CN105674638B - 气液分离器、空调系统及防压缩机回液的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液分离器，包括：本体；进口管和出口管，进口管的管口和出口管的管口均设置在本体的顶部，以使气液混合物经过进口管进入气液分离器后液体落在本体的底部，气体聚集在本体的顶部以经过出口管被吸入压缩机；压差检测装置，压差检测装置用于检测本体的底部液体压力与本体的顶部气体压力之间的压力差值；控制模块，控制模块根据压力差值计算本体内的液体高度，并判断液体高度是否达到第一预设液位以防止压缩机回液。该气液分离器具有液位检测功能，并通过简单、有效、经济的方式来检测气液分离器内的液体高度以防止压缩机回液。本发明还公开了一种空调系统和一种用于空调系统的防压缩机回液的控制方法。

Description

气液分离器、空调系统及防压缩机回液的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种具有液位检测功能的气液分离器、一种具有该气液分离器的空调系统以及一种用于空调系统的防压缩机回液的控制方法。

背景技术

在商用空调或家用空调中,制冷模式下，压缩机出来的高压高温气体通过室外换热器冷凝后变成高压常温液体，高压常温液体经过膨胀阀节流后变成低压低温气液混合物，低压低温气液混合物在经过室内换热器吸热后变为低压低温气体，然后再通过压缩机进口前的气液分离器进行气液分离，最终低压低温的气体返回压缩机进口。而在制热模式下，室外换热器为蒸发器，室内换热器为冷凝器，由四通阀ST换向使整体流路方向相反。

其中，液体冷媒在蒸发器中蒸发后变为气体时，由于考虑负荷的变化，可能会有一部分的冷媒未全部蒸发，而会直接进入到压缩机。由于液体的不可压缩性，所以在未进入压缩机之前，首先要通过气液分离器进行气液分离，以确保进入压缩机全部为气体，保证压缩机能正常的运转。但是，由于内机的管路容积小于外机的管路容积,在制冷运行时为了保证制冷效果而充注的冷媒相对于制热时作为冷凝器的内机来说太大了,就会有多余的冷媒被储存在压缩机进口的气液分离器中。特别在冻机起动，及进入化霜前的气液分离器中的液位都是比较高的，此时液体进入压缩机的几率会变更高，从而会导致压缩机回液，损害压缩机。并且这种情况对于多联机系统的外机在下，内机在上的安装情况更为危险。

而目前气液分离器基本没有液位检测的功能，并且由于气液分离器的液位随时在波动，很难用常规手段简单有效地检测液位。

发明内容

本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种具有液位检测功能的气液分离器，通过简单、有效、经济的方式来检测气液分离器内的液体高度以防止压缩机回液。

本发明的第二个目的在于提出一种空调系统。本发明的第三个目的在于提出一种用于空调系统的防压缩机回液的控制方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种气液分离器，包括：本体；进口管和出口管，所述进口管的管口和所述出口管的管口均设置在所述本体的顶部，以使气液混合物经过所述进口管进入所述气液分离器后液体落在所述本体的底部，气体聚集在所述本体的顶部以经过所述出口管被吸入压缩机；压差检测装置，所述压差检测装置用于检测所述本体的底部液体压力与所述本体的顶部气体压力之间的压力差值；控制模块，所述控制模块根据所述压力差值计算所述本体内的液体高度，并判断所述液体高度是否达到第一预设液位以防止所述压缩机回液。

根据本发明实施例的气液分离器，通过压差检测装置来检测本体的底部液体压力与本体的顶部气体压力之间的压力差值，控制模块根据实时检测到的压力差值计算本体内的液体高度，并通过判断液体高度是否达到第一预设液位以防止压缩机回液，保证空调系统安全稳定运行，并且检测气液分离器内液体高度的液位检测方式简单、经济、有效，液位检测精度高。

根据本发明的一个实施例，所述压差检测装置包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器用于测量所述顶部气体压力，所述第二压力传感器用于测量所述底部液体压力，所述压差检测装置根据所述顶部气体压力和所述底部液体压力获取所述压力差值。

根据本发明的另一个实施例，所述压差检测装置为压差计，所述压差计用于直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

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液体高度：

H＝(P2-P1)/(ρ*g)，

其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。

在本发明的实施例中，所述控制模块还用于对实时计算的液体高度进行均值处理。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的一种空调系统，其包括上述的气液分离器。

