本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)分析領(lǐng)域，具體涉及一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法、裝置和測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)：

制冷系統(tǒng)是一種將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機(jī)器，制冷系統(tǒng)內(nèi)參與熱力過程變化(能量轉(zhuǎn)換和熱量轉(zhuǎn)移)的工質(zhì)稱為制冷劑。制冷系統(tǒng)一般由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及節(jié)流閥組成，一些制冷系統(tǒng)還會(huì)包括中間壓力容器(比如閃發(fā)器或者中間冷卻器)。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，在很多場(chǎng)合下，需要壓縮機(jī)工作在大壓縮比的工況下，而傳統(tǒng)的單級(jí)壓縮技術(shù)在壓縮比較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)排氣溫度過高，容積效率偏低等問題，而準(zhǔn)雙級(jí)或雙級(jí)壓縮技術(shù)在制冷系統(tǒng)中得應(yīng)用可以解決上述大部分問題，因此帶中間壓力容器的準(zhǔn)雙級(jí)或雙級(jí)壓縮機(jī)組在制冷系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

但由于氣候條件、安裝位置、使用情況和負(fù)荷條件等實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的影響，上述帶中間壓力容器的制冷系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行性能與廠家在焓差實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)試數(shù)據(jù)存在較大差異。為了保證制冷系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能，實(shí)時(shí)獲取帶中間壓力容器的制冷系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的狀態(tài)參數(shù)就顯得尤為重要。制冷劑質(zhì)量流量是判斷制冷系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的重要參數(shù)，目前對(duì)于制冷劑質(zhì)量流量的測(cè)量方式是通過科里奧利質(zhì)量流量計(jì)來獲取，但這種方法并不適用于機(jī)組性能的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，其主要原因在于：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)需要焊接在冷凝器出口的液相管道上，會(huì)給正在運(yùn)行的制冷系統(tǒng)機(jī)組造成破壞，用戶接受度較差。

因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法會(huì)破壞制冷系統(tǒng)機(jī)組的缺陷，成為一個(gè)亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法會(huì)破壞制冷系統(tǒng)機(jī)組。

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法，用于制冷系統(tǒng)中，所述制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力容器和節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器的出口連接所述壓縮機(jī)的入口，所述壓縮機(jī)的出口連接所述冷凝器的入口，所述方法包括：獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；獲取所述壓縮機(jī)的吸氣溫度和排氣溫度，獲取壓縮機(jī)殼體表面溫度、壓縮機(jī)周圍的環(huán)境溫度和所述壓縮機(jī)的消耗功率；獲取從所述中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；獲取所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；獲取制冷劑混合物的含油率；根據(jù)所述蒸發(fā)壓力和所述吸氣溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)吸氣口制冷劑的第一焓值，根據(jù)所述冷凝壓力和所述排氣溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)排氣口制冷劑的第二焓值；根據(jù)所述噴射溫度計(jì)算得到所述中間壓力容器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值和液態(tài)制冷劑的第四焓值；根據(jù)所述第一過冷溫度和所述冷凝壓力計(jì)算得到所述冷凝器出口處制冷劑的第五焓值；根據(jù)所述吸氣溫度、所述排氣溫度計(jì)算得到所述所述壓縮機(jī)的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差，根據(jù)所述殼體表面溫度和所述環(huán)境溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)與外界環(huán)境的換熱量；根據(jù)所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述換熱量、所述壓縮機(jī)的消耗功率以及所述制冷劑混合物的含油率計(jì)算得到所述制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述換熱量、所述壓縮機(jī)的消耗功率以及所述制冷劑混合物的含油率計(jì)算得到所述制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量包括：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,low＝m_mix,low·(1-λ)

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,high＝m_mix,high·(1-λ)

其中，m_mix,low是所述第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_mix,high是所述第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_r,low是所述第一制冷劑質(zhì)量流量，m_r,high是所述第二制冷劑質(zhì)量流量，E_com是所述壓縮機(jī)的消耗功率；是所述換熱量；h₁是所述第一焓值，h₂是所述第二焓值，h₃是所述第三焓值，h₄是所述第四焓值，h₅是所述第五焓值，h_2,oil-h_1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷劑混合物的含油率。

