一种制冷系统制冷剂状态的判定方法
阅读说明：本技术 一种制冷系统制冷剂状态的判定方法 (Method for judging state of refrigerant of refrigerating system ) 是由 李越峰 赵静 于 2021-01-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及制冷控制领域,公开了一种制冷系统制冷剂状态的判定方法,通过系统状态自动检测方式实现对制冷系统状态进行准确判断。包括：S1.获取制冷系统在正常制冷剂充注状态下压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表；S2.在制冷系统运行过程中实时获取其实际状态参数,所述实际状态参数包括室外温度tor、压缩机运行频率f、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp,并计算出tcr和tp的实际差值△t；S3.根据步骤S2获取的室外温度和压缩机运行频率,从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0；通过分析△t与△t0的数值关系,pw与pw0的数值关系,得出制冷剂状态。本发明适用于空调。(The invention relates to the field of refrigeration control, and discloses a method for judging the state of a refrigerant of a refrigeration system. The method comprises the following steps: s1, obtaining a relation table of nominal state parameters of a compressor of a refrigeration system under a normal refrigerant charging state, outdoor temperature and compressor operation frequency; s2, acquiring actual state parameters of the refrigerating system in real time in the operation process of the refrigerating system, wherein the actual state parameters comprise an outdoor temperature tor, a compressor operation frequency f, an operation power pw of the compressor, a compressor winding temperature tcr and an exhaust temperature tp, and calculating an actual difference value delta t of the tcr and the tp; s3, according to the outdoor temperature and the compressor running frequency obtained in the step S2, finding corresponding nominal state parameters pw0 and delta t0 from the relation table obtained in the step S1; the refrigerant state is obtained by analyzing the numerical relationship between Δ t and Δ t0, and the numerical relationship between pw and pw 0. The invention is suitable for air conditioners.)
技术领域
本发明涉及制冷控制领域，特别涉及一种制冷系统制冷剂状态的判定方法。
背景技术
制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工质介质，特定压力下循环对应特定制冷剂工质。蒸汽压缩式制冷系统通过压缩机对低压制冷剂进行压缩，成为高温高压气体排入到冷凝器，在冷凝器中通过与周围环境发生热量交换散热，变为高温高压制冷剂液体，经节流装置膨胀，变为低压制冷剂，以两相状态进入蒸发器，经蒸发器与周围环境进行热交换，成为低温低压的制冷剂气体，然后再进入压缩机。整个制冷循环如此反复，形成制冷功能。
空调系统的制冷剂充注量的变化对空调性能影响大，每一款空调器在设计的时候都要有一个制冷剂最佳充注量。但是，在空调生产、安装过程中由于各种原因，可能导致制冷系统中制冷剂存在缺少、过量充注以及混空气的问题。
制冷循环一般为全封闭系统，注入制冷剂前需要抽真空，整个制冷系统制冷剂纯度越高效果越好。我们目前所处环境空气主要由氮气和氧气等组成，二者的液化点温度超过零下180℃，而一般制冷剂需要在常温下就可以液化，因而如果在常规制冷系统中混入空气，空气在制冷循环过程中会始终以气体状态存在，无法形成液化并膨胀降温的能力，且气体对节流装置形成较大阻碍，使制冷循环流动困难。
制冷系统在生产、安装以及售后服务中，存在混入空气可能性，少量混入空气对于制冷循环影响较小，一般无法察觉。如果在空调系统中混入较多空气会导致制冷系统循环流动不顺畅，制冷效果很差以及压缩机电机散热不良，严重时候会导致压缩机润滑油劣化最终高温失效。
制冷剂混入少量空气就会造成制冷系统能力变差，混入越多制冷效果越差。在空调生产过程中，采用快速接头进行连接，工装都有耗损，每个工装耗损情况也不尽相同，密封不严会造成混入空气。同样在安装过程，如果忘记排空，或真空泵排空效果不好，乃至管路连接没有形成密闭回路，都会造成混入空气。
