[发明专利]在逆变器供电压缩机中识别“旋转失速”故障的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在一由换流器供电三相交流电动机驱动的压缩机中识 别“旋转失速”故障的方法。

背景技术

压缩机工作中可能出现以下故障，即“喘振(Surge)”、“失速(Stall)” 和“旋转失速(Rotating Stall)”。J.M.Sorokes于2003年2月通过Dresser-Rand Company，Houston，Texas公司发表了“Rotating Stall-An Overview of Dresser-Rand-Experience”(旋转失速-德莱赛兰公司实践概述)一文，文章 在详细介绍“旋转失速”故障之前，对上述几种故障作了简单说明。

“旋转失速”故障经常在“喘振”故障之前出现。这两种故障在一定范 围内都是允许的，不过由于“旋转失速”故障中会有振动现象出现，因此“旋 转失速”故障会导致材料疲劳。迄今为止，对“旋转失速”故障的识别只在 大型压缩机中借助于压力传感器和/或振动传感器进行。这种识别的品质和分 辨率与这些压力传感器和/或振动传感器的定位和数量有关。另外，这些压力 传感器和/或振动传感器的安装和分析也很复杂。使用压力传感器时，可能会 出现安装点密度和状态识别分辨率方面的问题。

DE 10 2004 060 206 B3中公开过一种由换流器供电三相电机驱动的压 缩机。所采用的换流器具有一场定向控制装置。该专利说明书提供了一种操 作换流器供电压缩机的方法，这种方法可以显著缩短喘振的持续时间并大幅 降低其强度。这种方法是根据压缩机的驱动换流器的信号电平和一预存的喘 振极限特性曲线测定该压缩机的实际工作状态。用换流器供电三相电机的信 号电平可以很快确定是否存在不允许的工作状态。为此须对驱动换流器产生 转矩的电流分量和转速实际值这两个参数加以利用。此外，该方法还需使用 喘振极限特性曲线和与转速相关的转矩特性曲线。

发明内容

本发明的目的是提供一种在换流器供电压缩机中通过使用驱动换流器 的信号电平来识别“旋转失速”故障的方法。

根据本发明，这个目的通过权利要求1所述的特征而达成。

本发明基于以下认识，即在换流器供电压缩机中，旋转失速会导致驱动 该压缩机的换流器供电三相交流电动机的电枢电流急剧下降。

本发明的方法是根据测得的换流器输出电流计算一产生转矩的电流分 量，这个电流分量与一转矩估计值相当。借助于一闭环转速控制装置，根据 一测得的与转速成比例的信号和一预定的与转速成比例的信号测定一产生 转矩的电流分量的额定值，该电流分量与一转矩额定值相当。将存在于场定 向控制装置中的电动机转矩估计值与一固定的电动机转矩额定值相比较。如 果该估计值与电动机转矩的固定额定值不一致，就表明存在“旋转失速”故 障。

在使用已有驱动变量的情况下，不必再设置附加的压力传感器和/或振动 传感器。

本发明所述方法的有利实施方式由从属权利要求2至7给出。

附图说明

下面借助附图对本发明作进一步说明，附图所示为一用于实施本发明所 述方法的装置的实施方式的示意图，其中：

图1为一换流器供电压缩机的框图，该压缩机包括一用于实施本发明所 述方法的装置；以及

图2为出现“旋转失速”故障时，测得电枢电流以时间为横坐标的曲线 图。

具体实施方式

在图1中，2表示一用于实施本发明所述方法的装置，4表示一负载侧 换流器，6表示一场定向控制装置，8表示一三相交流电动机，10表示一用 于检测一与转速成比例的信号ω的装置，12表示一压缩机。三相交流电动 机8在其定子侧与负载侧换流器4的输出端相连，该负载侧换流器又被称为 “逆变器”。压缩机12和用于检测一与转速成比例的信号ω的装置10与三 相交流电动机8的转子机械相连。负载侧换流器4是一电压源换流器的组成 部分。负载侧换流器4以其直流电压侧与一电压源直流链电路相连，一网侧 换流器也通过其直流电压侧连接在该电压源直流链电路上。为清楚起见，该 电压源换流器只显示为负载侧换流器4。