CN103573604A - 用于压缩机系统的测量装置和冷媒含油率的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于压缩机系统的测量装置和用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，其中该测量装置包括：测量调节模块，用于在压缩机运行时对压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量，并对工况参数进行调节；数据采集模块，用于采集工况参数和冷媒参数；以及控制模块，用于根据数据采集模块采集的工况参数对压缩机的运行工况的稳定性进行判断，并在判断压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据冷媒参数计算压缩机运行时的冷媒含油率。本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

Description

用于压缩机系统的测量装置和冷媒含油率的测量方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种用于压缩机系统的测量装置和用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法。

背景技术

压缩机的工作循环中冷媒含油率的大小，对制冷/制热设备的制冷/制热能力、压缩机的机械寿命、毛细管及节流结构的使用效果等都有较大的影响。

通常，较为理想的压缩机，其工作循环中的冷媒含油率（即润滑油量占润滑油与冷媒的总量的百分比）应小于0.5%，而当冷媒含油率超过1%时，压缩机在运转过程中将可能出现上述提及的影响，当含油率更大时，则制冷/制热性能将受到更严重的影响。故在压缩机与其相关制冷/制热系统的开发过程中，压缩机工作循环中的冷媒含油率是一个关键的性能特性。

目前，压缩机的工作循环中冷媒含油率的测试方法有多种，例如，油分离法、取样法、静电容量法、光折射率法、红外线光谱法等。其中取样法应用最广，但是取样法的缺点明显，其测试步骤多，过程中含有大量的人工操作，存在人为误差。且取样法伴随着有大量的冷媒肆意排放，不利于环保。特别是目前正在研究应用的可燃冷媒，由于可燃冷媒具有可燃/易燃、易爆的特性，在使用取样法测试时存在一定的安全隐患。此外，油分离法存在分离效率不稳定、测试效率低、测试重复精度不高的情况；红外线光谱法则存在冷媒种类受限且投入成本高的情况；静电容量法则是测试体积非常大等。

总之，目前在对压缩机工作循环中冷媒含油率进行测试时，主要存在以下缺点：（1）测试结果不够精确；（2）测试效率低；（3）成本高；（4）测试过程复杂；（5）测试方法不能通用，易受到压缩机与制冷设备的类型、排量、冷媒种类及冷冻机油种类的限制。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明的第一个目的在于提出一种用于压缩机系统的测量装置。该装置能够提高测试精度、测试效率，扩大了应用范围。

本发明的第二个目的在于提出一种用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提出的用于压缩机系统的测量装置，包括：测量调节模块，用于在压缩机运行时对所述压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量，并对所述工况参数进行调节；数据采集模块，用于采集所述工况参数和冷媒参数；以及控制模块，用于根据所述数据采集模块采集的所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断，并在判断所述压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据所述冷媒参数计算所述压缩机运行时的冷媒含油率。

本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

根据本发明的一个实施例，所述工况参数包括所述压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度，所述冷媒参数包括冷媒的密度和冷媒的温度。

根据本发明的一个实施例，所述测量调节模块包括：排气压力测量调节子模块，所述排气压力测量调节子模块包括冷凝器和第一压力检测及控制仪表，所述第一压力检测及控制仪表用于测量所述压缩机的排气压力，所述冷凝器根据预设的排气压力控制冷凝换热量以调节所述压缩机的排气压力；阀前温度测量调节子模块，所述阀前温度测量调节子模块包括过冷器和第一温度检测及控制仪表，所述第一温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的膨胀阀前温度，所述过冷器根据预设的阀前温度控制过冷换热量以调节所述压缩机的膨胀阀前温度；吸气压力测量调节子模块，所述吸气压力测量调节子模块包括电动膨胀阀和第二压力检测及控制仪表，所述第二压力检测及控制仪表用于测量所述压缩机的吸气压力，所述电动膨胀阀根据预设的吸气压力控制所述压缩机运行时的冷媒节流开度以调节所述压缩机的吸气压力；吸气温度测量调节子模块，所述吸气温度测量调节子模块包括量热桶和第二温度检测及控制仪表，所述第二温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的吸气温度，所述量热桶根据预设的吸气温度控制过热换热量以调节所述压缩机的吸气温度；第三温度检测及控制仪表，所述第三温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的排气温度；密度计，用于测量所述过冷器与所述电动膨胀阀之间冷媒的密度。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据所述压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据所述压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据所述压缩机的膨胀阀前温度和所述冷凝温度计算过冷度，根据所述压缩机的吸气温度和所述蒸发温度计算过热度。

