CN110848874B - 一种空调冷媒泄漏的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调冷媒泄漏的检测方法及装置，涉及空调领域，该检测方法包括以下步骤：检测空调压缩机的运行温度，判断压缩机是否处于过热状态，是，则调整电子膨胀阀的开度，检测压缩机的运行频率，判断运行频率是否大于或等于参考频率，是，则检测压缩机的电流，判断冷媒是否发生阻塞缺陷，最后根据空调系统的出风温度和回风温度，确定冷媒系统是否发生泄漏，本发明的检测方法能够精确检测冷媒系统是否发生泄漏，有效的防止了压缩机在过热状态下运行，了空调正常可靠的工作；本发明还涉及一种冷媒泄漏检测装置。

Description

一种空调冷媒泄漏的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及空调领域，特别涉及一种空调冷媒泄漏的检测方法及装置。

背景技术

对于空调用户来说，在使用空调时很可能会碰到空调制冷效果差的问题，而导致该问题的原因往往是冷媒泄漏。

一般分体式家用空调的内外机，都需要到用户家中进行现场安装和连接，内外机的连接口容易出现不牢固的现象，或者在空调器的长期运行震动过程中，其他铜管脆弱部位都有可能出现冷媒泄漏的情况。

在空调系统中，冷媒的泄漏会减少压缩机吸入冷媒量，导致冷媒带走压缩机电机的发热量减少，压缩机热量无法排出，排气口温度上升，对压缩机造成损害，虽然现在多数空调系统自带有压缩机排气温度过高保护功能，但是下次开机运行仍然会出现排气温度过高的现象，反复运作导致冷媒泄漏量会更大，对空调的伤害也就越大。

对于空调器用户来说，通常只有当空调器制冷效果不明显时才会察觉空调器出现冷媒泄漏，而往往这个时候，冷媒泄漏已经较为严重，无法根据当前情况判断空调器何时出现冷媒泄漏。若空调器已经出现冷媒泄漏的情况，而压缩机还在持续运行，此时压机油会被排到换热器中，并由于缺少冷媒不能及时回到压缩机腔内，导致压缩机内部磨损增大，最终造成压缩机损毁。

目前，空调器冷媒泄漏检测功能十分普及，基本上每个空调厂家的空调器都会带有此功能，一般地，在空调器运行制冷模式时，空调器运行前5分钟检测蒸发器盘管温度的下降温差例如设为△T来判定空调器是否有冷媒泄漏异常。

但是，与△T相关联的参数包括多个，关联十分复杂，而目前的冷媒泄漏检测功能仅与几个参数例如运行时间、室外环境温度和启停间隔时间进行部分关联，逻辑功能简单，因而，很容易出现误报冷媒泄漏检测，可以认为，现有的空调器在降低冷媒泄漏检测误报风险上有待改善。

发明内容

本发明旨在提高空调系统的冷媒泄漏检测的准确性，为此，本发明提出一种空调冷媒泄漏的检测方法，可以降低冷媒泄漏检测时的误报风险，本发明的另一个目的在于提出一种使用上述冷媒泄漏检测方法的装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种空调冷媒泄漏的检测方法，所述检测方法包括步骤：

