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CN112178976A - 热交换单元，热交换系统及其中确定控制阀故障的方法 - Google Patents

热交换单元，热交换系统及其中确定控制阀故障的方法 Download PDF

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CN112178976A
CN112178976A CN201910594165.9A CN201910594165A CN112178976A CN 112178976 A CN112178976 A CN 112178976A CN 201910594165 A CN201910594165 A CN 201910594165A CN 112178976 A CN112178976 A CN 112178976A
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temperature
heat exchange
outlet
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申广玉
卢清
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Carrier Corp
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Abstract

提供了热交换单元，热交换系统和热交换系统中确定控制阀故障的方法。热交换单元包括：第一流路；以及至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口和出口中的一者通过控制阀连接至外部的热交换系统的主流路；所述第一流路入口处的第一温度传感器，以感测第一温度T1；所述第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度传感器，以感测第二温度T2；以及处理器，所述处理器配置成在所述热交换单元连接至所述主流路时根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。根据本发明的装置和方法能够自动确定控制阀故障。

Description

热交换单元，热交换系统及其中确定控制阀故障的方法
技术领域
本发明涉及热交换系统领域，更具体地，本发明涉及热交换系统中确定室内单元的控制阀故障的装置和方法。
背景技术
热交换系统的各个室内单元包括通过控制阀与主流路连接，由此可选择地开启或关闭任一个室内单元。控制阀例如为电磁阀或热电水阀，其连接在管路中。控制阀在长期使用中可能发生连接故障或机械故障。常见的室内单元中一般不包括控制阀的故障自动排查功能，因此，在控制阀出现故障时难以被发现，可造成用户的不适和产品性能表现的劣化。
发明内容
本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
根据一些方面，提供了一种热交换单元，包括：
第一流路；以及
至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口和出口中的一者通过控制阀连接至外部的热交换系统的主流路；
所述第一流路入口处的第一温度传感器，以感测第一温度T1；
所述第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度传感器，以感测第二温度T2；以及
处理器，所述处理器配置成在所述热交换单元连接至所述主流路时根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。
可选地，在所述的热交换单元中，所述第二温度传感器设置在所述第一流路的出口处，以感测出口第二温度T22，所述处理器基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T22的绝对值与预定温度T0的大小关系来确定所述控制阀是否故障，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T22|＜T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；或者
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T22|≥T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障。
可选地，在所述的热交换单元中，所述第二温度传感器设置在所述第一流路中的第二流路上，以感测中部第二温度T21，所述处理器基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T21的绝对值与T21-T3的绝对值的大小关系来确定所述控制阀是否正常工作，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T21|＜|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T21|≥|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，其中第三温度T3为所述主流路的流体温度，可选地，所述处理器具有端口以接收所述第三温度T3。
可选地，在所述的热交换单元中，所述处理器在每次控制阀状态改变且经过稳定时间后确定所述控制阀是否故障。
另一方面，提供了一种热交换系统，所述热交换系统包括根据各个实施例所述的热交换单元，更具体地，所述热交换系统包括：连接在主流路中的驱动装置，一个或多个室外单元以及一个或多个室内单元，其中，所述一个或多个室内单元中的至少一个为根据各个实施例所述的热交换单元，可选地，所述处理器连接至室外单元以读取所述第三温度T3。
另一方面，提供了一种确定热交换系统中的控制阀故障的方法，所述热交换系统包括热交换单元，所述热交换单元包括：第一流路；以及至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口和出口中的一者通过所述控制阀连接至所述热交换系统的主流路；所述方法包括：获取第一流路入口处的第一温度T1；获取第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度T2；以及根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。
可选地，所述方法包括：获取第一流路出口处的出口第二温度T22，并基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T22的绝对值与预定温度T0的大小关系来确定所述控制阀是否故障，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T22|＜T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；或者
