專利名稱：具有控制和保護(hù)系統(tǒng)的壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于壓縮機(jī)的控制和保護(hù)。本發(fā)明特別關(guān)于一種壓縮機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了壓縮機(jī)的溫度控制、相位保護(hù)、振動保護(hù)、油位控制和保護(hù)、壓力傳感和脈沖寬度調(diào)制的控制。
渦殼壓縮機(jī)由于它們具有非常有效的工作能力而越來越普遍地用作制冷及空調(diào)機(jī)上。通常，這類機(jī)器具有一對咬合的螺旋形外殼，其中一個相對于另一個的軌道運(yùn)行，從而形成一個或多個移動腔，這些腔室在從外側(cè)吸入口朝中央排放口的行程中尺寸逐步減小。引起渦型腔室沿軌道運(yùn)行的一種裝置在很多情況下是一個電動機(jī)。電動機(jī)工作、通過裝到電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的合適的驅(qū)動軸來驅(qū)動一個渦型腔室。在密封的壓縮機(jī)中，密封殼的底部通常具有用作潤滑和冷卻的油槽。
渦型機(jī)靠一定數(shù)量的密封件來確定移動或連續(xù)的腔。必須形成的一種密封是外殼的相對的側(cè)部表面之間的密封。由于一個渦型件相對另一個的軌道運(yùn)動，這些側(cè)部密封在外吸氣口附近形成并沿側(cè)表面徑向向內(nèi)運(yùn)動。另外，在一個渦型件的端板和另一個渦型件的圍板邊緣之間也要求密封。由于渦型壓縮機(jī)依賴于圍板側(cè)表面之間的密封及端板和相對的圍板邊緣之間的密封，通常就不需要吸入和排放閥了。
盡管先有技術(shù)的渦型機(jī)設(shè)計(jì)成能在其壽命中無麻煩地運(yùn)行，但在越出特殊的技術(shù)條件時(shí)仍然必須監(jiān)視壓縮機(jī)的操作并停止運(yùn)行。通常要監(jiān)視的工作特性包括壓縮機(jī)致冷劑的排放溫度、電機(jī)繞組的溫度、三相倒轉(zhuǎn)保護(hù)、三相的漏相/單相保護(hù)和抗短循環(huán)周期。監(jiān)視這些特性及用于監(jiān)視這些特性的方法和裝置已成為許多專利的主題。
最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過監(jiān)視渦型機(jī)的振動特性，就能在導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效的問題出現(xiàn)以前發(fā)現(xiàn)這些問題。例如，在裝有多個渦型機(jī)的制冷或空調(diào)系統(tǒng)中，一個渦型機(jī)的不正常的振動會導(dǎo)致單個渦型機(jī)的制冷管破裂。該管的破裂將導(dǎo)致系統(tǒng)中的制冷劑全部損失掉、損壞其性能，修理費(fèi)很貴，在一些情況下還會有危險(xiǎn)。在此引作參考的受讓人的美國專利5975854公開了一種裝置，它可獨(dú)立地監(jiān)視單個渦型機(jī)的振動特性。
因此，現(xiàn)在需要的是一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)能和壓縮機(jī)連通并監(jiān)視一個壓縮機(jī)和/或一組壓縮機(jī)的工作特性。該系統(tǒng)具有監(jiān)視每個壓縮機(jī)的各方面特性的能力、并具有與中心監(jiān)視系統(tǒng)連通來識別單個壓縮機(jī)的現(xiàn)有的或可能出現(xiàn)的問題。該中心監(jiān)視系統(tǒng)可以是一個與每個壓縮機(jī)連通的集中的架式端口，也可以是一個與每個壓縮機(jī)或互連網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行通訊的相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)的集線架/系統(tǒng)式控制?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)器通過網(wǎng)關(guān)和相應(yīng)的壓縮機(jī)連通。
本發(fā)明提供了先進(jìn)的壓縮機(jī)控制和保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)。該先進(jìn)的壓縮機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部集成了至今為止所用的先有技術(shù)的發(fā)動機(jī)保護(hù)模塊所不具有的傳感、保護(hù)和控制功能。本發(fā)明的控制和保護(hù)系統(tǒng)集成了壓縮機(jī)的這些功能，改進(jìn)了整個系統(tǒng)的成本、可靠性和使用價(jià)值，因此提供了改進(jìn)的壓縮機(jī)保護(hù)、簡化了系統(tǒng)引線、判斷和連通。本發(fā)明的先進(jìn)的壓縮機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)提供了大范圍的壓縮機(jī)模塊普遍適用的硬件平臺。本發(fā)明的系統(tǒng)由于所有傳感和控制功能的共用電子平臺而降低了成本、由于具有傳感器和狀態(tài)信息冗余所共用的邏輯電路改進(jìn)了保護(hù)而產(chǎn)生高的可靠性、由于減少了可獨(dú)立應(yīng)用的保護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)場接線而降低了成本、并改進(jìn)了可靠性。