優(yōu)選地，所述獲取所述制冷系統(tǒng)中的所述制冷劑混合物的含油率包括：采集流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑混合物的第一折射率和流經(jīng)所述蒸發(fā)器的制冷劑混合物的第二折射率；根據(jù)所述第一、二折射率計(jì)算得到所述制冷劑混合物的含油率。

優(yōu)選地，所述獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力包括：采集所述蒸發(fā)器和所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第一、二飽和溫度；根據(jù)所述第一飽和溫度計(jì)算出所述蒸發(fā)壓力，根據(jù)所述第二飽和溫度計(jì)算出所述冷凝壓力。

優(yōu)選地，所述獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力包括：采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力獲得所述蒸發(fā)壓力；采集所述壓縮機(jī)的排氣壓力獲得所述冷凝壓力。

優(yōu)選地，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)還包括：獲取所述中間冷卻器出口處的第二過冷溫度；根據(jù)所述第二過冷溫度計(jì)算得到所述第四焓值。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量裝置，用于制冷系統(tǒng)中，所述制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力容器和節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器的出口連接所述壓縮機(jī)的入口，所述壓縮機(jī)的出口連接所述冷凝器的入口，所述裝置包括：第一獲取模塊，用于獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；獲取所述壓縮機(jī)的吸氣溫度和排氣溫度，獲取壓縮機(jī)殼體表面溫度、壓縮機(jī)周圍的環(huán)境溫度和所述壓縮機(jī)的消耗功率；獲取從所述中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；獲取所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；獲取制冷劑混合物的含油率和所述壓縮機(jī)的消耗功率；第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述蒸發(fā)壓力和所述吸氣溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)吸氣口制冷劑的第一焓值，根據(jù)所述冷凝壓力和所述排氣溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)排氣口制冷的的第二焓值；根據(jù)所述噴射溫度計(jì)算得到所述中間壓力容器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值和液態(tài)制冷劑的第四焓值；根據(jù)所述第一過冷溫度和所述冷凝壓力計(jì)算得到所述冷凝器出口處制冷劑的第五焓值；根據(jù)所述吸氣溫度、所述排氣溫度計(jì)算得到所述所述壓縮機(jī)的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差，根據(jù)所述殼體表面溫度和所述環(huán)境溫度計(jì)算得到所述壓縮機(jī)與外界環(huán)境的換熱量；第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一、二、三、四、五焓值、所述焓值差、所述換熱量、所述壓縮機(jī)的消耗功率以及所述制冷劑混合物的含油率計(jì)算得到所述制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。

優(yōu)選地，第一計(jì)算單元，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

第二計(jì)算單元，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

第三計(jì)算單元，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,low＝m_mix,low·(1-λ)

第四計(jì)算單元，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,high＝m_mix,high·(1-λ)

其中，m_mix,low是所述第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_mix,high是所述第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_r,low是所述第一制冷劑質(zhì)量流量，m_r,high是所述第二制冷劑質(zhì)量流量，E_com是所述壓縮機(jī)的消耗功率；是所述換熱量；h₁是所述第一焓值，h₂是所述第二焓值，h₃是所述第三焓值，h₄是所述第四焓值，h₅是所述第五焓值，h_2,oil-h_1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷劑混合物的含油率。

優(yōu)選地，所述第一獲取模塊包括：采集單元，用于采集流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑混合物的第一折射率和流經(jīng)所述蒸發(fā)器的制冷劑混合物的第二折射率；第三計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第一、二折射率計(jì)算得到所述制冷劑混合物的含油率。

優(yōu)選地，所述第一獲取模塊包括：第二采集單元，用于采集所述蒸發(fā)器和所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第一、二飽和溫度；第四計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第一飽和溫度計(jì)算出所述蒸發(fā)壓力，根據(jù)所述第二飽和溫度計(jì)算出所述冷凝壓力。

優(yōu)選地，所述第一獲取模塊包括：第三采集單元，用于采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力獲得所述蒸發(fā)壓力；第四采集單元，用于采集所述壓縮機(jī)的排氣壓力獲得所述冷凝壓力。

優(yōu)選地，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)還包括：第二獲取模塊，用于獲取所述中間冷卻器出口處的第二過冷溫度；第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第二過冷溫度計(jì)算得到所述第四焓值。

