CN110792586A - 智能压缩机性能测试与监测试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能压缩机性能测试与监测试验台。本试验台可实现对多种压缩机、多工况下压缩机的性能的测试与性能分析，并且可实现对于压缩机性能测试试验数据的采集、记录、分析计算以及测试结果输出。所述试验台包括以被测压缩机为核心的制冷循环系统，配有蒸发器高效罐、冷凝器高效罐、膨胀阀等制冷系统元件；以PC机为核心的测试与控制系统，配套带有数据采集传输模块、PLC控制模块及压力传感器、温度传感器及各个部分的控制开关及其它测试测量仪器。其中蒸发器高效罐、冷凝器高效罐、膨胀阀等制冷元件组成的制冷循环系统与测控系统及各辅助设备分别安装布置于试验台的结构框架平台的各个位置上。本发明通过对制冷循环系统、智能测试与控制系统的有效结合，实现了对于压缩机性能测试的智能化、高效化、准确化。

Description

智能压缩机性能测试与监测试验台

技术领域

本发明涉及压缩机性能测试试验技术领域，尤其涉及压缩机性能的智能化测试技术。

背景技术

压缩机作为制冷系统的核心，被广泛应用于冰箱、空调等制冷设备上。而不同压缩机的性能与能耗则是我们关注的主要方面。压缩机的结构多种多样，采用的驱动方式也有所不同，其中一部分采用的是旋转电机驱动，另一部分则是是采用直线电机驱动的。此外对于压缩机的控制方式也不同，有的是采用的普通控制方式，另外一些则采用的是变频控制方式。之所以采用不同的驱动方式与控制方式，是为了进一步的提升压缩机的性能，提升压缩机的效率，降低压缩机能耗，朝着更为节能的方向发展。然而针对压缩机性能与能效方面的测试，现有的试验测试手段主要的原理是根据能量守恒原理，系统的能量是守恒的。但测试过程中对于数据的采集以及测试结果的计算分析均是人为进行的。并且测试过程中很多参数都受人为因素的影响，因此对测量结果的准确度、可靠性具有很大的影响。通过测试不能得到压缩机的真实性能状况。所以要想提高测试结果的准确度与可靠性，得到接近于被测压缩机的真实性能状况，则需在测试过程中减少人为因素的干预，降低人为因素所产生的误差。

与传统的测试手段与测试系统相比较之下，一种采用以PC机为核心的智能控制与压缩机制冷循环测试系统则在对于压缩机的测试与性能分析方面具有更为突出的表现。其集成了PLC控制、模拟量数据采集模块、可变电压、频率等参数的NF电源等设备于一体。实现了测试全过程的智能化控制与调节、测试结果的数据处理与分析、测试全过程的可视化监测等一系列功能。减少了人为因素的干预，从而较大程度的减少了测试过程中的人为因素对于测试结果的影响，提高了测试结果的准确度与可靠性，更为真实地反映了被测压缩机的真实性能。为压缩机性能能效测试领域的发展提供了一种更为准确、智能、便捷的测试装置与手段，为压缩机向高效、节能方向发展提供了一种更为可靠的性能测试数据与理论支撑。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能压缩机性能测试与监测试验台。其集成了PLC控制、模拟量数据采集模块、可变电压、频率等参数的NF电源、等设备于一体。实现了测试全过程的智能化控制与调节、测试结果的数据处理与分析、测试全过程的可视化监测等一系列功能。

为实现上述一系列功能，本发明提供了一种智能压缩机性能测试与监测试验台。其为以PC机为核心的智能控制与压缩机制冷循环测试系统。主要包括测试与控制系统、制冷循环系统、试验台框架平台。

所述测试与控制系统硬件部分主要包括PC机、可变电压与频率的NF电源、模拟量数据采集模块、PLC、以太网、RS-232总线、各种温度、压力及流量的传感器；软件部分主要包括采用Labview测控系统开发工具开发的制冷压缩机性能测试系统软件。