根据本发明实施例的空调系统，能够实时准确地检测到气液分离器内的液体高度，从而通过对液体高度的判断来防止压缩机回液风险，避免压缩机发生液击现象，保证系统安全稳定运行。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种用于空调系统的防压缩机回液的控制方法，包括以下步骤：S1，检测所述空调系统中气液分离器的底部液体压力与所述气液分离器的顶部气体压力之间的压力差值；S2，根据所述压力差值计算所述气液分离器内的液体高度；S3，判断所述液体高度是否达到第一预设液位；S4，如果所述液体高度达到所述第一预设液位，则控制所述空调系统中节流阀门的开度变小，并提高所述空调系统中压缩机的转速，以防止所述压缩机回液。

根据本发明实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法，通过检测气液分离器的底部液体压力与气液分离器的顶部气体压力之间的压力差值来计算气液分离器内的液体高度，然后判断液体高度是否达到第一预设液位，并在液体高度达到第一预设液位时，控制节流阀门的开度变小，并提高压缩机的转速，以防止压缩机回液，从而保证空调系统安全稳定运行，并且检测气液分离器内液体高度的液位检测方式简单、经济、有效，液位检测精度高。

根据本发明的一个实施例，所述气液分离器的外壁设有加热带，其中，当所述液体高度达到所述第一预设液位时，还控制所述加热带开启以加快所述气液分离器内液体的蒸发速度。

根据本发明的一个实施例，在步骤S4之后，还包括：判断所述液体高度是否小于第二预设液位，其中，所述第二预设液位小于所述第一预设液位；如果所述液体高度小于所述第二预设液位，则控制所述节流阀门的开度变大，并降低所述压缩机的转速，以及控制所述加热带关闭。

在本发明的实施例中，所述液体高度的变化速率与所述节流阀门的开度变化速率、所述加热带的加热功率变化速率呈正相关关系。

根据本发明的一个实施例，通过第一压力传感器测量所述顶部气体压力和第二压力传感器测量所述底部液体压力以获得所述压力差值。

根据本发明的另一个实施例，通过压差计直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

在本发明的实施例中，根据以下公式计算所述液体高度：

H＝(P2-P1)/(ρ*g)，

其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的气液分离器示意图；

图2为根据本发明另一个实施例的气液分离器的示意图；

图3为根据本发明一个实施例的空调系统的结构示意图；

图4为根据本发明另一个实施例的空调系统的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法的流程图；以及

图6为根据本发明一个实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法的控制示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出气液分离器、具有该气液分离器的空调系统以及用于空调系统的防压缩机回液的控制方法。

结合如图1和图2所示，本发明实施例提出的气液分离器包括本体10、进口管20和出口管30、压差检测装置40、控制模块(图中未示出)。进口管20的管口和出口管30的管口均设置在本体10的顶部，以使气液混合物经过进口管20进入气液分离器后液体落在本体10的底部，气体聚集在本体10的顶部以经过出口管30被吸入压缩机，其中，进口管20为短管，出口管30为U型管。

压差检测装置40用于检测本体10的底部液体压力与本体10的顶部气体压力之间的压力差值，控制模块根据所述压力差值计算本体10内的液体高度，并判断所述液体高度是否达到第一预设液位以防止所述压缩机回液。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，压差检测装置40包括第一压力传感器LP1和第二压力传感器LP2，第一压力传感器LP1用于测量顶部气体压力，第二压力传感器LP2用于测量底部液体压力，压差检测装置40根据所述顶部气体压力和所述底部液体压力获取所述压力差值。即言，当气液分离器内部的液体越来越多的时候，通过设置在本体顶部的第一压力传感器LP1来检测气液分离器顶部的气体压力，并通过设置在本体底部的第二压力传感器LP2来检测有液体积存的底部压力。

这样，控制模块采用静压测量原理的关系可以计算气液分离器中液位：P2＝ρ*g*H+P1，式中ρ为被测液体冷媒的密度，g为当地重力加速度，H为液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力。也就是说，控制模块根据以下公式计算所述液体高度：H＝(P2-P1)/(ρ*g)，其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，压差检测装置40为压差计LP1-2，压差计LP1-2用于直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