本發(fā)明實(shí)施例的第三方面提供了一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x，用于制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力容器和節(jié)流閥，所述蒸發(fā)器的出口連接所述壓縮機(jī)的入口，所述壓縮機(jī)的出口連接所述冷凝器的入口，所述測(cè)量?jī)x包括：壓力采集器，包括：設(shè)置在所述壓縮機(jī)吸氣口的第一壓力傳感器和設(shè)置在所述壓縮機(jī)排氣口的第二壓力傳感器，分別用于采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力；溫度采集器，包括：第一溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器出口，用于采集所述壓縮機(jī)的吸氣溫度；第二溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器入口，用于采集所述壓縮機(jī)的排氣溫度；第三溫度傳感器，設(shè)置在所述中間壓力容器噴射口處，用于采集從所述中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；第四溫度傳感器，設(shè)置在所述壓縮機(jī)殼體表面，用于采集所述壓縮機(jī)的殼體表面溫度；第五溫度傳感器，用于采集所述壓縮機(jī)周圍的環(huán)境溫度；第六溫度傳感器，設(shè)置在所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集所述蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度；第七溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器的兩相區(qū)，用于采集所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第二飽和溫度；第八溫度傳感器，設(shè)置在所述冷凝器出口處，用于采集所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；電能采集器，包括壓縮機(jī)功率傳感器，用于采集所述壓縮機(jī)的消耗功率；處理器，與所述壓力采集器、所述溫度采集器以及所述電能采集器分別連接，用于獲取所述壓力采集器、所述溫度采集器以及所述電能采集器的采集數(shù)據(jù)和所述制冷系統(tǒng)中制冷劑混合物的含油率，并利用本發(fā)明實(shí)施例的第一方面所述的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法計(jì)算出所述制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。

優(yōu)選地，還包括：第一光學(xué)傳感器，所述第一光學(xué)傳感器設(shè)置在所述冷凝器的出口處，用于采集流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑混合物的第一折射率。

優(yōu)選地，還包括：第二光學(xué)傳感器，所述第二光學(xué)傳感器設(shè)置在所述中間壓力容器的出口處，用于采集流經(jīng)所述蒸發(fā)器的制冷劑混合物的第二折射率；所述處理器還用于根據(jù)所述第一折射率和所述第二折射率計(jì)算得到所述制冷劑混合物的含油率。

優(yōu)選地，還包括：壓力采集器，所述壓力采集器包括設(shè)置在所述壓縮機(jī)吸氣口的第一壓力傳感器和設(shè)置在所述壓縮機(jī)排氣口的第二壓力傳感器，用于采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力得到所述蒸發(fā)壓力，采集所述壓縮機(jī)的排氣壓力得到所述冷凝壓力。

優(yōu)選地，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)，所述溫度采集器還包括：第九溫度傳感器，設(shè)置在所述中間冷卻器的出口處，用于采集所述中間冷卻器出口處的第二過冷溫度。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提供的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法、裝置和測(cè)量?jī)x，通過將壓力采集器、溫度采集器、電能采集器中的不同傳感器設(shè)置在制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置，實(shí)時(shí)采集制冷系統(tǒng)的各個(gè)相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)傳輸至處理器，處理器根據(jù)各個(gè)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到該制冷系統(tǒng)中制冷劑的質(zhì)量流量，如此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測(cè)量，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案操作簡(jiǎn)單，無需破壞制冷系統(tǒng)中的原件即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，避免了測(cè)量過程給制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來的不良影響，提高了用戶體驗(yàn)。

2、本發(fā)明提供的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法、裝置和測(cè)量?jī)x，所獲取到的制冷系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及其中間計(jì)算參量不僅可以用于計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測(cè)量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)參考。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法的一個(gè)流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量裝置的一個(gè)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x的一個(gè)框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的帶有閃發(fā)器的單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)組制冷系統(tǒng)的一個(gè)原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的帶有中間冷卻器的單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)組制冷系統(tǒng)的一個(gè)原理圖；

