针对远置式制冷器具的综合试验装置和方法
阅读说明：本技术 针对远置式制冷器具的综合试验装置和方法 (Comprehensive test device and method for remote refrigeration appliance ) 是由 李云美 李铁 骆发胜 蒋虹 揭辉霞 梁培炎 张俊峰 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了针对远置式制冷器具的综合试验装置和方法,所述综合试验装置采用定频压缩机,其设有与其制冷回路中的被测件并联、用于测试过程中分流的调节旁路,所述调节旁路由串联的电磁膨胀阀和量热器组成。本发明通过设置调节旁路,当被测件容量偏小与采用的定频压缩机不匹配时,超出被测件容量的制冷剂直接从调节旁路流走,从而使定频压缩机始终保持额定功率稳定运行即可兼容容积和蒸发温度差异较大的制冷器具的性能和能效测试,其中包括能稳定的完成小容量制冷器具的测试,实现超出变频压缩机的制冷量跨度。(The invention discloses a comprehensive test device and a method for a remote refrigeration appliance, wherein the comprehensive test device adopts a fixed-frequency compressor, and is provided with an adjusting bypass which is connected with a tested piece in a refrigeration loop in parallel and used for shunting in the test process, and the adjusting bypass consists of an electromagnetic expansion valve and a calorimeter which are connected in series. According to the invention, through the arrangement of the adjusting bypass, when the capacity of the tested piece is slightly smaller than the capacity of the adopted fixed-frequency compressor, the refrigerant exceeding the capacity of the tested piece directly flows away from the adjusting bypass, so that the fixed-frequency compressor always keeps the rated power to stably operate, and the performance and energy efficiency tests of the refrigerating appliance with larger volume and evaporation temperature difference can be compatible, wherein the performance and energy efficiency tests of the small-capacity refrigerating appliance can be stably completed, and the refrigerating capacity span exceeding the variable-frequency compressor can be realized.)
技术领域
本发明属于制冷器具性能和能效测试技术领域，具体涉及一种针对远置式制冷器具的综合试验装置，和一种利用所述综合试验装置进行远置式制冷器具性能和能效测试的方法。制冷器具根据冷源系统可以分为自携式制冷器具和远置式制冷器具，远置式制冷器具指冷源外置式的制冷器，通常包括应用于商超、酒店、厨房等场所的制冷储藏柜和制冷陈列柜等。
背景技术
现有的远置式制冷器具性能和能效测试过程大体如下：
1)控制环境间空气温湿度，获得制冷器具测试要求的环境工况；
