制冷系统和确定其中的制冷剂的充注损失的方法与流程

本发明涉及确定制冷系统中的制冷剂的充注损失的方法、控制器、制冷系统、存储单元以及海上船只。

背景技术：

1、许多类型的货物可存储在可运输存储单元，也称为运输单元中，以用于在集装箱船上运输货物。此种存储单元可包括用于控制存储单元中的气氛的气氛控制系统。这可用于促进诸如水果、蔬菜、或者新鲜或冷冻的肉或鱼的易腐物品，或诸如药剂的其他物品在运输单元中的存储和运输。运输单元包括冷藏集装箱和/或冷藏卡车或拖车，所述冷藏集装箱可以是被设计用于在集装箱船上装运的teu或2-teu集装箱。

2、存储单元的制冷系统被设计为在特定充注水平下或以上操作。本文描述的发明解决了确定制冷系统中的制冷剂的充注损失的问题，诸如允许采取补救措施来确保制冷单元有效地操作。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种确定制冷系统中的制冷剂的充注损失的方法，所述方法包括：确定制冷系统的至少一个性能特性，其中所述至少一个性能特性包括制冷系统中的制冷剂的质量流率；并且，当根据所述性能特性满足一个或多个预定标准时，确定制冷系统中的充注损失。

2、这可提供一种检测制冷剂的充注损失的改进方式，诸如无需用于检测制冷系统外部的制冷剂的存在的外部气体传感器。这可降低制冷系统的复杂性、成本和/或易于维护，同时提供一种更直接的方式来确定是否已从制冷系统损失任何制冷剂。与诸如使用外部气体传感器的其他方法相比，所述方法也可提供对充注损失的更快和/或更准确的确定。

3、可选地，所述方法包括确定是否已满足一个或多个预定标准，以及根据已满足一个或多个预定标准的确定来确定充注损失。

4、可选地，制冷系统是用于存储单元的制冷系统。可选地，存储单元包括用于存储货物的空间。可选地，存储单元是冷藏集装箱、或者冷藏卡车或拖车，诸如用于运输货物。可选地，制冷系统是用于控制空间中的气氛的气氛控制系统的一部分。可选地，制冷系统和/或气氛控制系统被配置来冷却空间，以冷却存储在空间中的货物。可选地，货物包括新鲜或冷冻产品，其可包括呼吸和/或可成熟产品，诸如水果和蔬菜；和/或非呼吸新鲜产品、肉和/或鱼。货物可包括药剂，诸如疫苗。应理解，货物可以是可需要存储在、或受益于存储在气氛受控空间中的任何合适的货物。

5、当应用于此类存储单元的制冷系统时，诸如由本方法提供的对制冷系统中的充注损失的更快和/或更准确的确定可能特别有利。特别地，其可允许采取补救措施来减轻与制冷剂存在于存储单元中或周围(诸如空间中)相关联的任何风险，尤其是在制冷剂易燃的情况下。

6、可选地，至少一个性能特性基于制冷系统中的制冷剂和/或与制冷系统的蒸发器和/或冷凝器相关联的外部流体的一个或多个所测量的热流体参数(诸如制冷剂和/或外部流体的一个或多个所测量的温度和/或压力)来确定。例如，可使用已安装在制冷系统中的压力传感器来监测质量流率，从而进一步使用已在制冷系统中测量的热流体参数。这可有利地允许对制冷系统执行所述方法，而无需安装附加部件，诸如用于感测热流体参数的附加传感器；或外部部件，诸如用于检测制冷系统外部(诸如用于存储货物的空间中)的制冷剂的存在的气体传感器。

7、可选地，至少一个性能特性包括压缩机质量流率，所述压缩机质量流率是通过制冷系统的压缩机的制冷剂的质量流率。可选地，至少一个性能特性包括膨胀阀质量流率，所述膨胀阀质量流率是通过制冷系统的膨胀阀的制冷剂的质量流率。可选地，满足一个或多个预定标准包括差分质量流率超过质量流率阈值，所述差分质量流率是压缩机质量流率与膨胀阀质量流率之间的比较。

