CN104374590A - 一种四通换向阀的能力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四通换向阀的能力测量装置，包括空调制冷制热系统模拟部分、空调名义工况调节部分和空调系统参数测量部分。本发明的能力测量装置通过空调制冷制热系统模拟部分模拟出四通换向阀在实际空调系统中系统组成，并能够通过空调名义工况调节部分将冷制热系统模拟部分的各个组成部件调节到空调名义工况条件，从而通过空调系统参数测量部分测得计算受测四通换向阀能力值所需的各个温度和压力参数，因此本发明的能力测量装置为四通换向阀的能力测量提供了符合标准规定的测试平台。

Description

一种四通换向阀的能力测量装置

技术领域

本发明涉及一种四通换向阀的能力测量装置。

背景技术

四通换向阀是空调系统的重要组成部件，其能力值对空调系统有重大的影响。Q/ZSH 012-2010《家用和类似用途电磁四通换向阀》、JB/T7230《热泵用四通电磁换向阀》和JB/T 8592-1997《家用和类似用途电磁四通换向阀》，该三个标准中均对四通换向阀的能力值测量作了规定，该其中仅规定了测量的操作方法但未提出以什么设备来进行，而现有的测量平台均未能符合要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种四通换向阀的能力测量装置。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种四通换向阀的能力测量装置，其特征在于：所述的能力测量装置包括空调制冷制热系统模拟部分、空调名义工况调节部分和空调系统参数测量部分；

所述空调制冷制热系统模拟部分包括变频压缩机、油分离器、第一至第四球阀、第一至第四气动球阀、冷凝器、储液器、电子膨胀阀、换热装置和气液分离器；所述的空调名义工况调节部分包括冷却器、管道加热器、套管式冷却器和电加热带；所述的空调系统参数测量部分包括第一至第四铂电阻、第一至第四压力变送器、第一和第二热电偶、压差变送器以及质量流量计；

所述第一至第四球阀的一端分别用于连通受测四通换向阀的E管口、S管口、C管口和D管口，所述变频压缩机的排气口连通油分离器的进口，油分离器的出口依次通过冷却器和管道加热器连通所述第四球阀的另一端，所述冷凝器的制冷剂进口一路通过第一气动球阀连通所述第三球阀的另一端、另一路通过第二气动球阀连通所述第一球阀的另一端，所述冷凝器的制冷剂出口依次通过储液器、套管式冷却器和电子膨胀阀连通换热装置的制冷剂进口，所述电加热带安装在套管式冷却器的表面，所述换热装置的制冷剂出口一路通过第三气动球阀连通所述第一球阀的另一端、另一路通过第四气动球阀连通所述第三球阀的另一端，所述第二球阀的另一端通过气液分离器连通变频压缩机的进气口；

所述第一铂电阻和第一压力变送器的检测端均安装在第四球阀与受测四通换向阀的D管口之间的连通管道中，所述第二铂电阻和第二压力变送器的检测端均安装在第二球阀与受测四通换向阀的S管口之间的连通管道中，所述压差变送器的一个检测端连通受测四通换向阀的E管口和C管口、另一个检测端连通受测四通换向阀的S管口，所述第一热电偶的检测端安装在第三球阀与受测四通换向阀的C管口之间的连通管道中，所述第二热电偶的检测端安装在第一球阀与受测四通换向阀的E管口之间的连通管道中，所述第三铂电阻和第三压力变送器的检测端以及质量流量计均安装在套管式冷却器与电子膨胀阀之间的连通管道中，所述第四铂电阻和第四压力变送器的检测端连通所述换热装置的制冷剂出口。

作为本发明的一种实施方式，所述的换热装置为量热计或乙二醇换热器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的能力测量装置通过空调制冷制热系统模拟部分模拟出四通换向阀在实际空调系统中系统组成，并能够通过空调名义工况调节部分将冷制热系统模拟部分的各个组成部件调节到空调名义工况条件，从而通过空调系统参数测量部分测得计算受测四通换向阀能力值所需的各个温度和压力参数，因此本发明的能力测量装置为四通换向阀的能力测量提供了符合标准规定的测试平台。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的能力测量装置的组成框图之一；

