CN108802343B - 一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置及测试方法，装置包括用于放置待测试润滑油的储油箱，还包括用于向储油箱加入水的承压水箱和用于向储油箱中输送工质气体并保持储油箱中压力恒定的加气增压系统；所述储油箱内还设有加热部件。本发明实现了定量加水，并能够计算得到所溶解的气体工质，同时利用液压油箱的液体密封，在加热时保持储油箱内压力恒定，从而构建了一个用于测试相容性的理想、恒定的高温高压测试环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，以及基于该装置的测试方法。
背景技术
目前，润滑油主要应用在冷冻冷藏和普通热泵系统中，对于润滑油在高温热泵系统中的适用性关注较少。
高温热泵系统中，润滑油要面临高温高压下润滑油性能下降、与设备或系统杂质的化学反应等问题，导致高温热泵系统不能稳定可靠运行。
为了对润滑油在高温热泵中的使用性能进行评定，需要在恒定的高温高压工况下，测试含水量和含气量对润滑油与工质气体的相容性的影响。
现有技术中没有提供一种装置或方法，能够完成上述测试条件的构建。
发明内容
本发明提出了一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置及测试方法，其目的在于：构建一个恒定的高温高压工况，测试含水量和含气量对润滑油与工质气体相容性的影响。
本发明技术方案如下：
一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，包括用于放置待测试润滑油的储油箱，还包括用于向储油箱加入水的承压水箱和用于向储油箱中输送工质气体并保持储油箱中压力恒定的加气增压系统；
所述储油箱内还设有加热部件。
作为本发明的进一步改进：装置还包括高压气进口，所述高压气进口处设有高压气进口阀；
所述承压水箱位于储油箱上方；承压水箱上装有水位监测装置，承压水箱中充贮有去离子水；所述承压水箱顶部开设有与所述高压气进口相连通的水箱进口，所述水箱进口处设有水箱进口阀；所述承压水箱底部开设有与所述储油箱顶部的进口相连通的水箱出口，所述水箱出口处设有水箱出口阀；
所述加气增压系统包括液压油箱和充气盘管；所述充气盘管用于充贮工质气体，且位于液压油箱和储油箱的上方；
所述液压油箱内充贮有油液，液压油箱上还装有油位监测装置；液压油箱顶部设有与所述高压气进口相连通的油箱进口，油箱进口处设有油箱进口阀，底部开设有与所述充气盘管进口相通的油箱出口，所述充气盘管的出口与所述储油箱顶部的进口相连通，且充气盘管出口处设有盘管出口阀；
还包括压力检测元件，所述压力检测元件安装在储油箱上或者安装在充气盘管上。
作为本发明的进一步改进：所述储油箱内安装有与进口相连通的均布组件。
作为本发明的进一步改进：所述储油箱底部设有放油阀门。
作为本发明的进一步改进：所述承压水箱上还安装有压力监测组件，用于监测承压水箱内腔上部气相空间的压力。
基于上述的高温热泵润滑油与工质相容性测试装置的测试方法，步骤为：
（A）向储油箱内加入润滑油，向承压水箱加入去离子水，向液压油箱加入油液，并向充气盘管充入工质气体；保持所有阀门关闭；
（B）打开高压气进口阀和水箱进口阀，引入高压气源向承压水箱加压，加压完成后调节水箱出口阀，使去离子水进入储油箱，当水位监测装置下降指定量后关闭水箱进口阀和水箱出口阀；加水后，储油箱中充满液体；
（C）高压气进口阀保持打开，读取油位监测装置记录油位，读取压力检测元件记录初始压力，然后打开油箱进口阀和盘管出口阀，向液压油箱中加压，直至压力检测元件检测到的压力到达预设值后关闭油箱进口阀结束加压，再次读取油位监测装置记录油位；通过液压油箱油位变化量和储油箱内压力变化量计算溶解到润滑油中的工质气体质量；
（D）开启加热部件加热，调节油箱进口阀的开度，维持压力检测元件的数值稳定，待储油箱内温度到达设定值并稳定后，关闭盘管出口阀。
