CN102519520B - 冷水机组的冷冻水流量检测方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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。

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V_COMP、蒸发器制冷剂进出口的焓差h₁-h₄和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’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＝V_COMP×(h₁-h₄)×ρ_1’。

本发明所述的蒸发器冷媒出管焓值h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’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P_1’、吸气温度T_1’、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P_1’、吸气温度T_1’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h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’。

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h₃，即求得h₄。

本发明所述的制冷剂包括R123、R134a、R11、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T_w1和蒸发器冷冻水出管温度T_w2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_水＝Q÷[C×(T_w1-T_w2)]，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V_水≥V_名义×80％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。

附图说明

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P_1’及温度值T_1’；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w1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T_w1及T_w2。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V_COMP、蒸发器制冷剂进出口的焓差h₁-h₄和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’计算得出。

对于定容式压缩机，其排气量V_COMP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h₃。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、R11、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)；R134a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h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’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P_1’、吸气温度T_1’、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P_1’、吸气温度T_1’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h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’。

根据以上得出的参数V_COMP、h₄、h₁、ρ_1’，冷水机组的控制器运用公式计算制冷剂侧制冷量：Q＝V_COMP×(h₁-h₄)×ρ_1’。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T_w1和蒸发器冷冻水出管温度T_w2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_水＝Q÷[C×(T_w1-T_w2)]，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V_水≥V_名义×80％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V_水≥V_名义×80％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10P风冷冷水机组，制冷剂为R22，压缩机体积流量V_COMP为0.00922m³/s，名义水流量V_名义为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(MPa)	温度T(℃)
			压缩机吸气管测点2	0.656	19.76
蒸发器冷媒出管测点1	-	15.94
			冷凝器冷媒出管测点4	-	59.08
蒸发器冷冻水入管测点w1	20.37	-
			蒸发器冷冻水出管测点w2	-	14.01

2、根据表1的温度、压力，根据道宁(Downing)拟合的马丁-侯状态方程，

$p/J=\frac{\mathrm{RT}}{v-b_0}+\underset{i=2}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\left[\frac{A_i+B_{i}T+C_i{e}^{-\mathrm{KT}/T_c}}{{(v-b_0)}^i}\right]+(A_6+B_6\×T+C_6\×e^{-E\×T/\mathrm{Tc}})/[e^{\mathrm{\α\υ}}\×(1+c^{\′}{e}^{\mathrm{\α\υ}})];$

$h=\mathrm{aT}+\frac{b}{2}{T}^2+\frac{c}{3}{T}^3+\frac{d}{4}{T}^4-f/T+\mathrm{p\υ}+J(\frac{A_2}{\mathrm{\υ}-b_0}+\frac{A_3}{2{(\mathrm{\υ}-b_0)}^2}+\frac{A_4}{3{(\mathrm{\υ}-b_0)}^3}+\frac{A_5}{4{(\mathrm{\υ}-b_0)}^4})$

$+{\mathrm{Je}}^{-\mathrm{KT}/T_c}(1+\frac{\mathrm{KT}}{T_c})[\frac{C_2}{\mathrm{\υ}-b_0}+\frac{C_3}{2{(\mathrm{\υ}-b_0)}^2}+\frac{C_4}{3{(\mathrm{\υ}-b_0)}^3}+\frac{C_5}{4{(\mathrm{\υ}-b_0)}^4}]+X$

其中，p为压力，kPa；J为换算系数，J＝100；T为温度，K；υ为比容，m³/kg；T_c为临界温度，T_c＝369K；h为比焓，kJ/kg；R，b₀，A₂，B₂，C₂，A₃，B₃，C₃，A₄，B₄，C₄，A₅，B₅，C₅，A₆，B₆，C₆，a，b，c，d，f，X，K，α，c′为常数。计算得到蒸发器冷媒出管焓值h₁及吸气密度ρ_1’。

计算吸气密度ρ_1‘的具体计算过程如下：

T＝19.76℃＝292.91K，假定比容υ＝0.0467，则

$p/J=\frac{\mathrm{RT}}{v-b_0}+\underset{i=2}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\left[\frac{A_i+B_{i}T+C_i{e}^{-\mathrm{KT}/T_c}}{{(v-b_0)}^i}\right]+(A_6+B_6\×T+C_6\×e^{-E\×T/\mathrm{Tc}})/[e^{\mathrm{\α\υ}}\×(1+c^{\′}{e}^{\mathrm{\α\υ}})]$

