CN109631229A - 制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，属于制冷领域。本发明解决了目前直流变频制冷系统不能准确对制冷剂的快速泄漏进行判定的问题，其技术方案要点为：实时监测环境温度及换热器盘管温度；并计算各个温度的瞬时变化率；当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时盘管温度瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。本发明可对制冷剂的快速泄漏进行及时有效的判定。

Description

制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别涉及如何对制冷系统中制冷剂的快速泄漏进行判定的领域。

背景技术

制冷系统由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等部件通过金属管连接密封，内部充注制冷剂，其中压缩机常见的以全封闭式为主，压缩机完成从吸气到排气过程是通过电机运转实现的，由于电机工作中不可避免发热，如果热量不能及时带走或达到平衡，会使电机绕组温度不断升高，最终超过绝缘安全温度要求，导致电机出现失效。

制冷剂在压缩机完成压缩前(或后)流经电机，通过热交换实现对压缩机电机散热，电机绕组温度即散热效果取决于制冷剂流量和制冷剂温度。制冷剂流经压缩机电机后，通过压缩机壳体，排气管路不断与周围空气进行热交换，制冷剂高温气体温度也不断降低。制冷剂在制冷系统运行过程中存在缓慢泄漏可能，但也可能由于安装质量以及系统部件质量的原因，如弯头虚焊，或管路焊接工艺问题导致“氢脆”等质量问题，在制冷系统运行在较大工作压力时，管路破裂产生出现较大漏点，制冷剂会出现快速泄漏情形。按现有系统保护是无法识别此类问题，最终导致压缩机电机温度过高，绝缘损坏而失效。

目前环保制冷剂多数具有可燃性，如：R32、R290等。可燃制冷剂在空气中燃爆需要达到以下两个条件：1.可燃制冷剂位于燃烧上、下限之间；2.明火、电火花以及具有一定温度和能量的静电；达到以上两种条件，会发生燃烧或爆炸情况。当可燃制冷剂缓慢泄漏时，一般不容易在用户居住环境达到爆炸燃烧的下限值，但快速泄漏是可能出现局部浓度超过爆炸燃烧下限，可能会对用户人身以及居住环境造成伤害或破坏，需要能快速准确识别出。因此对于可燃制冷剂的制冷系统可以通过安装的专用气体传感器进行检测。一旦检测到有可燃制冷剂泄漏，就会关断电器，避免可燃制冷剂出现危险情况。因此对于可燃制冷剂如果出现快速泄漏目前，所知的制冷系统内部压力远大于环境大气压，制冷剂在管路内始终存在泄漏问题。如果管路中存在缺陷如：砂眼，随着制冷系统运行，制冷回路的压力越来越高，当达到缺陷点无法承受的压力值时，运转的制冷系统会突然的泄漏，对于可燃制冷剂，如果泄漏处于密闭空间，而此时空调仍然在运行，不仅会对泄漏点密闭空间会带来严重的安全隐患，可能对用户造成人员身体伤害。另外，随着制冷剂快速大量泄漏，一般的排气温度无法获取正确的数据，保护就会失效，电机绕组温度异常高，而排气传感器检测的温度并不高，这是因为制冷剂泄漏后，整个制冷系统的制冷剂流量小，不足以对电机散热，但压缩机壳体与排气管和外部换热会很快将制冷剂温度降下来。随着制冷剂迅速丧失，电机温度很高，最终导致绝缘破坏，电机绕组会打火，而随着系统内压力降低，外部空气会持续渗入制冷系统中，最终可能引爆室外机。

以前，有利用压缩机排气温度，检测空调冷媒泄漏的方法，如专利号为CN201610111330.7，发明名称为：空调器冷媒泄漏检测的方法和装置。该发明公开了一种空调器冷媒泄漏检测的方法，方法：一、在制冷或除湿模式下压缩机运行中，根据检测指令启动计数功能；二、设置压缩机第一膨胀阀开度值、室内风机第一转速值，设定时间后检测压缩机排气温度；三、调整压缩机第二膨胀阀开度值、室内风机第二转速值，第一设定时间后检测压缩机第一排气温度；四、计算排气温度与第一排气温度的温差，当温差小于设定温度阈值，计数值加“1”；五、当计数值未达设定计数阈值，返回步骤二；当计数值达到设定计数阈值，判定冷媒泄漏。本发明还公开了空调器冷媒泄漏检测的装置。本发明所提供的方法和装置，减少了空调器冷媒泄漏的误判，提高了冷媒泄漏判定的准确率，能够准确地检测出冷媒缓慢泄漏的情况。

又如，专利号为：CN201610319177.7；发明名称为：冷媒泄漏检测方法、冷媒泄漏检测装置及空调器，本发明提供了一种冷媒泄漏检测方法、冷媒泄漏检测装置及空调器，其中，冷媒泄漏检测方法包括：检测空调器的压缩机的实时排气温度；根据所述空调器的工况和运行状态，确定所述压缩机的理论排气温度；根据所述实时排气温度和所述理论排气温度，确定所述空调器中的冷媒是否泄漏。通过本发明的技术方案，能够检测空调器中的冷媒是否发生泄漏，尽可能地避免因冷媒泄漏对空调器造成损害以及给用户带来的安全隐患。