附圖標(biāo)記：41-蒸發(fā)器，42-壓縮機(jī)，43-冷凝器，44-閃發(fā)器，45-節(jié)流閥，46-中間冷卻器，311-第一壓力傳感器，312-第二壓力傳感器，321-第一溫度傳感器，322第二溫度傳感器，323-第三溫度傳感器，324第四溫度傳感器，325-第五溫度傳感器，326-第六溫度傳感器，327-第七溫度傳感器，328-第八溫度傳感器，329-第九溫度傳感器，33-電能采集器，34-處理器，35-第一光學(xué)傳感器，36-第二光學(xué)傳感器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法，可用于制冷系統(tǒng)中，制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力容器(此處中間壓力容器可以是閃發(fā)器，也可以是中間冷卻器)和節(jié)流閥，蒸發(fā)器的出口連接壓縮機(jī)的入口，壓縮機(jī)的出口連接冷凝器的入口，如圖1所示，方法如下步驟：

S1：獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；獲取壓縮機(jī)的吸氣溫度和排氣溫度，獲取壓縮機(jī)殼體表面溫度、壓縮機(jī)周圍的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)的消耗功率；獲取從中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；獲取所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；獲取制冷劑混合物的含油率；作為一種優(yōu)選方案，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)還包括：獲取所述中間冷卻器出口處的第二過冷溫度；具體地，可以通過在制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置布置相應(yīng)的壓力傳感器或者溫度傳感器等，實(shí)時(shí)采集上述各項(xiàng)參數(shù)。作為一種優(yōu)選方案，步驟S1可以包括：采集所述蒸發(fā)器和所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第一、二飽和溫度；根據(jù)所述第一飽和溫度計(jì)算出所述蒸發(fā)壓力，根據(jù)所述第二飽和溫度計(jì)算出所述冷凝壓力。比如可以分別在蒸發(fā)器和冷凝器的兩相區(qū)布置溫度傳感器，以實(shí)時(shí)采集蒸發(fā)器和冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第一、二飽和溫度，根據(jù)蒸發(fā)壓力、冷凝壓力與第一、二飽和溫度一一對(duì)應(yīng)的性質(zhì)，進(jìn)而可以計(jì)算出蒸發(fā)壓力和冷凝壓力。

S2：根據(jù)蒸發(fā)壓力和吸氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)吸氣口制冷劑的第一焓值，根據(jù)冷凝壓力和排氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)排氣口制冷劑的第二焓值；如果中間壓力容器是閃發(fā)器，則根據(jù)噴射溫度計(jì)算得到閃發(fā)器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值和液態(tài)制冷劑的第四焓值，如果中間壓力容器是中間冷卻器，則根據(jù)噴射溫度計(jì)算得到中間冷卻器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值，根據(jù)所述第二過冷溫度計(jì)算得到所述第四焓值；根據(jù)所述第一過冷溫度和所述冷凝壓力計(jì)算得到所述冷凝器出口處制冷劑的第五焓值；根據(jù)吸氣溫度、排氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差，根據(jù)殼體表面溫度和環(huán)境溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)與外界環(huán)境的換熱量；作為一種優(yōu)選方案，換熱量的計(jì)算可以采用如下公式：

上式中，T_com是殼體表面溫度，T_air是環(huán)境溫度，是壓縮機(jī)與外界環(huán)境的換熱量，a為壓縮機(jī)殼體與周圍環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)(可視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選取，比如可以在5～8之間選取，單位為W/m²K)，A_com為壓縮機(jī)的表面積，單位為m²，σ為輻射玻爾茲曼常數(shù)，5.67×10^-8，單位為W/m²K⁴。

S3：根據(jù)第一、二、三、四、五焓值、焓值差、換熱量、壓縮機(jī)的消耗功率以及制冷劑混合物的含油率計(jì)算得到制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。作為一種優(yōu)選方案，步驟S3具體可以包括：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

進(jìn)一步，采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,low＝m_mix,low·(1-λ)

進(jìn)一步，采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,high＝m_mix,high·(1-λ)

上述四個(gè)公式中，m_mix,low是所述第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_mix,high是所述第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_r,low是所述第一制冷劑質(zhì)量流量，m_r,high是所述第二制冷劑質(zhì)量流量，E_com是所述壓縮機(jī)的消耗功率；是所述換熱量；h₁是所述第一焓值，h₂是所述第二焓值，h₃是所述第三焓值，h₄是所述第四焓值，h₅是所述第五焓值，h_2,oil-h_1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷劑混合物的含油率。

