CN115030890A - 氟泵性能测试系统及控制方法 - Google Patents

氟泵性能测试系统及控制方法 Download PDF

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费天庠
朱文杰
陈栩颖
冯亮
赵昀
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Abstract

本发明提供了一种氟泵性能测试系统及控制方法,该氟泵性能测试系统包括入口阀、液压控制单元、温度控制单元、入口压力传感器和入口温度传感器,待测氟泵的入口、入口阀、液压控制单元和温度控制单元依次相连接;出口阀、管道阻力控制单元、冷却单元、出口压力传感器、出口温度传感器和流量计,以及加液阀。本发明的氟泵性能测试系统通过精确控制待测氟泵入口压力、入口温度,以及出口压力或出口流量,可减小氟泵性能测试时间,同时,提高氟泵性能测试的稳定性和精确度。

Description

氟泵性能测试系统及控制方法
技术领域
本发明涉及流体机械领域,具体地说,涉及一种氟泵性能测试系统及控制方法。
背景技术
为了降低数据中心空调系统的能耗,利用寒冷季节室外低温给数据中心提供冷量的自然冷却系统得到越来越多的研究。氟泵作为自然冷却系统的核心部件,直接决定了整个系统的性能和可靠性。
不同于其他泵,氟泵的输送介质为制冷剂,制冷剂的压力与温度密切相关。因此,在氟泵的开发测试过程中,控制的参数相较于其他泵有较大的差异。传统水泵性能测试时,通过调节系统阀门,记录泵进出口压差、出口流量、泵功率等参数即可得到扬程-流量、功率-扬程等曲线。氟泵在绘制扬程-流量、功率-扬程等曲线时,必须要保证泵的入口具有一定的过冷度,否则会导致系统震荡,测试参数不稳定。
目前,还没有氟泵性能测试系统的报道,而现有的泵的测试系统无法控制氟泵的入口压力、氟泵的入口温度(过冷度)和氟泵的出口压力(或者流量,二者选其一),只能通过手动调整系统调节阀,读取泵的进出口压差和流量,系统稳定性差,自动化程度低,测试耗时长。因此,为了获得氟泵的性能曲线,需要研发新的氟泵测试系统。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明的目的在于提供氟泵性能测试系统及控制方法,该氟泵性能测试系统通过精确控制待测氟泵入口压力、入口温度,以及出口压力或出口流量,可提高氟泵性能测试的稳定性和精确度。
本发明的实施例提供了一种氟泵性能测试系统,包括:
入口阀、液压控制单元、温度控制单元、入口压力传感器和入口温度传感器,待测氟泵的入口、所述入口阀、所述液压控制单元和所述温度控制单元通过冷媒管道依次相连接,所述入口压力传感器和所述入口温度传感器分别设置于所述入口阀和所述液压控制单元之间的所述冷媒管道上;
出口阀、管道阻力控制单元、冷却单元、出口压力传感器、出口温度传感器和流量计,待测氟泵的出口、所述出口阀、所述流量计、所述管道阻力控制单元和所述冷却单元通过所述冷媒管道依次相连接,所述出口压力传感器和所述出口温度传感器分别设置于所述出口阀和所述流量计之间的所述冷媒管道上,所述冷却单元与所述温度控制单元通过所述冷媒管道相连接,以及
加液阀,设置于所述冷却单元与所述温度控制单元之间。
根据本发明的一些示例,所述液压控制单元包括定压储液罐、第一恒温槽和第一控制器,所述定压储液罐连接于所述入口阀与所述温度控制单元之间,所述定压储液罐与所述第一恒温槽双向连接,所述第一控制器分别与所述第一恒温槽和所述入口压力传感器连接。
根据本发明的一些示例,所述温度控制单元包括依次连接的电加热件、加热调功器和第二控制器,所述电加热件连接在所述冷媒管道上,所述第二控制器与所述入口温度传感器连接。
根据本发明的一些示例,所述加热调功器为晶闸管。
根据本发明的一些示例,所述管道阻力控制单元包括依次连接的调节阀、第三控制器和中间继电器;
所述第三控制器用于控制所述调节阀,所述第三控制器用于控制所述调节阀,切换所述中间继电器的接触点控制所述第三控制器分别与所述流量计、所述出口压力传感器的通断。
根据本发明的一些示例,所述调节阀包括第一调节阀和第二调节阀,所述第一调节阀和所述第二调节阀并联设置。
根据本发明的一些示例,所述冷却单元包括换热器和第二恒温槽,所述换热器设置于所述冷媒管道中,所述换热器与所述第二恒温槽双向连接。
根据本发明的一些示例,所述换热器为套管式换热器。
根据本发明的一些示例,还包括入口视液镜或出口视液镜;
所述入口视液镜设置于所述待测氟泵的入口和所述入口阀之间;
所述出口视液镜设置于所述待测氟泵的出口和所述出口阀之间。
根据本发明的一些示例,所述出口阀或/和所述入口阀为球阀。
本发明的一些实施例还提供了一种氟泵性能测试系统的控制方法,适用于所述氟泵性能测试系统,包括如下步骤:
氟泵性能测试系统抽真空;
向氟泵性能测试系统加注冷媒直至定压储液罐内有冷媒液体;
启动待测氟泵、液压控制单元、温度控制单元和冷却单元;
设定入口压力和入口温度,以及设定出口压力或出口流量;
记录待测氟泵的入口压力、入口温度、出口压力和出口流量,以及或/和待测氟泵的功率。
本发明的氟泵性能测试系统通过精确控制待测氟泵入口压力、入口温度,以及出口压力或出口流量,可减小氟泵性能测试时间,同时,提高氟泵性能测试的稳定性和精确度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1本发明的一实施例的氟泵性能测试系统的结构示意图;
图2本发明的一实施例的氟泵性能测试系统的控制方法的流程图。
附图标记
10 氟泵
110 入口视液镜
120 出口视液镜
210 入口阀
220 出口阀
311 入口压力传感器
312 入口温度传感器
321 出口压力传感器
322 出口温度传感器
323 流量计
410 定压储液罐
420 第一恒温槽
430 第一控制器
510 电加热件
520 加热调功器
530 第二控制器
611 第一调节阀
612 第二调节阀
620 第三控制器
630 中间继电器
710 换热器
720 第二恒温槽
800 加液阀
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反,提供这些实施方式使得本发明将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设定之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
图1本发明的一实施例的氟泵性能测试系统的结构示意图,其中,实线为氟泵性能测试系统的冷媒管道,虚线为电子控制线路。
具体地,本发明的氟泵性能测试系统包括:
入口阀210、液压控制单元、温度控制单元、入口压力传感器311和入口温度传感器312,待测氟泵10的入口、所述入口阀210、所述液压控制单元和所述温度控制单元通过冷媒管道依次相连接,所述入口压力传感器311和所述入口温度传感器312分别设置于所述入口阀210和所述液压控制单元之间,用于测量所述入口阀处的入口压力和入口温度;当然,为了便于观察氟泵入口处的冷媒状态,系统还可以包括入口视液镜110,所述入口视液镜110设置于所述待测氟泵10的入口和所述入口阀210之间;
出口阀220、管道阻力控制单元、冷却单元、出口压力传感器321、出口温度传感器322和流量计323,待测氟泵的出口、所述出口阀、所述流量计323、所述管道阻力控制单元和所述冷却单元通过所述冷媒管道依次相连接,所述出口压力传感器321和所述入口温度传感器322分别设置于所述出口阀220和所述流量计323之间的所述冷媒管道上,所述温度控制单元与所述冷却单元通过所述冷媒管道相连接,以及
加液阀800,设置于所述冷却单元与所述温度控制单元之间,可以通过加液阀800向氟泵性能测试系统添加冷媒液体,在一些实施例中,对氟泵性能测试系统抽真空也可通过加液阀800,即加液阀800起到添加冷媒液体的入口和对系统抽真空时与抽真空系统连接口。
同样地,为了便于观察氟泵出口处的冷媒状态,系统还可以包括出口视液镜120,所述出口视液镜120设置于所述待测氟泵10的出口和所述出口阀220之间。
本发明的氟泵性能测试系统通过流量控制单元、冷却单元、入口压力传感器311、入口温度传感器312精确控制测量待测氟泵的入口压力P1、入口温度T1,以及通过流量控制单元、冷却单元、出口压力传感器321或流量计323精确控制测量待测氟泵的出口压力P2或出口流量Q,获得表征氟泵性能的扬程-流量(H-Q)或/和功率-流量(P-Q)曲线,使用本发明的氟泵性能测试系统具有减小氟泵性能测试时间,同时提高氟泵性能测试的稳定性和精确度的优点。
在一些实施例中,入口阀210或/和出口阀220可以采用球阀,系统通过入口阀210和出口阀220可灵活控制冷媒的切断和流通,方便更换不同的待测氟泵。
本发明的液压控制单元用于控制待测氟泵的入口处的压力,进一步地,本发明的液压控制单元可以包括定压储液罐410、第一恒温槽420和第一控制器430,所述定压储液罐410连接于所述入口阀210与所述温度控制单元之间,所述定压储液罐410与所述第一恒温槽420双向连接,所述第一控制器430分别与所述第一恒温槽410和所述入口压力传感器321连接。通过第一控制器430控制用于加热定压储液罐410的恒温槽420的温度从而控制待测氟泵10的入口压力P1。