所述制冷循环系统主要包括被测压缩机、冷凝器高效罐、蒸发器高效罐、冷却塔、膨胀阀、视液镜、过滤器、储液罐、水泵、制冷剂管路、水泵水管管路、截止阀。

所述试验台框架平台为使用白钢方钢焊制而成，左侧为3层，右侧为两层，每层均布有铁板。

所述测试与控制系统与制冷循环系统均放置于试验台框架平台上的各层上。

所述PC机、模拟量采集模块、可变电压、频率的NF电源放置在试验台框架平台最上层。

所述制冷循环系统中的压缩机、储液罐、过滤器、膨胀阀、截止阀、视液镜均安装在试验台框架的左侧中间层。

所述制冷循环系统的蒸发器高效罐、冷凝器高效罐、水泵均安装在左侧的最下层位置。

所述制冷系统中的冷却塔安装在试验框架平台的右侧上层位置。

所述冷冻水箱安装在试验框架平台的右侧下层位置。

所述制冷循环系统中的被测压缩机将低压制冷剂气体转换成高压制冷剂气体，其使用螺栓固定在所述试验台框架的左侧中间层。

所述被测压缩机有吸气管、排气管，其中排气管与冷凝器高效罐之间采用铜管焊接连接，吸气管与蒸发器高效罐之间采用铜管焊接连接。

所述冷凝器高效罐中的制冷剂管道进口与压缩机排气口之间有一截止阀。

所述冷凝器高效罐将铜管中的高温高压制冷剂气体降温，使其成为低温高压的制冷剂气体，其上存在制冷剂气体进出口与冷却水进出口；所述冷凝器高效罐制冷剂出口通过铜管连接到视液镜进口端。

所述视液镜作用为观测铜管内制冷剂的制冷剂气液饱和状态。

所述视液镜出口端通过铜管连接到过滤器进口端。

所述过滤器作用为对铜管内制冷剂的杂质进行过滤，防止杂质进入压缩机。

所述过滤器出口端通过铜管与储液罐的进口相连接。

所述储液罐用来储存过多的制冷剂液体，防止制冷剂液体最终进入压缩机对压缩机产生液击损坏压缩机。

所述储液罐出口端通过铜管与膨胀阀相连接。

所述膨胀阀对低温高压的制冷剂气体进行压力释放。

所述膨胀阀出口端通过铜管与截止阀进口端连接。

所述截止阀用来调节制冷剂的流量。

所述截止阀的出口端通过铜管与蒸发器高效罐的进口连接。

所述蒸发器高效罐内的水与铜管内的制冷剂交换热量使得蒸发器内的循环水温度下降。

所述蒸发器高效罐的出口通过铜管与截止阀进口端连接。

所述截止阀作用为调节流量、控制制冷系统循环回路的开合状态。

所述截止阀的出口端通过铜管与压缩机的吸气口连接。

所述冷凝器高效罐的进水口通过pvc管与冷却水泵的排水口相连接，冷凝器高效罐的排水口通过pvc管与冷却塔的进水口相连接，冷却塔的排水口通过pvc管与冷却水泵的进水口相连接。

所述冷却塔上端有冷却风扇，对来自冷凝器高效罐内的温度升高的水进行冷却。

所述蒸发器高效罐的进水口通过pvc管与冷冻水泵的排水口相连接，蒸发器高效罐的排水口通过pvc管与冷冻水箱的进水口相连接，冷冻水箱的排水口通过pvc管与冷冻水泵的进水口相连接。

所述冷冻水箱为模拟真实冰箱内的情景，通过制冷循环系统的制冷作用，水箱内的水温度下降。

所述PC机向PLC发送打开抽真空中间继电器指令，此时抽真空压缩机由关闭状态变为开启状态，自动将系统中的管路进行抽真空，当真空度达到设定值后，中间继电器关闭，抽真空压缩机由开启状态变为关闭状态。

所述检测到真空度达到设定值后，充氟中间继电器在延后1min后打开，此时在冷媒罐和系统中间的电磁阀打开，开始向系统中充入冷媒，当进出口压力分别达到设定值后，关闭充氟中间继电器，此时电磁阀缓缓关闭。

所述PC机输入各设定参数值，将其传输给可编程控制电源，然后根据设定值判断压缩机启动是否正常，若正常则继续，若不正常则结束测试。

所述被测压缩机进入连续运行工作阶段，在设定运行工况下，记录压缩机的各项运行数据，当达到预设时间后，系统自动关闭测试系统，并将记录的数据及计算分析结果输出。

所述试验台各温度传感器、压力传感器、流量计传感器等测量仪器均布置在所述制冷剂铜管道及冷却、冷冻水管道上。

所述温度传感器将温度值变为电阻信号，传输给模拟量采集模块2，被模拟量采集模块识别，储存于模拟量采集模块当中。

所述压力、流量传感器是将压力、流量变为电流信号，传输给模拟量采集模块2，被模拟量采集模块识别，储存于模拟量采集模块当中。

所述PC机调用储存于模拟量采集模块存储区的温度、压力、流量等的电阻、电流值，经PC机变换为正常温度及流量、压力的数值。

所述PC机上有制冷压缩机性能测试系统软件，根据内部编入的公式与算法，将温度、压力流量等参数转换成数据赋值于内部算法当中，求得展现压缩机真实性能的各项参数最后进行输出。