图2为本发明的能力测量装置的组成框图之二。

具体实施方式

如图1所示，本发明的四通换向阀的能力测量装置，包括空调制冷制热系统模拟部分、空调名义工况调节部分和空调系统参数测量部分。

空调制冷制热系统模拟部分包括变频压缩机COMP、油分离器OS、第一至第四球阀BV1～BV4、第一至第四气动球阀PBV1～PBV4、冷凝器COND、储液器RE、电子膨胀阀EEV、换热装置CAL和气液分离器LS；空调名义工况调节部分包括冷却器SH、管道加热器HEAT、套管式冷却器SUB和电加热带SC；空调系统参数测量部分包括第一至第四铂电阻T1～T4、第一至第四压力变送器P1～P4、第一和第二热电偶Tc、Te、压差变送器△Ps以及质量流量计F；其中，换热装置CAL选用量热计。

第一至第四球阀BV1～BV4的一端分别用于连通受测四通换向阀SHF的E管口、S管口、C管口和D管口，变频压缩机COMP的排气口连通油分离器OS的进口，油分离器OS的出口依次通过冷却器SH和管道加热器HEAT连通第四球阀BV4的另一端，冷凝器COND的制冷剂进口一路通过第一气动球阀PBV1连通第三球阀BV3的另一端、另一路通过第二气动球阀PBV2连通第一球阀BV1的另一端，冷凝器COND的制冷剂出口依次通过储液器RE、套管式冷却器SUB和电子膨胀阀EEV连通换热装置CAL的制冷剂进口，电加热带SC安装在套管式冷却器SUB的表面，换热装置CAL的制冷剂出口一路通过第三气动球阀PBV3连通第一球阀BV1的另一端、另一路通过第四气动球阀PBV4连通第三球阀BV3的另一端，第二球阀BV2的另一端通过气液分离器LS连通变频压缩机COMP的进气口；

第一铂电阻T1和第一压力变送器P1的检测端均安装在第四球阀BV4与受测四通换向阀SHF的D管口之间的连通管道中，第二铂电阻T2和第二压力变送器P2的检测端均安装在第二球阀BV2与受测四通换向阀SHF的S管口之间的连通管道中，压差变送器△Ps的一个检测端连通受测四通换向阀SHF的E管口和C管口、另一个检测端连通受测四通换向阀SHF的S管口，第一热电偶Tc的检测端安装在第三球阀BV3与受测四通换向阀SHF的C管口之间的连通管道中，第二热电偶Te的检测端安装在第一球阀BV1与受测四通换向阀SHF的E管口之间的连通管道中，第三铂电阻T3和第三压力变送器P3的检测端以及质量流量计F均安装在套管式冷却器SUB与电子膨胀阀EEV之间的连通管道中，第四铂电阻T4和第四压力变送器P4的检测端连通换热装置CAL的制冷剂出口。

下面说明书本发明的能力测量装置的工作原理：

(一)上述空调制冷制热系统模拟部分通过各个组成部件的配合模拟出空调系统的制冷和制热流程，其各个组成部件的功能如下：

1.1、变频压缩机COMP

变频压缩机COMP是一台涡旋式变频压缩机，型号为E405DHD-36D2G，制冷量为11.8KW，其为空调制冷制热系统的心脏，在系统中提供动力，能够从蒸发器中将低温低压的气体制冷剂吸入压缩机低压腔，压缩成高温高压的气态制冷剂送至冷凝器，使制冷剂在系统管路中不断地重复循环，以达到制冷或制热效果。

1.2、油分离器OS

油分离器OS是一个筒式的储存器，型号为925R，容量为2.3L，主要是将压缩机排气管内制冷剂所夹带的油进行分离，并储存起来，通过连接在油分离器底部的管路，再将油送回到压缩机的吸气管上，进入压缩机内，不断地循环以起到润滑的作用。

1.3、冷凝器COND

冷凝器COND是一个套管式换热器，型号为：DT-5205，换热能力为16KW，在系统中的作用主要用于在制冷流程中冷却高温高压的制冷剂，或者在制热流程中加热制冷剂。