并且，当所述冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、所述蒸发温度与所述预设的蒸发温度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过冷度与预设的过冷度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且所述压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，所述控制模块判断所述压缩机的运行工况处于所述稳定状态。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据以下公式计算所述冷媒含油率：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为所述冷媒含油率，ρ为所述冷媒的密度，T为所述冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据所述冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例提出的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，包括以下步骤：在压缩机运行时对所述压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量；对所述工况参数进行调节；采集所述工况参数和冷媒参数，并根据所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断；以及在判断所述压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据所述冷媒参数计算所述压缩机运行时的冷媒含油率。

根据本发明实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，从而提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

根据本发明的一个实施例，所述工况参数包括所述压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度，所述冷媒参数包括所述压缩机运行时的冷媒的密度和冷媒的温度。

根据本发明的一个实施例，所述冷媒含油率根据以下公式计算：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为所述冷媒含油率，ρ为所述冷媒的密度，T为所述冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据所述冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

根据本发明的一个实施例，根据所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断包括：

根据所述压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据所述压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据所述压缩机的膨胀阀前温度和所述冷凝温度计算过冷度，根据所述压缩机的吸气温度和所述蒸发温度计算过热度；

当所述冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、所述蒸发温度与所述预设的蒸发温度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过冷度与预设的过冷度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且所述压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，判断所述压缩机的运行工况处于所述稳定状态。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于压缩机系统的测量装置的方框示意图；

图3是根据本发明实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法的流程图。

附图标记：

测量调节模块100、数据采集模块200、控制模块300、排气压力测量调节子模块110、冷凝器111、第一压力检测及控制仪表112、阀前温度测量调节子模块120、过冷器121、第一温度检测及控制仪表122、吸气压力测量调节子模块130、电动膨胀阀131、第二压力检测及控制仪表132、吸气温度测量调节子模块140、量热桶141、第二温度检测及控制仪表142、密度计150、第三温度检测及控制仪表160、变频电源2000、压缩机3000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

相关技术中，压缩机的工作循环中冷媒含油率的测试方法有多种，其中以取样法应用最广，具体为：利用压缩机量热计设备，在指定工况条件下（即连续稳定运行状态），直接在系统中抽取冷媒混合物样品，对冷冻循环系统中的冷冻机油含量及液体总量进行称重测量，求得冷媒含油率。但是取样法的缺点明显，其测试步骤多，过程中含有大量的人工操作，存在人为误差。且取样法伴随着有大量的冷媒肆意排放，不利于环保。特别是目前正在研究应用的可燃冷媒，由于可燃冷媒具有可燃/易燃、易爆的特性，在使用取样法测试时存在一定的安全隐患。

本发明正是基于上述原因，而提出了一种用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法和一种用于压缩机系统的测量装置。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的用于压缩机系统的测量装置和用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法。

图1是根据本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置的方框示意图。如图1所示，该用于压缩机系统的测量装置包括：测量调节模块100、数据采集模块200和控制模块300。

其中，测量调节模块100用于在压缩机运行时对压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量，并对工况参数进行调节。

具体地，工况参数可以包括压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度等参数，但并不限于这些参数，冷媒参数可以包括冷媒的密度和冷媒的温度等参数。其中，膨胀阀前温度与冷媒的温度是近似相等的。

在本发明的实施例中，可以使用压力检测仪器对压缩机的排气压力、吸气压力进行测量，可以使用温度传感器（例如高精度铂电阻温度传感器）或者其它温度测量设备对吸气温度和膨胀阀前温度进行测量，可以使用密度计对冷媒的密度进行测量。上述说明只是用来举例，在此，对测量工况参数、冷媒参数所使用的仪器不做限制。