S1：空调系统运行第一预设时间t1后，检测压缩机的排气温度Tp1；

S2：根据压缩机的排气温度Tp1，判断压缩机是否处于过热状态，

是，则执行S3；否，执行正常操作；

S3：控制调整电子膨胀阀的开度为最大，空调系统运行第二预设时间t2后，检测压缩机的排气温度Tp2；

S4：根据压缩机的排气温度Tp2，判断压缩机是否处于过热状态，

是，则执行S5；否，调整电子膨胀阀的开度，空调执行正常操作；

S5：检测压缩机的运行频率F；

S6：将压缩机的运行频率F与参考频率比较，判断运行频率F是否大于或等于参考频率，

是，则执行S7；否，空调进行正常制冷循环，执行正常操作；

S7：检测在第二预设时间t2内，压缩机的电流I的最大值Imax和最小值Imin；

S8：判断|Imax-Imin|是否小于或等于预定参考值，

是，则执行S9；否，确定冷媒发生阻塞缺陷；

S9：获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th；

S10：判断|Tc-Th|是否小于第一阈值，

是，则确定空调的冷媒系统出现泄漏；否，返回步骤S5。

进一步的，步骤S4中调整电子膨胀阀的开度包括以下步骤：

S401：控制调整电子膨胀阀的开度为第一预设开度，控制空调系统运行第三预设时间t3，

S402：检测压缩机的压力P，蒸发器的出口空气温度Tz，

S403：判断压缩机的压力P是否高于压缩机的压力阈值PLs，且蒸发器出口空气温度Tz是否低于蒸发器的出口空气温度阈值TLs，

是，空调执行正常操作；否，控制电子膨胀阀的开度在第一预设开度的基础上增加△L，返回步骤S401；

进一步的，步骤S10确定空调的冷媒系统出现泄漏后，所述检测方法还包括：控制压缩机的运行频率为预设频率，运行第四预设时间t4，基于浓度检测单元的电阻，计算出冷媒系统中的制冷剂浓度。

进一步的，所述过热状态是压缩机的排气温度Tp≥97°。

进一步的，所述参考频率是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值。

进一步的，所述预定参考值是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值。

本发明还提供一种冷媒泄漏检测装置，包括制冷循环回路，在制冷循环回路上设置有压缩机、蒸发器、电子膨胀阀和室内热换器，所述压缩机的排气口处设置有检测温度的压缩机排气温度感温包，所述蒸发器的出口处设置有蒸发器排气温度感温包，所述检测装置还包括检测单元和处理单元，所述检测单元用于获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th，所述处理单元用于计算出风温度Tc与回风温度Th的差值的绝对值。

进一步的，所述冷媒泄漏检测装置还包括控制器，所述控制器用于检测压缩机的操作频率，将检测的操作频率与参考频率进行比较并确定制冷剂是否正常循环。

进一步的，所述冷媒泄漏检测装置还包括电流检测单元，所述电流检测单元通过检测流经压缩机的电流来提取电流的最大值和最小值，并基于所提取的最大值和最小值将制冷剂的泄漏缺陷与阻塞缺陷相互区分开。

进一步的，所述冷媒泄漏检测装置还包括浓度计算单元和浓度检测单元，所述浓度计算单元基于浓度检测单元的电阻计算制冷剂的浓度。

相对于现有技术，本发明所述的空调冷媒泄漏的检测方法及装置具有以下优势：

1，本发明所述的检测方法，当检测到压缩机排气温度异常时，根据检测结果逐步进行检测与判定，准确的检测出冷媒泄漏，避免了一些情况下的误报，进而避免压缩机在高温状态下运行，出现制冷效率低下、压缩机磨损或自动关闭等现象。

2，本发明确定空调发生泄漏后，能够检测出空调中的制冷剂浓度，方便工作人员维修时添加制冷剂。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的空调冷媒泄漏的检测方法流程示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和或或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

首先，对本发明的冷媒泄漏检测方法进行说明，

如图1的流程图所示，本发明提供了一种空调冷媒泄漏的检测方法，包括以下步骤：

S1：空调系统运行第一预设时间t1后，检测压缩机的排气温度Tp1；

例如，空调运行时或开机时，根据目标温度、目标风速等因素，确定运行参数，经过第一预设时间t1后，检测压缩机的排气温度Tp1，本实施例中，第一预设时间t1设为5分钟。

S2：根据压缩机的排气温度Tp1，判断压缩机是否处于过热状态，是，则执行S3；否，执行正常操作；

具体的，通过压缩机的排气温度Tp1，判断压缩机是处于正常状态、高温状态还是过热状态，其中，当压缩机排气温度≥97°时，被认为是过热状态，此时判定空调系统出现异常情况，进入步骤S3。

S3：控制调整电子膨胀阀的开度为最大，空调系统运行第二预设时间t2后，检测压缩机的排气温度Tp2，

本发明认为，压缩机处于过热状态与空调制冷循环系统中的制冷剂流量有关，此时进入电子膨胀阀的控制步骤，通过增大电子膨胀阀的开度，增加制冷剂的流量，从而有效加快制冷系统回路的循环流量，进一步的检测压缩机的排气温度，本实施例中，第二预设时间t2为5分钟。

S4：根据压缩机的排气温度Tp2，判断空调的压缩机是否处于过热状态，

是，则执行S5；

否，调整电子膨胀阀的开度，使其在合适范围内，然后空调执行正常操作；

通过步骤S4，判断是否是因为电子膨胀阀的故障而引起的空调异常，

S5：检测压缩机运行频率F，

S6：将压缩机的运行频率F与参考频率比较，判断压缩机的运行频率F是否大于或等于参考频率，是，则执行S7；否，则空调进行正常制冷循环，执行正常操作；

参考频率是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值，如果检测的压缩机运行频率F小于参考频率，则空调诊断出正常制冷循环，并执行正常操作，也就是说，如果检测的运行频率小于参考频率，即使发生故障，也是在空调中发生较小的缺陷，不影响空调正常运行。