8、系统中的充注损失可导致压缩机质量流率与膨胀阀质量流率之间的差异。具体地，如果系统中存在充注损失，则膨胀阀质量流率可高于压缩机质量流率。这一充注损失可降低膨胀阀上游的接收器中的液位，这可致使蒸汽制冷剂进入接收器与膨胀阀之间的液体管路。存在于膨胀阀处的蒸汽在膨胀阀的孔口中可比液体制冷剂不成比例地占据更多体积，并且可由此降低通过膨胀阀的有效质量流率。膨胀阀的孔口可进一步打开以补偿这一限制，导致与可保持不变的通过压缩机的质量流率相比，通过膨胀阀的质量流率增大。确定差分质量流率是否已超过阈值可提供一种确定制冷系统中是否存在充注损失的快速、方便且准确的方式。

9、可选地，所述方法包括确定差分质量流率是否超过质量流率阈值。确定差分质量流率是否超过质量流率阈值在本文中可称为“中间质量流量确定”。

10、可选地，差分质量流率是压缩机质量流率与膨胀阀质量流率之间的比率。替代地，差分质量流率是压缩机质量流率与膨胀阀质量流率之间的差值。

11、可选地，膨胀阀是蒸发器膨胀阀，被配置来向蒸发器提供制冷剂，以便降低供应到蒸发器的制冷剂的压力。可选地，压缩机是单级压缩机。可选地，膨胀阀是节能膨胀阀，被配置来向节能热交换器提供制冷剂，用于冷却蒸发器膨胀阀上游的制冷剂。可选地，压缩机是多级压缩机，并且压缩机质量流率是通过压缩机中的一个或多个级的质量流量。

12、可选地，所述方法包括根据差分质量流率小于或等于大于质量流率阈值的另一质量流率阈值的确定来执行中间质量流量确定。可选地，所述方法包括确定差分质量流率是否大于另一质量流率阈值。确定差分质量流率是否大于另一质量流率在本文中可称为“主要质量流量确定”。

13、可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)正主要质量流量确定来确定。也就是说，质量流率超过较大阈值的正主要质量流量确定可比中间质量流量确定更清楚地指示制冷系统中的充注损失。这可提供对充注损失的更快和/或更准确的确定。

14、可选地，至少一个性能特性包括制冷剂的过热量，所述过热与制冷系统的蒸发器相关联。可选地，满足一个或多个预定标准包括过热量超过过热阈值。

15、可选地，所述方法包括确定过热量是否超过过热阈值。确定过热量是否超过过热阈值在本文中可称为“中间过热确定”。

16、可选地，满足一个或多个预定标准包括：过热量超过过热阈值；以及差分质量流率超过质量流率阈值。也就是说，所述方法可包括根据正中间过热确定和正中间质量流量确定两者来确定制冷系统中的充注损失。

17、在仅凭正中间过热和质量流量确定无法判定充注损失的情况下，则这可提供对充注损失的更明确的确定。例如，正主要质量流量确定可清楚地指示充注损失，但如果质量流率介于阈值与另一阈值之间，则可需要获取进一步信息来确定充注损失，诸如通过执行中间过热确定。在质量流率介于阈值与另一阈值之间的情况下，这可提供对充注损失的确定的改进置信度。

18、可选地，所述方法包括根据过热量小于或等于大于过热阈值的另一过热阈值的确定来确定：过热量是否超过过热阈值，以及差分质量流率是否超过质量流率阈值。

19、可选地，所述方法包括确定过热量大于另一过热阈值。过热量大于另一过热阈值的确定在本文中可称为“主要过热确定”。

20、可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)正主要过热确定来确定。也就是说，过热超过较大阈值的正主要过热确定可比中间过热确定和/或中间质量流量确定更清楚地指示制冷系统中的充注损失。诸如响应于负主要质量流量确定和/或负中间质量流量确定而执行正主要过热确定可提供对充注损失的更快和/或更准确的确定。

21、可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)负主要过热确定、正中间过热确定、以及正中间质量流量确定来确定。可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)负主要质量流量确定、正中间过热确定、以及正中间质量流量确定来确定。可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)以下项来确定：a)负主要过热确定和负主要质量流量确定中的一者或两者；以及b)正中间过热确定和正中间质量流量确定两者。可选地，制冷系统中的充注损失根据(诸如响应于)正中间过热确定和正中间质量流量确定两者来确定。正中间过热确定和正质量流量确定可一起提供对充注损失的存在的更多确定性，从而改进所述方法的可靠性，尤其是当主要过热和质量流量确定两者均为负时。

