气悬浮制冷压缩机性能测试系统及测试方法与流程

本发明属于制冷压缩机性能测试，具体涉及一种气悬浮制冷压缩机性能测试系统及测试方法。

背景技术：

1、气悬浮制冷压缩机，作为无油压缩机，结构简单、效率高，因此发展非常迅速；其中气悬浮制冷压缩机测试装置对气悬浮制冷压缩机的研发具有非常重要的意义。气悬浮制冷压缩机的测试装置不同于常规制冷压缩机测试系统，一方面常规的制冷压缩机测试系统存在吸气带液现象，不能完全还原气悬浮制冷压缩机运行场景的状况；另一方面气悬浮制冷压缩机必须有可靠的外部供气模块，才能保证压缩机的顺利启动及运行。上述气悬浮制冷压缩机测试技术，目前大部分测试系统及方法都还处于摸索状态；尤其对于测试时至关重要的供气模块；作为机组产品，虽然气悬浮离心压缩机冷水机组自带供气模块，但这种供气模块对设备结构、位置、高度等具有严格的限制，可靠性及移植性较差，已经无法适应气悬浮离心压缩机测试装置的需要。鉴于此，研发出一种能够填补业内空白，并尽可能完全的模拟气悬浮制冷压缩机的实际运行状态，还能确保供气模块的高可靠性工作效果，是当前气悬浮制冷压缩机测试领域所亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种气悬浮制冷压缩机性能测试系统，其易于组装且操作便捷，能确保供气区域的高可靠性工作效果，从而为气悬浮制冷压缩机性能的稳定测试提供先决条件。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、气悬浮制冷压缩机性能测试系统，其特征在于：包括待测压缩机以及连通于待测压缩机的吸气口和排气口之间的制冷回路，制冷回路上沿气体流通方向依序布置第一流量计l1、冷凝器热源侧、储液器、第一控制阀cv1及蒸发器冷源侧；还包括样机回气通路、储气罐以及连通储气罐的第一罐体供气通路、第二罐体供气通路、罐体排气通路和样机供气通路，其中：

4、第一罐体供气通路连通蒸发器冷源侧出口与储气罐，并包括沿气体流通路径依序布置的气液分离器、供气压缩机和油分离器；第二罐体供气通路连通第一流量计l1进口与储气罐，并在通路上布置第二控制阀cv2；罐体排气通路连通蒸发器冷源侧出口与储气罐，并包括第三控制阀cv3；样机供气通路连通储气罐与待测压缩机供气口，样机供气通路上布置第二流量计l2，待测压缩机回气口与蒸发器冷源侧出口之间布置样机回气通路；待测压缩机的吸气口和排气口以及冷凝器的进口和出口之间均布置温度传感器及压力传感器，待测压缩机供气口与待测压缩机回气口之间跨接有压差传感器dp1。

5、优选的，还包括冷媒水调节回路和冷却水调节回路；其中：

6、冷却水调节回路包括水箱，水箱出口沿水液行进方向依序布置冷凝水温度调节泵、冷却水泵、冷凝器冷源侧、第三流量计l3及冷源换热器，冷源换热器出口连通水箱进口；冷却水调节回路还包括连通管路，连通管路连接冷源换热器进口和冷却水泵进口；

7、沿连通管路的液体行进方向，依序布置冷媒水调节回路的进液口和出液口；冷媒水调节回路上沿液体行进方向依序布置进液口、吸气温度调节水泵、第一换热器的热源进口、第一换热器的热源出口及出液口；蒸发器的热源侧通过第一换热器的冷源进口、第一换热器的冷源出口和冷媒水泵形成回路；冷凝器冷源侧的进口和出口均布置温度传感器。

8、优选的，所述第一换热器的热源进口和冷源出口分别串接有第一开关阀v1和第二开关阀v2，第一换热器的热源进口和冷源出口跨接有带有第三开关阀v3的第一旁路；所述第一换热器的热源出口和冷源进口分别串接有第四开关阀v4和第五开关阀v5，第一换热器的热源出口和冷源进口跨接有带有第六开关阀v6的第二旁路；第一旁路的出口和第二旁路的进口之间跨接有带有第七开关阀v7的平衡管路。

9、优选的，所述蒸发器为满液式蒸发器。

10、优选的，待测压缩机的吸气口和排气口、第一罐体供气通路、第二罐体供气通路、罐体排气通路和样机回气通路上均布置有开关阀；第一罐体供气通路、第二罐体供气通路、样机供气通路上均布置有过滤器。