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T22|≥T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障。
可选地，所述方法包括：获取所述第一流路中的第二流路处的中部第二温度T21,并基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T21的绝对值与T21-T3的绝对值的大小关系来确定所述控制阀是否正常工作，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T21|＜|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T21|≥|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，其中第三温度T3为所述主流路的流体温度。
可选地，所述热交换系统包括：由主流路连接的驱动装置，一个或多个室外单元以及一个或多个室内单元，所述方法包括：从所述室外单元处获取所述第三温度T3。
可选地，所述方法包括在每次控制阀状态改变且经过稳定时间后确定所述控制阀是否故障。
一种确定热交换系统中的控制阀故障的方法，所述热交换系统包括热交换单元，所述热交换单元包括：第一流路；以及至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口或出口通过所述控制阀连接至热交换系统的主流路；所述方法包括：获取第一流路入口处的第一温度T1；获取第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度T2；以及根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。
根据本发明的方法和装置实现了控制阀故障的自动确定。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的热交换系统的示意图；
图2是根据本发明的实施例的室内单元的截面图；
图3和图4是根据本发明的实施例的方法的流程图；以及
图5是根据本发明的实施例的热交换系统在控制阀状态改变时各个温度的曲线。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
首先参考图1和图2，分别示出了根据本发明的实施例的热交换系统和热交换单元。该热交换系统可包括：由管路连接的驱动装置1(如驱动泵)，一个或多个室外单元21,22…2M以及一个或多个室内单元31,32…3L。可设置有旁通阀41的旁通管路4与多个室内单元31,32…3L并联。载冷剂，例如水在热循环系统中流动以调节温度。在所示的实施例中，各个室外单元可例如并联连接在室外单元入口主管路20和室外单元出口主管路29之间。室外单元21,22…2M可包括连接至室外单元入口主管路20和室外单元出口主管路29的换热器211以及外循环机构212，换热器211可例如为板式换热器，其具有载冷剂入口210和出口213。换热器211从外循环机构212中的制冷剂处吸收热或冷量，外循环机构212可包括压缩机，换热器，膨胀阀，制冷剂等。各个室内单元31,32…3L通过控制阀313连接至热交换系统的主流路上，并例如布置在建筑的不同区域处。通过开启或关闭控制阀313来独立控制各个区域中的热交换单元是否工作，如将载冷剂所携带的冷量或热量送至各个区域中。各个室内单元可并联连接在室内单元入口主管路30和室内单元出口主管路39之间，并可包括热交换单元，热交换单元包括：第一流路310；以及至少部分地位于第一流路310中以便与第一流路310换热的第二流路311。第一流路310可为气体流路，其入口或出口可设置有风机315以驱动气体流过第一流路，第二流路可为载冷剂流路，其例如为进入第一流路310中的盘管。第二流路的入口312和出口314中的一者通过控制阀313连接至主流路，更具体地，在图示的实施例中，第二流路的入口312连接至室内单元入口主管路30，第二流路出口314通过控制阀313连接至室内单元出口主管路39，在备选实施例中，控制阀也可设置在第二流路的入口312和室内单元入口主管路30之间。
如图2所示，第一流路入口316处设置有第一温度传感器51，以感测第一温度T1；第一流路出口处或第一流路中的第二流路处(换而言之，第二流路的位于第一流路中的部分处)可设置第二温度传感器以感测第二温度T2，例如，第一流路出口317处可设置有第二温度传感器522，以感测第二温度T2(为区分以便更清楚，该处的第二温度也可称为出口第二温度，并可记为T22)，或者第一流路中的第二流路处(如盘管的U型接头外侧)可设置第二温度传感器521，以感测第二温度T2(为区分以便更清楚，该处的第二温度也可称为中部第二温度，并可记为T21)。热交换单元还包括处理器，该处理器配置成在热交换单元连接至热交换系统时根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断控制阀313是否故障。根据本发明的实施例基于第一流路入口和第一流路中的第二流路处的温度差或第一流路入口和出口的温度差来确定第二流路上的控制阀是否正常工作，仅需要对原有热交换单元添加两个温度传感器和一个处理器，或可通过对系统中原有的处理器进行编程，由此来实现自动判断控制阀故障的功能。整个方案易于实施且成本低，另一方面，也易于在现有机组上改造实现该功能。
参考图3，其示出了在第二温度传感器522设置在第一流路的出口317处，即通过比较第一流路入口和出口之间的温度变化情况来判断控制阀是否正常工作。如上文所述，此时第二温度传感器522所感测的第二温度也称为出口第二温度，并可记为T22。在该情况下，处理器可在每次发生控制阀状态改变后进行故障判断，即通过控制阀状态改变指令来激发判断程序，以在控制阀每次切换工作状态时确认是否正常工作。在一些实施例中，处理器可在发送控制阀工作状态切换指令且持续稳定时间后进行判断，例如稳定时间可设置成3分钟，4分钟，5分钟或更多，以采集控制阀工况切换后系统稳定时的温度信息，使得判断更为准确。在一些实施例中，处理器比较T1-T22的绝对值与预定温度T0的大小关系来确定所述控制阀是否故障，在所述控制阀处于开启状态，|T1-T22|＜T0且持续预定时间，如5分钟时，则确定所述控制阀发生故障，否则则认为控制阀正常工作；或者在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T22|≥T0且持续预定时间时，如5分钟时，则确定所述控制阀发生故障，否则则认为控制阀正常工作。预定温度T0可以是确定值，如基于经验设定的或者预定温度T0可以是如主流路流体温度，温控器设定温度和/或控制阀开度等参数的函数。在一些实施例中，预定时间可根据需要设置，来调节系统的敏感性。