作為一種優(yōu)選方案，步驟S1還可以包括：采集流經(jīng)冷凝器的制冷劑混合物的第一折射率和流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑混合物的第二折射率；根據(jù)第一、二折射率計(jì)算得到制冷劑混合物的含油率。即步驟S1中的制冷劑混合物的含油率可以一般的通過查詢數(shù)據(jù)庫得到，也可以通過在制冷系統(tǒng)中布置高、低壓側(cè)光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集制冷劑混合物的相應(yīng)折射率，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)的折射率計(jì)算得出更加精確的制冷劑混合物的含油率。

作為一種優(yōu)選方案，步驟S1還可以包括：采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力獲得所述蒸發(fā)壓力；采集所述壓縮機(jī)的排氣壓力獲得所述冷凝壓力。即制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力不僅可以通過第一、二飽和溫度計(jì)算得到，而且對(duì)于預(yù)留有壓力傳感器接口的制冷系統(tǒng)來說，還可以通過采集壓縮機(jī)的吸氣壓力和排氣壓力來獲得蒸發(fā)壓力和冷凝壓力，在實(shí)際應(yīng)用中，在誤差允許范圍內(nèi)，一般可以將吸氣壓力的值近似等于蒸發(fā)壓力，排氣壓力的值近似等于冷凝壓力。

本實(shí)施例提供的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法，通過，實(shí)時(shí)獲取制冷系統(tǒng)的各項(xiàng)相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)各個(gè)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到該制冷系統(tǒng)中制冷劑的質(zhì)量流量，如此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測(cè)量，其中蒸發(fā)壓與冷凝壓力可以通過相應(yīng)的壓力采集數(shù)據(jù)或者相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)兩種方式獲得，提高了計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量的靈活性，該方案所獲取到的制冷系統(tǒng)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)及其中間計(jì)算參量不僅可以用于計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測(cè)量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)參考。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量裝置，可用于制冷系統(tǒng)中，制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、中間壓力容器(此處中間壓力容器可以是閃發(fā)器，也可以是中間冷卻器)和節(jié)流閥，蒸發(fā)器的出口連接壓縮機(jī)的入口，壓縮機(jī)的出口連接冷凝器的入口，如圖2所示，裝置包括：

第一獲取模塊21，用于獲取所述制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；獲取壓縮機(jī)的吸氣溫度和排氣溫度，獲取壓縮機(jī)殼體表面溫度、壓縮機(jī)周圍的環(huán)境溫度和壓縮機(jī)的消耗功率；獲取從中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；獲取所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；獲取制冷劑混合物的含油率和壓縮機(jī)的消耗功率，作為一種優(yōu)選方案，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)還包括：第二獲取模塊24，用于獲取所述中間冷卻器出口處的第二過冷溫度；具體參見實(shí)施例1中對(duì)步驟S1的詳細(xì)描述。

第一計(jì)算模塊22，用于；根據(jù)蒸發(fā)壓力和吸氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)吸氣口制冷劑的第一焓值，根據(jù)冷凝壓力和排氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)排氣口制冷劑的第二焓值；根據(jù)所述噴射溫度計(jì)算得到所述中間壓力容器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值和液態(tài)制冷劑的第四焓值；根據(jù)所述第一過冷溫度和所述冷凝壓力計(jì)算得到所述冷凝器出口處制冷劑的第五焓值；根據(jù)吸氣溫度、排氣溫度和噴射溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差，根據(jù)殼體表面溫度和環(huán)境溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)與外界環(huán)境的換熱量。作為一種優(yōu)選方案，在所述中間壓力容器為中間冷卻器時(shí)還包括第三計(jì)算模塊25，用于根據(jù)所述第二過冷溫度計(jì)算得到所述第四焓值。具體參見實(shí)施例1中對(duì)步驟S2的詳細(xì)描述。

第二計(jì)算模塊23，用于根據(jù)第一、二、三、四、五焓值、焓值差、換熱量、壓縮機(jī)的消耗功率以及制冷劑混合物的含油率計(jì)算得到制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。作為一種優(yōu)選方案第二計(jì)算模塊23可以包括：