在本发明的实施例中，数据采集模块200用于采集工况参数和冷媒参数。

具体地，数据采集模块200用于采集压缩机工作状态下的工况参数以及工作循环中的冷媒参数，以用于后续的处理。

例如，可以使用高精度多通道数据记录仪对工况参数和冷媒参数进行采集并记录。其中，高精度多通道数据记录仪对数据采集的方式可以是通过RS232方式、RS-485方式与测量调节模块100中的测量仪表进行通信，或者采用标准模拟量输入模式进行数据采集。

控制模块300用于根据数据采集模块200采集的工况参数对压缩机的运行工况的稳定性进行判断，并在判断压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据冷媒参数计算压缩机运行时的冷媒含油率。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述用于压缩机系统的测量装置具体包括：测量调节模块100、排气压力测量调节子模块110、冷凝器111、第一压力检测及控制仪表112、阀前温度测量调节子模块120、过冷器121、第一温度检测及控制仪表122、吸气压力测量调节子模块130、电动膨胀阀131、第二压力检测及控制仪表132、吸气温度测量调节子模块140、量热桶141、第二温度检测及控制仪表142、密度计150、第三温度检测及控制仪表160、数据采集模块200和控制模块300。

其中，测量调节模块100包括排气压力测量调节子模块110、阀前温度测量调节子模块120、吸气压力测量调节子模块130、吸气温度测量调节子模块140和密度计150。排气压力测量调节子模块110包括冷凝器111和第一压力检测及控制仪表112。阀前温度测量调节子模块120包括过冷器121和第一温度检测及控制仪表122。吸气压力测量调节子模块130包括电动膨胀阀131和第二压力检测及控制仪表132。吸气温度测量调节子模块140包括量热桶141和第二温度检测及控制仪表142。

具体而言，如图2所示，排气压力测量调节子模块110包括冷凝器111和第一压力检测及控制仪表112。第一压力检测及控制仪表112用于测量压缩机的排气压力，冷凝器111根据预设的排气压力控制冷凝换热量以调节压缩机的排气压力。

在本发明的一个示例中，第一压力检测及控制仪表112可以是高精度压力传感器与PID数字调节显示仪，用于测量压缩机的排气压力。冷凝器111则根据预设的排气压力与测量得到的排气压力的差别自动调控换热量，以使压缩机的排气压力稳定于预设的排气压力。其中，预设的排气压力可以通过高精度压力传感器与PID数字调节显示仪进行设定。

如图2所示，阀前温度测量调节子模块120包括过冷器121和第一温度检测及控制仪表122。第一温度检测及控制仪表122用于测量压缩机的膨胀阀前温度，过冷器121根据预设的阀前温度控制过冷换热量以调节压缩机的膨胀阀前温度。在本发明的一个示例中，第一温度检测及控制仪表122可以是高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪，用于测量压缩机的膨胀阀前温度。过冷器121则根据预设的阀前温度与测量得到的膨胀阀前温度的差别自动调控换热量，以使压缩机的膨胀阀前温度稳定于预设的阀前温度。其中，预设的阀前温度可以通过高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪进行设定。

如图2所示，吸气压力测量调节子模块130包括电动膨胀阀131和第二压力检测及控制仪表132。第二压力检测及控制仪表132用于测量压缩机的吸气压力，电动膨胀阀131根据预设的吸气压力控制压缩机运行时的冷媒节流开度以调节压缩机的吸气压力。在本发明的一个示例中，第二压力检测及控制仪表132也可以是高精度压力传感器与PID数字调节显示仪，用于测量压缩机的吸气压力。电动膨胀阀131则根据预设的吸气压力与测量得到的吸气压力的差别自动调控节流大小，以使压缩机的吸气压力稳定于预设的吸气压力。其中，预设的吸气压力可以通过高精度压力传感器与PID数字调节显示仪进行设定。

