CN102589969B - 评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法，其特征是通过变频空调器配管应力测试，获得压缩机在不同工作频率下运行时配管的应力值。再根据定频空调器的工作频率及其配管为无限寿命时的许用应力计算出变频空调器配管对应不同工作频率具有无限寿命时的许用应力。将所获得的应力值及变频空调器压缩机在不同工作频率下运行的概率和配管对应不同工作频率具有无限寿命时的许用应力，计算得到变频空调器配管的疲劳可靠性评价指标。本发明方法可以用于指导工程技术人员根据变频空调器配管应力测试结果，对配管疲劳可靠性作出一个客观、科学的评价，为配管的设计与整改提供技术参考。

Description

评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法

技术领域

本发明涉及一种对变频空调器配管疲劳可靠性的评价方法，主要用于根据变频空调器配管应力测试结果对配管疲劳可靠性进行评价。

背景技术

空调器配管应力测试是测试空调器在各种运行工况下配管的应力值，从而对配管疲劳可靠性进行评价的一种方法。经过多年的积累，目前在定频空调器配管应力测试及疲劳可靠性评价方面已经形成了较为成熟的方法体系。变频空调器工作中，由于压缩机工况多变，其配管的应力测试及疲劳可靠性评价与定频空调器配管有很大差异，因此目前还没有专门针对变频空调器的配管疲劳可靠性评价方法。大多数企业通常借用定频空调器配管疲劳可靠性评价的方法，从而造成工程实践中的“错判”和“漏判”现象经常出现。

变频空调器分为单冷机和冷暖机。单冷机的压缩机配管系统主要的部件包含压缩机本体和储液桶，排气口位于压缩机本体的顶部、回气口位于储液桶顶部、排气管与排气口相连接、回气管与回气口相连接；图1所示为冷暖机配管系统，除了与单冷机中相应的结构，即压缩机本体1、储液桶2、排气口4位于压缩机本体1的顶部、回气口3位于储液桶2的顶部、排气管5与排气口4相连接、回气管6与回气口3相连接之外，并有四通阀7，以及有阀冷凝器接管8连接在四通阀7和冷凝阀接管11之间、低压阀接管9连接在四通阀7和低压阀10之间。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法，以期解决当前变频空调器配管疲劳可靠性测试评价中存在的“错判”和“漏判”现象，指导工程技术人员根据变频空调器配管应力测试结果，对配管疲劳可靠性作出一个客观、科学的评价，为配管的设计与整改提供技术参考。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法的特点是按如下过程进行：

(1)、确定变频空调器配管应力测试的测点位置：

对变频空调器压缩机配管系统的结构模型进行有限元分析，确定压缩机在不同工作频率下各配管对应的最大应力部位，以所述最大应力部位作为对应频率点在配管应力测试时的测点；

或，在没有进行有限元分析的情况下，确定测点分别为：排气管上靠近压缩机排气口所在一侧的第一个弯位内侧，回气管上靠近压缩机回气口所在一侧的第一个弯位内侧，排气管和回气管上振动最大的部位相邻的弯位内侧；若待测机型为冷暖机，则也将低压阀接管和阀冷凝器接管靠近四通阀的弯位内侧作为测点；

各测点分别记为：测点1、测点2、…、测点M；

(2)、按如下方式测试不同工作频率下各测点的最大应力值：

a、在各测点处分别沿配管的横向和纵向粘贴应变片；

b、设置压缩机运行在第一个工作频率F₁下，待压缩机稳定运行1分钟后开始记录各测点的应力数据，取各测点位置上的最大应力数据对应作为测点1、测点2、…和测点M的最大应力值，并分别记为为：σ₁₁，σ₁₂，…，σ_1M；

c、重复步骤b，分别获取压缩机稳定运行在其它工作频率时，测点1、测点2、…、测点M对应的最大应力值：σ_i1，σ_i2，…，σ_iM，其中i=2，…，N；

(3)、将变频空调器配管在不同工作频率Fi下的最大应力值记为σ_i，则有：

σ_i=max{σ_i1，σ_i2，…，σ_iM}，其中i=1,2,…,N

(4)、根据定频空调器工作频率F及其配管为无限寿命时的许用应力[σ]，确定变频空调器配管对应工作频率F_i具有无限寿命时的许用应力[σ_i]为：其中i=1,2,…,N；

(5)、将变频空调器在不同工作频率F_i下运行的概率记为p_i，所述p_i按如下方法确定：变频空调器在模拟用户使用工况下连续运行一时段T，分别记录时段T内各工作频率F_i所运行的总时间为T_i，则有：

其中i=1,2,…,N；

(6)、在所述p_i中选择数值大于或等于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器的平台工作频率，取出各平台工作频率所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：得到变频空调器在每个平台工作频率下的配管疲劳可靠性的评价指数D_i，以所述评价指数D_i作为变频空调器配管在平台工作频率下的配管疲劳可靠性评价指标；

(7)、将p_i中数值小于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器过渡频率，取出各过渡频率下所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：