$=0.00096146966\×292.91\÷$

$(0.0467-0.00012485592)+(0.0011698244+0.0000011643177\×292.91-0.011841034$

$\×{2.7}^{(-4.2\×292.91\÷369)})\÷\left({(0.0467-0.00012485592)}^2\right)+(0.0000002929546+2.3032098\×$

${10}^{-9}\×292.91+0.000024889784\×{2.7}^{(-4.2\×292.91\÷369)})\÷$

$\left({(0.0467-0.00012485592)}^3\right)+(2.4192146\×{10}^{-9}-6.7967388\×{10}^{-12}\×292.91+0\×2.7$

$)_{(-4.2\×292.91\÷369)}\÷\left({(0.0467-0.00012485592)}^4\right)+(-2.4246117\×{10}^{-12}+{6.3020895\×10}^{-15}$

$\×292.91-1.2062109\×{10}^{-11}\×{2.7}^{(-4.2\×292.91\÷369)})\÷$

$\left({(0.0467-0.00012485592)}^5\right)+(9400226.152+20758.06496\×292.91+0\×{2.7}^{(-4.2\×292.91\÷}$

$)_{369)}\÷({2.7}^{(8781.321561\×0.0467)}\×(1+0\×\left({2.7}^{(8781.321561\×0.0467)}\right)))=6.56,$

p＝100×6.56＝656kPa＝0.656MPa

计算出的压力值与实验测得的压力值相同，所以假设成立，所以υ＝0.0467m³/kg，所以吸气密度ρ_1‘＝1÷υ＝21.41kg/m³。

计算蒸发器冷媒出管焓值h₁的具体计算过程为：

首先计算蒸发器冷媒出管比容υ₁，具体计算过程如下：

T＝15.94℃＝289.09K，假定比容υ＝0.0462，则

$p/J=\frac{\mathrm{RT}}{v-b_0}+\underset{i=2}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}\left[\frac{A_i+B_{i}T+C_i{e}^{-\mathrm{KT}/T_c}}{{(v-b_0)}^i}\right]+(A_6+B_6\×T+C_6\×e^{-E\×T/\mathrm{Tc}})/[e^{\mathrm{\α\υ}}\×(1+c^{\′}{e}^{\mathrm{\α\υ}})]$

$=0.00096146966\×289.09\÷$

$(0.0462-0.00012485592)+(0.0011698244+0.0000011643177\×289.09-0.011841034$

$\×{2.7}^{(-4.2\×289.09\÷369)})\÷\left({(0.0462-0.00012485592)}^2\right)+(0.0000002929546+(2.3032098\×$

${10}^{-9})\×289.09+0.000024889784\×{2.7}^{(-4.2\×289.09\÷369)})\÷$

$\left({(0.0462-0.00012485592)}^3\right)+((2.4192146\×{10}^{-9})-(6.7967388\×{10}^{-12})\×289.09+0\×$

${2.7}^{(-4.2\×289.09\÷369)})\÷\left({(0.0462-0.00012485592)}^4\right)+((-2.4246117\×{10}^{-12})+(6.3020895\×$

${10}^{-15})\×289.09-(1.2062109\×{10}^{-11})\×{2.7}^{(-4.2\×289.09\÷369)})\÷$

$\left({(0.0462-0.00012485592)}^5\right)+(9400226.152+20758.06496\×289.09+0\×{2.7}^{(-4.2\×289.09\÷}$

$)_{369)}\÷({2.7}^{(8781.321561\×0.0462)}\×(1+0\×\left({2.7}^{(8781.321561\×0.0462)}\right)))=6.56,$

p＝100×6.56＝656kPa＝0.656MPa

计算出的压力值与实验测得的压力值相同，所以假设成立，所以υ＝0.0462m³/kg。

将计算出的蒸发器冷媒出管比容υ₁＝0.0462代入气体焓值公式计算蒸发器冷媒出管焓值h₁，则

$h=\mathrm{aT}+\frac{b}{2}{T}^2+\frac{c}{3}{T}^3+\frac{d}{4}{T}^4-f/T+\mathrm{p\υ}+J(\frac{A_2}{\mathrm{\υ}-b_0}+\frac{A_3}{2{(\mathrm{\υ}-b_0)}^2}+\frac{A_4}{3{(\mathrm{\υ}-b_0)}^3}+\frac{A_5}{4{(\mathrm{\υ}-b_0)}^4})$