22、可选地，所述方法包括周期性地，诸如以最多5分钟、最多10分钟、最多15分钟、最多30分钟、最多1小时、或超过1小时的间隔执行主要过热确定、主要质量流量确定、中间过热确定、以及中间质量流量确定中的一者或多者。可选地，所述方法包括使用在预定时间段内，诸如在最多5分钟、最多10分钟、最多15分钟、最多30分钟、最多1小时、或超过1小时的时段内连续和/或间歇地监测的感测数据来执行主要过热确定、主要质量流量确定、中间过热确定、以及中间质量流量确定中的一者或多者。

23、与例如与制冷系统的蒸发器相关联的容量和/或与制冷系统的压缩机相关联的性能系数相比，在制冷系统中测量的质量流率和过热可能是相对稳定且可靠的。质量流率和过热可基于制冷系统中的压力来确定，诸如使用制冷系统中的压力传感器感测的压力。确定制冷系统中的压力可比诸如使用温度和/或相对湿度传感器来确定温度和/或相对湿度更快和/或更准确。如此，主要和中间质量流量及过热确定可比需要来自温度和/或相对湿度传感器的信息和/或可在其确定中使用更广泛的数学模型的其他确定更快且更准确。与例如蒸发器的容量相比，所测量的过热和质量流率也可更能代表制冷系统的当前状态，蒸发器的容量在制冷系统中的充注损失之后可能需要更长的时间来调整，或者可能另外需要在更长的时间段内进行测量以获得可靠的结果。以此方式，与基于下文所论述的某些其他性能特性(诸如制冷剂和/或流体容量)的检查相比，主要和中间质量流及过热确定可允许对制冷系统的充注状态进行更规律且可靠的检查。在更长时间段内测量性能特性可提高质量流量和/或过热确定的准确性。

24、可选地，性能特性包括以下中的任一者或多者：制冷剂容量，所述制冷剂容量是流动通过制冷系统的蒸发器的制冷剂的热传递率；流体容量，所述流体容量是由蒸发器冷却的外部流体的热传递率；制冷系统中的制冷剂的过冷水平；以及制冷系统的性能系数。可选地，满足一个或多个预定标准包括以下中的任一者或多者：制冷剂容量满足或超过流体容量的理论最大值；制冷剂的过冷满足或低于(诸如通过降低到低于)过冷阈值；以及性能系数满足或低于(诸如通过降低到低于)性能阈值。

25、这可提供确定制冷系统中的充注损失的替代或备用方式，诸如在负主要和中间质量流量及过热确定的情况下。这可改进所述方法的可靠性。

26、一个或多个性能特性中的任一者可基于一个或多个性能特性中的任意其他者来确定。可选地，一个或多个性能特性包括以下中的任一者或多者：通过蒸发器和/或冷凝器的外部流体的流率；被配置来使外部流体移动通过蒸发器和/或冷凝器的流体移动器的速度；以及制冷系统的压缩机的速度。

27、可选地，所述方法包括确定：制冷剂容量是否满足或超过理论最大流体容量；制冷剂的过冷是否满足或低于过冷阈值；和/或性能系数是否满足或低于性能阈值。任意此类确定在本文中可称为“制冷循环异常确定”。

28、可选地，所述方法包括响应于以下任一者而执行制冷循环异常确定：(a)负中间过热确定；或(b)负中间质量流量确定。

29、可选地，所述方法包括根据(诸如响应于)以下任一者而执行制冷循环异常确定：a)负主要过热和/或质量流量确定、以及负中间过热确定；b)负主要过热和/或质量流量确定、以及负中间质量流量确定；c)负主要质量流量和/或过热确定、正中间过热确定、以及负质量流量确定；或d)负主要过热和/或质量流量确定、正中间质量流量确定、以及负中间过热确定。

30、以此方式，制冷异常确定可提供确定充注损失的替代或备用方法。这可提供改进的可靠性，诸如通过允许在负中间过热和/或质量流量确定的情况下和/或在负主要过热和质量流量确定两者的情况下检测充注损失。

31、可选地，所述方法包括周期性地，诸如以最多30分钟、最多1小时、最多2小时、或超过2小时的间隔执行制冷循环异常确定。可选地，所述方法包括使用在预定时间段内，诸如在最多30分钟、最多1小时、最多2小时、或超过两小时的时段内连续和/或间歇地监测的感测数据来执行制冷循环异常确定。