得到变频空调器在每个过渡频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D_i’，以所述评价指数D_i’作为变频空调器配管在过渡频率下的配管疲劳可靠性评价指标；

(8)、按照：

得到变频空调器在所有工作频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D，以所述评价指数D作为变频空调器在所有频率下的配管疲劳可靠性的评价指标，同时作为变频空调器配管优化设计时的目标函数；

(9)、当D_i小于设定值X、D_i’小于设定值Y，且D＜1时，变频空调器配管满足设计要求。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明提供了一种变频空调器配管疲劳可靠性的评价标准，弥补了在变频空调器配管疲劳可靠性评价中评价方法缺失的问题。

2、本发明提出了一种计算变频空调器配管在不同工作频率下具有无限寿命时的许用应力的计算方法，弥补了变频空调器配管在不同工作频率下具有无限寿命时的许用应力的计算方法缺失的问题。

3、本发明一种评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法，提出了一种根据指数D_i、D_i’和D值的大小，确定该机型配管疲劳可靠性是否满足设计要求，并且在方案设计时基于D值越小，表明该机型配管疲劳可靠性越高的评价方法，可以有效解决由于当前借用定频空调器配管疲劳可靠性评价方法来评价变频空调器配管疲劳可靠性而导致的“错判”和“漏判”的现象。

附图说明

图1为变频空调器配管系统结构示意图；

图2为变频空调器配管系统应力测试应变片粘贴示意图；

图中标号：1压缩机本体；2储液桶；3回气口；4排气口；5排气管；6回气管；7四通阀；8阀冷凝器接管；9低压阀接管；10低压阀；11冷凝阀接管；12配管；13测点；14横向应变片；15纵向应变片。

具体实施方式

参见图1，变频空调压缩机配管系统涉及到压缩机本体1、储液桶2、排气口4位于压缩机本体1的顶部、回气口3位于储液桶2的顶部、排气管5与排气口4相连接、回气管6与回气口3相连接之外，并有四通阀7，以及有阀冷凝器接管8连接在四通阀7和冷凝阀接管11之间、低压阀接管9连接在四通阀7和低压阀10之间。

配管作为变频空调器最重要的结构之一，对其疲劳可靠性作出客观的评价是避免变频空调器在运行过程中由于交变载荷导致配管疲劳失效的关键。本实施例提出的变频空调器配管疲劳可靠性评价方法，是根据变频空调器配管应力测试结果，可以对其配管的疲劳可靠性作出客观的评价，同时可以作为变频空调器配管优化设计时的目标函数。本实施例中变频空调器配管疲劳可靠性评价方法是按如下步骤操作：

1、确定变频空调器配管应力测试的测点位置：

对变频空调器压缩机配管系统的结构模型进行有限元分析，确定压缩机在不同工作频率下各配管对应的最大应力部位，以最大应力部位作为对应频率点在配管应力测试时的测点；

或，在没有进行有限元分析的情况下，确定测点分别为：排气管5上靠近压缩机排气口4所在一侧的第一个弯位内侧，回气管6上靠近压缩机回气口3所在一侧的第一个弯位内侧，排气管5和回气管6上振动最大的部位相邻的弯位内侧；若待测机型为冷暖机，则也将低压阀接管9和阀冷凝器接管8靠近四通阀7的弯位内侧作为测点；

各测点分别记为：测点1、测点2、…、测点M。

2、按如下方式测试不同工作频率下各测点的最大应力值：

a、在各测点处分别沿配管的横向和纵向粘贴应变片，如图2所示的在配管12的测点13位置处粘贴横向应变片14和纵向应变片15；

b、设置压缩机运行在第一个工作频率F1下，待压缩机稳定运行1分钟后开始记录各测点的应力数据，取各测点位置上的最大应力数据对应作为测点1、测点2、…和测点M的最大应力值，并分别记为为：σ₁₁，σ₁₂，…，σ_1M；

c、重复步骤b，分别获取压缩机稳定运行在其它工作频率时，测点1、测点2、…、测点M对应的最大应力值：σ_i1，σ_i2，…，σ_iM，其中i=2，…，N。

3、将变频空调器配管在不同工作频率Fi下的最大应力值记为σ_i，则有：

σ_i=max{σ_i1，σ_i2，…，σ_iM}，其中i=1,2,…,N

4、根据定频空调器工作频率F及其配管为无限寿命时的许用应力[σ]，确定变频空调器配管对应工作频率F_i具有无限寿命时的许用应力[σ_i]为：

其中i=1,2,…,N，该计算公式是根据相关实验数据进行拟合得到，实验数据参见《材料热处理学报》2005年26卷5期的《铜合金的疲劳寿命预测》一文。目前国内定频空调器压缩机正常运行时对应的工作频率为48.5HZ，推荐的许用应力为12Mpa。

5、将变频空调器在不同工作频率F_i下运行的概率记为p_i，p_i按如下方法确定：变频空调器在模拟用户使用工况下连续运行一时段T，分别记录时段T内各工作频率F_i所运行的总时间为T_i，则有：