2)利用试验装置对制冷器具进行测试，通过传感器、数据采集模块等获取制冷器具在测试过程中的制冷系统参数、电参数和环境温湿度参数等数据。
3)根据这些参数考核所述制冷器具的性能及能耗。
在进行远置式制冷器具的性能及能耗测试时，试验装置需要配备外置式压缩机，以驱动冷源。由于不同远置式制冷器具的容积和蒸发温度差异较大，因此要求所述压缩机的制冷量跨度比较大。定频压缩机一般根据被测件如冷柜的容量一一配对选择。使用变频压缩机可扩大压缩机制冷量跨度。变频压缩机通过转速来调节流量，转速低流量就小。但变频压缩机最低运转频率是有限制的。如果配置的压缩机容量大，而被测件容量太小，压缩机频率范围受限，就可能实现不了太小的容量。如果配备小的压缩机，那么大容量的冷柜又可能测试不了。
除此之外，国内制冷器具如冷柜使用的制冷剂品种较多，常规的非可燃制冷剂如R404a、R410a、R22等，随着可燃制冷剂的推广使用，R290和R600a等可燃制冷剂也逐渐的应用到商用冷柜中，这又要求所述压缩机不能仅为单一匹配。
总之，现有远置式制冷器具试验装置存在如下缺点：
1.压缩机需根据被测件容量一一配对选择，即使是使用变频压缩机，压缩机制冷量跨度范围仍然有限，常常导致小容量的制冷器具无法完成测试；
2.不能满足采用不同制冷剂的远置式制冷器具的测试，尤其是不兼容使用可燃制冷剂的冷柜的测试。
发明内容
本发明的发明目的在于，提供一种针对冷柜等远置式制冷器具的综合试验装置，该综合试验装置能兼容容积和蒸发温度差异较大的制冷器具的性能和能效测试，其中包括能稳定的完成小容量制冷器具的测试。
上述发明目的的实现方案如下：一种针对远置式制冷器具的综合试验装置，包括气液分离器、压缩机、油分器、冷凝器、储液器、过冷器，所述压缩机为定频压缩机，它们与被测件由管道串联在一起，形成制冷回路，在制冷回路中，所述气液分离器、压缩机、油分器、冷凝器、储液器、过冷器、被测件依次连接，其特征在于，所述综合试验装置还包括与所述被测件并联、用于测试过程中分流的调节旁路，所述调节旁路由串联的电磁膨胀阀和量热器组成。
冷凝器、过冷器可调节被测件入口的温度。经过过冷器流出的制冷剂可分为两路，如图1所示，一路进入被测件，另一路经过调节旁路，调节旁路可用于调节被测件出口的压力。可见，上述装置满足标准GB 26920.1和GB/T 21001.2中对被测件出口压力和入口温度的测试要求。
当被测件容量偏小与压缩机不匹配时，超出被测件容量的制冷剂会从调节旁路流走，压缩机可始终保持额定功率稳定运行。可见，本发明综合试验装置能兼容容积和蒸发温度差异较大的制冷器具的性能和能效测试，其中包括能稳定的完成小容量制冷器具的测试。
本发明调节旁路由串联的电磁膨胀阀和量热器组成，电磁膨胀阀用于调节旁路的流量控制，量热器用于对输入的制冷剂进行加热以中和部分冷量，从而保证气态制冷剂具有过热温度，防止压缩机带液运行。
作为改进方案：所述综合试验装置采用压缩机机组驱动所述制冷回路中的制冷剂循环流动，所述压缩机机组包括两条以上并联的压缩机支路，每条压缩机支路由串联的所述气液分离器、压缩机、油分器构成，每条所述压缩机支路的两端还分别串联阀门，每条所述压缩机支路中的压缩机用于驱动不同的制冷剂。
测试时，根据制冷剂类型，选择开启相应的压缩机支路并关闭其他压缩机支路。本实施例中为每条压缩机支路单独配置气液分离器和油分离器，方便不同压缩机的切换。压缩机支路两端的阀门用于控制该支路的开启、关闭。
为同时满足非可燃和可燃制冷剂制冷器具的测试需求，本实施例综合实验装置各部件使用的为防爆器件。
所述压缩机机组中各并联压缩机支路的公共连接管路均具有一自由端，该自由端上设置有阀门。该阀门用于封闭住该自由端，预留的该自由端，方便了所述压缩机机组扩展更多的压缩机支路。
本发明的另一发明目的在于，提供一种利用所述综合试验装置对远置式制冷器具特别是小容量的远置式制冷器具进行性能和能效测试的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
根据被测件所在支路的流量设定实时调整所述调节旁路的分流量，维持所述过冷器出口的流量、温度、压力不变，并且，当被测件间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路，使制冷剂由调节旁路通过，当被测件间室温度回升到设定的启动温度时，调小调节旁路的分流量，恢复被测件的制冷剂供应。