作为本方法的进一步改进：在步骤（C）中，加压前储油箱内压力为P1，充气盘管容积为V1，根据P1查取充气盘管内工质气体的密度，再由V1计算得到充气盘管内气体质量m1；加压后储油箱内压力为P2，加压前后液压油箱的油位下降量为V3，计算V2=V1-V3；根据公式m2=(P2*V2*m1)/(P1*V1)得到加压后充气盘管内剩余气体质量m2，m1-m2即所溶解的工质气体质量。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）本发明实现了定量加水，并能够通过计算控制所溶解的工质气体质量，同时利用液压油箱的液体密封，在加热时保持储油箱内压力恒定，从而构建了一个用于测试相容性的理想、恒定的高温高压测试环境；（2）本发明采用了先增压溶解混合、再恒压加热的方式，由于随温度升高，工质气体在润滑油中的溶解度降低，因此加热时不会导致气质气体的进一步溶解，同时由于升温前油气已充分混合，因此升温时混合物只会均匀膨胀，不会破坏油气混合比。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，包括用于放置待测试润滑油的储油箱6，还包括用于向储油箱6加入水的承压水箱2和用于向储油箱6中输送工质气体并保持储油箱6中压力恒定的加气增压系统12；
所述储油箱6内还设有加热部件8。
装置还包括高压气进口，所述高压气进口处设有高压气进口阀1；
所述承压水箱2位于储油箱6上方；承压水箱2上装有水位监测装置11，承压水箱2中充贮有规定液位的去离子水；所述承压水箱2顶部开设有与所述高压气进口相连通的水箱进口，所述水箱进口处设有水箱进口阀15；所述承压水箱2底部开设有与所述储油箱6顶部的进口相连通的水箱出口，所述水箱出口处设有水箱出口阀14。
所述加气增压系统12包括液压油箱3和充气盘管4；所述充气盘管4用于充贮规定容积的工质气体，且位于液压油箱3和储油箱6的上方。
所述液压油箱3内充贮有油液，液压油箱3上还装有油位监测装置10；液压油箱3顶部设有与所述高压气进口相连通的油箱进口，油箱进口处设有油箱进口阀16，底部开设有与所述充气盘管4进口相通的油箱出口，所述充气盘管4的出口与所述储油箱6顶部的进口相连通，且充气盘管4出口处设有盘管出口阀17；
装置还包括压力检测元件13，所述压力检测元件13安装在储油箱6上或者安装在充气盘管4上。
所述储油箱6内安装有与进口相连通的均布组件7，均布组件7四周沿轴向布置有3mm圆孔，用于解决因压力变化引起的被测试润滑油混合物各部位浓度变化不一致的问题，保证测试结果的准确度。
所述储油箱6底部设有放油阀门9。
所述承压水箱2上还安装有压力监测组件5，用于监测承压水箱2内腔上部气相空间的压力。
基于本装置的测试方法为：
（A）向储油箱6内加入润滑油，向承压水箱2加入去离子水，向液压油箱3加入油液，并向充气盘管4充入工质气体；保持所有阀门关闭；
（B）打开高压气进口阀1和水箱进口阀15，引入高压气源向承压水箱2加压，直至压力监测组件5达到预设值，加压完成后调节水箱出口阀14，使去离子水进入储油箱6，当水位监测装置11下降指定量后关闭水箱进口阀15和水箱出口阀14；加水后，储油箱6中充满液体；
（C）高压气进口阀1保持打开，读取油位监测装置10记录油位，读取压力检测元件13记录初始压力，然后打开油箱进口阀16和盘管出口阀17，向液压油箱3中加压，直至压力检测元件13检测到的压力到达预设值后关闭油箱进口阀16结束加压，再次读取油位监测装置10记录油位；
通过液压油箱3油位变化量和储油箱6内压力变化量计算溶解到润滑油中的工质气体质量：设加压前储油箱6内压力为P1，充气盘管4容积为V1，根据P1查取充气盘管4内工质气体的密度，再由V1计算得到充气盘管4内气体质量m1；加压后储油箱6内压力为P2，加压前后液压油箱3的油位下降量为V3，计算V2=V1-V3；根据公式m2=(P2*V2*m1)/(P1*V1)得到加压后充气盘管4内剩余气体质量m2，m1-m2即所溶解的工质气体质量；事先通过控制P2和V3，控制气体溶解量；
（D）开启加热部件8加热，调节油箱进口阀16的开度，维持压力检测元件13的数值稳定，待储油箱6内温度到达设定值并稳定后，关闭盘管出口阀17。
本方法采用了先增压溶解混合、再恒压加热的方式，由于随温度升高，工质气体在润滑油中的溶解度降低，因此加热时不会导致气质气体的进一步溶解，同时由于升温前油气已充分混合，因此升温时混合物只会均匀膨胀，不会破坏油气混合比