1.4、储液器RE

储液器RE是一个密封的承压容器，可以通过观察视液镜液面来调节系统冷媒的充注量。

1.5、电子膨胀阀EEV

电子膨胀阀EEV是Fujikin公司生产S2R-115WD-E09R2-ER系列Cv＝0.25，主要用于控制系统压缩机的吸气压力。

1.6、采用量热器的换热装置CAL

量热器是一个密封的热压力容器，主要用来控制变频压缩机COMP的吸气温度。其内部上方装有制冷系统的蒸发器，蒸发器为肋片式盘管换热器。量热器底部装有电加热管，电加热管的发热量为3KW×6＝18KW，分别设为三组，第一组5KW，第二组10KW，第三组为17.5KW，按试验阀件容量需求自行选择。量热器内部的换热介质为R123。量热器在制冷流程中通过放热来中和低温制冷剂的热量，从而模拟空调系统中室内机对空间的降温过程，量热器在制热流程中通过吸热来中和低温制冷剂的热量，从而模拟空调系统中室内机对空间的升温过程。

1.7、气液分离器LS

气液分离器LS是一个密封的承压容器，型号是A-AS5137，主要用来防止当变频压缩机COMP的吸气端发生回液现象时，将液体冷媒进行分离至气态冷媒，再返回到压缩机低压腔，避免回液造成液击。其上方设有进气管和出气管，进气管插入接近容器的底部，出气管插入容器上方，当有回液现象时，冷媒从进气管流入沉到底部，经分离成气态冷媒后从出气流出，回到压缩机。

(二)空调名义工况调节部分用于将上述空调制冷制热系统模拟部分的各个组成部件调节到空调名义工况条件，以满足四通换向阀能力测量测量标准中的相关规定，其各个组成部件的功能如下：

2.1、冷却器SH和管道加热器HEAT

冷却器SH和管道加热器HEAT用于对调节受测四通换向阀SHF的D管口的制冷剂温度。

2.2、套管式冷却器SUB和电加热带SC

套管式冷却器SUB和电加热带SC用于对调节流入电子膨胀阀EEV的制冷剂温度，其中，套管式冷却器SUB采用套管式盘管，外层上进下出冷媒，内层下进上出冷却水，过冷器表面缠绝缘胶后再安装电加热带SC，共设12组，每组功率0.2KW，总电加热能力为2.4KW，采用乙二醇为换热介质。

另外，空调名义工况条件的实现还需通过调节冷凝器COND水温来调节受测四通换向阀SHF的D管口的压力；通过改变变频压缩机COMP的工作频率来调节受测四通换向阀SHF的低压侧压力损失△P，即S管口与E管口之间、或者S管口与C管口之间的压力差；通过控制换热装置CAL来调节受测四通换向阀SHF的S管口的制冷剂温度；通过调节电子膨胀阀EEV的开度来控制受测四通换向阀SHF的S管口的压力。

上述标准规定的空调名义工况条件具体如下：

1)四通换向阀SHF：四通换向阀的低压侧压力损失△P＝0.015MPa，冷凝温度为40℃时所对应的冷凝压力(该冷凝压力可由第三压力变送器P3测得)，进入电子膨胀阀EEV的液体制冷剂温度为38℃，蒸发温度为5℃时所对应的蒸发压力(该蒸发压力可由第四压力变送器P4测得)，四通换向阀的S管口温度为15℃。