如果检测的运行频率F等于或大于参考频率，此时空调的制冷系统有可能发生阻塞和泄漏缺陷情形，此时，进入步骤S7，执行用于诊断制冷剂缺陷的操作。

S7：检测在第二预设时间t2内，压缩机的电流I的最大值Imax和最小值Imin，

S8：判断|Imax-Imin|是否小于或等于预定参考值。

是，则判断冷媒可能发生泄漏，执行S9；否，则判断冷媒发生阻塞缺陷；

电流检测单元检测压缩机被驱动时的电流的最大值Imax和最小值Imin，下一步，确定|Imax-Imin|是否小于或等于预定参考值，所述预定参考值是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值。

在正常的制冷循环的情况下，随着压缩机的激活频率增大，电流值也与压缩机的激活频率的值成比例地增大，然而，在异常的制冷循环的情况下，电流值根据施加到压缩机的转矩而改变，也就是说，在制冷剂阻塞与泄漏的情况下，施加到压缩机的转矩的值变得不同，并且电流值根据转矩值而改变。因此，制冷剂的阻塞与泄漏使用发动机的电流值来相互区分，更详细地讲，当制冷剂阻塞发生时，电流值在压缩机被激活的初始阶段立即增大，并且电流值具有峰值，由于制冷剂未持续地导入压缩机中，因此转矩减小，电流值减小。

当制冷剂阻塞发生时，与参考值相比，电流的最大值和最小值之间的差增大。与此相反，当制冷剂泄漏发生时，从压缩机的初级激活时刻起较小的转矩被施加到压缩机使得仅呈现预定电流值，与参考值相比，电流的最大值和最小值之间的差减小。以这种方式，当压缩机被激活时检测的电流的最大值和最小值被相互比较使得制冷剂的阻塞与泄漏可相互区分开并可被分别诊断。

如果|Imax-Imin|大于预定参考值，则确定空调制冷循环发生阻塞缺陷，此时控制器停止驱动压缩机，空调停止运行。

如果|Imax-Imin|小于或等于预定参考值，则执行S9，对其进行进一步的判断确定，

S9：获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th，

S10：判断|Tc-Th|是否小于第一阈值，

是，则确定空调的冷媒系统出现泄漏；否，返回步骤S5。

在空调系统中还设置有检测单元，用于获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th，同时空调系统中还设置有处理单元，所述处理单元用于计算出风温度Tc与回风温度Th的差值的绝对值|Tc-Th|，所述处理单元还用来判断|Tc-Th|是否小于第一阈值，本发明中，第一阈值是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值，若是，则确定空调系统的冷媒系统出现泄漏情况，此时控制器停止驱动压缩机，空调停止运行；否，则返回步骤S5。

根据本发明，由于空调的阀阻塞或锁定而制冷剂不循环的情况与制冷剂发生泄漏的情况被相互区分开并被分别诊断，并且当在空调中发生制冷剂阻塞与泄漏时，可快速且精确地诊断出缺陷的原因，检测出冷媒泄漏。

进一步的，所述步骤S4中调整电子膨胀阀的开度包括以下步骤：

S401：控制调整电子膨胀阀的开度为第一预设开度，控制空调系统运行第三预设时间t3，

此时保持压缩机当前的运行频率不变，将电子膨胀阀的开度调整为第一预设开度并保持第三预设时间t3，开度变化的最小单位通常体现为控制脉冲数，一般称为“步”或“步数”，本步骤中第一预设开度为50～150步，第三预设时间t3为1～3分钟；

S402：检测压缩机的压力P，蒸发器出口空气温度Tz，

S403：判断压缩机压力P是否高于压缩机压力阈值PLs，且蒸发器出口空气温度Tz是否低于蒸发器的出口空气温度阈值TLs，

空调压缩机的压力阈值PLs可根据之前获得的数据计算出,例如，可以采用一个已预先标定的三维表的方式来获取空调压缩机的压力阈值PLs和蒸发器出口空气温度阈值TLs，该三维表的表内的数值是根据空调在不同情况下测试来获得的，并根据空调当前出风量、内外循环状态等数据计算出，然后，再将检测到的压缩机的压力P，蒸发器的出口空气温度Tz，分别与压缩机压力阈值PLs和蒸发器出口空气温度阈值TLs进行比较，经过比较之后，如果发现压力P高于压缩机压力阈值PLs，同时蒸发器的出口空气温度Tz也低于蒸发器出口空气温度阈值TLs，那么空调执行正常操作。