此时，储油箱6润滑油的含水量、尤其混合比已知，温度、压力均达到预设值，具备相容性测试的理想条件。
Claims (6)
1.一种高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，其特征在于：包括用于放置待测试润滑油的储油箱（6），还包括用于向储油箱（6）加入水的承压水箱（2）和用于向储油箱（6）中输送工质气体并保持储油箱（6）中压力恒定的加气增压系统（12）；
所述储油箱（6）内还设有加热部件（8）；
装置还包括高压气进口，所述高压气进口处设有高压气进口阀（1）；
所述承压水箱（2）位于储油箱（6）上方；承压水箱（2）上装有水位监测装置（11），承压水箱（2）中充贮有去离子水；所述承压水箱（2）顶部开设有与所述高压气进口相连通的水箱进口，所述水箱进口处设有水箱进口阀（15）；所述承压水箱（2）底部开设有与所述储油箱（6）顶部的进口相连通的水箱出口，所述水箱出口处设有水箱出口阀（14）；
所述加气增压系统（12）包括液压油箱（3）和充气盘管（4）；所述充气盘管（4）用于充贮工质气体，且位于液压油箱（3）和储油箱（6）的上方；
所述液压油箱（3）内充贮有油液，液压油箱（3）上还装有油位监测装置（10）；液压油箱（3）顶部设有与所述高压气进口相连通的油箱进口，油箱进口处设有油箱进口阀（16），底部开设有与所述充气盘管（4）进口相通的油箱出口，所述充气盘管（4）的出口与所述储油箱（6）顶部的进口相连通，且充气盘管（4）出口处设有盘管出口阀（17）；
还包括压力检测元件（13），所述压力检测元件（13）安装在储油箱（6）上或者安装在充气盘管（4）上。
2.如权利要求1所述的高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，其特征在于：所述储油箱（6）内安装有与进口相连通的均布组件（7）。
3.如权利要求1所述的高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，其特征在于：所述储油箱（6）底部设有放油阀门（9）。
4.如权利要求1至3任一所述的高温热泵润滑油与工质相容性测试装置，其特征在于：所述承压水箱（2）上还安装有压力监测组件（5），用于监测承压水箱（2）内腔上部气相空间的压力。
5.基于如权利要求1所述的高温热泵润滑油与工质相容性测试装置的测试方法，其特征在于步骤为：
（A）向储油箱（6）内加入润滑油，向承压水箱（2）加入去离子水，向液压油箱（3）加入油液，并向充气盘管（4）充入工质气体；保持所有阀门关闭；
（B）打开高压气进口阀（1）和水箱进口阀（15），引入高压气源向承压水箱（2）加压，加压完成后调节水箱出口阀（14），使去离子水进入储油箱（6），当水位监测装置（11）下降指定量后关闭水箱进口阀（15）和水箱出口阀（14）；加水后，储油箱（6）中充满液体；
（C）高压气进口阀（1）保持打开，读取油位监测装置（10）记录油位，读取压力检测元件（13）记录初始压力，然后打开油箱进口阀（16）和盘管出口阀（17），向液压油箱（3）中加压，直至压力检测元件（13）检测到的压力到达预设值后关闭油箱进口阀（16）结束加压，再次读取油位监测装置（10）记录油位；通过液压油箱（3）油位变化量和储油箱（6）内压力变化量计算溶解到润滑油中的工质气体质量；
（D）开启加热部件（8）加热，调节油箱进口阀（16）的开度，维持压力检测元件（13）的数值稳定，待储油箱（6）内温度到达设定值并稳定后，关闭盘管出口阀（17）。
6.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于：在步骤（C）中，加压前储油箱（6）内压力为P1，充气盘管（4）容积为V1，根据P1查取充气盘管（4）内工质气体的密度，再由V1计算得到充气盘管（4）内气体质量m1；加压后储油箱（6）内压力为P2，加压前后液压油箱（3）的油位下降量为V3，计算V2=V1-V3；根据公式m2=(P2*V2*m1)/(P1*V1)得到加压后充气盘管（4）内剩余气体质量m2，m1-m2即所溶解的工质气体质量。
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