所述制冷压缩机性能测试系统软件包括系统管理、测试工况设定、系统控制、数据管理、界面显示等功能模块。

所述系统管理功能模块又分为工人登陆系统及技术登陆系统。

所述测试工况设定模块为对电压及频率的设置。

所述系统控制模块包括单点数据记录、自动循环记录。

所述数据管理模块包括数据查询、数据存储、数据计算。

所述界面显示模块包括数据显示、曲线显示、报表显示。

附图说明

图1为本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台整体结构的剖面示意图。

图2为本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台制冷压缩机性能测试系统软件功能框架图。

图3为本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台测试与控制系统框架图。

图中，1、PC机；2、模拟量采集模块；3、NF电源；4、冷却塔；5、冷冻水箱；6、水泵；7、蒸发器高效罐；8、冷凝器高效罐；9、储液罐；10、压缩机；11、过滤器；12、膨胀阀；13、截止阀；14、视液镜；15、试验台框架平台；16、制冷剂管路；17、水管管路；18、RS-232总线；19、以太网；20、PLC；21、中间继电器；22、充氟器；23、抽真空压缩机；24、真空度测量仪；25、充氟压力传感器；26、进气口压力传感器；27、出气口压力传感器；28、蒸发器流量计；29、冷凝器流量计；30、进气口温度传感器；31、出气口温度传感器；32、冷凝器出口温度传感器；33、膨胀阀进口温度传感器；34、膨胀阀出口温度传感器；35、冷凝器进水口温度传感器；36、冷凝器出水口温度传感器；37、蒸发器进水口温度传感器；38、蒸发器出水口温度传感器；39、室温传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如外、内、左、右……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。其中，“左”对应于图1中的左侧，“右”对应于图1中的右侧。

参见图1对本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台进行详细说明，本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台常应用于冰箱、空调等制冷设备压缩机的性能测试。

本发明的智能压缩机性能测试与监测试验台主要包括以被测压缩机10为核心的制冷循环系统，配有蒸发器高效罐7、冷凝器高效罐8、膨胀阀12等制冷系统元件；以PC机1为核心的测控系统，配套带有数据采集传输模块及压力传感器、温度传感器及各个部分的控制开关及其它测试仪器。其中蒸发器高效罐7、冷凝器高效罐8、膨胀阀12等制冷元件组成的制冷循环系统、测控系统及各辅助设备分别安装布置于试验台的结构框架平台的各个位置上。本发明通过对制冷循环系统、智能测试控制系统的有效结合，实现了对于压缩机10性能测试的智能化、高效化、准确化。

所述测试与控制系统硬件部分主要包括PC机1、可变电压与频率的电源NF电源3、模拟量采集模块2、PLC20、以太网19、RS-232总线18、温度、压力及流量的传感器；软件部分主要包括采用Labview测控系统开发工具开发的制冷压缩机性能测试系统软件。

所述制冷循环系统主要包括被测压缩机10、冷凝器高效罐8、蒸发器高效罐7、冷却塔4、膨胀阀12、视液镜14、过滤器11、储液罐9、水泵6、制冷剂管路16、水管管路17、截止阀13。