上述目的还有如下实现方案：一种利用所述综合试验装置对远置式制冷器具特别是小容量的远置式制冷器具进行性能和能效测试的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)根据被测件的制冷剂类型选择开启相应的压缩机支路，并关闭其他压缩机支路；若涉及切换压缩机，则先对所述制冷回路进行排空和抽真空，再根据被测件的制冷剂类型选择开启相应的压缩机支路，并关闭其他压缩机支路；
2)根据被测件所在支路的流量设定实时调整所述调节旁路的分流量，维持所述过冷器出口的流量、温度、压力不变，并且，当被测件间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路，使制冷剂由调节旁路通过，当被测件间室温度回升到设定的启动温度时，调小调节旁路的分流量，恢复被测件的制冷剂供应。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)本发明通过设置调节旁路，当被测件容量偏小与采用的定频压缩机不匹配时，超出被测件容量的制冷剂直接从调节旁路流走，从而使定频压缩机始终保持额定功率稳定运行即可兼容容积和蒸发温度差异较大的制冷器具的性能和能效测试，其中包括能稳定的完成小容量制冷器具的测试，实现超出变频压缩机的制冷量跨度。
2)当被测件间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路，使制冷剂由调节旁路通过，当被测件间室温度回升到设定的启动温度时，调小调节旁路的分流量，恢复被测件的制冷剂供应。本发明综合试验装置可通过调节调节旁路的分流量快速调节流入被测件的制冷剂的量，无需依靠压缩机频发启停或变转速经由较长的管路来调节，可以及时恢复提供满足被测件要求的制冷剂。
3)本发明综合试验装置能满足采用不同制冷剂的远置式制冷器具的测试需求，尤其是可兼容使用非可燃和可燃制冷剂的远置式制冷器具的测试。
4)本发明综合试验装置能方便扩展更多压缩机支路。
5)一些冷柜(如有门的)具有反复启停周期性运行的特点，本发明方法当被测件间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路(通过被测件自带的电磁膨胀阀或其所在支路上的电磁阀等)，使制冷剂通过调节旁路的电磁膨胀阀流走，当被测件间室温度回升到设定的启动温度时，被测件自带的电磁膨胀阀或所在支路的电磁阀打开，旁路的电磁膨胀阀关小，快速恢复给被测件供冷，在此期间压缩机和供冷管路系统始终保存稳定运行，避免了压缩机反复启停问题，有利于更好的保障压缩机的使用寿命，同时可以及时恢复提供满足被测件要求的制冷剂。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的针对远置式制冷器具的综合试验装置的系统图；
图2为利用图1中综合试验装置进行远置式制冷器性能和能效测试时的安装布置图；
图中，1-压缩机机组，2-能量可调节单元，3-被测件，4-PLC数据采集系统，5-计算机控制系统，6-环境间，7-空气取样器，8-空气处理机组，9-加湿器，10-冷却水系统，11-气液分离器，12-压缩机，13-油分器，14-冷凝器，15-储液器，16-过滤器，17-过冷器，18-流量计，19-量热器，20～34为阀门，其中29-电磁膨胀阀，30-电磁阀，31-旁通阀，32-充注阀，33-排空阀，A和B为扩展压缩机的连接口。
具体实施方式
图1为本发明具体实施例的针对远置式制冷器具的综合试验装置的系统图。如图1所示，本实施例综合试验装置主要包括压缩机机组、冷凝器14、储液器15、过冷器17和调节旁路，其中，压缩机机组、冷凝器14、储液器15、过冷器17与被测件3由管道串联在一起，形成制冷回路。调节旁路用于分流，其与被测件3并联。调节旁路由串联的电磁膨胀阀29和量热器19组成。
本实施例中的压缩机机组由3条并联的压缩机支路构成。每条压缩机支路由串联的气液分离器11、压缩机12、油分器13构成。压缩机12采用定频压缩机。每条压缩机支路的两端还分别串联阀门，如图1中的阀门20-26。3条并联的压缩机支路中的压缩机分别用于驱动不同的制冷剂。
本实施例中为每条压缩机支路单独配置气液分离器11和油分离器13，方便不同压缩机的切换。
为同时满足非可燃和可燃制冷剂制冷器具的测试需求，本实施例综合实验装置各部件使用的为防爆器件。同时，建议在环境间安装可燃气体监测报警器。
本实施例中储液器15和油分离器13底部都留有排污阀，方便清理系统。图1中的16为过滤器，用于过滤制冷回路中的制冷剂。