如图2所示，吸气温度测量调节子模块140包括量热桶141和第二温度检测及控制仪表142。第二温度检测及控制仪表142用于测量压缩机的吸气温度，量热桶141根据预设的吸气温度控制过热换热量以调节压缩机的吸气温度。在本发明的一个示例中，第二温度检测及控制仪表142也可以是高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪，用于测量压缩机的吸气温度。量热桶141则根据预设的吸气温度与测量得到的吸气温度的差别来控制过热换热量，以使压缩机的吸气温度稳定于预设的吸气温度。其中，预设的吸气温度可以通过高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪进行设定。

如图2所示，第三温度检测及控制仪表160用于测量压缩机的排气温度。在本发明的一个示例中，第三温度检测及控制仪表160可以是高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪，用于测量测量压缩机的排气温度。

并且，密度计150用于测量过冷器与电动膨胀阀之间冷媒的密度。例如，密度计150可以是高精度耐高压密度计，用于测量过冷器后，电动膨胀阀之前的循环管段中的冷媒的密度，其中密度计150具有通信功能以及数据处理功能。

此外，如图2所示，测量调节模块100还包括可调整输出相数、电压大小与频率大小的变频电源2000，变频电源2000用于根据压缩机3000的电源特性而供给相应规格的电源。

本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置，通过调节压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度和膨胀阀前温度，使它们分别稳定于预设值后，控制模块根据测量的冷媒的密度和冷媒的温度计算压缩机运行时的冷媒含油率，从而能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

根据本发明的一个实施例，控制模块300根据压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据压缩机的膨胀阀前温度和冷凝温度计算过冷度，根据压缩机的吸气温度和蒸发温度计算过热度。那么，对压缩机的运行工况的稳定性的判断具体为：当冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、蒸发温度与预设的蒸发温度之间的偏差在第一温度区间、过冷度与预设的过冷度之间的偏差在第一温度区间、过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，控制模块300判断压缩机的运行工况处于稳定状态。

具体而言，采集压缩机运行时的工况参数和冷媒参数时，对压缩机运行时的排气压力、吸气压力、吸气温度、膨胀阀前温度、排气温度等数据每30秒采集一次数值，并将采集的数值与预定的稳定判断规格进行比较、判断，当取值连续15分钟内均处于稳定判断规格范围内时，即可判定被测压缩机处于稳定运转状态。

举例来讲，预定的稳定判断规格为：冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、蒸发温度与预设的蒸发温度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、过冷度与预设的过冷度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间例如[-0.3℃，0.3℃]且压缩机的排气温度十分钟内的温度波动应小于2℃。

根据本发明的一个实施例，控制模块300通过以下公式计算得到压缩机运行时的冷媒含油率：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为冷媒含油率，ρ为冷媒的密度，T为冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

在本发明的一个示例中，当所选用的冷媒和冷冻机油为R410A冷媒与RB74AF冷冻机油组合时，计算冷媒含油率的公式为：冷媒含油率=0.176*ρ+0.00084*T³-0.097*T²+4.8315*T-262.12，当空调高效工况下压缩机稳定运行时的冷媒的密度为968.37kg/m3，冷媒温度即膨胀阀前温度为41.2℃，将数据代入公式，即可计算被测压缩机于该工况下的冷媒含油率为1.35%。

因此，本发明实施例的用于压缩机系统的测量装置，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，从而提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

图3是根据本发明实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法的流程图。如图3所示，该用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法包括以下步骤：

步骤S101，在压缩机运行时对压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量。

其中，在压缩机运行之前，需要根据压缩机的电机特性，设定不同的电源规格。如果压缩机的电机为交流感应电机，则直接使用变频电源驱动；如果压缩机电机为变频直流控制电机，则其驱动还需选择适配电机的变频器。此外，还需要设定压缩机的运行工况条件，运行工况条件包括压缩机运行的冷凝温度、蒸发温度、过冷度、过热度以及排气温度。例如，压缩机的驱动电源及运行工况条件如表1所示。

