在不同工况下，压缩机中的油不可避免地被带到制冷系统回路中，造成压缩机中油质量的减少，这种情况在开机工况下更为明显。这种方法并没有考虑到被带到制冷系统中的油质量的减少。它采用的油质量为压缩机初始冲入的油质量。

发明内容：

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提出了用采样法和液位法结合的方法来实时测量压缩机油中的制冷剂的质量，并通过油和制冷剂注入装置分别向压缩机和系统注入相同质量的油和制冷剂，保持压缩机和系统的性能不变。

本发明测量方法使用的测量系统包括三个部分：测量装置部分，油注入装置部分和制冷剂注入装置部分。

测量装置部分包括液位计，截止阀，真空泵，天平和采样桶。

油注入装置部分包括天平，高压油罐，高压软管，截止阀，调节阀和单向阀。

制冷剂注入装置部分包括天平，高压制冷剂罐，高压软管，截止阀，调节阀和单向阀。

本发明测量方法包括以下步骤：

1)确定压缩机内油和制冷剂混合物的液位L和体积V之间的关系曲线；

2)根据液位与体积之间的关系曲线，通过测量压缩机内油和制冷剂混合物的液位L获得油和制冷剂混合物的体积V；

3)通过温度传感器和压力传感器测得油和制冷剂混合物的温度T和压力P；

4)根据油和制冷剂的物性以及所测的温度T和压力P得到油的密度ρ_oil和制冷剂的密度ρ_ref；

5)采样确定油和制冷剂混合物中制冷剂的浓度和油的浓度

6)计算油和制冷剂混合物的密度

7)计算压缩机内油和制冷剂混合物的质量M＝ρ×V；

8)计算油和制冷剂混合物中制冷剂的质量

9)通过制冷剂注入装置向系统内注入与采样相同质量的制冷剂；

10)通过油注入装置向压缩机内注入与采样相同质量的油；

本发明方法由于采用液位法和采样法，可以比较准确地确定出压缩机中的油的实际含量以及油中制冷剂的浓度，故对压缩机油中含有的制冷剂质量的测量更加准确。并且能够实时补充采样抽取的油和制冷剂，不影响压缩机和系统的工作性能。

附图说明：

图1为本发明测量方法使用的测量系统结构示意图。图中，1为压缩机，2为气液分离器，3为液位计，4为真空泵，5为A1截止阀，6为B1截止阀，7为C1截止阀，8为A2截止阀，9为B2截止阀，10为C2截止阀，11为A3截止阀，12为B3截止阀，13为C3截止阀，14为采样桶，15为A单向阀，16为B单向阀，17为A调节阀，18为B调节阀，19为高压油罐，20为制冷剂罐，21为A电子称，22为B电子称，23为毛细管，24为压力传感器，25为温度传感器。

具体实施方法：

下面结合附图对本发明测量方法的具体实施作进一步描述。

如图1所示，本发明测量方法使用的测量系统包括三个部分。

测量装置部分由液位计3，A1截止阀5，B1截止阀6，C1截止阀7，真空泵4，毛细管23和采样桶14构成。

油注入装置部分由A2截止阀8，B2截止阀9，C2截止阀10，A单向阀15，A调节阀17，高压油罐19，A电子称21以及相应的软管和管道构成。

制冷剂注入装置部分由A3截止阀11，B3截止阀12，C3截止阀13，B单向阀16，B调节阀18，制冷剂罐20，B电子称22以及相应的软管和管道构成。

本发明测量方法的具体实施包括下述步骤：

1)利用一个与被测压缩机1相同结构的压缩机和相同的油做压缩机的液位L和体积V实验，获得液位和体积的关系曲线；

2)通过液位计3测得油和制冷剂混合物的液位L，然后利用液位和体积的关系曲线得到压缩机1中油和制冷剂混合物的体积V；

3)通过压力传感器24和温度传感器25测得油制冷剂混合物的压力P和温度T；

4)根据油和制冷剂的物性以及所测的温度T和压力P得到油的密度ρ_oil和制冷剂的密度ρ_ref；

5)通过采样确定油和制冷剂混合物中油的浓度和制冷剂的浓度打开A1截止阀5和B1截止阀6，关闭C1截止阀7，利用真空泵4对采样回路抽真空，抽完真空后关闭A1截止阀5，B1截止阀6，卸下采样桶14利用电子称称重记为W₁。重新装上采样桶14，打开A1截止阀5，B1截止阀6，再次抽真空，抽真空结束后关闭A1截止阀5。打开与压缩机1连接的C1截止阀7，利用采样桶14对压缩机1中的油进行采样，采样完毕后关闭A1截止阀5，B1截止阀6，卸下采样桶14，利用电子称称重记为W₂。然后慢慢打开采样桶14上的B1截止阀6，释放采样桶14中的制冷剂，直至电子称的读数不再下降时，对剩下油的采样桶进行称重记为W₃，采样得到的油的质量为(W₃-W₁)，采样得到的制冷剂的质量为(W₂-W₃)。混合物的总质量为(W₂-W₁)。混合物中制冷剂的浓度为混合物中油的浓度为

6)根据油和制冷剂混合物中制冷剂的浓度和油的浓度以及油的密度ρ_oil和制冷剂的密度ρ_ref，通过公式计算出油和制冷剂混合物的密度ρ

7)通过公式M＝ρ×V获得油和制冷剂混合物的质量M；

8)通过公式获得油和制冷剂混合物中制冷剂的质量M_ref；

9)向制冷系统中注入制冷剂：将制冷剂罐20放在B电子称22上。，打开A3截止阀11，B3截止阀12和C3截止阀13。然后慢慢打开B调节阀18，向气液分离器2的入口注入制冷剂，直到注入制冷剂的质量与采样时取得的制冷剂的质量(W₂-W₃)相等时，关闭B调节阀18，A3截止阀11，B3截止阀12和C3截止阀13。

10)向压缩机1内注入油：将高压油罐19放在A电子称21上。打开A2截止阀8，B2截止阀9和C2截止阀10。然后慢慢打开A调节阀17，向压缩机1注入油，直到注入油的质量与采样时取得的油的质量(W₃-W₁)相等时，关闭A调节阀17，A2截止阀8，B2截止阀9和C2截止阀10。

通过采样法来确定压缩机中油和制冷剂混合物的浓度关系。液位法和采样法结合可以得到油和制冷剂混合物的总质量以及压缩机油中的制冷剂质量。制冷剂和油的注入装置又可以补充采样抽取的油和制冷剂，不影响压缩机和系统的工作性能。