本发明的温度控制单元用于控制待测氟泵的入口处的温度,进一步地,本发明的温度控制单元可以是电加热单元,具体地,电加热单元可以包括依次连接的电加热件510、调节所述电加热件510功率的加热调功器520和第二控制器530,所述电加热件510连接在所述冷媒管道上,所述第二控制器530与所述入口温度传感器322连接。通过第二控制器530控制用于调节电加热件510温度的加热调功器520,从而控制待测氟泵10的入口温度T1。在一些实施例中,所述加热调功器520可以为晶闸管。
本发明的管道阻力控制单元可以包括依次连接的调节阀、第三控制器620和中间继电器630;
所述调节阀设置于所述流量计323和所述冷却单元之间;
所述第三控制器620用于控制所述调节阀,所述中间继电器630用于控制所述第三控制器620的工作状态。
在一实施例中,调节阀串联于冷媒管道,又可以包括并联设置的第一调节阀611和第二调节阀612,此设置适用于系统冷媒流量比较大,而冷媒流量调节的量相对比较小的使用场景,此时,第一调节阀611可以是手动调节阀,第二调节阀612则是受第三控制器620控制的电动调节阀。使用时,手动调节第一调节阀611起到粗调冷媒流量的作用,在测量的过程中再通过控制第三控制器620从而控制第二调节阀612,起到精确调节系统冷媒压力或流量的作用。本发明中,待测氟泵的出口压力P2或出口流量Q不能同时控制,同时中间继电器630可以控制第三控制器620的工作状态,即通过中间继电器630可以在控制待测氟泵的出口压力P2和待测氟泵的出口流量Q之间切换,当控制第三控制器620控制待测氟泵的出口压力P2时,中间继电器630与出口压力传感器321电连接;当控制第三控制器620控制待测氟泵的出口流量Q时,中间继电器630与流量计323电连接。
上述第一控制器430、第二控制器530和第三控制器620是氟泵性能测试系统的控制系统,在一实施例中,第一控制器430、第二控制器530和第三控制器620可以使用UT35A数字调节仪/温控器。
本发明的冷却单元用于冷却系统中的冷媒,在一实施例中,冷却单元可以包括换热器710和第二恒温槽720,换热器710可以为套管式换热器。
本发明的实施例还提供了一种氟泵性能测试系统的控制方法,适用于上述氟泵性能测试系统。
图2本发明的一实施例的氟泵性能测试系统的控制方法的流程图,该控制方法包括如下步骤:
S100:氟泵性能测试系统抽真空;
S200:向氟泵性能测试系统加注冷媒直至定压储液罐410内有冷媒液体,具体的,S200步骤可通过加液阀800向氟泵性能测试系统加注冷媒,同时,可通过视液镜110确定定压储液罐410内是否注入冷媒;
S300:启动待测氟泵10、液压控制单元、温度控制单元和冷却单元;
S400:设定入口压力P1和入口温度T1,以及设定出口压力P2或出口流量Q;测量时,控制入口压力P1,同时需控制待测氟泵的入口温度T1使得冷媒处于一定的过冷度(3-6℃),以及控制出口压力P2不变,出口压力P2跟制冷剂的种类有关,通常保证入口压力P1对应的饱和温度在0-20℃。本发明中待测氟泵的出口压力P2或出口流量Q可择一精确控制,出口压力P2或出口流量Q的值可以从小到大设定,每一次改变量可依据测量所需达到的精度来确定,测量精度要求越高,则每一次改变量越小,所需测量的数据点越多,测量时间也越长;本发明中的出口温度T2只测量,不控制。
S500:记录待测氟泵10的入口压力P1、入口温度T1、出口压力P2和出口流量Q,以及或/和待测氟泵10的功率。入口压力P1和入口温度T1分别从入口压力传感器311和入口温度传感器312获取;出口压力P2和出口流量Q分别从出口压力传感器321和流量计323获取;待测氟泵10的功率可以通过氟泵的工作电压和工作电流计算获得,在此不再赘述。通常,可以在系统达到稳定状态后,再执行S500步骤。此处,被控参数在规定时间内(如30分钟),其测量值的偏差不超过设定值的2%可以认为系统达到稳定状态。
通过上述控制方法测量待测氟泵10的性能,此时,待测氟泵10的入口压力P1和出口压力P2的差为ΔP,且有ΔP=P2-P1;通过入口压力P1和入口温度T1可查得对应制冷剂的密度ρ,通过公式H=ΔP/ρ/g则可获得氟泵的扬程,其中,g为重力加速度(m/s2)。
在实际的氟泵测试中,可改变出口压力P2或出口流量Q的控制值,且出口压力P2或出口流量Q的值可以从小到大设定,每一次改变的量依据测试精度来定,精度要求高时,可以减小改变量,记录氟泵10的入口压力P1、入口温度T1,出口压力P2和出口流量Q,获得多个扬程H和出口流量Q值从而获得待测氟泵的扬程-流量(H-Q)性能曲线。当然,在测试中,也可记录多个状态下待测氟泵10的功率,从而获得待测氟泵的功率-流量(P-Q)性能曲线。需要指出的是,上述测试过程中,由每次可控制的为出口压力P2或出口流量Q,因此,出口压力P2或出口流量Q分别测量。由于本发明的控制方法可以通过氟泵性能测试系统精确控制待测氟泵的入口压力P1和入口温度T1,以及精确设定出口压力P2或出口流量Q的变化量,可以满足需要稳定性和精确度高的氟泵性能测试要求。