其中，为了保证检测液体高度的准确性，需要实时监控气液分离器的底部液体压力和顶部气体压力，控制模块还用于对实时计算的液体高度进行均值处理，即将其换算出来的液体积存高度进行实时平均取值纪录，并进行数据的连续性处理，从而根据处理后的液体高度进行判断，来防止压缩机回液。

根据本发明实施例的气液分离器，通过压差检测装置来检测本体的底部液体压力与本体的顶部气体压力之间的压力差值，控制模块根据实时检测到的压力差值计算本体内的液体高度，并通过判断液体高度是否达到第一预设液位以防止压缩机回液，保证空调系统安全稳定运行，并且检测气液分离器内液体高度的液位检测方式简单、经济、有效，液位检测精度高。

结合图3和图4所示，本发明实施例的空调系统包括上述的气液分离器1，并且空调系统还包括压缩机2、四通阀ST、室外换热器3、节流阀门4、室内换热器5。

其中，如图3或图4所示，四通阀ST的第一端口与压缩机2的排气口相连通，室外换热器3的一端与四通阀ST的第二端口相连通，节流阀门4的一端与室外换热器3的另一端相连通，室内换热器5的一端与节流阀门4的另一端相连通，室内换热器5的另一端与四通阀ST的第三端口相连通，气液分离器1的入口与四通阀ST的第四端口相连通，气液分离器1的出口与压缩机2的回气口相连通。

在本发明的实施例中，空调系统可以是家用空调器，也可以是多联机系统等商用空调器。

根据本发明实施例的空调系统，能够实时准确地检测到气液分离器内的液体高度，从而通过对液体高度的判断来防止压缩机回液风险，避免压缩机发生液击现象，保证系统安全稳定运行。

图5为根据本发明实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法的流程图，其中，该空调系统可以是如图3或图4所示的空调系统，其包括上述具有液位检测功能的气液分离器。如图5所示，该用于空调系统的防压缩机回液的控制方法包括以下步骤：

S1，检测空调系统中气液分离器的底部液体压力与气液分离器的顶部气体压力之间的压力差值。

其中，根据本发明的一个实施例，如图3所示，可通过第一压力传感器LP1测量所述顶部气体压力和第二压力传感器LP2测量所述底部液体压力以获得所述压力差值。

根据本发明的另一个实施例，如图4所示，可通过压差计LP1-2直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

S2，根据压力差值计算气液分离器内的液体高度。

其中，可根据以下公式计算所述液体高度：H＝(P2-P1)/(ρ*g)，其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。

S3，判断液体高度是否达到第一预设液位。

S4，如果液体高度达到第一预设液位，则控制空调系统中节流阀门的开度变小，并提高空调系统中压缩机的转速，以防止压缩机回液。

也就是说，在空调系统冻机起动及进入化霜前的气液分离器中的液位都是比较高的，为防止压缩机回液而损害压缩机，在检测到气液分离器内的液体高度H大于等于第一预设液位例如气液分离器高度G的A％比例的时候，立马关小系统中节流阀门的开关，例如在图3和图3中节流阀门为单纯的膨胀阀，这时需要减小膨胀阀的开度，而在大型空调系统中节流阀门有可能是电磁阀和膨胀阀的组合，这时就需要控制电磁阀关闭和/或关小膨胀阀的开度，同时提高压缩机的转速例如压缩机升频控制。此时气液分离器的进口管的冷媒流量逐渐减小，同时气液分离器的出气管由于压力迅速降低，加快了气液分离器里冷媒的闪蒸速度，气液分离器里的冷媒逐渐减少，从而有效防止了压缩机回液现象的发生。

根据本发明的一个实施例，气液分离器的外壁设有加热带，其中，当液体高度达到第一预设液位时，还控制加热带开启以加快气液分离器内液体的蒸发速度。即言，如图6所示，当检测到气液分离器内的液体高度H大于气液分离器高度G的A％比例的时候，可以辅助开启加热带，加快气液分离器内液体的蒸发速度。

并且，由于空调系统可以实时监控气液分离器内的液体高度H，当气液分离器内的液体高度H增大较快的时候，节流阀门的关闭速率及加热带的加热功率都会增大，从而实现动态调整。即言，液体高度H的变化速率与节流阀门的开度变化速率、加热带的加热功率变化速率呈正相关关系。