本發(fā)明采用了低成本的實(shí)現(xiàn)連通的方法，該方法采用即時(shí)連通協(xié)議有助于實(shí)際使用的連通網(wǎng)絡(luò)使用適配器和網(wǎng)關(guān)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的投資負(fù)擔(dān)最小。在壓縮機(jī)內(nèi)宜采用多個傳感器提供實(shí)測物理量的模擬信號。這些物理量的例子包括排放溫度、發(fā)動機(jī)繞組溫度、氣體壓力(吸入、排放)和壓差，液位、液態(tài)制冷劑、液態(tài)制冷劑與油的相對百分比及其它物理參數(shù)。
本專業(yè)技術(shù)人員通過下面的詳細(xì)描述、所附的權(quán)利要求及附圖，將會更加清楚本發(fā)明其它優(yōu)點(diǎn)和目的。
在附圖中示出了目前所能想到的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。


圖1是通過具有本發(fā)明的控制和保護(hù)系統(tǒng)的渦型制冷壓縮機(jī)的中心的豎向剖視圖，圖2是圖1壓縮機(jī)的俯視圖，圖3是圖2所示電器罩的透視圖，圖4是圖3的壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)的側(cè)視圖，圖5是圖3的壓縮機(jī)的保護(hù)和控制分系統(tǒng)的功能方框圖，圖6是優(yōu)選的振動傳感器的俯視圖，它可裝入圖4的壓縮機(jī)的保護(hù)和控制分系統(tǒng)圖，圖7是圖5所示的振動傳感器的側(cè)向剖視圖，圖8是具有容量控制系統(tǒng)的壓縮機(jī)的豎向剖視圖，圖9是具有液噴系統(tǒng)的壓縮機(jī)的豎向剖視圖，圖10是具有油噴系統(tǒng)的壓縮機(jī)的剖視圖，圖11是壓縮機(jī)接口的概略示圖，圖12概略表示采用各種接口的多個壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)，圖13概略表示采用各種接口的多個壓縮機(jī)的另一控制系統(tǒng)，圖14概略表示采用各種接口的多個壓縮機(jī)的又一控制系統(tǒng)，圖15是用于壓縮機(jī)的油傳感器，圖16是用于壓縮機(jī)的另一油傳感器，圖17是半密封式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)的功能方框圖。
參見附圖，其中同樣的參照數(shù)字表示相同的或相應(yīng)的零件，在圖1和2中，具有本發(fā)明的壓縮機(jī)保護(hù)和控制子系統(tǒng)的渦型壓縮機(jī)通常用參照數(shù)字10表示。在用密封式渦型壓縮機(jī)作為示例來說明該壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)的同時(shí)本發(fā)明的范圍還包括將該壓縮機(jī)的保護(hù)和控制分系統(tǒng)用在其它轉(zhuǎn)動式壓縮機(jī)上。壓縮機(jī)10通常包括一個圓筒形的密封殼12，殼12具有焊接在其上端的蓋14，在其下端底部16具有多個與其裝配在一起的安裝腳(未示出)。蓋14具有制冷劑排放接頭18，其中可設(shè)有通常的排放閥(未示出)。裝到殼上的其它主要構(gòu)件包括橫向延伸的隔板22。它焊接在殼的周邊上，在同樣的點(diǎn)上蓋14焊接到殼12上。一個主軸承罩24宜固定到殼12上，下軸承罩26也具有多個徑向向外延伸的腿，每個腿宜固定到殼12上，還具有一個電器盒28(圖2)。一個通常為正方形截面的、角部倒圓的發(fā)動機(jī)定子30被壓裝入殼12。定子上的兩圓角之間的平坦部分提供定子和殼之間的通路，該通路有助于潤滑劑從殼的頂部回流到底部。
在其上端具有偏心的曲軸頭部34的驅(qū)動軸或曲軸32可轉(zhuǎn)動地支撐在主軸承罩24中的軸承36上，支撐在下軸承罩26中的第二軸承38上。曲軸32的下端具有較大直徑的同心孔40，它與徑向向外傾斜的較小直徑孔42連通，孔42向上伸到曲軸32的頂部。裝在孔40內(nèi)的是一個攪拌器44、殼12內(nèi)的下部形成一個油槽46，其中注入潤滑油，油的高度略高于轉(zhuǎn)子48的下端?？?0起到一個泵的作用，它將潤滑油向上泵入曲軸32并進(jìn)入通道42，最終到達(dá)壓縮機(jī)需要潤滑的各部分中。
曲軸32由電動機(jī)驅(qū)動而進(jìn)行轉(zhuǎn)動，該電動機(jī)包括定子30、穿過定子的繞組50、壓在曲軸32上并具有上、下配重52和54的轉(zhuǎn)子48。
主軸承罩24的上表面具有平坦的止推軸承表面56，在該表面上設(shè)置沿軌道運(yùn)行的渦型件58，它在其上表面上具有普通的螺旋葉片或圍板60從沿軌道運(yùn)行的渦型件58的下表面向下凸出的是圓柱形的輪轂。使輪轂具有軸頸軸承62，具有內(nèi)孔66的驅(qū)動襯套64安置在其中。曲軸頭部34可驅(qū)動地安裝在孔66中。曲軸頭部34有一塊平坦的表面，該表面驅(qū)動地嚙合在孔66內(nèi)某一部分上形成的平坦表面上，從而提供如受讓人的美國專利4877382中所示的徑向配合的驅(qū)動設(shè)計(jì)，這里提及以供參考。一個十字連軸節(jié)68放置在沿軌道運(yùn)行的渦型件58和軸承殼24之間，并鍵接到沿軌道運(yùn)行的渦型件58和不沿軌道運(yùn)行的渦型件70上，從而防止沿軌道運(yùn)行的渦型件58的轉(zhuǎn)動。該十字連軸節(jié)58最好是如受讓人的懸而未決的美國專利5320506公開的那種類型，這里提及作參考。
