[发明专利]一种基于温度测量的盘管冰厚检测方法及传感器和系统

说明书

本发明公开了一种基于温度测量的盘管冰厚检测方法及传感器和系统。现有技术中利用两个电极之间电导率变化的方式检测冰厚，其能够实现冰层厚度无极检测，但是其检测精度依赖于水体的电导率保持稳定，而蓄冰装置在长时间使用中水质会变化，进而导致电导率变化，使得该类冰厚检测装置难以在长期使用中保持可靠性；本发明利用蓄冰盘管外侧的冰环中存在温度梯度的特点，利用盘管外侧同一位置的温度变化获得盘管外侧的冰厚变化情况，从而实现了蓄冰盘管冰层厚度的无级检测。本发明仅需要使用一至两个温度传感器配合算法即可实现冰层厚度的无级检测。相比于现有利用多个温度传感器进行有级温度检测的方案，本发明既降低了设备成本，又提高了检测精度。

技术领域

本发明属于蓄冰设备技术领域，具体涉及一种基于温度测量的盘管冰厚检测方法及传感器和系统。

背景技术

对于蓄冰盘管而言，测量盘管上的环形冰层的厚度十分重要，能够有效指导蓄冰和融冰的进程；现有技术中也有利用液位变化来判断蓄冰装置内部整体冰量的技术方案，但是该方法无法对装置内不同位置的冰量进行判断；由于蓄冰装置各区域融冰的不均匀性，故单独采用液位传感器已无法满足对制冰过程的区域控制。

现有的冰厚传感器包括如下类型：一.利用沿盘管径向分布的多个温度传感器进行冰层厚度的有级检测，利用被覆盖的温度传感器数量来粗略判断冰层厚度，其存在需要的传感器数量，且无法实现无级检测的缺陷。二.利用两个电极板之间电导率变化的方式检测冰厚，其能够实现冰层厚度无极检测，但是其检测精度依赖于水体的电导率保持稳定，而蓄冰装置在长时间使用中水质会逐渐变化，进而导致电导率的变化，使得该类冰厚检测装置难以在长期使用中保持可靠性；此外，该类冰厚传感器还存在成本高且安装困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于温度测量的盘管冰厚检测方法及传感器和系统。

第一方面，本发明提供第一种冰厚检测方法，其具体步骤如下：

步骤一、检测盘管被测位置外侧预设位置处的温度值T_s，并测得的温度值T_s代入式(1)，解出冰环半径r₃；预设位置与盘管外侧壁间隔设置。

其中，T_b为盘管被测位置中的载冷剂温度；r_s为检测温度处到蓄冰盘管(5)轴线的距离；r₂为盘管外半径；r₁为盘管内半径；α_b为盘管内壁与管内载冷剂的对流换热系数；λ_t为盘管热导率；λ_ice为冰的热导率。

步骤二、计算盘管被测位置的冰厚δ_ice＝r₃-r₂。

作为优选，步骤一中，仅在测得的温度值T_s＜0℃时求解冰环(6)半径。

作为优选，检测温度值T_s的预设位置到蓄冰盘管轴线的距离r_s满足下述表达式：

其中，r_max为被测位置的最大冰环半径，r₂为盘管外半径；a为调整系数，取值为2～4。

第二方面，本发明提供第二种冰厚检测方法，其具体步骤如下：

步骤一、在不同的载冷剂温度下，对盘管被测位置外侧的预设位置的温度值T_s与冰厚δ_ice进行试验标定，分别建立不同载冷剂温度下温度值T_s与冰厚δ_ice的映射关系，或直接建立载冷剂温度、温度值T_s为自变量，冰厚δ_ice为因变量的映射关系。