第一計(jì)算單元231，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

第二計(jì)算單元232，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量：

第三計(jì)算單元233，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,low＝m_mix,low·(1-λ)

第四計(jì)算單元234，用于采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑質(zhì)量流量：

m_r,high＝m_mix,high·(1-λ)

其中，m_mix,low是所述第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_mix,high是所述第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量，m_r,low是所述第一制冷劑質(zhì)量流量，m_r,high是所述第二制冷劑質(zhì)量流量，E_com是所述壓縮機(jī)的消耗功率；是所述換熱量；h₁是所述第一焓值，h₂是所述第二焓值，h₃是所述第三焓值，h₄是所述第四焓值，h₅是所述第五焓值，h_2,oil-h_1,oil是所述焓值差，λ是所述制冷劑混合物的含油率。

作為一種優(yōu)選方案，第一獲取模塊21包括：第一采集單元211，用于采集流經(jīng)冷凝器的制冷劑混合物的第一折射率和流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑混合物的第二折射率；第五計(jì)算單元212，用于根據(jù)第一、二折射率計(jì)算得到制冷劑混合物的含油率。具體參見實(shí)施例1中對(duì)步驟S1的優(yōu)選方案的詳細(xì)描述。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一獲取模塊21包括：第二采集單元213，用于采集所述蒸發(fā)器和所述冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第一、二飽和溫度；第六計(jì)算單元214，用于根據(jù)所述第一飽和溫度計(jì)算出所述蒸發(fā)壓力，根據(jù)所述第二飽和溫度計(jì)算出所述冷凝壓力。具體參見實(shí)施例1中對(duì)步驟S1的優(yōu)選方案的詳細(xì)描述。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一獲取模塊21包括：第三采集單元215，用于采集所述壓縮機(jī)的吸氣壓力獲得所述蒸發(fā)壓力；第四采集單元216，用于采集所述壓縮機(jī)的排氣壓力獲得所述冷凝壓力。具體參見實(shí)施例1中對(duì)步驟S1的優(yōu)選方案的詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量裝置，通過實(shí)時(shí)獲取制冷系統(tǒng)的各項(xiàng)相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)各個(gè)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到該制冷系統(tǒng)中制冷劑的質(zhì)量流量，如此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測(cè)量，其中蒸發(fā)壓與冷凝壓力可以通過相應(yīng)的壓力采集數(shù)據(jù)或者相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)兩種方式獲得，提高了計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量的靈活性，該方案所獲取到的制冷系統(tǒng)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)及其中間計(jì)算參量不僅可以用于計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測(cè)量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)參考。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x，可以用于制冷系統(tǒng)，如圖3所示，裝置包括：處理器34以及與處理器34連接的壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33，在實(shí)際應(yīng)用中，通過將壓力采集器31、溫度采集器32和電能采集器33分別部署在該制冷系統(tǒng)中，來對(duì)該制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，如圖4所示，該制冷系統(tǒng)包括：蒸發(fā)器41、壓縮機(jī)42、冷凝器43、閃發(fā)器44(即此處閃發(fā)器44即中間壓力容器)和節(jié)流閥45，蒸發(fā)器41的出口連接壓縮機(jī)42的入口，壓縮機(jī)42的出口連接冷凝器43的入口，下面以如圖4所示的帶有閃發(fā)器44的單機(jī)雙級(jí)壓縮機(jī)組制冷系統(tǒng)為例，來詳細(xì)說明本實(shí)施例的技術(shù)方案：

