CN111122249A - 高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置及测量方法 - Google Patents

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CN111122249A CN201911239547.6A CN201911239547A CN111122249A CN 111122249 A CN111122249 A CN 111122249A CN 201911239547 A CN201911239547 A CN 201911239547A CN 111122249 A CN111122249 A CN 111122249A
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樊海彬
贾磊
戴琳
宋有强
周到
黄磊
王晓光
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Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及制冷与空调产品试验装置技术领域，具体是涉及高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置及测量方法。该装置包括取样容器、冷冻油收集装置、制冷剂收集装置、称重单元和数据处理模块，称重单元和数据处理模块电连接，取样容器连通被取样系统，用于盛放从被取样系统排放出来的由制冷剂和冷冻油组成的混合物，冷冻油收集装置和制冷剂收集装置均与取样容器连通。被取样系统的混合物流入到取样容器，该混合物由制冷剂和冷冻油组成，通过称重单元和数据处理模块获取混合物中冷冻油的重量，即制冷剂含油率。该制冷剂含油率能够对压缩机及系统的设计和生产的全过程进行一种客观的反应。

Description

高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置及测量方法
技术领域
本发明涉及制冷与空调产品试验装置技术领域，具体是涉及高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置及测量方法。
背景技术
随着经济的快速发展和人民生活质量的不断改善，我国的制冷与空调行业发展迅速，行业中最核心的部件是压缩机，压缩机作为暖通制冷行业的核心和造价最昂贵的部件，它的性能和维护一直是最为关注的问题。压缩机是高速运动的机器，必须保证良好的润滑，同时制冷系统内温度、压力变化较大，对于冷冻油的性质有很大的考验。压缩机及系统的冷冻油含量对压缩机及制冷空调系统的设计、生产和试验都有非常重要的作用。
因此亟需一种能够测试压缩机及系统的含油率的装置，以此对其设计和生产的全过程进行一种客观的反应。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的之一提供了高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，能够测量测试压缩机及系统含有冷冻油的量，对压缩机及系统的设计和生产的全过程进行一种客观的反应。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，该装置包括取样容器、冷冻油收集装置、制冷剂收集装置、称重单元和数据处理模块，所述称重单元和数据处理模块电连接，所述取样容器连通被取样系统，用于盛放从被取样系统排放出来的由制冷剂和冷冻油组成的混合物，所述冷冻油收集装置和制冷剂收集装置均与取样容器连通，所述制冷剂收集装置用于盛放从混合物中分离出来的制冷剂，所述冷冻油收集装置用于盛放制冷剂从混合物分离之后取样容器内剩余的冷冻油；
与取样容器有连接关系的管道上设置有气压计和温度传感器，用于获取管道内制冷剂的重量；
所述数据处理模块通过称重单元获得取样容器内的冷冻油的重量与混合物的重量，制冷剂含油率即冷冻油的重量与混合物的重量的比值。
进一步，该装置还包括电动阀门、数据采集单元，所述数据采集单元用于判定被取样系统内的制冷剂和冷冻油是否全部进入到取样容器，所述称重单元为电子秤，所述取样容器与被取样系统之间连接有取样管，所述电动阀门设置在取样管上，所述数据采集单元的采样端设置在电动阀门和被取样系统之间的取样管上，所述数据采集单元的控制端连接电动阀门的驱动端；
当取样结束后，所述取样容器放置在电子秤上，或者，所述制冷剂收集装置和冷冻油收集装置分别放置在两个电子秤上，或者，所述取样容器放置在电子秤上，所述制冷剂收集装置和/或冷冻油收集装置也放置在电子秤上；