不沿軌道運(yùn)行的渦型件70還具有與沿軌道運(yùn)行的渦型件58的圍板60配合的圍板72。不沿軌道運(yùn)行的渦型件70具有中心安置的排放通道74，它與向上敞開的凹口76連通、進(jìn)而與由蓋14和隔板22限定的排放緩沖腔78流體連通。在不沿軌道運(yùn)行的渦型件70上還制成一環(huán)狀凹口80，一個密封組件82放置在該凹口中。凹口76和80、以及密封組件82合作形成一個軸向偏壓腔，它接納由圍板60和72壓縮的加壓流體，從而在不沿軌道運(yùn)行的渦型件70上施加一個軸向偏壓，由此使相應(yīng)圍板60、72的邊與相對端板面密封貼合。密封組件82最好如美國專利No.5156539詳細(xì)描述的那種類型，這里提及以供參考。不沿軌道運(yùn)行的渦型件70設(shè)計(jì)成以合適方式如上述美國專利No.4877382或美國專利No.5102316公開的那樣安裝在軸承殼24中，這里提及以作參考。
參見圖3，電器盒28包括一個電器罩84、一個壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86和一個蓋88。用多個螺柱90(圖2)將電器罩84安裝到殼12上，螺栓熔焊到殼12上。壓縮機(jī)的保護(hù)和控制分系統(tǒng)86用一對安裝螺釘92安裝在電器罩84內(nèi)。壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86用引線連到壓縮機(jī)10的各個元件上，圖中為清楚起見省略了這些引線。下面將詳細(xì)討論壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的連接情況。壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)包括一個狀態(tài)顯示器94，它可示出保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的狀態(tài)，由此也示出壓縮機(jī)10的工作狀態(tài)。蓋88用多個螺釘98裝到電器罩84上。蓋88上的孔100與狀態(tài)顯示器94對準(zhǔn)，從而使人們能在不打開蓋的情況下確定壓縮機(jī)10的工作狀態(tài)。狀態(tài)顯示器94可顯示數(shù)字和字母，從而指示出該壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的各種故障碼。
參見圖4和5，圖4示出壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的側(cè)視圖，圖5是該分系統(tǒng)86的功能方塊圖。該壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86包括顯示器94及通過136直到終端102，一些終端連到集成在內(nèi)部的傳感器上，這些傳感器再連到控制塊138上。終端102和104通過一隔離的壓力開關(guān)傳感監(jiān)視器144連到高壓切斷開關(guān)140和低壓切斷開關(guān)142上。高壓切斷開關(guān)140將高于壓縮機(jī)10可接受的壓力讀數(shù)報(bào)告壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)，低壓切斷開關(guān)142將低于壓縮機(jī)10的可接受的壓力讀數(shù)報(bào)告壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86。
終端106連到監(jiān)視壓縮機(jī)10排放壓力的壓力傳感器146上。終端108連到監(jiān)視壓縮機(jī)10的吸入壓力的壓力傳感器148上。終端110連到監(jiān)視壓縮機(jī)排放氣溫度的溫度傳感器150上。終端112連到監(jiān)視壓縮機(jī)10的油槽46的油位傳感器152上。來自傳感器146～152的輸入在輸入到控制塊138之前通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器154分別連到終端106～112。
終端114、116和118連到壓縮機(jī)10的第一、第二和第三相電線156～160上，從而監(jiān)視壓縮機(jī)的三相電源的狀態(tài)。電線156～160通過隔離和信號調(diào)節(jié)器162連到控制塊138和終端114～118上。終端120和122通過PCT輸入電路166連到一組電機(jī)溫度傳感器164上。終端124連到壓縮機(jī)控制系統(tǒng)168上，該系統(tǒng)168指示所有的監(jiān)視系統(tǒng)是可接受的、壓縮機(jī)10無故障地工作。
通過在壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86內(nèi)安裝如圖4的虛線所示優(yōu)選的振動傳感器180，可以在壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86中加上振動探測功能。在圖6和7中示出的振動傳感器180，它包括一個蓋182、一個接觸環(huán)184、一個終端桿186、一根彈性線188、一個球190和一個端蓋192。蓋182通常為形成一內(nèi)部圓形孔194的長方形塑料件，接觸環(huán)184配裝在孔194的加大部分內(nèi)，并貼靠由孔194形成的臺階196上。終端桿186穿過蓋182的側(cè)壁。終端桿186焊接到接觸環(huán)184中。使穿過蓋182終端桿186的端部可用作振動傳感器180的焊點(diǎn)。
