CN1890516A - 制冷系统中的制冷剂充注量的损失诊断 - Google Patents

制冷系统中的制冷剂充注量的损失诊断 Download PDF

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Abstract

一种制冷系统，该制冷系统具有与其配套的控制器来确定系统停止运行时的平衡压力。控制器根据当前的环境温度和选定的制冷剂类型来判断平衡压力与预定的平衡压力是否不同。当差值超过选定的门限时，该控制器确定循环中的制冷剂量低于预定水平。在一个实施例中，控制器提供低的制冷剂充注量的指示。本发明披露的技术可以早期检测制冷剂充注量的损失以及充注量损失与其它故障状况的区别，由此提高系统的性能，预防部件的损坏，减少服务中断和维修，避免彻底的故障诊断，和使制冷剂物质潜在的泄漏最小化。

Description

制冷系统中的制冷剂充注量的损失诊断
技术领域
本发明总体上涉及制冷系统。本发明尤其涉及一种确定这种系统中的制冷剂充注量的方法。
背景技术
这些制冷系统一般安装后在工厂或者室外充注一定量的制冷剂，以提供设定运行条件下充分的系统性能。
对于系统来说，由于部件损坏或联接松动或者在工厂或室外的充注量不足，就有可能损失制冷剂的充注量。因此有必要确定制冷剂充注量的损失，以避免客户服务的中断和防止系统部件如压缩机发生故障。
一般只有在高负荷需求的情况下，低的制冷剂充注量的情况才会变得明显，例如：在高室外温度的情况下，当需要满负荷运行以提供要求的冷量时。如果没有及早发现制冷剂充注量不足，将会导致制冷能力下降和可能导致客户服务的中断。此外，如果系统中制冷剂量不足，系统部件如压缩机可能失灵或者损坏。
有必要尽早诊断出制冷剂充注量低的情况，以保证充分的系统性能和防止可能的系统部件损坏。先前提出的技术，例如低吸入压力或者蒸发器盘管冻结检测可能被误诊为不同的系统故障，例如蒸发器气流的堵塞、压缩机损坏、分配器阻塞、室内风机系统失灵或者其它的问题。运用已知的技术来区分这些系统故障形式和制冷剂充注量不足之间的不同需要进行彻底的故障诊断。而且，先前的方法不能尽早提供制冷剂充注量低的信息以防止部件可能的损坏。
本发明提供了解决对于系统中的制冷剂充注量作出提前诊断的需求的方案。
发明内容
概括的说，本发明基于在平衡状态下的平衡的系统压力提供与制冷系统内的制冷剂充注量有关的信息。
监测制冷系统中的制冷剂充注量的一种示意性方法包括在循环停止运行时确定系统的平衡压力。如果确定的平衡压力与对应于当前环境温度的预定压力之间的差值超过选定的门限，则表明该系统中的制冷剂量低于预定的水平。
在一个实施例中，这种方法包括确定平衡压力是否低于确定的环境温度下的预定压力。在一个实施例中，对于多种环境温度下的预定压力可以分别制成表格。
在一个实施例中，该系统初始运行之前就确定该平衡压力。在另一实施例中，该平衡压力在该系统停止运行一段时间后确定，例如半小时。
一个示例性的系统包括控制器，该控制器确定该系统的平衡压力和当前的环境温度。控制器判断在当前的环境温度下，当前的平衡压力值是否与预定的平衡压力相对应。当当前的平衡压力与预定的平衡压力之间的差值超过选定的门限时，该控制器判定系统中制冷剂的量需要调整。
附图说明
对于本领域的技术人员来说，从下面对优选实施例的详细描述中，本发明的各种特征和优点将会变得很明显。伴随详细描述的附图如下所述。
图1示意地描述了根据本发明实施例设计的制冷循环。
图2用图表表示适用于本发明实施例的两种不同的环境温度和不同制冷剂充注量下的压力水平。
具体实施方式
图1示意地显示了例如是空调系统一部分的制冷循环20。压缩机22通过吸入口24将制冷剂吸入，并且将压缩后的制冷剂加压送至压缩机的出口26。高温、加压后的制冷剂流经管28进入冷凝器30，在冷凝器中制冷剂蒸汽放出热量并且通常冷凝成液体，这是公知的。液态的制冷剂流经管32进入膨胀装置34。
在一个实施例中，膨胀装置34是一个以已知的方式工作的阀门，以便使液态制冷剂部分蒸发并以低温、低压制冷剂的形式流入管36。制冷剂流过蒸发器38，在那里制冷剂吸收流经蒸发器盘管的空气中的热量，众所周知，该蒸发器盘管向需要的空间提供冷却的空气。从蒸发器38中出来的制冷剂流经管40进入压缩机22的吸入口24，在那里循环继续进行。
该系统20在压缩机出口26和膨胀装置34的入口之间具有高压侧。低压侧设置在膨胀装置34的出口和压缩机22的吸入口24之间。
需要注意的是，上述的系统还可以包括公知地节约的循环或者其它常规的变形或改进。