所述电子秤的输出端与数据处理模块的输入端连接。
进一步优选的，所述取样容器上设置有加热单元，用于升高取样容器内的温度，提高制冷剂从混合物中分离出来的速度。
进一步优选的，所述取样容器的内部设置有气压传感器，用于判定制冷剂是否全部从混合物中分离出来。
进一步，该装置还包括装置主体，所述电子秤、取样容器、数据处理模块、冷冻油收集装置、制冷剂收集装置均设置在装置主体的内部；
所述装置主体的内部还设置有电加热组件，所述装置主体的内部靠近电加热组件的位置处设置有温度扩散单元，温度扩散单元用于使电加热组件产生的热量分散在装置主体内。
进一步优选的，所述装置主体的内部还设置有清洁气泵，所述清洁气泵连通取样容器。
进一步，所述清洁气泵与取样容器之间连接有清洁导管，所述取样容器与冷冻油收集装置之间连接有导流管，所述取样容器与制冷剂收集装置之间连接有导气管，所述导气管、取样管、清洁导管均通过连接管连接到取样容器上；
所述气压计和温度传感器均设置在取样管和/或导气管和/或清洁导管和/或连接管上。
进一步优选的，所述取样容器于清洁导管所在的进气口处设置有第一阀门；所述取样容器于导气管所在的出气口处设置有第二阀门和/或制冷剂收集装置于导气管所在的进气口处设置有第二阀门；所述取样容器于导流管所在的出液口处设置有第三阀门和/或冷冻油收集装置于导流管所在的进液口处设置有第三阀门。
进一步，所述取样管的进口处设置有接头，所述取样管通过接头和外部连接管与被取样系统连通。
本发明的目的之二是提供高精度全自动取样测量制冷剂含油率的测量方法，包括如下步骤：
S1，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门，真空泵将取样容器抽为真空，打开电动阀门，所述数据采集单元包括压力传感器，当压力传感器判定被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物停止流动时，则被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物全部进入到取样容器，电动阀门关闭，此时，数据处理模块记录电子秤称量的取样容器重量为m，m为取样容器的重量、制冷剂重量、冷冻油的重量之和；
S2，打开第二阀门，启动电加热组件和温度扩散单元，所述温度扩散单元为风机，混合物中的制冷剂受热蒸发，从混合物中分离出来，进入到制冷剂收集装置，直至取样容器内的气压传感器获取取样容器内的气压值与大气压相同，且达到设定时间之后，取样容器内的气压值没有发生变化，则数据处理模块记录电子秤称量的取样容器重量为m1，m1为取样容器的重量和冷冻油的重量之和；
此时，气压计获取与取样容器相连的管道内制冷剂的压力，温度传感器获取该管道内制冷剂的温度，由制冷剂的温度和压力，获取该管道内制冷剂的密度ρ，
m管内＝ρV
V＝3.14×r2×L
其中，L为三个阀门至取样容器的管道总长度，V为该段管道的体积，m管内为该段管道内的制冷剂重量，r为管道的内径，取样管、导气管、清洁导管、连接管的内径r相等；
由于取样容器的重量m2已知，则冷冻油的重量m3＝m1-m2-m管内，制冷剂和冷冻油组成的混合物的重量m4＝m-m2，制冷剂含油率为m3与m4的比值；
S3，取样测量结束之后，打开第一阀门、第三阀门，启动清洁气泵，取样容器中的冷冻油进入到冷冻油收集装置。
本发明的有益效果如下：
(1)被取样系统的混合物流入到取样容器，该混合物由制冷剂和冷冻油组成，通过称重单元和数据处理模块获取混合物中冷冻油的重量，即制冷剂含油率。该制冷剂含油率能够对压缩机及系统的设计和生产的全过程进行一种客观的反应。
(2)本发明的压力传感器、电动阀门、电子秤、数据处理模块使得测量装置能全自动完成制冷系统管路取样测量制冷剂含油率的过程，减小了人员的操作可能带来的测量误差，提高了测量的精度和可重复性。
(3)本发明的取样容器上设置有加热单元、装置内部设置有电加热组件，提高装置内的温度，以便加快制冷剂从混合物中分离出来的速度，从而缩短了测量时间，提高了对压缩机及系统的测试效率。
(4)本装置的数据处理模块能够实现共享数据，节约了人员的计算和处理时间，大大提高了测试的效率，能真正成为空调与制冷产品试验装置的一个环节，推动试验技术更加的自动化。
(5)在取样容器内部设置气压传感器，当气压传感器测得取样容器内的气压和大气压相等时，则制冷剂全部从混合物中分离，此时电子秤称量的是冷冻油和取样容器的重量，能够提高测量的准确度。
(6)本发明中的清洁气泵能够清理取样容器中残留的冷冻油，方便下次测量的使用。