彈性電線188是L形電線元件。L的一端穿過蓋182的側(cè)壁，L的另一端沿圓形孔194的中心線軸向向下延伸。這樣，彈性線188的端部在接觸環(huán)184的中心附近。球190包括一徑向延伸的孔198，該孔從球190的外表面延伸到球190的中心附近。球190和彈性線188的組裝最好采用將彈性線188插入孔198中并加上強(qiáng)力的永久固定的環(huán)氧膠或先有技術(shù)已知的方法。伸出蓋182的彈性線的端部用作振動傳感器180的焊點(diǎn)。端蓋192用永久固定的環(huán)氧膠固定到蓋182上，環(huán)氧膠密封了孔194，因此保護(hù)了振動傳感器180的電觸點(diǎn)。
彈性線188最好用彈簧鋼或琴用線制成，球190用不銹鋼(302或304)制成，接觸環(huán)184用無縫不銹鋼304空心管制成。接觸環(huán)184和球190最好鍍上一層厚度達(dá)0.000015英寸的金，從而防止氧化。在優(yōu)選的制造方法中，彈性線188和接觸環(huán)184可模制就位，然后將球190固定到彈性線188上，然后再裝上端蓋192。
球190和彈性線188構(gòu)成一簡單的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。彈性線188有雙重用途，一是電線終端，另一是該彈性-質(zhì)量系統(tǒng)的剛性元件。振動傳感器180位于壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的電路板上、對垂直于振動傳感器180的縱軸的平面上、或彈性線縱軸上的振動最敏感。該傳感器180實(shí)際上是一種電開關(guān)，它要求在瞬時(shí)電路閉合或脈沖開始出現(xiàn)之前移動量很小。一個傳感器網(wǎng)絡(luò)輸入模塊包括用以降低信號噪音的RC過濾器。
在一給定的方向，振動傳感器180的響應(yīng)由到彈性線188的剛度和球190的質(zhì)量決定。在振動傳感器裝在壓縮機(jī)10中時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)用球190的振幅來測量。原則上，傳感器180設(shè)計(jì)成使其自振頻率接近壓縮機(jī)10的工作頻率。傳感器180的自振頻率最好保持在壓縮機(jī)10的工作頻率之上。從而消除麻煩的停機(jī)。通過控制一些參數(shù)如彈性線188的剛度、球190的質(zhì)量和球190和接觸環(huán)184之間的間隙，就可設(shè)計(jì)傳感器180，使它只在超過振動輸入特定值才觸發(fā)。在本文中，觸發(fā)是指球190接觸接觸環(huán)184。彈性線188的剛度是其直徑、長度和材料的函數(shù)，球190的質(zhì)量是其材料和直徑的函數(shù)。因此，通過改變這些參數(shù)，就可改變傳感器180的響應(yīng)曲線。傳感器180的靈敏度由球190和接觸環(huán)184之間的間隙來確定及由傳感器180的自振頻率壓縮機(jī)的工作頻率接近程度來確定。如果兩個頻率接近該系統(tǒng)可能就過于靈敏，亦即輸入的振幅很小的變化將導(dǎo)致球190移動的輸出振動變化很大。同樣，如果兩個頻率相差很大，該系統(tǒng)可能太不靈敏，要求有大的振幅才能使輸出的振動產(chǎn)生微小的變化或者使球190移動。計(jì)算機(jī)研究和同時(shí)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作已經(jīng)確定，優(yōu)選的傳感器180將在輸入信號量級為10～15密耳振動輸入時(shí)觸發(fā)，這種優(yōu)選的設(shè)計(jì)對輸入振動低于8密耳不靈敏。
關(guān)于振動傳感器180，需要提到的一個問題是，它必須能區(qū)別真正過度振動狀態(tài)和在起動、急速起動、停機(jī)和類似情況下正常的瞬時(shí)振動。壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)模塊86最好包括一個第一計(jì)數(shù)器，它能連續(xù)地統(tǒng)計(jì)間隔為10秒的任何脈沖或啟動次數(shù)。如果在任一10秒內(nèi)統(tǒng)計(jì)的脈沖數(shù)超過預(yù)定值，則打開極限狀態(tài)報(bào)警信號。反過來如果在10秒間隔內(nèi)統(tǒng)計(jì)的脈沖數(shù)少于預(yù)定值，則使極限狀態(tài)報(bào)警信號關(guān)閉。壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)采用的一種計(jì)數(shù)器是一種翻轉(zhuǎn)式計(jì)數(shù)器，它的記數(shù)時(shí)間為1秒鐘，計(jì)數(shù)器下限定為0，上限定為120。如果調(diào)節(jié)發(fā)生極限狀態(tài)報(bào)警信號，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。如果極限狀態(tài)報(bào)警信號關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止記數(shù)。在任何時(shí)候一旦數(shù)字達(dá)120，則控制和保護(hù)模塊86關(guān)閉控制繼電器并使?fàn)顟B(tài)顯示器94，指示“振動停機(jī)條件”。對壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)的恢復(fù)供電要求清除這種狀態(tài)并將計(jì)數(shù)器重新設(shè)定為0。
壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86的控制塊138還用于控制裝在壓縮機(jī)10上的其它的和可選的系統(tǒng)。終端126設(shè)計(jì)成連到電磁控制系統(tǒng)210上，然后再連到壓縮機(jī)的卸載控制器上以控制如圖8所示的壓縮機(jī)214的容量。壓縮機(jī)214與壓縮機(jī)10相同，只是包括由控制塊138控制的容量控制系統(tǒng)216。
終端128設(shè)計(jì)成連到電磁控制系統(tǒng)218、然后再連到液體噴射系統(tǒng)222，以控制圖9所示的壓縮機(jī)224的液體噴射。壓縮機(jī)224與壓縮機(jī)10相同，只是裝有液體噴射系統(tǒng)222。
終端130設(shè)計(jì)成連到電磁控制系統(tǒng)226、然后再連到油噴射系統(tǒng)230，以控制圖10所示的壓縮機(jī)234的油噴射。壓縮機(jī)234與壓縮機(jī)10相同，只是裝有油噴射系統(tǒng)230。
終端132設(shè)計(jì)成連到加熱器控制系統(tǒng)236，然后再連到曲軸箱加熱器238，以加熱如圖1所示的壓縮機(jī)10的油槽46的潤滑油。
圖8～10每個均表示加到壓縮機(jī)10上的單獨(dú)的系統(tǒng)。如果需要，包括有一個或多個系統(tǒng)216、222或230均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
與壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)86的控制塊138之間的連通是由連通接口或端口250提供的。該接口通過終端134和136與控制模塊138連通。電源系統(tǒng)252供給各種傳感器的直流電壓。端口250采用摩托羅拉的串行外設(shè)接口(SPI)與網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)模塊連通。摩托羅拉的SPI設(shè)計(jì)能在微型控制器和能提供擴(kuò)展外設(shè)功能的電路板上的集成電路之間連通。其它的總線I2C類似于SPI是由Signetics/Philips半導(dǎo)體公司研制的產(chǎn)品。通過采用這些總線，要與可插入的接口卡相連的唯一硬件是合適的連接器。通過采用這種辦法，系統(tǒng)的連通協(xié)議只受可用的端口的限制。
SPI和I2C是提供連通的最低成本的方法，所有需要的是一個適配器或端口。優(yōu)選的實(shí)施例采用用RS-485串行接口。本發(fā)明的先進(jìn)的壓縮機(jī)控制和保護(hù)系統(tǒng)所用的協(xié)議、無論是簡單的SPI對端口連通、還是基于局域網(wǎng)應(yīng)用的RS-485的，均是主-從協(xié)議。當(dāng)采用局域網(wǎng)RS-485接口時(shí)，控制系統(tǒng)為主。如果需要采用其它的協(xié)議，壓縮機(jī)控制接口側(cè)的端口模塊為主。
節(jié)點(diǎn)地址的分配有32個節(jié)點(diǎn)地址來表示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。保留地址0用作主要的廣播信息，地址31用作總線信息。其余的地址用作從節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)地址包含在字節(jié)(Byte)0的5個最有效位中。
信息類型信息類型包含在字節(jié)Byte0的三個低有效位中，8種信息類型定義如下1．從狀態(tài)請求-該信息由主系統(tǒng)用來詢問從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。指定地址的從節(jié)點(diǎn)以一個或多個“狀態(tài)應(yīng)答”信息來響應(yīng)。該信息的分組長度為0(0)。
2．狀態(tài)應(yīng)答-該信息由從節(jié)點(diǎn)對來自主系統(tǒng)的從狀態(tài)請求指令進(jìn)行應(yīng)答。
3．控制指令-指令控制信息用于控制從節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動器輸出。分組件號為0(0)，這一類信息通常是單字節(jié)，并用作硬件復(fù)位指令。從節(jié)點(diǎn)中所有的位設(shè)為1產(chǎn)生一個硬件復(fù)位信號。
4．組態(tài)請求-主系統(tǒng)采用“組態(tài)讀取”信息來指令從節(jié)點(diǎn)通過一個或多個數(shù)據(jù)包來送出含著“組態(tài)數(shù)據(jù)”信息的組態(tài)數(shù)據(jù)，該信息的分組長度為0(0)。
