[发明专利]压缩机诊断和保护系统

说明书

(对相关申请的交叉引用)

本申请要求在2004年4月27日提交的美国临时申请No.60/565795的益处。在此引用上述申请的公开作为参考。

技术领域

本教导涉及压缩机，更特别地，涉及改进的供压缩机使用的诊断系统。

背景技术

压缩机可用于种类广泛的工业和家庭应用中，以循环致冷装置、热泵、HVAC或冷冻系统(总称“致冷系统”)中的致冷剂，以提供希望的加热或冷却效果。在上述应用中的任意一种中，压缩机应提供一贯且高效的操作，以保证特定的应用(即，致冷装置、热泵、HVAC或冷冻系统)正确地运行。

家用空调和致冷系统可包括间歇地跳闸(trip)系统的保护装置，这将使户主(homeowner)感觉不舒适，最终导致服务人员到家中修理系统的失效。保护装置可在检测到特定的故障或失效时关断压缩机，以保护压缩机不受损坏。另外，如果超过压力极限，那么，为了关断压缩机以防止损坏压缩机和系统部件，保护装置还可检测压缩机内或压缩机和相关的系统部件(即，蒸发器、冷凝器等)之间的压力。

可导致保护事项的故障的类型包括电气、机械和系统故障。电气故障对压缩机中的电机有直接的影响，而机械故障一般包含故障轴承或破断的零件。机械故障常常将各个部件的内部温度升高到较高的水平，由此导致压缩机的故障并可能损坏压缩机。

系统故障可归因于诸如设置在系统内的流体的不利的水平的系统条件或压缩机外面的阻塞流动条件。这些系统条件可将内部压缩机温度或压力升高到较高的水平，由此损坏压缩机并导致系统无效或失效。为了防止系统和压缩机损坏或失效，可以在存在上述条件中的任意一种时通过保护系统关断压缩机。

常规的保护系统一般作为离散的开关感测温度和/或压力参数，并在经历预定的温度或压力阈值时中断供给马达的电源。一般在压缩机中监视的参数包含：马达绕组的温度、螺旋包套(spiral wrap)或涡卷(scroll)(对于涡卷式压缩机(scroll-type compressor))的温度、排放(discharge)处的压力、引向马达的电流和连续的马达过载条件。另外，还可监视诸如风扇失效、装载损失或阻塞孔的系统参数，以防止损坏压缩机和系统。一般需要多个传感器以测量和监视各个系统和压缩机操作参数。一般地，测量的各个参数构成单个传感器，由此产生使用许多传感器的复杂的保护系统。

家用致冷系统的大多数共用保护配置使用高/低压断路开关(cutout switch)和多个传感器以检测压缩机和系统的各个单个操作参数。传感器产生指示压缩机和/或系统操作参数的信号并将其发送到处理电路，使得处理电路可确定什么时候关断压缩机以防止损坏。当压缩机或系统经历不利的条件时，处理电路指导断路开关关断压缩机。

与常规的系统相关的传感器必须迅速、精确地检测压缩机和/或系统经历的特定的故障.在没有多个传感器的情况下，当经历预定的阈值负载或电流时，常规的系统只会关断压缩机，由此，在确定问题之前，要求户主或服务人员执行许多试验以正确地诊断故障的原因.这样，常规的保护装置不能准确地指示特定的故障，因此不能用作诊断工具.

发明内容

一种系统包括：压缩机；与压缩机驱动连接的马达；确定高侧(highside)操作数据的第一传感器；确定低侧(low side)操作数据的第二传感器；以及从第一和第二传感器接收高侧操作数据和低侧操作数据的处理电路。处理电路处理高侧操作数据和低侧操作数据中的至少一个，以为压缩机选择操作模式。操作模式包括正常模式、降低容量模式和关断模式。

根据本发明，提供了一种系统，包括：在致冷电路中可操作的压缩机，所述压缩机具有外壳和设置在所述外壳内的马达；检测指示致冷电路的高压侧的操作条件的电流数据的第一传感器；检测指示致冷电路的低压侧的操作条件的排放管线温度数据的第二传感器；和从所述第一和第二传感器接收所述电流数据和所述排放管线温度数据、并比较所述电流数据和所述排放管线温度数据中的至少一个的变化率以识别故障。

根据本发明，提供了一种用于致冷电路中的压缩机的控制器，所述控制器包括：检测指示致冷电路的高压侧的操作条件的电流数据的第一传感器；检测指示致冷电路的低压侧的操作条件的排放管线温度数据的第二传感器；和从所述第一和第二传感器接收所述电流数据和所述排放管线温度数据、并比较所述电流数据和排放管线温度数据中的至少一个的变化率以识别故障。