表1

此外，在压缩机运行之前还应该满足压缩机系统中无不凝性气体且无冷媒泄漏的要求。压缩机运行后，须调整压缩机系统中的冷媒含量，使冷媒量适合被测压缩机的运行需求，确保通过密度计的冷媒流量稳定且处于过冷状态。在本发明的一个实施例中，压缩机系统中冷媒充注量约3.5kg。

具体地，在本发明的一个实施例中，工况参数可以包括压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度等参数，但并不限于这些参数，冷媒参数可以包括冷媒的密度和冷媒的温度等参数。其中，膨胀阀前温度与冷媒的温度是近似相等的。

在本发明的实施例中，可以使用高精度压力传感器与PID数字调节显示仪对压缩机的排气压力进行测量；可以使用高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪对压缩机的膨胀阀前温度进行测量；可以使用高精度压力传感器与PID数字调节显示仪对压缩机的吸气压力进行测量；可以使用高精度铂电阻温度传感器与PID数字调节显示仪对压缩机的吸气温度进行测量；可以使用密度计对冷媒的密度进行测量。上述说明只是用来举例，在此，对测量工况参数、冷媒参数所使用的仪器不做限制。

步骤S102，对工况参数进行调节。

具体地，举例来说，冷凝器根据预设的排气压力与测量得到的排气压力的差别自动调控换热量，以使压缩机的排气压力稳定于预设的排气压力；过冷器根据预设的阀前温度与测量得到的膨胀阀前温度的差别自动调控换热量，以使压缩机的膨胀阀前温度稳定于预设的阀前温度；电动膨胀阀根据预设的吸气压力与测量得到的吸气压力的差别自动调控节流大小，以使压缩机的吸气压力稳定于预设的吸气压力；量热桶根据预设的吸气温度与测量得到的吸气温度的差别来控制过热换热量，以使压缩机的吸气温度稳定于预设的吸气温度。

步骤S103，采集工况参数和冷媒参数，并根据工况参数对压缩机的运行工况的稳定性进行判断。

具体地，采集压缩机工作状态下的工况参数以及工作循环中的冷媒参数，以用于后续的处理。例如，可以使用高精度多通道数据记录仪对工况参数和冷媒参数进行采集并记录。其中，高精度多通道数据记录仪对数据采集的方式可以是通过RS232方式、RS-485方式与测量调节模块100中的测量仪表进行通信，或者采用标准模拟量输入模式进行数据采集。

由于当压缩机的运行工况处于稳定状态时计算得到的冷媒含油率的准确率较高，所以在采集到工况参数和冷媒参数之后，需要根据工况参数对压缩机的运行工况的稳定性进行判断。具体的判断方法将会后面的实施例中详细介绍。

步骤S104，在判断压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据冷媒参数计算压缩机运行时的冷媒含油率。

在本发明的一个实施例中，在判断压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据冷媒参数通过以下公式计算得到压缩机运行时的冷媒含油率：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为冷媒含油率，ρ为冷媒的密度，T为冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

在本发明的一个示例中，当所选用的冷媒和冷冻机油为R410A冷媒与RB74AF冷冻机油组合时，计算冷媒含油率的公式为：冷媒含油率=0.176*ρ+0.00084*T³-0.097*T²+4.8315*T-262.12，当空调高效工况下压缩机稳定运行时的冷媒的密度为968.37kg/m3，冷媒的温度即膨胀阀前温度为41.2℃，将数据代入公式，即可计算被测压缩机于该工况下的冷媒含油率为1.35%。

根据本发明实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，从而提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

对于步骤S104中的冷媒含油率的计算公式，下面详细介绍获取冷媒含油率计算公式的方法。

具体地，冷媒与冷冻机油组成的互溶混合物，在温度固定的情况下，冷媒的含油率与混合物的密度存在近似线性关系，含油率越大密度越大；且在分析冷媒的温度对密度影响后可知，冷媒的含油率与冷媒密度成正比，冷媒的含油率与冷媒的温度的n次方成正比（其中，对于不同的冷媒与不同的冷冻机油的组合，n可能=1、2或者3）。具体地，冷媒的种类有多种，例如R22、R410A、R134a、R404A、R32、R290、R407C。冷冻机油的种类有多种，可以是矿物油、合成油，其中冷冻机油可以含有不同添加剂。此外，冷媒和冷冻机油的组合时要求冷冻机油与冷媒在被测压缩机运行工况下的过冷液态区内应能良好相溶。