(7)与取样容器相连的管道内残留有制冷剂气体，在通过称量取样容器的重量与冷冻油的重量时，去掉这部分制冷剂气体的重量，能够提高计算出的制冷剂含油率的精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标注符号的含义如下：
50-装置主体 500-电子秤 501-取样容器 502-连接管 503-清洁气泵
504-电加热组件 505-风机 506-数据处理模块 507-电动阀门
508-冷冻油收集装置 509-制冷剂收集装置 5010-压力传感器
5011-导气管 5012-取样管 5013-导流管 5014-清洁导管
51-接头 52-外部连接管
G-气压计 T-温度传感器
具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，该装置包括装置主体50以及设置在装置主体50内部的取样容器501、称重单元、清洁气泵503、电加热组件504、温度扩散单元、数据处理模块506、电动阀门507、冷冻油收集装置508、制冷剂收集装置509、数据采集单元。本实施例中，温度扩散单元为风机505，称重单元为电子秤500，数据采集单元包括压力传感器5010，压力传感器5010型号为PTX5072-TC-A1-CA-H0-PA，电动阀门507的型号为SS-63TSW8T，数据处理模块506的型号为CP1H-XA40DR-A。
如图1所示，被取样系统上连接有两根外部连接管52，取样容器501与被取样系统之间连接有两根取样管5012，两根取样管5012通过取样容器501上的两根连接管502连接到取样容器501，连接管502为软管，两根取样管5012上设置有接头51，取样管5012通过接头51和外部连接管52连通，电动阀门507设置在取样管5012上，取样管5012的于外部连接管52和电动阀门507之间的位置处设置有压力传感器5010，本实施例中，压力传感器5010设置在取样管5012的进口处，压力传感器5010控制端连接电动阀门507的驱动端。
取样容器501上的软管连接管502连接清洁导管5014，清洁导管5014连接清洁气泵503，取样容器501于清洁导管5014所在的进气口处设置有第一阀门。
取样容器501上的软管连接管502连接导气管5011，导气管5011连接制冷剂收集装置509，取样容器501于导气管5011所在的出气口处设置有第二阀门和/或制冷剂收集装置509于导气管5011所在的进气口处设置有第二阀门，本实施例中，第二阀门设置在制冷剂收集装置509的进气口处。
取样容器501与冷冻油收集装置508之间连接有导流管5013。
本实施例中，取样管5012、导气管5011、清洁导管5014、连接管502的截面内径相同，在取样容器501内的制冷剂通过上述四个管道排放至取样容器501的外部时，残留在上述四个管道内的制冷剂的密度相同，因此可以只在取样管5012、导气管5011、清洁导管5014、连接管502中任一个管道上设置气压计G和温度传感器T，也可以在四个管道上都设置气压计G和温度传感器T，或者在其中两个或三个管道上设置气压计G和温度传感器T。
取样容器501的表面设置有加热单元，本实施例中，取样容器501的外表面均匀分布有电加热器。装置主体50的内部设置有电加热组件504和风机505，用于升高装置内的温度，提高制冷剂从混合物中分离出来的速度。
取样容器501放置在电子秤500上，或者，制冷剂收集装置509和冷冻油收集装置508分别放置在两个电子秤500上，或者，取样容器501放置在电子秤500上，制冷剂收集装置509和/或冷冻油收集装置508也放置在电子秤500上，电子秤500的输出端与数据处理模块506的输入端连接。
当取样容器501放置在电子秤500上，通过测量取样容器501两次的重量差获取制冷剂的重量，进而获取冷冻油的重量，最后获取冷冻油在混合物中的含量。
当制冷剂收集装置509和冷冻油收集装置508分别放置在两个电子秤500上，数据处理模块506获取电子秤500称量的制冷剂收集装置509含有制冷剂的重量，数据处理模块506获取电子秤500称量的冷冻油收集装置508含有冷冻油的重量，冷冻油收集装置508和制冷剂收集装置509的重量已知，可以获取制冷剂的含油率。
实施例2
在实施例1的基础上，测量制冷剂含油率的测量方法如下：