实际上，本发明中的阀门和过滤器、流量计可根据需要配置，其安装位置也可根据需要选择。
压缩机12出口的高压制冷剂气体经冷凝器14、冷凝成液态储存在储液器15内，然后经过冷器17过冷后达到进入被测件3的过冷温度。过冷器17用于对冷凝的液态制冷剂进行进一步冷却，使制冷剂温度能达到过冷状态，其可精确调节制冷剂温度。经过冷器17后的制冷剂可分为两路，一路经过流量计18进入被测件3，另一路经过量热器19和电磁膨胀阀29降压节流，通过调节旁路可调节被测件3出口的压力。最终，量热器19出口和被测件3出口的低压气态制冷剂混合后经过气液分离器11后进入压缩机12吸气口。量热器19可对输入的低压气态制冷剂进行加热以中和部分冷量，从而保证气态制冷剂具有过热温度，防止压缩机12带液运行。压缩机入口前的气液分离器11，避免了压缩机吸气带液运行，保障压缩机的运行安全。
由此可见，上述图1中的综合试验装置的能量调节单元(下文介绍)可调节被测件3出口压力和入口温度，完全满足标准GB 26920.1和GB/T21001.2要求。
当要切换压缩机时，需先通过预留的排空阀33进行排空和抽真空以清洁管道。
当制冷剂不足时，可通过充注阀32进行制冷剂补充。
当需要扩展新的制冷剂压缩机时，如图1所示，只需要在预留的连接口A、B处连接新的压缩机支路即可。
旁通阀31所在支路主要在被测件3断电急停或融霜期间开启，使制冷剂可以从31直接流走，而不经过被测件3，其在正常测试过程中，为关闭状态。
本发明通过设置调节旁路，当被测件容量偏小与采用的定频压缩机不匹配时，超出被测件容量的制冷剂直接从调节旁路流走，从而使定频压缩机始终保持额定功率稳定运行即可兼容容积和蒸发温度差异较大的制冷器具的性能和能效测试，其中包括能稳定的完成小容量制冷器具的测试，实现超出变频压缩机的制冷量跨度。
当被测件间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路，使制冷剂由调节旁路通过，当被测件间室温度回升到设定的启动温度时，调小调节旁路的分流量，恢复被测件的制冷剂供应。本发明综合试验装置可通过调节调节旁路的分流量快速调节流入被测件的制冷剂的量，无需依靠压缩机频发启停或变转速经由较长的管路来调节，可以及时恢复提供满足被测件要求的制冷剂。
图2为利用上述综合试验装置进行远置式制冷器性能和能效测试时的安装布置图。环境间6内的风速和温、湿度由空气处理机组8和加湿器9控制。压缩机机组1、能量调节单元2和被测件3连成回路，计算机控制系统5通过能量调节单元2配置被测件3的制冷能力。冷却水系统10对能量调节单元2和压缩机机组1进行冷却。7为空气取样器，上述回路上还设置有用于采集制冷系统参数和电参数的传感器，各测点处的传感器与PLC数据采集系统4相连，各测点数据通过PLC数据采集系统4采集后，经串口服务器传送到计算机控制系统5，经处理后，生成试验报告。
利用上述综合试验装置进行性能和能效测试的过程如下：
1)控制环境间空气温湿度，获得被测件测试要求的环境工况。
2)利用综合试验装置对被测件进行测试，通过传感器、PLC数据采集系统等获取被测件在测试过程中的制冷系统参数、电参数和环境温湿度参数等数据。
测试过程包括如下步骤：
1)根据被测件3的制冷剂类型选择开启对应的压缩机支路，并关闭其他的压缩机支路；若涉及切换压缩机，则先对所述制冷回路进行排空和抽真空，再根据被测件的制冷剂类型选择开启相应的压缩机支路，并关闭其他压缩机支路。
2)根据被测件所在支路的流量设定实时调整所述调节旁路的分流量，维持所述过冷器出口的流量、温度、压力不变。
被测件3开机前，制冷剂都从电磁膨胀阀29流走，被测件3开机后，自带的膨胀阀(或电磁阀30)打开，进入被测件3的流量由其所在支路的开度决定，其余的流量从电磁膨胀阀29流走。
一些冷柜具有反复启停周期性运行的特点，当被测件3的间室温度达到设定值时，关闭被测件所在支路(通过被测件3自带的电磁膨胀阀或电磁阀30，在被测件3自带电磁膨胀阀时，可不设置图1中电磁阀30)，使制冷剂通过调节旁路的电磁膨胀阀29流走。当被测件3间室温度回升到设定的启动温度时，被测件所在支路开启，旁路的电磁膨胀阀29关小，快速恢复给被测件3供冷。在此期间压缩机和供冷管路系统始终保存稳定运行，避免了压缩机12反复启停问题，有利于保障压缩机的使用寿命，同时可以及时恢复提供满足被测件3要求的制冷剂。
3)根据这些参数考核被测件的性能及能耗。
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