溫度采集器32，包括：第一溫度傳感器321，設(shè)置在蒸發(fā)器41出口，用于采集壓縮機(jī)42的吸氣溫度；第二溫度傳感器322，設(shè)置在冷凝器43入口，用于采集壓縮機(jī)42的排氣溫度；第三溫度傳感器323，設(shè)置在中間壓力容器的噴射口處，用于采集從中間壓力容器中噴射出制冷劑的噴射溫度；第四溫度傳感器324，設(shè)置在壓縮機(jī)42殼體表面，用于采集壓縮機(jī)42的殼體表面溫度；第五溫度傳感器325，用于采集壓縮機(jī)42周圍的環(huán)境溫度；；第六溫度傳感器326，設(shè)置在蒸發(fā)器的兩相區(qū)，用于采集蒸發(fā)器的兩相區(qū)中制冷劑的第一飽和溫度；第七溫度傳感器327，設(shè)置在冷凝器的兩相區(qū)，用于采集冷凝器的兩相區(qū)中制冷劑的第二飽和溫度；第八溫度傳感器328，設(shè)置在所述冷凝器出口處，用于采集所述冷凝器出口處制冷劑的第一過冷溫度；此處，溫度采集器32主要用于采集制冷系統(tǒng)中相應(yīng)位置的溫度參數(shù)，應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要確定每個(gè)傳感器的具體位置，這些溫度參數(shù)可以作為計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量的參考因素。

作為一種優(yōu)選方案，如圖5所示，在所述中間壓力容器為中間冷卻器46時(shí)，所述溫度采集器32還包括：第九溫度傳感器329，設(shè)置在所述中間冷卻器46的出口處，用于采集所述中間冷卻器46出口處的第二過冷溫度，此處第二過冷溫度在制冷劑質(zhì)量流量的計(jì)算中可用于計(jì)算得到中間冷卻器46中的液態(tài)制冷劑的焓值。

電能采集器33，包括壓縮機(jī)功率傳感器，用于采集壓縮機(jī)42的消耗功率，以作為計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量的主要參數(shù)。

處理器34，與壓力采集器31、溫度采集器32以及電能采集器33分別連接，用于獲取壓力采集器31、溫度采集器32以及電能采集器33的采集數(shù)據(jù)和制冷系統(tǒng)中制冷劑混合物的含油率，并利用實(shí)施例1中的制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量方法計(jì)算出制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量。具體地，首先，根據(jù)第一飽和溫度計(jì)算得到蒸發(fā)壓力，根據(jù)第二飽和溫度計(jì)算得到冷凝壓力，然后可以根據(jù)蒸發(fā)壓力和吸氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)42吸氣口制冷劑的第一焓值h₁；根據(jù)冷凝壓力和排氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)42排氣口制冷劑的第二焓值h₂；根據(jù)噴射溫度計(jì)算得到中間壓力容器中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值h₃和液態(tài)制冷劑的第四焓值h₄；作為一種優(yōu)選方案，在所述中間壓力容器是如圖4所示的閃發(fā)器44時(shí)，根據(jù)噴射溫度計(jì)算得到閃發(fā)器44中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值h₃和液態(tài)制冷劑的第四焓值h₄；作為一種優(yōu)選方案，在所述中間壓力容器是如圖5所示的中間冷卻器46時(shí)，可以根據(jù)噴射溫度計(jì)算得到中間冷卻器46中氣態(tài)飽和制冷劑的第三焓值h₃，根據(jù)第二過冷溫度計(jì)算得到中間冷卻器46中液態(tài)制冷劑的第四焓值h₄。根據(jù)所述第一過冷溫度和所述冷凝壓力計(jì)算得到所述冷凝器出口處制冷劑的第五焓值；根據(jù)吸氣溫度、排氣溫度計(jì)算得到壓縮機(jī)42的排氣口與吸氣口處的潤滑油的焓值差h_2,oil-h_1,oil；根據(jù)殼體表面溫度T_com和環(huán)境溫度T_air計(jì)算得到壓縮機(jī)42與外界環(huán)境的換熱量比如可以采用如下公式計(jì)算換熱量

上式中，a為壓縮機(jī)42殼體與周圍環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)，可視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選取(比如可以在5～8之間選取，單位為W/m²K)；A_com為壓縮機(jī)42的表面積，單位為m²；σ為輻射玻爾茲曼常數(shù)，5.67×10-8，單位為W/m2K4。最后，根據(jù)上述計(jì)算得到的第一焓值h₁、第二焓值h₂、焓值差h_2,oil-h_1,oil、換熱量以及壓縮機(jī)42的消耗功率E_com和制冷劑混合物的含油率λ(此處制冷劑混合物的含油率λ可以從數(shù)據(jù)庫中查詢得到，一般在0.03％～5％之間取值)計(jì)算得到制冷劑質(zhì)量流量具體地，可以先采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑混合物的質(zhì)量流量m_mix,low：