所述系统包括控制器44，该控制器收集循环20中的压力信息来判断系统中的制冷剂充注量是否处于合适的水平。在这一实施例中，压力传感器46和48分别与循环的高压侧和低压侧连接。
控制器44运用关于系统的压力信息来判断系统压力何时处于平衡压力状态。众所周知在平衡状态下，系统高压侧和低压侧的压力是相同的。在一个实施例中，控制器44仅在组件停止运行充分长的时间后确定平衡压力信息。在另一实施例中，控制器44仅在循环20停止运行至少半小时后确定平衡压力的信息。
所披露的技术也适用于在系统处于平衡压力时，系统初始运行之前确定平衡压力信息和制冷剂充注量信息。
在一个实施例中，控制器44载入程序，以根据传感器46和48提供的信号判断系统高压侧和低压侧之间的压力是否有差值，例如，判断是否达到平衡状态。假设达到平衡状态，控制器44则判定平衡压力是多少。
在另一个实施例中，在系统启动后，控制器判断是否运行了充分长的时间，例如半小时。一旦经过的时间充分长，控制器就判断平衡压力。在这种情况下，只需要一个压力传感器。
当系统不运行且压力平衡时，系统中的气态制冷剂量和液态制冷剂量一般是确定的。对应于特定环境温度下的平衡压力取决于系统中气体和液体的量。如果有制冷剂的损失，部分液态制冷剂一般会蒸发以保持系统中的平衡。液体将继续蒸发直到系统中的制冷剂全部变为气态为止。此刻，随着制冷剂不断的泄漏，系统中的压力开始明显的降低。这种压力的降低表示系统泄漏或者损失充注量。
对于选定的制冷剂和特殊的系统结构，在一定的环境温度下，具有与平衡状态相关的预定压力用于适当的充注系统。也有公知的数据表格提供了公知制冷剂在不同温度下的此类信息。对应于不同的环境温度条件的预定平衡压力被提供给控制器44。对应于饱和制冷剂状态，不同的环境温度相应地具有不同的预定压力。例如，图2显示了在环境温度为116时标号52的制冷剂R22具有的预定平衡压力大约为260 PSIA(磅/平方英寸)。当环境温度为95时具有相同制冷剂的相同系统预定的平衡压力大约为196 PSIA(磅/平方英寸)。最好将不同环境温度下的预定平衡压力信息提供给控制器44。
在图1的说明中，位于制冷系统内部或者外部的温度传感器50，将环境温度信息提供给控制器44。
在一个实施例中，控制器在当前的环境温度条件下判断实际的平衡压力和预定平衡压力之间是否有差别。在描述的实施例中，传感器46或者48提供这种压力信息。如果实际与预定压力值之间存在差值，控制器则判定系统内制冷剂量低于理想或者需要的制冷剂量。在一些实施例中，会选定一个公差范围，因此当确定的平衡压力与预定平衡压力之间的差值超过公差范围时才会指示制冷剂量出现问题。根据这些描述，本领域的技术人员可以选择一个合适的公差范围或者门限值，来满足特殊情况的要求。例如，不同的门限值可以用于不同的制冷剂或者不同的温度范围。
从图2的曲线52可以看出，在116制冷剂量下降大约20％时，系统的平衡压力明显下降并且控制器将会提供制冷剂充注量损失的指示。类似的，曲线54显示在95制冷剂充注量下降大约25％时，系统平衡压力的明显降低。这种充注损失量一般不会导致任何部件损坏。因此，控制器44在初期自动判定制冷剂的损失，如果根据控制器作出的判定采取适当的措施，就可以显著的提高避免任何部件损坏的可能性。
此外，制冷剂的损失量可以例如，基于预定和实际的压力差值来判定。从图2中可以看出，与95的环境温度下预定压力190 PSIA相比较，如果实际的压力降到100 PSIA，那么制冷剂的充注量则降低至满充注量时的25％。
在图1的实施例中，控制器44有一个配套的指示器60，用于提供低制冷剂量的指示。在一个实施例中，指示器60包括可视的显示屏，该显示屏提供制冷剂充注量的可视指示。在另一个实施例中，指示器60包括一个可听的警报器，该警报器可以向技术人员或者客户提供系统中的制冷剂量需要调整的指不。
因此，本发明已披露的实施例以稳定的和经济的方式提供了对制冷系统中任何制冷剂充注量的损失进行早期判断的能力。早期的监测功能增强了系统的性能，减少了服务中断和维修，并且提供了避免部件可能发生故障和损坏的能力。另外，由于制冷剂充注量损失的早期监测，制冷剂潜在的泄漏将被减小到最低限度。最后，当制冷剂充注量损失和其它故障状态之间的区别变得明显以后，还能避免彻底的故障诊断。
以上的描述是示例性的，而实质上不是限制性的。对于本领域的技术人员来说，对披露的实施例进行变形和改进会变得很明显，而不必脱离本发明的本质。通过研究后面的权利要求可以确定本发明的法定保护范围。