再如：专利号为：CN200810153272.X；发明名称为：防止空调器压缩机排气温度过高的保护装置，本发明公开了一种防止空调器压缩机排气温度过高的保护装置，在与储液罐相连的压缩机的回气管和使冷媒流向室内蒸发器的与室外热交换器相连的液管之间设置有电磁阀，电磁阀根据压缩机上的温度传感器感知的压缩机的排气管超过设定值时进行开启。本发明的有益效果是：当系统冷媒泄漏时，保护压缩机的排气温度不会过高，避免压缩机因排气温度过高而损坏。因此压缩机保护装置可以更好的提高产品的性能及使用寿命，提高产品竞争能力。

综上所述，以前的技术方案，虽然可以对冷媒是否泄漏进行检测，但所用方法的可靠性并不高，识别方法复杂，因为压缩机的排气温度的高低，与众多因素有关，排气温度温度过高只不过是冷媒缺少或不足的一个较为重要的因素而已，而并非全部因素。特别是对于制冷剂的快速泄漏并不能检测出来，也无具体的应对措施。没有对于瞬间出现的系统大泄漏有快速有效识别方法。

虽然，目前对于使用R290(丙烷)等可燃制冷剂空调会在使用环境中安装传感器来监控是否有制冷剂泄漏问题，不同制冷剂需要安装不同的监控传感器，即使安装此类传感器，但受制于系统泄漏点和传感器相对位置，是否受空调出风影响等等，实际上也存在不一定能及时准确判断是否泄漏。即增加成本安装传感器也不能保证准确识别此问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法及系统，解决目前的制冷系统不能准确对制冷剂的快速泄漏进行判定的问题。

制冷系统的制冷剂泄漏，尤其是快速的泄漏，往往会在较短的时间内引起盘管温度和压缩机电流的变化，现有的制冷系统中一般均包含电控系统、盘管温度传感器和环境温度传感器，利用盘管温度、环境温度等现有易获取数据在短时间内的对应变化，提供制冷剂快速泄漏的简单判定方法，则能够对现有制冷系统的安全运行提供更为简单而准确的判断方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，包括如下步骤：

步骤1、在制冷系统运行过程中，实时监测环境温度、换热器盘管温度；

步骤2、根据实时各个温度数据，计算电流、功率和各个温度的瞬时变化率；

步骤3、当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时盘管温度瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

步骤4、报出故障信息，发送停机指令，制冷系统停止运行。

进一步的，步骤2还包括：实时监测压缩机电机实时工作电流和功率；

步骤3还包括：和/或当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时压缩机电机的工作电流和功率的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

具体的，步骤1中的环境温度包括室内环境温度和/或室外环境温度，换热器盘管温度包括室内机换热器盘管温度和/或室外机盘管温度；当制冷系统为冰箱制冷系统时，环境温度为室内环境温度，换热器盘管温度为室内换热器盘管温度；当制冷系统为空调系统时，环境温度为室内环境温度和/或室外环境温度，换热器盘管温度包括室内机换热器盘管温度和/或室外机盘管温度。

具体的是，步骤1和/或步骤4中的制冷系统是指直流变频制冷系统。

进一步的是，步骤3中，所述环境温度的瞬时变化率小于参考值一是指环境温度的瞬时变化率的绝对值小于0.1摄氏度每秒。

更具体的是，步骤3中，所述参考值二为制冷系统在实验室中正常运行状态下环境温度瞬时变化率小于参考值一时，试验采集的温度变化率的峰值的规定倍数。

再进一步的是，步骤3中，所述规定倍数为2倍。

更具体的是，步骤3中，针对空调系统的制冷工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为负，即室外机盘管温度下降，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为正，即室内机盘管温度上升，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

再进一步的是，步骤3中，针对空调系统的制热工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为正，即室外机盘管温度上升，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为负，即室内机盘管温度下降，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

更具体的是，当判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统发出故障报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源。

本发明的有益效果是，通过上述制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，首先，在制冷系统运行过程中，实时监测环境温度、换热器盘管温度、压缩机电机实时工作电流和功率；其次，根据实时监测的电流、功率和各个温度数据，计算电流、功率和各个温度的瞬时变化率；然后，当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏；和/或当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时压缩机电机的工作电流和功率的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏；最后，发送停机指令，制冷系统停止运行。因此，本发明能够对制冷剂的快速泄漏进行及时有效的判定，并且由于现有的制冷系统中往往均具有环境温度传感器和盘管温度传感器，无需额外的投入成本。

具体实施方式

下面结合实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，包括如下步骤：首先，在制冷系统运行过程中，实时监测环境温度及换热器盘管温度；其次，根据实时监测的各个温度数据，计算各个温度的瞬时变化率；然后，当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏；最后，报出故障信息，发送停机指令，制冷系统停止运行。