S1，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门，真空泵将取样容器501抽为真空，打开电动阀门507，当压力传感器5010判定被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物停止流动时，则被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物全部进入到取样容器501，压力传感器5010将数据传送给气动执行器，气动执行器驱动电动阀门507关闭。通过机械装置将取样容器501放置到电子秤500上，此时，数据处理模块506记录电子秤500称量的取样容器501重量为m，m为取样容器501的重量、制冷剂重量、冷冻油的重量之和。
称重结束之后，通过机械装置将取样容器501从电子秤500上搬离下来。
S2，打开第二阀门，启动电加热组件504和温度扩散单元，温度扩散单元为风机505，混合物中的制冷剂受热蒸发，从混合物中分离出来，进入到制冷剂收集装置509，直至取样容器501内的气压传感器获取取样容器501内的气压值与大气压相同，气压传感器的型号为PTX5072-TC-A1-CA-H0-PA，且达到设定时间之后，取样容器501内的气压值没有发生变化。关闭电加热组件504和风机505。通过机械装置将取样容器501再次放置到电子秤500上，此时，数据处理模块506记录电子秤500称量的取样容器501重量为m1，m1为取样容器501的重量和冷冻油的重量之和；
此时，气压计G获取与取样容器501相连的管道内制冷剂的压力，温度传感器T获取该管道内制冷剂的温度，由制冷剂的温度和压力，获取该管道内制冷剂的密度ρ，
V＝3.14×r2×L
其中，L为三个阀门至取样容器501的管道总长度，V为该段管道的体积，m管内为该段管道内的制冷剂重量，r为管道的内径，取样管5012、导气管5011、清洁导管5014、连接管502的内径r相等；
由于取样容器501的重量m2已知，则冷冻油的重量m3＝m1-m2-m管内，制冷剂和冷冻油组成的混合物的重量m4＝m-m2，制冷剂含油率为m3与m4的比值；
S3，取样测量结束之后，打开第一阀门、第三阀门，启动清洁气泵503，取样容器501中的冷冻油进入到冷冻油收集装置508。

Claims (10)

1.高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：该装置包括取样容器(501)、冷冻油收集装置(508)、制冷剂收集装置(509)、称重单元和数据处理模块(506)，所述称重单元和数据处理模块(506)电连接，所述取样容器(501)通过管道与被取样系统相连，用于盛放从被取样系统排放出来的由制冷剂和冷冻油组成的混合物，所述冷冻油收集装置(508)和制冷剂收集装置(509)均通过管道与取样容器(501)相连，所述制冷剂收集装置(509)用于盛放从混合物中分离出来的制冷剂，所述冷冻油收集装置(508)用于盛放制冷剂从混合物分离之后取样容器(501)内剩余的冷冻油；
与取样容器(501)有连接关系的管道上设置有气压计(G)和温度传感器(T)，用于获取管道内制冷剂的重量；
所述数据处理模块(506)通过称重单元获取冷冻油的重量与混合物的重量，制冷剂含油率即冷冻油的重量与混合物的重量的比值。
2.如权利要求1所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：该装置还包括电动阀门(507)、数据采集单元，所述数据采集单元用于判定被取样系统内的制冷剂和冷冻油是否全部进入到取样容器(501)，所述称重单元为电子秤(500)，所述取样容器(501)与被取样系统之间连接有取样管(5012)，所述电动阀门(507)设置在取样管(5012)上，所述数据采集单元的采样端设置在电动阀门(507)和被取样系统之间的取样管(5012)上，所述数据采集单元的控制端连接电动阀门(507)的驱动端；
当取样结束后，所述取样容器(501)放置在电子秤(500)上；或者，所述制冷剂收集装置(509)和冷冻油收集装置(508)分别放置在两个电子秤(500)上；或者，所述取样容器(501)放置在电子秤(500)上，所述制冷剂收集装置(509)和/或冷冻油收集装置(508)也放置在电子秤(500)上；
所述电子秤(500)的输出端与数据处理模块(506)的输入端连接。
3.如权利要求1或2所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述取样容器(501)上设置有加热单元，用于升高取样容器(501)内的温度，提高制冷剂从混合物中分离出来的速度。
4.如权利要求3所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述取样容器(501)的内部设置有气压传感器，用于判定制冷剂是否全部从混合物中分离出来。