根据本发明的一个实施例，如图6所示，在步骤S4之后，上述的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法还包括：判断液体高度是否小于第二预设液位例如气液分离器高度G的B％，其中，所述第二预设液位小于所述第一预设液位；如果所述液体高度小于所述第二预设液位，则控制所述节流阀门的开度变大，并降低所述压缩机的转速，以及控制所述加热带关闭。也就是说，当检测到气液分离器内的液体高度H小于气液分离器高度G的B％比例(其中A>B,有回差以防止阀门频繁开闭，或加热带频繁通断电)的时候，可以关闭加热带，并逐渐开大节流阀门的开度。

综上所述，本发明实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法可以采用最有效经济的方式来检测气液分离器中的液位是否达到危险液位，并将液位的动态监测结合系统排液控制来防止压缩机回液，保证空调系统的安全稳定运行。

根据本发明实施例的用于空调系统的防压缩机回液的控制方法，通过检测气液分离器的底部液体压力与气液分离器的顶部气体压力之间的压力差值来计算气液分离器内的液体高度，然后判断液体高度是否达到第一预设液位，并在液体高度达到第一预设液位时，控制节流阀门的开度变小，并提高压缩机的转速，以防止压缩机回液，从而保证空调系统安全稳定运行，并且检测气液分离器内液体高度的液位检测方式简单、经济、有效，液位检测精度高。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种气液分离器，其特征在于，包括：

本体；

进口管和出口管，所述进口管的管口和所述出口管的管口均设置在所述本体的顶部，以使气液混合物经过所述进口管进入所述气液分离器后液体落在所述本体的底部，气体聚集在所述本体的顶部以经过所述出口管被吸入压缩机；

压差检测装置，所述压差检测装置用于检测所述本体的底部液体压力与所述本体的顶部气体压力之间的压力差值；

控制模块，所述控制模块根据所述压力差值计算所述本体内的液体高度，并判断所述液体高度是否达到第一预设液位，以及在所述液体高度达到所述第一预设液位时控制空调系统中节流阀门的开度变小，并提高所述压缩机的转速，以防止所述压缩机回液；

其中，所述气液分离器的外壁还设有加热带，当所述液体高度达到所述第一预设液位时，所述控制模块还控制所述加热带开启以加快所述气液分离器内液体的蒸发速度；

并且，所述液体高度的变化速率与所述节流阀门的开度变化速率、所述加热带的加热功率变化速率呈正相关关系。

2.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述压差检测装置包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器用于测量所述顶部气体压力，所述第二压力传感器用于测量所述底部液体压力，所述压差检测装置根据所述顶部气体压力和所述底部液体压力获取所述压力差值。

3.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述压差检测装置为压差计，所述压差计用于直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气液分离器，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述液体高度：

H＝(P2-P1)/(ρ*g)，

其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。

5.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述控制模块还用于对实时计算的液体高度进行均值处理。

6.一种空调系统，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的气液分离器。

7.一种用于空调系统的防压缩机回液的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，检测所述空调系统中气液分离器的底部液体压力与所述气液分离器的顶部气体压力之间的压力差值；

S2，根据所述压力差值计算所述气液分离器内的液体高度；

S3，判断所述液体高度是否达到第一预设液位；

S4，如果所述液体高度达到所述第一预设液位，则控制所述空调系统中节流阀门的开度变小，并提高所述空调系统中压缩机的转速，以防止所述压缩机回液；

其中，所述气液分离器的外壁设有加热带，当所述液体高度达到所述第一预设液位时，还控制所述加热带开启以加快所述气液分离器内液体的蒸发速度；

并且，所述液体高度的变化速率与所述节流阀门的开度变化速率、所述加热带的加热功率变化速率呈正相关关系。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在步骤S4之后，还包括：

判断所述液体高度是否小于第二预设液位，其中，所述第二预设液位小于所述第一预设液位；

如果所述液体高度小于所述第二预设液位，则控制所述节流阀门的开度变大，并降低所述压缩机的转速，以及控制所述加热带关闭。

9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，通过第一压力传感器测量所述顶部气体压力和第二压力传感器测量所述底部液体压力以获得所述压力差值。

10.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，通过压差计直接测量所述底部液体压力与所述顶部气体压力之间的压力差值。

11.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述液体高度：

H＝(P2-P1)/(ρ*g)，

其中，H为所述液体高度，P2为所述底部液体压力，P1为所述顶部气体压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。