5．組態(tài)數(shù)據(jù)-該組態(tài)數(shù)據(jù)信息用來在從節(jié)點(diǎn)已接收“組態(tài)讀取”信息時(shí)，送出包含從節(jié)點(diǎn)的組態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。這個數(shù)據(jù)通常儲存在從節(jié)點(diǎn)的快閃內(nèi)存EEROM中。它產(chǎn)生可指示節(jié)點(diǎn)類型、串聯(lián)號、制造日期、歷史記錄等的信息。
6．傳感器讀取請求-由主系統(tǒng)送出的“傳感器讀取”信息用以指令從節(jié)點(diǎn)送出它的傳感數(shù)據(jù)。該信息的分組長度為0。
7．傳感器數(shù)據(jù)-該類信息由從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)來自主系統(tǒng)的“傳感器讀取”信息而送出。
8．接受響應(yīng)-接受響應(yīng)信號由從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)來自主系統(tǒng)的信息而送出，它并不要求數(shù)據(jù)返回。該數(shù)據(jù)分組總是1個字節(jié)的ACK或NAK。
分組標(biāo)識號一種信息類型可以最多有8個分組。每個分組的長度可以有1～32個字節(jié)，并單獨(dú)送出。送出的第一組信息的標(biāo)號設(shè)定成要送出的分組數(shù)量。以后每個分組標(biāo)號遞減。最后一個分組包含將送出的最后的信息，該信息的分組標(biāo)識號為0(0)。
分組標(biāo)識號包含在字節(jié)Byte1的最有效的3個位中。
分組長度分組長度確定了每個信息中數(shù)據(jù)包的長度。數(shù)據(jù)包長度包含在字節(jié)1的低有效的5個位中。每個信息的一個分組最多有31個數(shù)據(jù)字節(jié)。僅有的例外是信息分組長度為0(0)字節(jié)。在此情況下信息中沒有數(shù)據(jù)分組。
節(jié)點(diǎn)類型可以為系統(tǒng)中任何可支持連通的部件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定義。一個好的例子是冷凍箱的控制，如果系統(tǒng)要求隔離，對單個或成組的傳感器和驅(qū)動器進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定義將是有意義的。這些定義將定義特定設(shè)備所要求的特殊信息和內(nèi)容。本文將僅著重于壓縮機(jī)的節(jié)點(diǎn)。
壓縮機(jī)節(jié)點(diǎn)壓縮機(jī)節(jié)點(diǎn)利用可得到的所有信息。組態(tài)數(shù)據(jù)信息類型5用于在主系統(tǒng)和每個壓縮機(jī)節(jié)點(diǎn)之間傳送壓縮機(jī)組態(tài)數(shù)據(jù)。該壓縮機(jī)在組裝時(shí)帶有預(yù)先組態(tài)好的數(shù)據(jù)。主系統(tǒng)可將“組態(tài)請求”指示發(fā)送到選定的壓縮機(jī)節(jié)點(diǎn)并得到一個已儲存數(shù)據(jù)的圖象。通過將它們送到適當(dāng)序列的組態(tài)數(shù)據(jù)包中并將它儲存在壓縮機(jī)中可以修改該圖象、或者可以構(gòu)成一個全新的圖象。典型的組態(tài)數(shù)據(jù)列出如下。
組態(tài)數(shù)據(jù)目錄壓縮機(jī)信息壓縮機(jī)型號壓縮機(jī)系列號應(yīng)用應(yīng)用溫度范圍致冷劑型號油標(biāo)號裝油量顧客信息客戶名字客戶代碼組態(tài)控制防止短周期排放壓力切入排放壓力切出可排放壓力傳感器選擇有效排放停止時(shí)間(Discharge trip time)排放放大器排放分流器排放溫度切出加油設(shè)定點(diǎn)停止加油設(shè)定點(diǎn)油觸發(fā)停機(jī)的設(shè)定點(diǎn)(oil Trip ser point)通油時(shí)間斷油時(shí)間加油時(shí)間振動限值(每10秒的脈沖數(shù))振動計(jì)數(shù)(周期數(shù))吸入壓力的低限吸入壓力的高限吸入放大器吸入分流器吸入壓力傳感器的選擇在組態(tài)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的其它信息是某些歷史信息，列出如下歷史記錄壓縮機(jī)循環(huán)次數(shù)壓縮機(jī)打開時(shí)間排放壓力斷開排放溫度電動機(jī)停機(jī)吸入壓力限位開關(guān)觸發(fā)停機(jī)振動開關(guān)觸發(fā)停機(jī)清除后的事件采用上述協(xié)議，將應(yīng)答傳感器數(shù)據(jù)請求的一些典型傳感器數(shù)據(jù)列出如下防止短周期時(shí)間-無符號32位(mS)排放壓力切入-有符號32位(高達(dá)6553.5KPa，儲備0.1KPa)排放壓力切出-有符號32位(高達(dá)6553.5KPa，儲備0.1KPa)排放停止時(shí)間-無符號16位(儲備0.01S)排放放大器-無符號32位排放分流器-無符號32位吸入壓力切入-有符號32位(+,-3276.7KPa，儲備0.1KPa)停止加油-無符號16位吸入壓力切出-無符號32位(+,-3276.7KPa，儲備0.1KPa)吸入放大器-無符號32位吸入分流器-無符號32位加油-無符號16位油觸發(fā)停機(jī)-無符號16位通油時(shí)間-無符號32位(mS)斷油時(shí)間-無符號32位(mS)加油時(shí)間-無符號16位(0.01S)振動限值-無符號16位-脈沖數(shù)/10秒振動計(jì)數(shù)-無符號8位-10秒時(shí)間現(xiàn)參見圖11，所示的壓縮機(jī)10用串行外設(shè)接口(SPI)將壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86連到中央控制系統(tǒng)254上。