5.如权利要求4所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：该装置还包括装置主体(50)，所述电子秤(500)、取样容器(501)、数据处理模块(506)、冷冻油收集装置(508)、制冷剂收集装置(509)均设置在装置主体(50)的内部；
所述装置主体(50)的内部还设置有电加热组件(504)，所述装置主体(50)的内部靠近电加热组件(504)的位置处设置有温度扩散单元，温度扩散单元用于使电加热组件(504)产生的热量分散在装置主体(50)内。
6.如权利要求5所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述装置主体(50)的内部还设置有清洁气泵(503)，所述清洁气泵(503)连通取样容器(501)。
7.如权利要求6所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述清洁气泵(503)与取样容器(501)之间连接有清洁导管(5014)，所述取样容器(501)与冷冻油收集装置(508)之间连接有导流管(5013)，所述取样容器(501)与制冷剂收集装置(509)之间连接有导气管(5011)，所述导气管(5011)、取样管(5012)、清洁导管(5014)均通过连接管(502)连接到取样容器(501)上；
所述气压计(G)和温度传感器(T)均设置在取样管(5012)和/或导气管(5011)和/或清洁导管(5014)和/或连接管(502)上。
8.如权利要求7所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述取样容器(501)于清洁导管(5014)所在的进气口处设置有第一阀门；所述取样容器(501)于导气管(5011)所在的出气口处设置有第二阀门和/或制冷剂收集装置(509)于导气管(5011)所在的进气口处设置有第二阀门；所述取样容器(501)于导流管(5013)所在的出液口处设置有第三阀门和/或冷冻油收集装置(508)于导流管(5013)所在的进液口处设置有第三阀门。
9.如权利要求2或4或5或6或7或8所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置，其特征在于：所述取样管(5012)的进口处设置有接头(51)，所述取样管(5012)通过接头(51)和外部连接管(52)与被取样系统连通。
10.基于权利要求8所述的高精度全自动取样测量制冷剂含油率装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门，打开电动阀门(507)，真空泵将取样容器(501)抽为真空，所述数据采集单元包括压力传感器(5010)，当压力传感器(5010)判定被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物停止流动时，则被取样系统内由制冷剂和冷冻油组成的混合物全部进入到取样容器(501)，电动阀门(507)关闭，此时，数据处理模块(506)记录电子秤(500)称量的取样容器(501)重量为m，m为取样容器(501)的重量、制冷剂重量、冷冻油的重量之和；
S2，打开第二阀门，启动电加热组件(504)和温度扩散单元，所述温度扩散单元为风机(505)，混合物中的制冷剂受热蒸发，从混合物中分离出来，进入到制冷剂收集装置(509)，直至取样容器(501)内的气压传感器获取取样容器(501)内的气压值与大气压相同，且达到设定时间之后，取样容器(501)内的气压值没有发生变化，则数据处理模块(506)记录电子秤(500)称量的取样容器(501)重量为m1，m1为取样容器(501)的重量和冷冻油的重量之和；
此时，气压计(G)获取与取样容器(501)相连的管道内制冷剂的压力，温度传感器(T)获取该管道内制冷剂的温度，由制冷剂的温度和压力，获取该管道内制冷剂的密度ρ，
m管内＝ρV
V＝3.14×r2×L
其中，L为三个阀门至取样容器(501)的管道总长度，V为该段管道的体积，m管内为该段管道内的制冷剂重量，r为管道的内径，取样管(5012)、导气管(5011)、清洁导管(5014)、连接管(502)的内径r相等；
由于取样容器(501)的重量m2已知，则冷冻油的重量m3＝m1-m2-m管内，制冷剂和冷冻油组成的混合物的重量m4＝m-m2，制冷剂含油率为m3与m4的比值；
S3，取样测量结束之后，打开第一阀门、第三阀门，启动清洁气泵(503)，取样容器(501)中的冷冻油进入到冷冻油收集装置(508)。
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