制冷系统混入空气是制冷行业面临的痛点，如何识别更是行业技术难点，目前技术无自动检测制冷系统是否混空气的有效判定方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种制冷系统制冷剂状态的判定方法，通过系统状态自动检测方式实现对制冷系统状态进行准确判断。
为解决上述问题，本发明提供了一种制冷系统制冷剂状态的判定方法，包括如下步骤：
S1.获取制冷系统在正常制冷剂充注状态下压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表，其中，压缩机的名义状态参数包括压缩机的名义运行功率pw0以及压缩机绕组温度与排气温度的名义温差△t0；
S2.在制冷系统运行过程中实时获取其实际状态参数，所述实际状态参数包括室外温度tor、压缩机运行频率f、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp，并计算出tcr和tp的实际差值△t；
S3.根据步骤S2获取的室外温度和压缩机运行频率，从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0；
S4.通过分析△t与△t0的数值关系，pw与pw0的数值关系，得出制冷剂状态。
本发明中，步骤S1所需获取的关系表一般由空调厂家在设计空调时通过实验建立，关系表建立好之后厂家可以选择将关系表放在网络服务器中，以便制冷系统在联网运行时从网络下载，也可以将关系表直接写入制冷系统的机身内存中，从而制冷系统可以从本地内存中读取。
进一步的，为了提高准确性，步骤S2获取的实际状态参数最好为一段时间内的平均值。
进一步的，步骤S4具体可包括：
S41.计算△t和△t0的比值kt以及pw和pw0的比值kp；
S42.判断kt是否大于等于kt的判定常数kt0，若是，则进入步骤S43,否则进入步骤S44；
S43.比较kp与kpl、kpu的关系,其中Kpu和kpl是预设的上下限，kpu＞1，kpl＜1；当kp≥kpu时，判定制冷剂中混入空气；当kp≤kpl时，判定制冷剂不足；
S44.判断kt是否小于等于kt0-wc，其中wc为保证制冷系统正常工作前提下的制冷剂充注误差，若是，且当kp≥kpu时判定制冷剂过量，否则返回步骤S2。
进一步的，步骤S43之后，还包括以下步骤；
将压缩机运转到指定频率，并再次按照步骤S2-S4进行制冷剂状态判定，根据再次判定的结果对前次判断的结果进行验证。
进一步的，若步骤S2获取到的tcr大于绕组温度极限高温温度tcrh,则判定制冷剂中严重混入空气。
本发明的有益效果是：本发明的一种制冷系统制冷剂状态的判定方法，通过系统状态自动检测方式能够实现制冷剂混空气、制冷剂不足、制冷剂过量等多种状态自检判断。在制冷系统出厂检验时，通过本发明可对制冷剂状态自动检测，及时发现异常的机器；本发明也可以在用户使用过程中自动检测，如发现制冷剂混空气、制冷剂不足、制冷剂过量等情况，通过用户交互界面进行提示，减少空调在制冷剂异常状态下工作；空调维修过程中，可以通过遥控器、手机APP、维修工装进入制冷剂状态检测程序，自动检测，提高维修效率。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是空调在运行过程中的制冷剂状态自检流程图。
具体实施方式
针对目前制冷领域无法通过系统状态参数自动检测制冷剂的状态的情况，本发明提供了一种制冷系统制冷剂状态的判定方法，如图1所示，具体包括了如下步骤：
S1.获取制冷系统在正常制冷剂充注状态下压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表，其中，压缩机的名义状态参数包括压缩机的名义运行功率pw0以及压缩机绕组温度与排气温度的名义温差△t0，关系表的形式可如表1所示；
表1压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表
频率/Hz
室外环温/℃
名义运行功率/W
名义绕组温度-排气/℃
f1
tor1
pw01
△t01
f2
tor2
pw02
△t02
f3
tor3
pw03
△t03
本发明中，步骤S1所需获取的关系表一般由空调厂家在设计空调时通过实验建立，关系表建立好之后厂家可以选择将关系表放在网络服务器中，以便制冷系统在联网运行时从网络下载，也可以将关系表直接写入制冷系统的机身内存中，从而制冷系统可以从本地内存中读取。
S2.在制冷系统运行过程中实时获取其实际状态参数，所述实际状态参数包括室外温度tor、压缩机运行频率f、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp，并计算出tcr和tp的实际差值△t；此时，若tcr大于绕组温度极限高温温度tcrh,则应立即关闭压缩机，并将该现象定义为制冷系统严重混入空气的信息输出显示；
本步骤中，准确获取压缩机绕组温度的方法可参考专利公开号为CN109883566A，名称为基于磁通量的电动机绕组温度检测方法的中国专利；为了提高准确性，获取的室外温度tor、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp最好为一段时间内的平均值。
S3.根据步骤S2获取的室外温度和压缩机运行频率，从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0。
S4.通过分析△t与△t0的数值关系，pw与pw0的数值关系，得出制冷剂是混空气、还是制冷剂不足、亦或是制冷剂过量，并通过空调显示面板、手机app、维修检测装置进行推送显示。本步骤得出制冷剂状态的具体步骤可包括：
S41.计算△t和△t0的比值kt以及pw和pw0的比值kp；
S42.判断kt是否大于等于kt的判定常数kt0，若是，则进入步骤S43,否则进入步骤S44；