(三)利用本装置对四通换向阀进行能力测量的使用方式如下：

首先，在关闭第一至第四球阀BV1～BV4的情况下，将受测四通换向阀SHF装入本能力测量装置，并在完成后重新打开第一至第四球阀BV1～BV4；

其次，按照标准规定，本装置可以在制冷流程下或者制热流程下对受测四通换向阀SHF进行能力测量。在制冷流程下，打开第一气动球阀PVB1和第三气动球阀PVB3，并关闭第二气动球阀PBV2和第四气动球阀PVB4，此时制冷剂的在空调制冷制热系统模拟部分的流向为：制冷剂从变频压缩机COMP的排气口排出，经过油分离器OS进入受测四通换向阀SHF的D管口，再从C管口流出，然后经由第一气动球阀PVB1进入冷凝器COND，再通过储液器RE和电子膨胀阀EEV进入换热装置CAL，随后经由第三气动球阀PVB3进入受测四通换向阀SHF的E管口，再从S管口流出，最后通过气液分离器LS回到变频压缩机COMP的吸气口，完成循环。而在制热流程下，则关闭第一气动球阀PVB1和第三气动球阀PVB3，并打开第二气动球阀PBV2和第四气动球阀PVB4，此时制冷剂的流向与制冷流程基本相同，区别仅在于：进入受测四通换向阀SHF的D管口的制冷剂从E管口流出再通过第二气动球阀PBV2流入冷凝器COND，而换热装置CAL流出的制冷剂通过第四气动球阀PVB4流入受测四通换向阀SHF的C管口后再从S管口流出。其中，对第一至第四气动球阀PBV1～PBV4的开关操作，既可以通过装置外设的调节仪实现，也可以直接通过人工操作实现。

再次，在空调制冷制热系统模拟部分进入制冷或者制热流程后，用空调名义工况调节部分的各个组成部件将上述空调制冷制热系统模拟部分的各个组成部件调节到空调名义工况条件。例如，用空调系统参数测量部分中的第一铂电阻T1和第一压力变送器P1分别可以实时测得受测四通换向阀SHF的D管口的当前温度和压力，依据该当前温度和压力与空调名义工况条件的偏差，通过控制冷却器SH和管道加热器HEAT即可使得受测四通换向阀SHF的D管口的制冷剂温度达到空调名义工况条件规定的要求；而对空调名义工况调节部分的其余部件以及冷凝器水温、变频压缩机COMP、换热装置CAL、电子膨胀阀EEV的调节，同样参照空调系统参数测量部分中相应传感器测得的数据进行，它们的具体调节方式已在上述第(二)点中作了说明，在此不再赘述。其中，对空调名义工况调节部分的各个部件、冷凝器水温、变频压缩机COMP、换热装置CAL、电子膨胀阀EEV的调节，既可以通过装置外设的调节仪实现，也可以直接通过人工操作实现。

最后，在空调制冷制热系统模拟部分的各个组成部件均达到空调名义工况条件后，记录下此时空调系统参数测量部分各个组成传感器所测得的数据，按标准的规定分别采用辅助载冷剂流量计法和液体流量计法按以下四通换向阀SHF主侧能力公式和辅侧能力公式计算出受测四通换向阀SHF的能力值，在两个计算出的能力值在规定的误差范围内时，取两个计算出的能力值平均值为受测四通换向阀SHF的能力值。

SHF主侧能力公式：

量热器能力/(换热装置CAL的出口焓值-电子膨胀阀EEV的入口焓值)*(受测四通换向阀SHF的S管口名义焓值-电子膨胀阀EEV的入口名义焓值)

其中，量热器能力为所采用换热装置CAL的功率，该量热器能力＝量热器电加热功率+漏热量，它们均为量热器本有的参数；换热装置CAL的出口焓值由第四铂电阻T4测得的温度和第四压力变送器P4测得的压力通过查表获得，电子膨胀阀EEV的入口焓值由第三铂电阻T3测得的温度和第三压力变送器P3测得的压力通过查表获得，受测四通换向阀SHF的S管口名义焓值由设定值的温度和设定值的压力通过查表获得，电子膨胀阀EEV的入口名义焓值由设定值的温度和设定值的压力通过查表获得。

SHF辅侧能力公式：

(受测四通换向阀SHF的S口名义焓值–电子膨胀阀EEV的入口名义焓值)*制冷剂流量

其中，受测四通换向阀SHF的S口名义焓值由设定值的温度和设定值的压力通过查表获得，电子膨胀阀EEV的入口名义焓值由设定值的温度和设定值的压力通过查表获得，制冷剂流量由质量流量计F测得。