否，则第一预设开度的基础上增加一定量的△L，以增大电子膨胀阀的开度，本发明的优选方案中，开度变化量ΔP的取值为0-20，返回步骤S401,

该步骤的作用在于，提供了一个检测反馈的功能和作用，通过调节电子膨胀阀的开度，检测压缩机的压力P和蒸发器出口空气温度Tz，使电子膨胀阀的开度处于合适的区间,这样的控制调节方法安全可靠准确，保障了压缩机制冷系统的可靠运行。

进一步的，确定空调冷媒发生泄漏后，所述检测方法还包括：

控制压缩机的运行频率为预设频率，运行第四预设时间t4，基于检测单元的电阻，计算出冷媒系统中的制冷剂浓度。当制冷剂泄漏被确定后，可通过浓度检测单元，快速确定需要添加的制冷剂的量。

进一步的，当Tp≥97°时认为压缩机处于过热状态，将Tp的温度取值范围限定在97°，也是经过了大量的试验和数值模拟后才得出的安全温度值，压缩机的排气温度在过热温度之下，表明压缩机正常运转，制冷系统运行正常，可进行正常操作，压缩机的排气温度在过热温度之上，则表明空调处于异常状态，该温度值的设定有效地保证了压缩机运行过程的安全。

本发明还提供一种冷媒泄漏检测装置，包括制冷循环回路，在制冷循环回路上设置有压缩机、蒸发器、电子膨胀阀和室内热换器，所述压缩机的排气口处设置有检测压缩机排气温度的压缩机排气温度感温包，所述检测装置还包括检测单元和处理单元，所述检测单元用于获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th，所述处理单元用于计算出风温度Tc与回风温度Th的差值的绝对值。

所述处理单元还用于判断|Tc-Th|是否小于第一阈值，若|Tc-Th|小于第一阈值，则可以确定空调的冷媒系统出现了泄漏现象。

通过设置压缩机排气温度感温包能够有效地检测压缩机的排气温度，保证了空调系统对泄漏检测的可靠、准确的控制。

所述电子膨胀阀是能够控制开启程度，从而控制制冷剂流速的控制阀。

所述检测装置还包括控制器，所述控制器用于检测压缩机的操作频率，将检测的操作频率与参考频率进行比较并确定制冷剂是否正常循环。

对于不同的室外环境温度，压缩机允许运行的最大频率是不同的，同时压缩机的运行频率与设定温度和室内环境温度的差值也存在一定的关系，因而可以考虑压缩机的运行频率进行冷媒泄漏检测，当室内环境温度和室外环境温度比较高时且室内换热器的温差下降不明显时，通过压缩机的运行频率判定制冷系统是否异常。

进一步的，控制器通过施加在压缩机上的电流，将制冷剂的阻塞和泄漏相互区分开来进行二次诊断，本发明中，通过检测到的流经压缩机的电流来提取电流的最大值和最小值，并基于所提取的最大值和最小值将制冷剂的泄漏缺陷与阻塞缺陷相互区分开。

通过从在压缩机被驱动时检测到的电流的最大值减去最小值所获得的值等于或小于预定参考值，则控制器诊断为制冷剂泄漏缺陷，而如果通过从最大值减去最小值所获得的值超过预定参考值，则控制器诊断为制冷剂阻塞缺陷。

进一步的，所述检测装置还包括浓度计算单元和浓度检测单元，所述浓度计算单元基于浓度检测单元的电阻计算制冷剂的浓度。

所述浓度检测单元具有电阻随制冷剂浓度变化的检测部件，所述浓度计算单元根据浓度检测单元的检测部件的电阻与制冷剂浓度之间的关系计算计算冷凝器浓度。

优选的，所述浓度检测单元由氧化锡(SnO₂)半导体形成，随着制冷剂的浓度减小，氧化锡半导体(SnO₂)的电阻逐渐增大，通过计算检测部件的电阻，可以唯一的获得制冷剂的浓度。

对于主要的制冷剂，电阻和制冷剂浓度之间的关系趋向于几乎相同，也就是说，对于主要制冷剂，可以通过使用相同的校准曲线来检测制冷剂的浓度，换言之，单个检测部件使得能够检测多个制冷剂的浓度，从而可以对浓度检测单元进行标准化。