$+{\mathrm{Je}}^{-\mathrm{KT}/T_c}(1+\frac{\mathrm{KT}}{T_c})[\frac{C_2}{\mathrm{\υ}-b_0}+\frac{C_3}{2{(\mathrm{\υ}-b_0)}^2}+\frac{C_4}{3{(\mathrm{\υ}-b_0)}^3}+\frac{C_5}{4{(\mathrm{\υ}-b_0)}^4}]+X$

$=0.1177678176\×289.09+0.0016997296\÷2\×{289.09}^2-(8.830432918\×{10}^{-7})\÷3$

$\×{289.09}^3+0\÷4\×{289.09}^4-332.5417588\÷289.09+656\×0.0462+100\×$

$(0.0011698244\÷(0.0462-0.00012485592)+0.0000002929546\÷2\÷$

${(0.0462-0.00012485592)}^2+(2.4192146\×{10}^{-9})\÷3\÷{(0.0462-0.00012485592)}^3+$

$\left({-2.4246117\×10}^{-12}\right)\÷4\÷{(0.0462-0.00012485592)}^4)+100\×{2.7}^{(-4.2\×289.09\÷369)}\×$

$(1-4.2\×289.09\÷369)\×(-0.011841034\÷(0.0462-0.00012485592)+$

$0.000024889784\÷2\÷{(0.0462-0.00012485592)}^2+0\÷3\÷$

${(0.0462-0.00012485592)}^3+(1.2062109\×{10}^{-11})\÷4\÷{(0.0462-0.00012485592)}^4)+$

$300.55665=432.41\mathrm{kJ}/\mathrm{kg}$

因此蒸发器冷媒出管焓值h₁＝432.41kJ/kg。

T₄＝59.08℃＝332.23K，则

蒸发器冷媒进管焓值h₄＝0.00002×T³-0.0163×T²+5.5837×T-522.04＝0.00002×332.23³-0.0163×332.23²+5.5837×332.23-522.04＝267.3kJ/kg，

冷水机组压缩机体积流量V_COMP＝0.00922m³/s，计算出蒸发器制冷剂侧制冷量：

Q＝V_COMP×(h₁-h₄)×ρ₁

 ＝0.00922×(432.41-267.3)×21.41

 ＝32.59kW。

3、计算出蒸发器侧冷冻水流量：

V_水＝Q÷[C×(T_w1-T_w2)]

   ＝32.59÷[4.182×(20.37-14.01)]

   ＝0.001225m³/s

   ＝4.41m³/h，

利用本发明方法计算出的冷冻水流量为4.41m³/h。

4、控制方式

根据风冷冷水机组实际运行情况，经测试实际水流量不小于名义水流量的80％，风冷冷水机组都是安全的。所以，冷水机组的控制器在控制风冷冷水机组运行中，作如下处理：

如果V_水≥V_名义×80％，水流量正常，

如果V_水＜V_名义×80％，空调机组的控制器报警水流量不足。

本实施例中，在该时刻测出的冷冻水流量V_水为4.41m³/h，名义水流量V_{名 义}为4.94m³/h，所以V_水÷V_名义＝89.3％，因此满足V_水≥V_名义×80％，水流量正常。冷水机组的控制器每5秒检测一次当前水流量。

5、控制过程

冷水机组的控制器采用奥维尔科技有限公司的型号为APM01CD的控制器，用Microsoft Visual Basic 6.0程序语言实现。

冷水机组的控制器计算气体密度、气体焓值及液体焓值的指令：

Function ds(p，t)

vs＝0.00001

R＝0.00096146966：bo＝0.00012485592：A2＝0.0011698244：B2＝0.0000011643177：C2＝-0.011841034：A3＝0.0000002929546：B3＝2.3032098E-09：C3＝0.000024889784：A4＝2.4192146E-09：B4＝-6.7967388E-12：C4＝0：A5＝-2.4246117E-12：B5＝6.3020895E-15：C5＝1.2062109E-11：A6＝9400226.152：B6＝20758.06496：C6＝0：K＝4.2：α＝8781.321561：co＝0：Tc＝369：J＝100