经试验，本发明的能力测量装置能够达到以下能力测量精度：

1)重复性精度与稳定性在±1％之内；

2)主辅侧偏差：主辅侧偏差≤2％。

4)稳定性控制在1％以内。

四通阀的出入口温度与压力设计技术指标及控制精度：

A入口温度(D)：45～100℃±0.2℃(过热度为20～40℃)；

B入口压力(D)：1.65～3.80MPa±0.015MPa(对应饱和温度25～60℃)；

C出口温度(S接管)：-20～25℃±0.2℃(过热度5～15℃)；

D出口压力：0.33～1.09MPa±0.005MPa(对应饱和温度-25～10℃)；

E四通阀低压侧压差：1～50kPa±0.5kPa。

本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如参见图2，上述换热装置CAL也可选用乙二醇换热器，实现制冷剂的热量中和。

Claims (2)

1.一种四通换向阀的能力测量装置，其特征在于：所述的能力测量装置包括空调制冷制热系统模拟部分、空调名义工况调节部分和空调系统参数测量部分；

所述空调制冷制热系统模拟部分包括变频压缩机(COMP)、油分离器(OS)、第一至第四球阀(BV1～BV4)、第一至第四气动球阀(PBV1～PBV4)、冷凝器(COND)、储液器(RE)、电子膨胀阀(EEV)、换热装置(CAL)和气液分离器(LS)；所述的空调名义工况调节部分包括冷却器(SH)、管道加热器(HEAT)、套管式冷却器(SUB)和电加热带(SC)；所述的空调系统参数测量部分包括第一至第四铂电阻(T1～T4)、第一至第四压力变送器(P1～P4)、第一和第二热电偶(Tc、Te)、压差变送器(△Ps)以及质量流量计(F)；

所述第一至第四球阀(BV1～BV4)的一端分别用于连通受测四通换向阀(SHF)的E管口、S管口、C管口和D管口，所述变频压缩机(COMP)的排气口连通油分离器(OS)的进口，油分离器(OS)的出口依次通过冷却器(SH)和管道加热器(HEAT)连通所述第四球阀(BV4)的另一端，所述冷凝器(COND)的制冷剂进口一路通过第一气动球阀(PBV1)连通所述第三球阀(BV3)的另一端、另一路通过第二气动球阀(PBV2)连通所述第一球阀(BV1)的另一端，所述冷凝器(COND)的制冷剂出口依次通过储液器(RE)、套管式冷却器(SUB)和电子膨胀阀(EEV)连通换热装置(CAL)的制冷剂进口，所述电加热带(SC)安装在套管式冷却器(SUB)的表面，所述换热装置(CAL)的制冷剂出口一路通过第三气动球阀(PBV3)连通所述第一球阀(BV1)的另一端、另一路通过第四气动球阀(PBV4)连通所述第三球阀(BV3)的另一端，所述第二球阀(BV2)的另一端通过气液分离器(LS)连通变频压缩机(COMP)的进气口；

所述第一铂电阻(T1)和第一压力变送器(P1)的检测端均安装在第四球阀(BV4)与受测四通换向阀(SHF)的D管口之间的连通管道中，所述第二铂电阻(T2)和第二压力变送器(P2)的检测端均安装在第二球阀(BV2)与受测四通换向阀(SHF)的S管口之间的连通管道中，所述压差变送器(△Ps)的一个检测端连通受测四通换向阀(SHF)的E管口和C管口、另一个检测端连通受测四通换向阀(SHF)的S管口，所述第一热电偶(Tc)的检测端安装在第三球阀(BV3)与受测四通换向阀(SHF)的C管口之间的连通管道中，所述第二热电偶(Te)的检测端安装在第一球阀(BV1)与受测四通换向阀(SHF)的E管口之间的连通管道中，所述第三铂电阻(T3)和第三压力变送器(P3)的检测端以及质量流量计(F)均安装在套管式冷却器(SUB)与电子膨胀阀(EEV)之间的连通管道中，所述第四铂电阻(T4)和第四压力变送器(P4)的检测端连通所述换热装置(CAL)的制冷剂出口。

2.根据权利要求1所述的能力测量装置，其特征在于：所述的换热装置(CAL)为量热计或乙二醇换热器。