32、制冷循环异常确定可需要在比主要和中间质量流量及过热确定更长的时间段内测量一个或多个性能特性。这可能是因为制冷循环异常确定使用了外部流体的温度和/或相对湿度，所述外部流体的温度和/或相对湿度的测量结果在较短的时间段内可能比在主要和中间质量流量及过热确定中使用的压力测量结果更不稳定和/或更不准确。尽管制冷循环异常确定较不规律地执行，但即使在负主要和/或中间质量流量和/或过热确定的情况下，也可确保检测到充注损失。

33、可选地，所述方法包括在确定制冷系统中的充注损失之后致使采取补救措施。

34、可选地，补救措施包括以下中的任一者或多者：致使发出警报；阻止制冷系统的操作；致使改变由制冷系统调节的气氛；以及致使向制冷系统供应制冷剂。

35、执行补救措施可降低与制冷剂从制冷系统泄漏相关联的风险，尤其是在制冷剂易燃或有其他危险的情况下。这可提高与执行所述方法的制冷系统相关联的安全性。

36、可选地，所述方法包括确定制冷系统中的充注损失超过充注阈值。例如，所述方法可包括确定已从制冷系统损失的制冷剂数量，并且将所述数量与充注阈值进行比较。所述方法可包括当充注损失超过充注阈值时采取补救措施。这可允许制冷系统在损失可接受数量的制冷剂的情况下继续正常操作。

37、可选地，充注阈值是可从制冷系统损失的制冷剂的预定量。可选地，充注阈值是在将制冷系统的性能水平维持在可允许性能范围内的同时可能损失的制冷剂量。可选地，充注阈值是在不造成安全风险(诸如火灾危险)的情况下可能损失的制冷剂量。例如，制冷系统可以是用于包括用于存储货物的空间的运输单元的制冷系统，并且充注阈值可以是能够安全地允许积聚在所述空间中的制冷剂量。可选地，充注阈值为最多1kg制冷剂、最多1.5kg制冷剂、最多2kg制冷剂、最多3kg制冷剂、或超过3kg制冷剂。这可提高制冷系统的安全性和/或效率，诸如通过基于已损失的制冷剂数量来调整制冷系统的操作。

38、本发明的第二方面提供了一种被配置来执行第一方面的方法的控制器。可选地，控制器被配置来从制冷系统接收信号，所述信号代表所测量的性能特性。控制器可被配置来从一个或多个不同制冷系统接收此类信号。控制器可被配置来控制制冷系统的操作。控制器可以是制冷系统的一部分，或者可以是远程控制器，诸如与制冷系统通信地耦接或可耦接的控制器。可选地，控制器是联网控制器，诸如基于云的控制器，和/或是海上船只的控制器，或者基于港口的控制器。

39、应理解，第一方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第二方面。

40、本发明的第三方面提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由处理器执行时致使处理器执行第一方面的方法。

41、可选的，处理器是第二方面的控制器的处理器。应理解，第一方面和/或第二方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第三方面。

42、本发明的第四方面提供了一种包括第二方面的控制器的制冷系统。可选地，制冷系统包括第三方面的非暂时性计算机可读存储介质。可选地，制冷系统包括压缩机、膨胀阀、冷凝器以及蒸发器。

43、应理解，第一方面至第三方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第四方面。

44、本发明的第五方面提供了一种包括第四方面的制冷系统的气氛控制系统。应理解，第一方面至第四方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第五方面。

45、本发明的第六方面提供了一种包括第四方面的制冷系统的存储单元。可选地，存储单元包括用于存储货物的空间。可选地，制冷系统可操作以调节空间中的气氛。

46、可选地，存储单元包括第五方面的气氛控制系统。可选地，气氛控制系统被配置来控制空间中的气氛。可选地，气氛控制系统被配置来向空间提供冷却气体。可选地，制冷系统可操作以使得供应到空间的气体由制冷系统的蒸发器冷却。

47、可选的，存储单元是冷藏集装箱、或者冷藏卡车或拖车。应理解，第一方面至第五方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第六方面。

48、本发明的第七方面提供了一种海上船只，其包括第二方面的控制器、第三方面的非暂时性计算机可读存储介质、第四方面的制冷系统、第五方面的气氛控制系统、或第六方面的存储单元。

49、应理解，第一方面至第六方面的可选特征和优点中的任一者可类似地应用于第七方面。