采用SPI界面和接口，壓縮機(jī)10的分系統(tǒng)86可通過與主網(wǎng)絡(luò)連通來控制。與主網(wǎng)絡(luò)的連接和連通最好是通過LonWorKs，不過其它的網(wǎng)絡(luò)連接、如SPI,CANBus、Derice Net、Internet/Intranet、BAC net或Proprietary連接都是可以設(shè)立的。圖12表示和一組壓縮器連通的采用集線架式接口256的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，圖13表示采用集線架/系統(tǒng)控制258作為接口和一組壓縮機(jī)10連通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，圖14表示采用互連網(wǎng)服務(wù)器260或局域網(wǎng)Intranet服務(wù)器262將壓縮機(jī)10和各個以態(tài)網(wǎng)Ethernet接口連接起來進(jìn)行連通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
伴隨著先進(jìn)的壓縮機(jī)控制和保護(hù)系統(tǒng)的研制的一個問題是可用于壓縮機(jī)的精確的油位傳感器。對這種傳感器的要求包括它沒有移動部件、它可與油槽中壓縮機(jī)內(nèi)部環(huán)境相協(xié)調(diào)，并且它的成本與現(xiàn)有的浮子式傳感器相比具有競爭力。兩個概念被認(rèn)為具有這種優(yōu)點(diǎn)。首先，具有溫度補(bǔ)償?shù)淖詿崾綗崦綦娮杈哂泻唵?、可靠和低成本的潛力。其次電容被認(rèn)為是一條潛在可靠的、精確的和低成本的途徑。
基于圖15所示的電容式傳感器300是這種油傳感器的一種選擇。油對制冷劑氣體具有足夠大的電絕緣常數(shù)，能夠得到一個有用的信號。如果電極同軸安置，這種裝置的可行結(jié)構(gòu)具有極與極之間不用校正的、始終一致電容。傳感器300包括空心的不銹鋼管302，使管內(nèi)裝有小的同軸安置的桿304。
圖16表示一個多熱電路液位傳感器320。傳感器320包括一個不均勻加熱的熱電偶陣列322。傳感器320要求采用總是安置在壓縮機(jī)的吸入氣體內(nèi)的、分開的不均勻加熱的熱電偶對來對不同氣體密度的影響進(jìn)行補(bǔ)償。就壓縮機(jī)的工作區(qū)上吸入氣體的壓力和溫度變化，已經(jīng)研制出一種數(shù)學(xué)模型，用裝在氣體內(nèi)的熱電偶的輸出來修正裝在潤滑劑中的熱電偶的輸出。
現(xiàn)參見圖17，公開了一種用于半密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)的壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86’的系統(tǒng)概略圖。圖17所示的分系統(tǒng)86’類似于圖5所示的分系統(tǒng)86，只是加上了油開關(guān)300的控制。一個半密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)類似于密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)，只是半密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)的殼是用螺栓連接在一起，而不是如圖所示的將殼12焊接在一起。另外，半密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)通常裝有正位移潤滑劑泵以保持半密封轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)的潤滑系統(tǒng)中的油壓。一個壓力傳感器監(jiān)視潤滑劑系統(tǒng)的壓力，該壓力傳感器通過一對終端302和304與控制塊138連通。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)確定的潤滑壓力較低或不適當(dāng)時(shí)，控制塊138的邏輯電路監(jiān)視潤滑情況。因油壓不夠而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的時(shí)間延遲避免了由于油壓變化引起的誤起跳問題。該壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86’的其余部分的功能和操作與上述壓縮機(jī)保護(hù)和控制分系統(tǒng)86相同。
在上面已詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的同時(shí)，應(yīng)該看到，本發(fā)明可在不背離所附權(quán)利要求的范圍和確切含意的前提下進(jìn)行各種修改、改型和變化。
權(quán)利要求