采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑混合物的質(zhì)量流量m_mix,high：

進(jìn)一步，采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述蒸發(fā)器的第一制冷劑質(zhì)量流量m_r,low：

m_r,low＝m_mix,low·(1-λ)

進(jìn)一步，采用如下公式計(jì)算得到流經(jīng)所述冷凝器的第二制冷劑質(zhì)量流量m_r,high：

m_r,high＝m_mix,high·(1-λ)

作為一種優(yōu)選方案，還包括：第一光學(xué)傳感器35，對(duì)于預(yù)留有光傳感器接口的制冷系統(tǒng)，可以通過將第一光學(xué)傳感器35設(shè)置在冷凝器43的出口處，用于采集流經(jīng)冷凝器43的制冷劑混合物的第一折射率，該第一折射率可以用于計(jì)算制冷劑混合物的含油量，其為實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，可以提高計(jì)算結(jié)果的精確度。

作為一種優(yōu)選方案，還包括：第二光學(xué)傳感器36，對(duì)于預(yù)留有光傳感器接口的制冷系統(tǒng)，還可以將第二光學(xué)傳感器36設(shè)置在中間壓力容器的出口處，用于采集流經(jīng)蒸發(fā)器41的制冷劑混合物的第二折射率，該第二折射率可以用于計(jì)算制冷劑混合物的含油量，其為實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，可以提高計(jì)算結(jié)果的精確度。處理器34還用于根據(jù)第一折射率和第二折射率計(jì)算得到制冷劑混合物的含油率。即上述制冷劑混合物的含油率可以一般的通過查詢數(shù)據(jù)庫得到，也可以通過第一、二光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集制冷劑混合物的相應(yīng)折射率，進(jìn)而計(jì)算得出更加精確的制冷劑混合物的含油率。

作為一種優(yōu)選方案，還包括：壓力采集器31，對(duì)于預(yù)留有壓力傳感器接口的制冷系統(tǒng)，此處壓力采集器31包括：設(shè)置在壓縮機(jī)42吸氣口的第一壓力傳感器311和設(shè)置在壓縮機(jī)42排氣口的第二壓力傳感器312，用于采集壓縮機(jī)42的吸氣壓力得到所述蒸發(fā)壓力，采集所述壓縮機(jī)42的排氣壓力得到冷凝壓力，在實(shí)際應(yīng)用中，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力還可以根據(jù)排氣壓力和吸氣壓力進(jìn)行計(jì)算，在誤差允許范圍內(nèi)，一般可以將吸氣壓力的值近似等于蒸發(fā)壓力，排氣壓力的值近似等于冷凝壓力，此處的第一、二壓力傳感器可以根據(jù)實(shí)際需要分別部署在壓縮機(jī)42的相應(yīng)位置，以保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

另外，本實(shí)施例中獲取到的制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)還可以為制冷系統(tǒng)的性能分析提供豐富的參考資料，比如根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)的計(jì)算獲得制冷系統(tǒng)的制冷量、制熱量和能效比以及其他性能參數(shù)，在此不再贅述。

本實(shí)施例提供的測(cè)量制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x，通過將壓力采集器31、溫度采集器32、電能采集器33中的不同傳感器設(shè)置在制冷系統(tǒng)中的相應(yīng)位置，實(shí)時(shí)采集制冷系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)傳輸至處理器34，處理器34根據(jù)各個(gè)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算得到該制冷系統(tǒng)中制冷劑的質(zhì)量流量，如此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制冷系統(tǒng)中制冷劑質(zhì)量流量的非侵入式、高精度測(cè)量，其中蒸發(fā)壓與冷凝壓力可以通過相應(yīng)的壓力采集數(shù)據(jù)或者相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)兩種方式獲得，提高了計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量的靈活性，該方案所獲取到的制冷系統(tǒng)的各項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)及其中間計(jì)算參量不僅可以用于計(jì)算制冷劑質(zhì)量流量，還可以為測(cè)量制冷系統(tǒng)的其他性能參數(shù)提供精確的數(shù)據(jù)參考。

顯然，上述實(shí)施例僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。