下面以R410A冷媒与RB74AF冷冻机油的组合为例，说明获取冷媒含油率计算公式的两种方法。

首先，第一种方法为：对选定了R410A冷媒与RB74AF冷冻机油的压缩机，选取三台冷媒含油率表现稳定的压缩机作为标定压缩机，指定表2作为标准工况运行条件，表2如下所示：

表2

压缩机运行时，可通过改变其蒸发温度与过热度使压缩机的工作循环中的冷媒流量发生改变，从而使压缩机工作循环中的冷媒含油率发生变化，对标定压缩机稳定运行下的不同冷媒含油率作GB/T5773-2004标准下的含油量测量、混合物密度测量以及膨胀阀前温度测量；每台标定压缩机于每个标准工况及其调整工况下至少取4组数据，其中数据包括：混合物密度、膨胀阀前温度以及GB/T5773-2004标准下的冷媒含油量测量结果；根据三台标定压缩机得到的至少36组的数据绘制含油率-密度-温度曲线，并模拟出含油率-密度-温度计算公式。

第二种方法为：对R410A冷媒与RB74AF冷冻机油指定表3作为高压振动弦黏度、密度测试系统的测试条件，在既定混合比例与既定温度下，每个检测点须进行5次的测试取值，在剔除异常数据后，以其平均值作为测试结果；根据5个含油率水平，4个温度水平，每次5个取值，根据100个数据绘制出含油率-密度-温度曲线，并模拟出含油率-密度-温度计算公式。其中，表3如下所示：

表3

图4是根据本发明一个实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法的流程图。如图4所示，该用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法包括以下步骤。

步骤S201，在压缩机运行时对所述压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量。

步骤S202，对所述工况参数进行调节。

步骤S203，采集工况参数和冷媒参数，根据压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据压缩机的膨胀阀前温度和冷凝温度计算过冷度，根据压缩机的吸气温度和蒸发温度计算过热度。

具体地，采集到工况参数和冷媒参数之后，首先需要根据压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据压缩机的膨胀阀前温度和冷凝温度计算过冷度，根据压缩机的吸气温度和蒸发温度计算过热度。以用于后续对压缩机的运行工况的稳定性进行判断。

步骤S204，当冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、蒸发温度与预设的蒸发温度之间的偏差在第一温度区间、过冷度与预设的过冷度之间的偏差在第一温度区间、过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，判断压缩机的运行工况处于稳定状态。

其中，在步骤S203中，采集压缩机运行时的工况参数和冷媒参数时，对压缩机的运行时的排气压力、吸气压力、吸气温度、阀前温度、排气温度数据每30秒取一次数值，并将数值与预定的稳定判断规格进行比较、判断，当取值连续15分钟内均处于稳定判断规格范围内时，即可判定被测压缩机处于稳定运转状态。

举例来讲，预定的稳定判断规格为：冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、蒸发温度与预设的蒸发温度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、过冷度与预设的过冷度之间的偏差在第一温度区间例如[-0.2℃，0.2℃]、过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间例如[-0.3℃，0.3℃]且压缩机的排气温度十分钟内的温度波动应小于2℃。

步骤S205，在判断所述压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据所述冷媒参数计算所述压缩机运行时的冷媒含油率。

本发明实施例的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，能够精确地测量压缩机系统运行时的冷媒含油率，通过设定对压缩机的运行工况的稳定性的判定条件，进一步提高了测量精度，可以为压缩机与相关制冷设备的开发提供精确的数据，且提高了测试效率，扩大了应用范围。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，包括：

测量调节模块，用于在压缩机运行时对所述压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量，并对所述工况参数进行调节；

数据采集模块，用于采集所述工况参数和冷媒参数；以及

控制模块，用于根据所述数据采集模块采集的所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断，并在判断所述压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据所述冷媒参数计算所述压缩机运行时的冷媒含油率。