这里，结合这三者的温度变化趋势即可判断室外机出现制冷剂快速泄漏，此时应该及时停止制冷系统的运行，切断泄漏源头，避免产生更大灾难，同时避免更严重的环境污染。

实施例

由于直流变频制冷系统的电控系统一般自带检测工作电流的功能，无需单独配置电流检测装置，故本实施例优选直流变频制冷系统，如直流变频空调或直流变频冰箱，若使用交流电机或定频的制冷系统也具有检测工作电流和所需各处温度检测的功能，理论上也可使用该方法进行制冷剂快速泄漏的判断。

本实施例以直流变频空调系统为例进行说明，其制冷剂快速泄漏的判定方法，包括如下步骤：

步骤1、在制冷系统运行过程中，分别通过室外环境温度传感器、室外换热器盘管温度传感器、室内换热器盘管温度传感器实时采集室外环境温度、室外机换热器盘管温度和室内机换热器盘管温度，同时采集压缩机电机实时工作电流，并根据采集的实时工作电流计算实时功率P。

步骤2、根据实时监测的各个温度数据，计算各个温度的瞬时变化率。

步骤3、当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度和室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏；

和/或当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时压缩机电机的工作电流和功率的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

步骤4、报出故障信息，发送停机指令，制冷系统停止运行。

上述方法的步骤1中，获取各处温度值的方法为：

a.在温度控制软件设计中，将温度间隔为1℃的温度～电阻关系表转换为温度间隔为0.1℃的温度～AD采样值关系表；

b.采样温度传感器内部电阻的当前温度，经过AD转换，将转换结果通过步骤a中的温度间隔为0.1℃的温度～AD采样值关系表查表得出当前温度值，所述内部电阻当前温度即为AD采样值；

使用上述温度值获取方法可以进一步精确识别各处温度变化，配合缩短检测时间间隔，如每秒进行一次获取，得到更精确的温度瞬时变化率。

上述方法的步骤3中，室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一可以是室外环境温度的瞬时变化率的绝对值小于0.1摄氏度每秒，因为室外环境温度可能降低也可能上升，所以以瞬时变化率的绝对值进行判定，正常工况下，室外环境温度的瞬时变化率的绝对值小于0.1摄氏度每秒，可以说明此时室外环境温度的瞬时变化率较小，参考值一还可根据需要进行划定，但是不可过大。

步骤3中，参考值二可以为直流变频空调的制冷系统在实验室中正常运行状态下室外环境温度瞬时变化率小于参考值一时，试验采集的温度变化率的峰值的规定倍数，为满足实际工况需要，规定倍数优选为2倍，此时有很好的参考意义。

实际应用时，在步骤3中：

针对制冷工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为负，即室外机盘管温度下降，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为正，即室内机盘管温度上升，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

针对制热工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为正，即室外机盘管温度上升，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为负，即室内机盘管温度下降，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

实际工作时，当判定制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统可发出报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源，便于相关人员进行检修。

Claims (10)

1.制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在制冷系统运行过程中，实时监测环境温度、换热器盘管温度；

步骤2、根据实时各个温度数据，计算电流、功率和各个温度的瞬时变化率；

步骤3、当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时盘管温度瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏；

步骤4、报出故障信息，发送停机指令，制冷系统停止运行。

2.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤2还包括：实时监测压缩机电机实时工作电流和功率；步骤3还包括：和/或当得到当前环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时压缩机电机的工作电流和功率的瞬时变化率大于等于参考值二的规定倍数时，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

3.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤1中的环境温度包括室内环境温度和/或室外环境温度，换热器盘管温度包括室内机换热器盘管温度和/或室外机盘管温度；当制冷系统为冰箱制冷系统时，环境温度为室内环境温度，换热器盘管温度为室内换热器盘管温度；当制冷系统为空调系统时，环境温度为室内环境温度和/或室外环境温度，换热器盘管温度包括室内机换热器盘管温度和/或室外机盘管温度。

4.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤1和/或步骤4中的制冷系统是指直流变频制冷系统。

5.根据权利要求1所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤3中，所述环境温度的瞬时变化率小于参考值一是指环境温度的瞬时变化率的绝对值小于0.1摄氏度每秒。

6.根据权利要求5所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤3中，所述参考值二为制冷系统在实验室中正常运行状态下环境温度瞬时变化率小于参考值一时，试验采集的温度变化率的峰值的规定倍数。

7.根据权利要求6所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤3中，所述规定倍数为2倍。

8.根据权利要求7所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤3中，针对空调系统的制冷工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为负，即室外机盘管温度下降，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为正，即室内机盘管温度上升，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

9.根据权利要求7所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，步骤3中，针对空调系统的制热工作状态时，当得到当前室外环境温度的瞬时变化率小于参考值一，且压缩机运行频率不变，同时室外机盘管温度的瞬时变化率为正，即室外机盘管温度上升，且室外机盘管温度瞬时变化率的绝对值大于等于参考值二，室内机盘管温度的瞬时变化率为负，即室内机盘管温度下降，且室内机盘管温度的瞬时变化率大于等于参考值二，则判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的制冷系统制冷剂快速泄漏的判定方法，其特征在于，当判定制冷系统制冷剂出现快速泄漏时，制冷系统发出故障报警提示，并控制停止系统的运转，同时控制关闭制冷系统电源。