其中i=1,2,…,N，通常情况下模拟工作时段T为半年。

6、在所述p_i中选择数值大于或等于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器的平台工作频率，取出各平台工作频率所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：

得到变频空调器在每个平台工作频率下的配管疲劳可靠性的评价指数D_i，以评价指数D_i作为变频空调器配管在平台工作频率下的配管疲劳可靠性评价指标，由于不同企业之间变频空调器在性能上存在着较大的差异，设定值K根据企业自身变频空调器的性能在(0.01～0.2)范围内可取不同的数值。

7、将p_i中数值小于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器过渡频率，取出各过渡频率下所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：得到变频空调器在每个过渡频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D_i’，以评价指数D_i’作为变频空调器配管在过渡频率下的配管疲劳可靠性评价指标。

8、按照：得到变频空调器在所有工作频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D，以评价指数D作为变频空调器在所有频率下的配管疲劳可靠性的评价指标，同时作为变频空调器配管优化设计时的目标函数。

9、当D_i小于设定值X、D_i’小于设定值Y，且D＜1时，则变频空调器配管满足设计要求，其中设定值X和Y是由企业根据以往变频空调器样机测试结果得出，X∈(0.1～1.0)，Y∈(0.5～2.0)。

工程实践表明，将求得的评价指数Di、评价指数Di’和评价指数D用于评价变频空调器配管疲劳可靠性，可以得到和工程实践情况吻合的结果，同时评价指数D也能够作为变频空调器配管优化设计时的目标函数。

Claims (1)

1.一种评价变频空调器配管疲劳可靠性的方法，其特征是按如下过程进行：

(1)、确定变频空调器配管应力测试的测点位置：

对变频空调器压缩机配管系统的结构模型进行有限元分析，确定压缩机在不同工作频率下各配管对应的最大应力部位，以所述最大应力部位作为对应频率点在配管应力测试时的测点；

或，在没有进行有限元分析的情况下，确定测点分别为：排气管(5)上靠近压缩机排气口(4)所在一侧的第一个弯位内侧，回气管(6)上靠近压缩机回气口(3)所在一侧的第一个弯位内侧，排气管(5)和回气管(6)上振动最大的部位相邻的弯位内侧；若待测机型为冷暖机，则也将低压阀接管(9)和阀冷凝器接管(8)靠近四通阀(7)的弯位内侧作为测点；

各测点分别记为：测点1、测点2、…、测点M；

(2)、按如下方式测试不同工作频率下各测点的最大应力值：

a、在各测点处分别沿配管的横向和纵向粘贴应变片；

b、设置压缩机运行在第一个工作频率F₁下，待压缩机稳定运行1分钟后开始记录各测点的应力数据，取各测点位置上的最大应力数据对应作为测点1、测点2、…和测点M的最大应力值，并分别记为为：σ₁₁，σ₁₂，…，σ_1M；

c、重复步骤b，分别获取压缩机稳定运行在其它工作频率时，测点1、测点2、…、测点M对应的最大应力值：σ_i1，σ_i2，…，σ_iM，其中i=2，…，N；

(3)、将变频空调器配管在不同工作频率Fi下的最大应力值记为σ_i，则有：

σ_i=max{σ_i1，σ_i2，…，σ_iM}，其中i=1,2,…,N

(4)、根据定频空调器工作频率F及其配管为无限寿命时的许用应力[σ]，确定变频空调器配管对应工作频率F_i具有无限寿命时的许用应力[σ_i]为：其中i=1,2,…,N；

(5)、将变频空调器在不同工作频率F_i下运行的概率记为p_i，所述p_i按如下方法确定：变频空调器在模拟用户使用工况下连续运行一时段T，分别记录时段T内各工作频率F_i所运行的总时间为T_i，则有：

其中i=1,2,…,N；

(6)、在所述p_i中选择数值大于或等于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器的平台工作频率，取出各平台工作频率所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：得到变频空调器在每个平台工作频率下的配管疲劳可靠性的评价指数D_i，以所述评价指数D_i作为变频空调器配管在平台工作频率下的配管疲劳可靠性评价指标；

(7)、将p_i中数值小于设定值K的p_i所对应的工作频率作为变频空调器过渡频率，取出各过渡频率下所对应的配管的最大应力σ_i和具有无限寿命时的许用应力[σ_i]，按照：

得到变频空调器在每个过渡频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D_i’，以所述评价指数D_i’作为变频空调器配管在过渡频率下的配管疲劳可靠性评价指标；

(8)、按照：

得到变频空调器在所有工作频率下的配管疲劳可靠性评价的评价指数D，以所述评价指数D作为变频空调器在所有频率下的配管疲劳可靠性的评价指标，同时作为变频空调器配管优化设计时的目标函数；

(9)、当D_i小于设定值X、D_i’小于设定值Y，且D＜1时，变频空调器配管满足设计要求。