2.如权利要求1所述的用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，所述工况参数包括所述压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度，所述冷媒参数包括冷媒的密度和冷媒的温度。

3.如权利要求2所述的用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，所述测量调节模块包括：

排气压力测量调节子模块，所述排气压力测量调节子模块包括冷凝器和第一压力检测及控制仪表，所述第一压力检测及控制仪表用于测量所述压缩机的排气压力，所述冷凝器根据预设的排气压力控制冷凝换热量以调节所述压缩机的排气压力；

阀前温度测量调节子模块，所述阀前温度测量调节子模块包括过冷器和第一温度检测及控制仪表，所述第一温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的膨胀阀前温度，所述过冷器根据预设的阀前温度控制过冷换热量以调节所述压缩机的膨胀阀前温度；

吸气压力测量调节子模块，所述吸气压力测量调节子模块包括电动膨胀阀和第二压力检测及控制仪表，所述第二压力检测及控制仪表用于测量所述压缩机的吸气压力，所述电动膨胀阀根据预设的吸气压力控制所述压缩机运行时的冷媒节流开度以调节所述压缩机的吸气压力；

吸气温度测量调节子模块，所述吸气温度测量调节子模块包括量热桶和第二温度检测及控制仪表，所述第二温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的吸气温度，所述量热桶根据预设的吸气温度控制过热换热量以调节所述压缩机的吸气温度；

第三温度检测及控制仪表，所述第三温度检测及控制仪表用于测量所述压缩机的排气温度；

密度计，用于测量所述过冷器与所述电动膨胀阀之间冷媒的密度。

4.如权利要求3所述的用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，所述控制模块根据所述压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据所述压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据所述压缩机的膨胀阀前温度和所述冷凝温度计算过冷度，根据所述压缩机的吸气温度和所述蒸发温度计算过热度。

5.如权利要求4所述的用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，当所述冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、所述蒸发温度与所述预设的蒸发温度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过冷度与预设的过冷度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且所述压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，所述控制模块判断所述压缩机的运行工况处于所述稳定状态。

6.如权利要求2所述的用于压缩机系统的测量装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述冷媒含油率：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为所述冷媒含油率，ρ为所述冷媒的密度，T为所述冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据所述冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

7.一种用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在压缩机运行时对所述压缩机工作状态下的工况参数和冷媒参数进行测量；

对所述工况参数进行调节；

采集所述工况参数和冷媒参数，并根据所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断；以及

在判断所述压缩机的运行工况处于稳定状态时，根据所述冷媒参数计算所述压缩机运行时的冷媒含油率。

8.如权利要求7所述的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，其特征在于，所述工况参数包括所述压缩机的排气压力、吸气压力、吸气温度、排气温度和膨胀阀前温度，所述冷媒参数包括所述压缩机运行时的冷媒的密度和冷媒的温度。

9.如权利要求8所述的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，其特征在于，所述冷媒含油率根据以下公式计算：

η=a×ρ+b×T³-c×T²+d×T-e

其中，η为所述冷媒含油率，ρ为所述冷媒的密度，T为所述冷媒的温度，a、b、c、d、e为常数且根据所述冷媒和冷冻机油的组合种类确定。

10.如权利要求8所述的用于压缩机系统的冷媒含油率的测量方法，其特征在于，根据所述工况参数对所述压缩机的运行工况的稳定性进行判断包括：

根据所述压缩机的排气压力获得冷凝温度，并根据所述压缩机的吸气压力获得蒸发温度，以及根据所述压缩机的膨胀阀前温度和所述冷凝温度计算过冷度，根据所述压缩机的吸气温度和所述蒸发温度计算过热度；

当所述冷凝温度与预设的冷凝温度之间的偏差在第一温度区间、所述蒸发温度与所述预设的蒸发温度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过冷度与预设的过冷度之间的偏差在所述第一温度区间、所述过热度与预设的过热度之间的偏差在第二温度区间且所述压缩机的排气温度在预设时间内的波动小于预设温度阈值时，判断所述压缩机的运行工况处于所述稳定状态。

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