所述试验台框架平台15为使用白钢方钢焊制而成，左侧为3层，右侧为两层，每层均布有铁板。

所述测试与控制系统与制冷循环系统均放置于试验台框架平台15上的各层上。

所述PC机1、模拟量采集模块2、可变电压、频率的NF电源3放置在试验台框架平台15最上层。

所述制冷循环系统中的压缩机10、储液罐9、过滤器11、膨胀阀12、截止阀13、视液镜14均安装在试验台框架的左侧中间层。

所述制冷循环系统的蒸发器高效罐7、冷凝器高效罐8、水泵6均安装在左侧的最下层位置。

所述制冷系统中的冷却塔4安装在试验框架平台的右侧上层位置。

所述冷冻水箱5安装在试验框架平台的右侧下层位置。

所述制冷循环系统中的被测压缩机10将低压制冷剂气体转换成高压制冷剂气体，其使用螺栓固定在所述试验台框架的左侧中间层。

所述被测压缩机10有吸气管、排气管，其中排气管与冷凝器高效罐8之间采用铜管焊接连接，吸气管与蒸发器高效罐7之间采用铜管焊接连接。

所述冷凝器高效罐8中的制冷剂管道进口与压缩机10排气口之间有一截止阀13。

所述冷凝器高效罐8将铜管中的高温高压制冷剂气体降温，使其成为低温高压的制冷剂气体，其上存在制冷剂气体进出口与冷却水进出口；所述冷凝器高效罐8制冷剂出口通过铜管连接到视液镜14进口端。

所述视液镜14作用为观测铜管内制冷剂的制冷剂气液饱和状态。

所述视液镜14出口端通过铜管连接到过滤器11进口端。

所述过滤器11作用为对铜管内制冷剂的杂质进行过滤，防止杂质进入压缩机10。

所述过滤器11出口端通过铜管与储液罐9的进口相连接。

所述储液罐9用来储存过多的制冷剂液体，防止制冷剂液体最终进入压缩机10对压缩机10产生液击损坏压缩机10。

所述储液罐9出口端通过铜管与膨胀阀12相连接。

所述膨胀阀12对低温高压的制冷剂气体进行压力释放。

所述膨胀阀12出口端通过铜管与截止阀13进口端连接。

所述截止阀13用来调节制冷剂的流量。

所述截止阀13的出口端通过铜管与蒸发器高效罐7的进口连接。

所述蒸发器高效罐7内的水与铜管内的制冷剂交换热量使得蒸发器内的循环水温度下降。

所述蒸发器高效罐7的出口通过铜管与截止阀13进口端连接。

所述截止阀13作用为调节流量、控制制冷系统循环回路的开合状态。

所述截止阀13的出口端通过铜管与压缩机10的吸气口连接。

所述冷凝器高效罐8的进水口通过pvc管与冷却水泵6的排水口相连接，冷凝器高效罐8的排水口通过pvc管与冷却塔4的进水口相连接，冷却塔4的排水口通过pvc管与冷却水泵6的进水口相连接。

所述冷却塔4上端有冷却风扇，对来自冷凝器高效罐8内的温度升高的水进行冷却。

所述蒸发器高效罐7的进水口通过pvc管与冷冻水泵6的排水口相连接，蒸发器高效罐7的排水口通过pvc管与冷冻水箱5的进水口相连接，冷冻水箱5的排水口通过pvc管与冷冻水泵6的进水口相连接。

所述冷冻水箱5为模拟真实冰箱内的情景，通过制冷循环系统的制冷作用，水箱内的水温度下降。

所述PC机1向PLC20发送打开抽真空中间继电器21指令，此时抽真空压缩机23由关闭状态变为开启状态，自动将系统中的管路进行抽真空，当真空度达到设定值后，中间继电器21关闭，抽真空压缩机23由开启状态变为关闭状态。

所述检测到真空度达到设定值后，充氟中间继电器21在延后1min后打开，此时在冷媒罐和系统中间的电磁阀打开，开始向系统中充入冷媒，当进出口压力分别达到设定值后，关闭充氟中间继电器21，此时电磁阀缓缓关闭。

所述PC机1输入各设定参数值，将其传输给可编程控制电源，然后根据设定值判断压缩机10启动是否正常，若正常则继续，若不正常则结束测试。

所述被测压缩机10进入连续运行工作阶段，在设定运行工况下，记录压缩机10的各项运行数据，当达到预设时间后，系统自动关闭测试系统，并将记录的数据及计算分析结果输出。

所述试验台各温度传感器、压力传感器、流量计传感器等测量仪器均布置在所述制冷剂铜管道及冷却冷冻水管道上。

所述温度传感器将温度值变为电阻信号，传输给模拟量采集模块2，被模拟量采集模块2识别，储存于模拟量采集模块2当中。

所述压力、流量传感器是将压力、流量变为电流信号，传输给模拟量采集模块2，被模拟量采集模块2识别，储存于模拟量采集模块2当中。

所述PC机1调用储存于模拟量采集模块2存储区的温度、压力、流量等的电阻、电流值，经PC机1变换为正常温度及流量、压力的数值。

所述PC机1上有制冷压缩机性能测试系统软件；根据内部编入的公式与算法，将温度、压力流量等参数转换成数据赋值于内部算法当中，求得展现压缩机10真实性能的各项参数最后进行输出。