1：

p1＝J*(R*t/(vs-bo)+(A2+B2*t+C2*Exp(-K*t/Tc))/((vs-bo)^2)

+(A3+B3*t+C3*Exp(-K*t/Tc))/((vs-bo)^3)_

+(A4+B4*t+C4*Exp(-K*t/Tc))/((vs-bo)^4)_

+(A5+B5*t+C5*Exp(-K*t/Tc))/((vs-bo)^5)_

+(A6+B6*t+C6*Exp(-K*t/Tc))/(Exp(α*vs)*(1+co*Exp(α*vs))))

If(Abs(p1-p)＞0.1)Then vs＝vs+0.00001：GoTo 1

ds＝1/vs

End Function

Function hs(p，t)

R＝0.00096146966：bo＝0.00012485592：A2＝0.0011698244：A3＝0.0000002929546：A4＝2.4192146E-09：A5＝-2.4246117E-12：A7＝0.1177678176：B7＝0.0016997296：C7＝-8.830432918E-07：D7＝0：F7＝332.5417588：X＝300.55665：K＝4.2：Tc＝369：J＝100：

vs1＝1/ds(p，t)

hs＝A7*t+B7/2*t^2+C7/3*t^3+D7/4*t^4-F7/t+p*vs1_

+J*(A2/(vs1-bo)+A3/2/((vs1-bo)^2)+A4/3/((vs1-bo)^3)+A5/

4/((vs1-bo)^4))_+J*Exp(-K*t/Tc)*(1+K*t/Tc)*(C2/(vs1-bo)+C3/

2/((vs1-bo)^2)+C4/3/((vs1-bo)^3)+C5/4/((vs1-bo)^4))+X

End Function。

Function hl(t)

hl＝0.00002*t^3-0.0163*t^2+5.5837*t-522.04

End Function

冷水机组的控制器计算蒸发器冷媒出管焓值h₁的指令：

p₁＝p₁*1000

t₁＝t₁+273.15

h₁＝hs(p₁，t₁)。

冷水机组的控制器计算压缩机吸气管吸气密度ρ₁的指令：

p₁＝p₁*1000

t_1’＝t_1’+273.15

ρ₁＝ds(p₁，t_1’)。

冷水机组的控制器计算冷凝器冷媒出管焓值h₃的指令：

t₃＝t₃+273.15

h₃＝hl(t₃)。

冷水机组的控制器计算蒸发器制冷剂侧制冷量的指令：

Vcomp＝0.00922

h4＝h3

Q＝(h1-h4)*Vcomp*ρ1。

冷水机组的控制器计算蒸发器侧水流量的指令：

C＝4.182

V水＝Q/(C*(T_w1-T_w2))。

冷水机组的控制器判断V_水＜V_名义×80％，发出报警信号的指令：

V名义＝4.94

If(V水/V名义)＞0.8Then

MsgBox″DANGER″

End If。

本发明的风冷冷水机组的水流量检测方法，基于以下思路：

1、对于涡旋压缩机，涡旋压缩机的制冷剂输出的排气量是固定的，空调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压焓图计算出来。

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。

本发明的风冷冷水机组的水流量检测方法，包括以下步骤：

一、在空调机组上设置压力和温度监测点，测试压缩机制冷剂输出口排气压力和压缩机汽化制冷剂进气口吸气压力，测试压缩机制冷剂输出口排气温度、压缩机汽化制冷剂进气口吸气温度、冷凝器出口温度、蒸发器进水温度、蒸发器出水温度。

如图5所示，在压缩机制冷剂输出口设置排气压力传感器HP，压缩机汽化制冷剂进气口设置吸气压力传感器LP，压缩机制冷剂输出口设置排气温度传感器T11，冷凝器出口处设置冷凝器出口温度传感器T21，压缩机汽化制冷剂进气口设置吸气温度传感器T51，蒸发器进水口设置蒸发器进水温度传感器T31，蒸发器出水口设置蒸发器出水温度传感器T41。传感器HP、LP、T11、T21、T31、T41、T51获得的信号传递至空调机组的控制器，进行模数转换后供计算用。