S43.比较kp与kpl、kpu的关系,其中Kpu和kpl是预设的上下限，kpu＞1，kpl＜1；当kp≥kpu时；当kp≤kpl时，判定制冷剂不足，例如缺氟，；
为了对判断的结果进行验证，步骤S43结束之后，可继续将压缩机运转到指定频率，再次按照步骤S2和S3得到该指定频率下的压缩机的运行功率pw’和压缩机的名义运行功率pw0’，并计算pw’和pw0’的比值kp’，重新按照步骤S43的制冷剂状态判定方式再次进行制冷剂状态判定，根据再次判定的结果完成对前次判断的结果进行验证。
S44.判断kt是否小于等于kt0-wc，其中wc为保证制冷系统正常工作前提下的制冷剂充注误差，若是，且当kp≥kpu时，判定制冷剂过量，否则返回步骤S2。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
实施例1提供了一种空调在运行过程中的制冷剂状态自检方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1.获取空调在正常制冷剂充注状态下压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表，其中，获取关系表的方式为从网络下载或者从本地内存中读取，压缩机的名义状态参数包括压缩机的名义运行功率pw0以及压缩机绕组温度与排气温度的名义温差△t0；
S2.在空调运行过程中实时获取其实际状态参数，所述实际状态参数包括室外温度tor、压缩机运行频率f、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp，并计算出tcr和tp的实际差值△t，即△t＝tcr-tp；此时，若tcr大于绕组温度极限高温温度tcrh,则应立即关闭压缩机，并将该现象定义为空调严重混入空气的信息输出显示；
S3.根据步骤S2获取的室外温度和压缩机运行频率，从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0。
S4.通过分析△t与△t0的数值关系，pw与pw0的数值关系，得出制冷剂状态，并通过空调显示面板、手机app进行推送显示。本步骤中，得出制冷剂状态的具体步骤包括：
S41.计算△t和△t0的比值kt以及pw和pw0的比值kp，即kt＝△t/△t0，kp＝pw/pw0；
S42.判断kt是否大于等于kt的判定常数kt0，若是，则进入步骤S43,否则进入步骤S44；
S43.比较kp与kpl、kpu的关系,其中Kpu和kpl是预设的上下限，kpu＞1，kpl＜1；当kp≥kpu时，判定制冷剂中混入空气；当kp≤kpl时，判定制冷剂不足；之后为了对前次判断的结果进行验证，还可以继续将压缩机运转到指定频率，并再次按照步骤S2-S4进行制冷剂状态判定，根据再次判定的结果对前次判断的结果进行验证；
S44.判断kt是否小于等于kt0-wc，其中wc为空调正常工作时制冷剂充注的误差，若是，且当kp≥kpu时，判定制冷剂过量，否则返回步骤S2。
实施例2
实施例2提供了一种空调开机时的制冷剂状态自检方法，包括以下步骤：
S1.系统开机时，获取空调在正常制冷剂充注状态下压缩机的名义状态参数与室外温度、压缩机运行频率的关系表，其中，压缩机的名义状态参数包括压缩机的名义运行功率pw0以及压缩机绕组温度与排气温度的名义温差△t0；
为了避免移机之后(例如空调从用户的A住址移到用户的B住址)导致空调无法及时联网，进而无法下载上述关系表，本实施例最好是从本地内存中读取上述关系表。
S2.系统开始制冷，实时检测系统的实际状态参数，包括室外温度tor、压缩机运行频率f、压缩机的运行功率pw、压缩机绕组温度tcr和排气温度tp，并计算出tcr和tp的实际差值△t；
如果绕组温度在短时间内，压缩机绕组温度迅速升高到超过tcrh，立即关闭压缩机，并将该现象定义为空调严重混入空气的信息输出显示；如果tcr小于等于绕组温度极限高温温度tcrh，则进入步骤S3；
S3.根据步骤S2获取的室外温度和压缩机运行频率，从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0，并计算△t和△t0的比值kt以及pw和pw0的比值kp，即kt＝△t/△t0，kp＝pw/pw0；
S4.判断kt是否大于等于kt的判定常数kt0，若是，则进入步骤S6,否则进入步骤S5；
S5.判断kt是否小于等于kt0-wc，其中wc为空调正常工作时制冷剂充注的误差，若是，且当kp≥kpu时，判定制冷剂过量，否则返回步骤S2
S6.比较kp与kpl、kpu的关系,其中kpu和kpl是预设的上下限，kpu＞1，kpl＜1；当kp≥kpu时，初步判定制冷剂中混入空气；当kp≤kpl时，初步判定制冷剂不足；
S7.步骤S6的初步判定的结果为空调开机之后的结果，此结果由于空调刚启动，可能不够准确，因此本实施例还会继续降压缩机运转到指定频率f’，并在压缩机运转到指定频率一段时间t之后，得出其时间t内的平均实际状态参数值，包括室外温度tor’、压缩机的运行功率pw’、压缩机绕组温度tcr’和排气温度tp’，并计算出tor’和tp’的实际差值△t’，即△t’＝tcr’-tp’；之后再根据室外温度tor’和压缩机运行频率f’，从步骤S1获取的关系表中找到对应的名义状态参数pw0、△t0；
S8.通过分析△t’与△t0的数值关系，pw’与pw0的数值关系，得出制冷剂状态：计算△t’和△t0的比值kt以及pw’和pw0的比值kp，即kt＝△t’/△t0，kp＝pw’/pw0；比较kp与kpl、kpu的关系,其中kpu和kpl是预设的上下限，kpu＞1，kpl＜1；当kp≥kpu时，第二次判定制冷剂中混入空气；当kp≤kpl时，第二次判定制冷剂不足；
S9.当步骤S8的第二次判定结果与步骤S6的初步判定结果一致时，就可最终确定制冷剂状态；如果步骤S8的第二次判定结果与步骤S6的初步判定结果不一致时，通常是以步骤S8的第二次判定结果作为最终结果。