继续参考图4，其示出另一种判断方法的流程，其中第二温度传感器521设置在第一流路中的第二流路处，例如第二流路的盘管外侧上。如上文所述，此时第二温度传感器521所感测的第二温度也称为中部第二温度，并可记为T21。该判断流程类似于参考图3所记载的方法，区别在于处理器基于控制阀开启或关闭状态下比较T1-T21的绝对值与T21-T3的绝对值的大小关系来确定所述控制阀是否正常工作，T3为主流路流体温度，可通过使处理器配置有端口来读取主流路流体温度，如从室外单元出口主管路29上的温度传感器83读取。例如，在常见的热交换系统中，可通过读取室外单元处的温度来确定主流路流体温度。在该控制流程中，在控制阀处于开启状态，|T1-T21|＜|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，否则则认为控制阀正常工作；在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T21|≥|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，否则则认为控制阀正常工作。应当理解，上述判断均基于第一温度T1和第二温度T2的绝对值来判断，这是因为热交换系统可在制冷或制热模式下操作，如系统为仅实现一种模式的系统，可无需取差值的绝对值。
继续参考图5，其为基于图4实施例的数据的曲线,在该曲线中，t0为控制阀开启时刻，t1为稳定时间，T21-1是控制阀故障时第二温度曲线，T21-2是控制阀正常操作时第二温度曲线。从图中可见，在开启控制阀后，正常情况下，第二管路的温度更接近于T3，即|T1-T21|＞|T21-T3|，如控制阀由于故障而未开启，则第二管路不会与主流路流通，则第二管路的温度更接近于T1，即|T1-T21|＜|T21-T3|，由此可见控制阀已发生故障。
另一方面，提供了一种热交换系统和确定热交换系统中的控制阀故障的方法。
以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热交换单元，其特征在于，包括：
第一流路；以及
至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口和出口中的一者通过控制阀连接至外部的热交换系统的主流路；
所述第一流路入口处的第一温度传感器，以感测第一温度T1；
所述第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度传感器，以感测第二温度T2；以及
处理器，所述处理器配置成在所述热交换单元连接至所述主流路时根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。
2.根据权利要求1所述的热交换单元，其特征在于，所述第二温度传感器设置在所述第一流路的出口处，以感测出口第二温度T22，所述处理器基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T22的绝对值与预定温度T0的大小关系来确定所述控制阀是否故障，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T22|＜T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；或者
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T22|≥T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障。
3.根据权利要求1所述的热交换单元，其特征在于，所述第二温度传感器设置在所述第一流路中的第二流路上，以感测中部第二温度T21，所述处理器基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T21的绝对值与T21-T3的绝对值的大小关系来确定所述控制阀是否正常工作，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T21|＜|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T21|≥|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，其中第三温度T3为所述主流路的流体温度，可选地，所述处理器具有端口以接收所述第三温度T3。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的热交换单元，其特征在于，所述处理器在每次控制阀状态改变且经过稳定时间后确定所述控制阀是否故障。
5.一种热交换系统，其特征在于，所述热交换系统包括如权利要求1-4中任一项所述的热交换单元，更具体地，所述热交换系统包括：连接在主流路中的驱动装置，一个或多个室外单元以及一个或多个室内单元，其中，所述一个或多个室内单元中的至少一个为如权利要求1-4中任一项所述的热交换单元，可选地，所述处理器连接至室外单元以读取所述第三温度T3。
6.一种热交换系统中确定控制阀故障的方法，所述热交换系统包括热交换单元，所述热交换单元包括：第一流路；以及至少部分地位于所述第一流路中以与所述第一流路换热的第二流路，所述第二流路的入口和出口中的一者通过所述控制阀连接至所述热交换系统的主流路；其特征在于，所述方法包括：获取第一流路入口处的第一温度T1；获取第一流路出口处或所述第一流路中的第二流路处的第二温度T2；以及根据第一温度T1和第二温度T2的差值来判断所述控制阀是否故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：获取第一流路出口处的出口第二温度T22，并基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T22的绝对值与预定温度T0的大小关系来确定所述控制阀是否故障，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T22|＜T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；或者
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T22|≥T0且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述第一流路中的第二流路处的中部第二温度T21,并基于所述控制阀开启或关闭状态下比较T1-T21的绝对值与T21-T3的绝对值的大小关系来确定所述控制阀是否正常工作，
在所述控制阀处于开启状态，|T1-T21|＜|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障；
在所述控制阀处于关闭状态，|T1-T21|≥|T21-T3|且持续预定时间时，则确定所述控制阀发生故障，其中第三温度T3为所述主流路的流体温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热交换系统包括：连接在主流路中的驱动装置，一个或多个室外单元以及一个或多个室内单元，所述方法包括：从所述室外单元处获取所述第三温度T3。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在每次控制阀状态改变且经过稳定时间后确定所述控制阀是否故障。
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