综上所述,本发明的氟泵性能测试系统包括入口阀、液压控制单元、温度控制单元、入口压力传感器和入口温度传感器,待测氟泵的入口、所述入口阀、所述液压控制单元和所述温度控制单元通过冷媒管道依次相连接,所述入口压力传感器和所述入口温度传感器分别设置于所述入口阀和所述液压控制单元之间的所述冷媒管道上;出口阀、管道阻力控制单元、冷却单元、出口压力传感器、出口温度传感器和流量计,待测氟泵的出口、所述出口阀、所述流量计、所述管道阻力控制单元和所述冷却单元通过所述冷媒管道依次相连接,所述出口压力传感器和所述出口温度传感器分别设置于所述出口阀和所述流量计之间的所述冷媒管道上,所述冷却单元与所述温度控制单元通过所述冷媒管道相连接,以及加液阀,设置于所述冷却单元与所述温度控制单元之间。本发明的氟泵性能测试系统通过精确控制待测氟泵入口压力、入口温度,以及出口压力或出口流量,可减小氟泵性能测试时间,同时,提高氟泵性能测试的稳定性和精确度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种氟泵性能测试系统,其特征在于,包括:
入口阀、液压控制单元、温度控制单元、入口压力传感器和入口温度传感器,待测氟泵的入口、所述入口阀、所述液压控制单元和所述温度控制单元通过冷媒管道依次相连接,所述入口压力传感器和所述入口温度传感器分别设置于所述入口阀和所述液压控制单元之间的所述冷媒管道上;
出口阀、管道阻力控制单元、冷却单元、出口压力传感器、出口温度传感器和流量计,待测氟泵的出口、所述出口阀、所述流量计、所述管道阻力控制单元和所述冷却单元通过所述冷媒管道依次相连接,所述出口压力传感器和所述出口温度传感器分别设置于所述出口阀和所述流量计之间的所述冷媒管道上,所述冷却单元与所述温度控制单元通过所述冷媒管道相连接,以及
加液阀,设置于所述冷却单元与所述温度控制单元之间。
2.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述液压控制单元包括定压储液罐、第一恒温槽和第一控制器,所述定压储液罐连接于所述入口阀与所述温度控制单元之间,所述定压储液罐与所述第一恒温槽双向连接,所述第一控制器分别与所述第一恒温槽和所述入口压力传感器连接。
3.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述温度控制单元包括依次连接的电加热件、加热调功器和第二控制器,所述电加热件连接在所述冷媒管道上,所述第二控制器与所述入口温度传感器连接。
4.根据权利要求3所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述加热调功器为晶闸管。
5.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述管道阻力控制单元包括依次连接的调节阀、第三控制器和中间继电器;
所述第三控制器用于控制所述调节阀,切换所述中间继电器的接触点控制所述第三控制器分别与所述流量计、所述出口压力传感器的通断。
6.根据权利要求5所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述调节阀包括第一调节阀和第二调节阀,所述第一调节阀和所述第二调节阀并联设置。
7.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述冷却单元包括换热器和第二恒温槽,所述换热器设置于所述冷媒管道中,所述换热器与所述第二恒温槽双向连接。
8.根据权利要求7所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述换热器为套管式换热器。
9.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,还包括入口视液镜或出口视液镜;
所述入口视液镜设置于所述待测氟泵的入口和所述入口阀之间;
所述出口视液镜设置于所述待测氟泵的出口和所述出口阀之间。
10.根据权利要求1所述的氟泵性能测试系统,其特征在于,所述出口阀或/和所述入口阀为球阀。
11.一种氟泵性能测试系统的控制方法,适用于权利要求1至10任意一项所述氟泵性能测试系统,其特征在于,包括如下步骤:
氟泵性能测试系统抽真空;
向氟泵性能测试系统加注冷媒直至定压储液罐内有冷媒液体;
启动待测氟泵、液压控制单元、温度控制单元和冷却单元;
设定入口压力和入口温度,以及设定出口压力或出口流量;
记录待测氟泵的入口压力、入口温度、出口压力和出口流量,以及或/和待测氟泵的功率。
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