所述制冷压缩机性能测试系统软件包括系统管理、测试工况设定、系统控制、数据管理、界面显示等功能模块。

所述系统管理功能模块又分为工人登陆系统及技术登陆系统。

所述测试工况设定模块为对电压及频率的设置。

所述系统控制模块包括单点数据记录、自动循环记录。

所述数据管理模块包括数据查询、数据存储、数据计算。

所述界面显示模块包括数据显示、曲线显示、报表显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能压缩机性能测试与监测试验台，包括以被测压缩机（10）为核心的制冷循环系统，以PC机（1）为核心的测试与控制系统，其特征在于：

所述制冷循环系统主要包括位于试验台框架平台中间层位置的被测压缩机（10）、与所述被测压缩机（10）排气口相连接的冷凝器高效罐（8）、与所述被测压缩机（10）吸气口相连接的蒸发器高效罐（7），在所述的冷凝器高效罐（8）的位置设有冷却塔（4）用于对所述冷凝器高效罐（8）内的循环水进行冷却、位于所述蒸发器高效罐（7）前的膨胀阀（12），位于试验台框架平台下层位置的对所述蒸发器高效罐（7）、冷凝器高效罐（8）内的水进行循环的水泵（6）、将制冷元件连接起来的制冷剂管路（16）、连接所述水泵（6）的水管管路（17）；

所述测试与控制系统硬件部分主要包括位于试验台框架平台最上层位置的核心部分PC机（1）、给所述被测压缩机（10）供电的可变电压与频率的NF电源（3）、两端分别与所述PC机（1）及各传感器连接的模拟量数据采集模块（2）、PLC（20）、以太网（19）、RS-232总线（18）、各处温度传感器（30）—（39）、压力传感器（26）、（27）及流量传感器（28）、（29）的传感器；其测试与控制软件部分主要包括采用Labview测控系统开发工具开发的制冷压缩机性能测试系统软件。

2.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台，其特征在于，所述智能压缩机性能测试与监测试验台制冷循环系统还包括位于冷凝器高效罐（8）与蒸发器高效罐（7）之间的视液镜（14），所述视液镜（14）用于观察所述制冷剂管路（16）内的制冷剂状态。

3.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台，其特征在于，所述智能压缩机性能测试与监测试验台制冷循环系统还包括位于所述被测压缩机（10）进气口端与出气口端的截止阀（13），用于开启或者切断制冷剂管路（16）。

4.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台，其特征在于，所述智能压缩机性能测试与监测试验台制冷循环系统还包括位于所述冷凝器高效罐（8）与蒸发器高效罐（7）之间的储液罐（9），用于储存过剩的液态制冷剂。

5.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台，其特征在于，所述智能压缩机性能测试与监测试验台制冷循环系统还包括位于所述储液罐（9）之前位置的过滤器（11），用于过滤制冷剂管路（16）内液态制冷剂的杂质。

6.根据权利要求要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台，所述智能压缩机性能测试与监测试验台测试与控制系统还包括位于所述试验台框架平台（15）上层位置的模拟量采集模块2（2）。

7.根据权利要求要求7中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台模拟量采集模块2（2），其一端与各温度传感器（30）—（39）、压力传感器（26）、（27）及流量传感器（28）、（29）的传感器相连接，另一端与所述PC机（1）端口相连接。

8.根据权利要求7中所述的温度传感器（30）—（39）为铂电阻贴片式传感器，每个温度传感器均贴放于所述制冷剂管路（16）上的各个温度测点上，所述压力传感器（26）、（27）为数显式压力传感器，其接口分别与制冷剂管路（16）上的被测压缩机（10）的吸气口与排气口相连接。

9.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台还包括可编程控制电压、频率的NF电源（3），与被测的压缩机（10）相连接。

10.根据权利要求1中所述的智能压缩机性能测试与监测试验台还包括充氟器（22）与抽真空压缩机（23）的辅助系统，所述充氟器（22）及抽真空的压缩机（23）与所述的中间继电器（21）相连接，通过PLC（20）控制，将信号通过以太网（19）与所述PC机（1）进行通讯。

Images