二、空调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6所示，蒸发器制冷剂循环侧制冷剂的制冷量等于蒸发器水循环侧的放热量。

蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量可以根据压缩机排气量V_COMP、蒸发器制冷剂进出口的焓差h₁-h₄和蒸发器制冷剂出口密度ρ₁计算得出。

对于普通定速涡旋压缩机，其排气量V_COMP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。

蒸发器制冷剂进口焓值h₄的确定方法：如图7所示，根据制冷剂的压焓图，蒸发器制冷剂进口焓值h₄近似等于冷凝器制冷剂出口的焓值h₃。一般冷凝器压降为25kpa，排气压力传感器HP把压力值信号传入空调机组的控制器，空调机组的控制器计算得出冷凝器制冷剂出口压力P₁＝HP-25kpa，冷凝器出口温度传感器T21把监测到的制冷剂出口温度T21传入空调机组的控制器，空调机组的控制器根据P1和T21，根据制冷剂物性参数：出口压力P₁及制冷剂出口温度T2，，按热力性质计算公式，计算得到冷凝器制冷剂出口的焓值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)；R134a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

蒸发器制冷剂出口焓值h₁和蒸发器制冷剂出口密度ρ₁的确定方法：吸气压力传感器LP和吸气温度传感器T51分别把监测到的吸气压力LP值和吸气温度T51传入空调机组的控制器，空调机组的控制器根据制冷剂物性参数吸气压力LP、吸气温度T51、制冷剂出口温度T11，按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制冷剂出口焓值h₁和蒸发器制冷剂出口密度ρ₁。蒸发器制冷剂出口焓值近似等于压缩机吸气口制冷剂焓值。

根据以上得出的参数V_COMP、h₄、h₁ρ₁，空调机组的控制器运用公式计算制冷剂侧制冷量：Q＝V_COMP×(h₁-h₄)×ρ₁。蒸发器制冷剂循环侧制冷剂的制冷量等于蒸发器水循环侧所吸收的冷量(或称放热量)。

三、空调机组的控制器计算当前的水流量，蒸发器进水温度传感器T3和蒸发器出水温度传感器T41分别把蒸发器进水温度T31和蒸发器出水温度T41值传入空调机组的控制器，空调机组的控制器根据公式计算当前水流量：V_水＝Q÷[C×(T31-T41)]，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8所示，空调机组的控制器将计算的当前水流量V_水，与空调机组出厂时设定的名义水流量V_名义进行比较，当V_水≥V_名义×80％时，继续根据传感器HP、LP、T11、T21、T31、T41、T51获得的信号，计算当前水流量。空调机组的控制器每5秒计算一次当前水流量。当不满足V_水≥V_名义×80％时，发出水流量不足的报警信号，并发出控制信号使空调机组工作进入停机保护状态。

Claims (7)

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_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；

所述蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量根据压缩机排气量V_COMP、蒸发器冷媒出管焓值h₁与蒸发器冷媒入管焓值h₄的焓差h₁-h₄和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’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：Q₁=V_COMP×（h₁-h₄）×ρ_1’；

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T_w1和蒸发器冷冻水出管温度T_w2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_水=Q÷[C×（T_w1-T_w2）]，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，蒸发器水循环侧所吸收的冷量等于蒸发器制冷剂侧制冷剂的制冷量。

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：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2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h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’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P_1’、吸气温度T_1’、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P_1’、吸气温度T_1’蒸发器冷媒出管温度T₁，按制冷剂的热力性质计算公式中的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h₁和压缩机吸气管吸气密度ρ_1’。

4.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，计算得到冷凝器冷媒出管焓值h₃，其与蒸发器冷媒入管焓值h₄相等。

5.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：所述制冷剂包括R123、R134a、R11、R12、R13、R14、R21、R22、R23、R113、R114、R500、R502、RC318。

6.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：当V_水≥V_名义×80%时，继续根据压缩机吸气管上安装的压力传感器和温度传感器、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。

7.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：所述冷水机组的控制器每5秒计算一次当前水流量。

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