1．一種壓縮機(jī)組件包括一個壓縮機(jī)，裝在上述壓縮機(jī)上的至少一個溫度傳感器，裝在上述壓縮機(jī)上的至少一個壓力傳感器，一個與上述至少一個溫度傳感器和至少一個壓力傳感器連通的控制塊，上述控制塊可用于監(jiān)視上述壓縮機(jī)的工作特性。
2．按照權(quán)利要求1的壓縮機(jī)組件，還包括與上述控制塊連通的油位傳感器。
3．按照權(quán)利要求2的壓縮機(jī)組件，其中上述壓縮機(jī)包括一個殼，上述油位傳感器安置在上述殼內(nèi)。
4．按照權(quán)利要求2的壓縮機(jī)組件，還包括與上述壓縮機(jī)裝在一起的曲軸箱加熱器，上述曲軸箱加熱器與上述模塊連通。
5．按照權(quán)利要求1的壓縮機(jī)組件，還包括與上述控制塊連通的電磁控制系統(tǒng)。
6．按照權(quán)利要求5的壓縮機(jī)組件，其中上述壓縮機(jī)包括一個容量控制系統(tǒng)，上述容量控制系統(tǒng)與上述電磁控制系統(tǒng)連通。
7．按照權(quán)利要求5的壓縮機(jī)組件，其中上述壓縮機(jī)包括一個液體噴射系統(tǒng)，上述液體噴射系統(tǒng)與上述電磁控制系統(tǒng)連通。
8．按照權(quán)利要求5的壓縮機(jī)組件，其中上述壓縮機(jī)包括一個油噴射系統(tǒng)，上述油噴射系統(tǒng)與上述電磁控制系統(tǒng)連通。
9．一種壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)包括多臺壓縮機(jī)；和上述多臺壓縮機(jī)每臺關(guān)聯(lián)的一個控制塊；裝在上述多臺壓縮機(jī)每一臺上的至少一個溫度傳感器，上述至少一個溫度傳感器中的每個都可與相應(yīng)的控制塊連通，裝在上述多臺壓縮機(jī)每一臺上至少一個壓力傳感器，上述至少一個壓力傳感器中的每個都可與相應(yīng)的控制塊連通；和與上述每個控制塊的連通的中央控制器。
10．按照權(quán)利要求9的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，還包括裝在每臺上述多個壓縮機(jī)上的油位控制器，每個上述油位控制器與相應(yīng)的控制塊連通。
11．按照權(quán)利要求10的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，其中每臺上述多個壓縮機(jī)包括一個殼，每個上述油位傳感器裝在相應(yīng)的殼內(nèi)。
12．按照權(quán)利要求9的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，還包括裝在每個上述多臺壓縮機(jī)上的曲軸箱加熱器，每個上述油位傳感器與一個相應(yīng)的控制塊連通。
14．按照權(quán)利要求9的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，還包括裝在至少一臺上述多臺壓縮機(jī)上的電磁控制系統(tǒng)，上述電磁控制系統(tǒng)與相應(yīng)的控制塊連通。
14．按照權(quán)利要求13的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，其中上述電磁控制系統(tǒng)包括容量控制系統(tǒng)，該容量控制系統(tǒng)與上述電磁控制系統(tǒng)連通。
15．按照權(quán)利要求13的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，其中上述電磁控制系統(tǒng)包括一個液體噴射系統(tǒng)，上述液體噴射系統(tǒng)與上述電磁控制系統(tǒng)連通。
16．按照權(quán)利要求13的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)，其中上述電磁控制系統(tǒng)包括一個油噴射系統(tǒng)，上述油噴射系統(tǒng)與上述螺線管控制系統(tǒng)連通。
全文摘要
一種用于轉(zhuǎn)動式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)保護(hù)和控制系統(tǒng)對渦型機(jī)的溫度、壓力、誤接線和振動提供保護(hù)。振動保護(hù)包括與保護(hù)和控制系統(tǒng)的電路板集成在一起的振動傳感器。與至少一個定時(shí)器相連的振動傳感器監(jiān)視渦型機(jī)的振動,并在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)感知過量的振動時(shí)關(guān)閉機(jī)器。溫度系統(tǒng)監(jiān)視工作溫度狀態(tài),壓力系統(tǒng)監(jiān)視工作壓力,誤接線系統(tǒng)監(jiān)視供到壓縮機(jī)上的電源。一旦識別出不希望的特性,渦型機(jī)就停止工作。為簡化所需要的修理,這些保護(hù)系統(tǒng)集成在一個能識別關(guān)閉渦型機(jī)原因的獨(dú)立的分系統(tǒng)中。該分系統(tǒng)設(shè)有一個端口和/或一個串行外設(shè)接口,從而與中央操作和控制系統(tǒng)連通。
文檔編號G05B9/02GK1311397SQ0110488
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者漢克·E·米利特, 納塔拉詹·拉詹德蘭, 威廉·W·馬克羅斯基 申請人:科普蘭公司