Claims (18)

1、一种检测制冷系统中的制冷剂充注量损失的方法，其包括：
a)在系统停止运行时确定平衡压力；
b)确定环境温度；和
c)确定对应于该确定的环境温度的预定压力与该确定的平衡压力之间的差值是否超出选定的门限。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括确定在该确定的环境温度下对应于制冷剂饱和状态的预定压力。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括部分地基于环境温度来选择门限。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括部分地基于制冷剂类型来选择门限。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在制冷系统启动前执行步骤(a)至(c)。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在该循环停止运行一段预定的时间后执行步骤(a)。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的一段时间至少为半小时。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括自动地运行步骤(a)至(c)。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，制冷剂的损失量是基于预定的压力和确定的压力之间的差值来确定的。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括当所述差值超过选定门限时，提供低充注量的指示。
11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括确定高压侧压力和低压侧压力，使用高压侧压力和低压侧压力之间的差值来确定该循环是否处于平衡压力。
12、一种制冷系统，包括：
至少一个压力传感器，该传感器提供循环中的平衡压力的指示；和
控制器，该控制器用于确定平衡压力并且确定该平衡压力与预定的平衡压力之间的差值是否超出选定的门限。
13、如权利要求12所述的系统，其特征在于，包括温度传感器，该传感器向控制器提供环境温度的指示，并且该预定温度至少部分基于该环境温度。
14、如权利要求13所述的系统，其特征在于，该温度传感器位于系统的一部分内。
15、如权利要求13所述的系统，其特征在于，该温度传感器位于该系统外部。
16、如权利要求12所述的系统，其特征在于，该控制器确定平衡压力是否低于饱和压力。
17、如权利要求12所述的系统，其特征在于，该压力差值门限部分地基于环境温度。
18、如权利要求12所述的系统，其特征在于，包括指示器，当平衡压力和预定压力之间的差值超过选定的门限时，该指示器由控制器操纵以提供低制冷剂充注量的指示。
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