在浓度检测单元可以以这种方式标准化的情况下，不需要为多种制冷剂提供多个检测部件，从而降低空调设备的成本。因此根据本发明的浓度检测单元的电阻特性几乎表现出相同的特性，浓度检测单元可以执行检测操作。

浓度计算单元可以通过检测制冷剂浓度，获得空调制冷系统中的制冷剂浓度，用户能够更方便的了解到空调制冷系统的状态。

从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种冷媒泄漏的检测方法，该检测方法及装置在空调运行时或开机时通过设置在压缩机处的感温包，当检测到压缩机排气温度异常时，根据检测结果逐步进行检测与判定，准确的检测出冷媒泄漏，避免了一些情况下的误报，进而避免压缩机在高温状态下运行，出现制冷效率低下、压缩机磨损或自动关闭等现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括步骤：

S1：空调系统运行第一预设时间t1后，检测压缩机的排气温度Tp1；

S2：根据压缩机的排气温度Tp1，判断压缩机是否处于过热状态，

是，则执行S3；否，执行正常操作；

S3：控制调整电子膨胀阀的开度为最大，空调系统运行第二预设时间t2后，检测压缩机的排气温度Tp2；

S4：根据压缩机的排气温度Tp2，判断压缩机是否处于过热状态，

是，则执行S5；否，调整电子膨胀阀的开度，空调执行正常操作；

S5：检测压缩机的运行频率F；

S6：将压缩机的运行频率F与参考频率比较，判断运行频率F是否大于或等于参考频率，

是，则执行S7；否，空调进行正常制冷循环，执行正常操作；

S7：检测在第二预设时间t2内，压缩机的电流I的最大值Imax和最小值Imin；

S8：判断|Imax-Imin|是否小于或等于预定参考值，

是，则执行S9；否，确定冷媒发生阻塞缺陷；

S9：获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th；

S10：判断|Tc-Th|是否小于第一阈值，

是，则确定空调的冷媒系统出现泄漏；否，返回步骤S5。

2.根据权利要求1所述的空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，步骤S4中调整电子膨胀阀的开度包括以下步骤：

S401：控制调整电子膨胀阀的开度为第一预设开度，控制空调系统运行第三预设时间t3，

S402：检测压缩机的压力P，蒸发器的出口空气温度Tz，

S403：判断压缩机的压力P是否高于压缩机的压力阈值PLs，且蒸发器出口空气温度Tz是否低于蒸发器的出口空气温度阈值TLs，

是，空调执行正常操作；否，控制电子膨胀阀的开度在第一预设开度的基础上增加△L，返回步骤S401。

3.根据权利要求1所述的空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，步骤S10确定空调的冷媒系统出现泄漏后，所述检测方法还包括：控制压缩机的运行频率为预设频率，运行第四预设时间t4，基于浓度检测单元的电阻，计算出冷媒系统中的制冷剂浓度。

4.根据权利要求1所述的空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，所述过热状态是压缩机的排气温度Tp≥97°。

5.根据权利要求1所述的空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，所述参考频率是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值。

6.根据权利要求1所述的空调冷媒泄漏的检测方法，其特征在于，所述预定参考值是根据空调的功能和模式通过实验获得的最优值。

7.一种冷媒泄漏检测装置，使用权利要求1至6中任意一项所述空调冷媒泄漏的检测方法，所述装置包括制冷循环回路，在制冷循环回路上设置有压缩机、蒸发器、电子膨胀阀和室内热换器，其特征在于，所述压缩机的排气口处设置有检测温度的压缩机排气温度感温包，所述蒸发器的出口处设置有蒸发器排气温度感温包，所述检测装置还包括检测单元和处理单元，所述检测单元用于获取空调系统的出风温度Tc和回风温度Th，所述处理单元用于计算出风温度Tc与回风温度Th的差值的绝对值。

8.根据权利要求7所述的冷媒泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括控制器，所述控制器用于检测压缩机的操作频率，将检测的操作频率与参考频率进行比较并确定制冷剂是否正常循环。

9.根据权利要求7所述的冷媒泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括电流检测单元，所述电流检测单元通过检测流经压缩机的电流来提取电流的最大值和最小值，并基于所提取的最大值和最小值将制冷剂的泄漏缺陷与阻塞缺陷相互区分开。

10.根据权利要求7所述的冷媒泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括浓度计算单元和浓度检测单元，所述浓度计算单元基于浓度检测单元的电阻计算制冷剂的浓度。

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