11、优选的，测试方法，该测试方法应用所述的气悬浮制冷压缩机性能测试系统，其特征在于：待测压缩机的实测制冷量 φ 0a由下式计算：

12、；

13、其中：

14、 q ms为待测压缩机制冷剂质量流量，单位kg/s；

15、 q 1*_i为待测压缩机第 i路喷液质量流量，单位kg/s；

16、 h 1为待测压缩机吸气口的焓值，单位j/kg；

17、 h 2*_i为待测压缩机第i路喷液回气焓值，单位j/kg；

18、 h 4为冷凝器出口制冷剂焓值，单位j/kg；

19、 q 12为待测压缩机供气质量流量，单位kg/s ；

20、 h 2为待测压缩机排气口的焓值，单位j/kg；

21、 v ga为标准工况下，进入压缩机的制冷剂实测比容，单位m3/kg；

22、 v g1为标准工况下，进入压缩机的制冷剂理论比容，单位m3/kg；

23、 h g1为标准工况下，进入压缩机的制冷剂理论比焓，单位j/kg；

24、 h f1为标准工况下，蒸发器膨胀阀前的制冷剂理论比焓，单位j/kg。

25、优选的，待测压缩机的制冷剂质量流量 q ms采用排气管路流量计法或水冷冷凝器量热器法计算获得：

26、当采用排气管路流量计法时，计算公式如下：

27、 q ms= q 11+ q 12；

28、其中：

29、 q 11为制冷回路质量流量，单位kg/s ；

30、 q 12为样机供气通路质量流量，单位kg/s ；

31、当采用水冷冷凝器量热器法时，计算公式如下：

32、；

33、其中：

34、 c为流经冷凝器的载冷剂的比热容，单位j/(kg·k)；

35、 t 6为冷凝器出水温度，单位℃ ；

36、 t 5为冷凝器进水温度，单位℃ ；

37、 q 13为冷凝器进水质量流量，单位kg/s ；

38、 f 1为冷凝器漏热系数，单位w/k；

39、 t r为冷凝器的平均饱和温度，单位℃；

40、 t a为冷凝器制冷剂的平均饱和温度，单位℃；

41、 h 3为冷凝器进口制冷剂焓值，单位j/kg；

42、 h 4为冷凝器出口制冷剂焓值，单位j/kg；

43、 q 12为待测压缩机的供气质量流量，单位kg/s。

44、优选的，在进行待测压缩机的实测制冷量计算之前，首先进行气悬浮制冷压缩机性能测试系统的调试步骤，包括：

45、s1.待测压缩机启动前，检测样机回气通路和样机供气通路之间的压差dp1，并设定dp1=4bar；

46、s2.当dp1<3bar时，开启第一罐体供气回路的供气压缩机，直至dp1=4bar；若dp1>5bar，调整罐体排气通路处第三控制阀cv3的开度，使得dp1=4bar；

47、s3.在dp1=4bar时，开启冷媒水调节回路和冷却水调节回路，并启动待测压缩机；

48、s4.在步骤s3的待测压缩机的持续工作状态下，继续检测p2与p1的压差；

49、若p2-p1>5bar，调整罐体排气通路处第三控制阀cv3的开度，并开启第二罐体供气回路，在第一罐体供气回路关闭的前提下调整第二控制阀cv2的开度，直至dp1=4bar；

50、若p2-p1<3ba，则待测压缩机不能靠自身工况的压差满足供气条件，重新返回步骤s2，直至dp1=4bar。

51、优选的，步骤s2中，打开第一罐体供气回路的阀门及开启供气压缩机对储气罐充气，使得dp1=4bar时所需要的时间t为：

52、；

53、其中：

54、 p 0为系统的初始绝对压力，单位mpa；

55、 v为储气罐的容器，单位l；

56、 e为供气介质的绝热指数；

57、 a为第一罐体供气通路的截面积，单位 mm 2；

58、 t s为储气罐进气温度，单位k。

59、优选的，还包括偏差校核步骤；该偏差校核步骤具体为：

60、s5.待测压缩机的制冷剂质量流量 q ms采用排气管路流量计法和水冷冷凝器量热器法分别计算后，再分别将两种方式获得的 q ms代入待测压缩机的实测制冷量的计算中；

61、s6.令采用排气管路流量计法获得的待测压缩机的实测制冷量为 φ 0a1；采用水冷冷凝器量热器法获得的待测压缩机的实测制冷量为 φ 0a2；

62、通过下式求取算术平均值δ：

63、；

64、s7.设定校核阈值a，a为范围值，当δ落入a的范围内时，校核合格，否则，重新依序执行步骤s2、步骤s3及步骤s4。

65、本发明的有益效果在于：

66、1）通过上述方案，本发明完全还原了气悬浮制冷压缩机的诸如低过热度等的真实运行状况，为气悬浮制冷压缩机的研发提供技术支撑。工作时，依靠整个供气回路的耦合调控，可以满足气悬浮压缩机在诸如小压差等工况下的试验需求。

67、2）上述供气回路不受安装条件的限制，均能稳定、安全、高效运行。

68、3）在上述结构的基础上，本发明同步提供了冷媒水调节回路和冷却水调节回路，通过冷媒水调节和冷却水调节的能量交互控制，在满足常规工况（蒸发温度在0℃以上）测试的条件的同时，还可以适应低温（蒸发温度在0℃以下）测试，从而进一步扩大了实际应用范围。

69、4）实际进行调试时，可依靠供气模块中的各部件的彼此配合，尤其是控制阀的协调，从而实现供气的可靠控制效果。同时，调试流程中还增加了偏差校核步骤；依靠两种试验方法相互校核，并通过这两种方法测试结果的偏差，可判断机组工况的稳定性，从而为整个调试流程提供理论基础，并进一步确保了系统试验流程的高效和可靠运行效果，成效显著。