專利名稱：壓縮機診斷和保護系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本教導涉及壓縮機，更特別地，涉及改進的供壓縮機使用的診斷系統(tǒng)。
背景技術：
壓縮機可用于種類廣泛的工業(yè)和家庭應用中，以循環(huán)致冷裝置、熱泵、HVAC或冷凍系統(tǒng)(總稱“致冷系統(tǒng)”)中的致冷劑，以提供希望的加熱或冷卻效果。在上述應用中的任意一種中，壓縮機應提供一貫且高效的操作，以保證特定的應用(即，致冷裝置、熱泵、HVAC或冷凍系統(tǒng))正確地運行。
家用空調和致冷系統(tǒng)可包括間歇地跳閘(trip)系統(tǒng)的保護裝置，這將使戶主(homeowner)感覺不舒適，最終導致服務人員到家中修理系統(tǒng)的失效。保護裝置可在檢測到特定的故障或失效時關斷壓縮機，以保護壓縮機不受損壞。另外，如果超過壓力極限，那么，為了關斷壓縮機以防止損壞壓縮機和系統(tǒng)部件，保護裝置還可檢測壓縮機內或壓縮機和相關的系統(tǒng)部件(即，蒸發(fā)器、冷凝器等)之間的壓力。
可導致保護事項的故障的類型包括電氣、機械和系統(tǒng)故障。電氣故障對壓縮機中的電機有直接的影響，而機械故障一般包含故障軸承或破斷的零件。機械故障常常將各個部件的內部溫度升高到較高的水平，由此導致壓縮機的故障并可能損壞壓縮機。
系統(tǒng)故障可歸因于諸如設置在系統(tǒng)內的流體的不利的水平的系統(tǒng)條件或壓縮機外面的阻塞流動條件。這些系統(tǒng)條件可將內部壓縮機溫度或壓力升高到較高的水平，由此損壞壓縮機并導致系統(tǒng)無效或失效。為了防止系統(tǒng)和壓縮機損壞或失效，可以在存在上述條件中的任意一種時通過保護系統(tǒng)關斷壓縮機。
常規(guī)的保護系統(tǒng)一般作為離散的開關感測溫度和/或壓力參數(shù)，并在經(jīng)歷預定的溫度或壓力閾值時中斷供給馬達的電源。一般在壓縮機中監(jiān)視的參數(shù)包含馬達繞組的溫度、螺旋包套(spiral wrap)或渦卷(scroll)(對于渦卷式壓縮機(scroll-type compressor))的溫度、排放(discharge)處的壓力、引向馬達的電流和連續(xù)的馬達過載條件。另外，還可監(jiān)視諸如風扇失效、裝載損失或阻塞孔的系統(tǒng)參數(shù)，以防止損壞壓縮機和系統(tǒng)。一般需要多個傳感器以測量和監(jiān)視各個系統(tǒng)和壓縮機操作參數(shù)。一般地，測量的各個參數(shù)構成單個傳感器，由此產(chǎn)生使用許多傳感器的復雜的保護系統(tǒng)。
家用致冷系統(tǒng)的大多數(shù)共用保護配置使用高/低壓斷路開關(cutout switch)和多個傳感器以檢測壓縮機和系統(tǒng)的各個單個操作參數(shù)。傳感器產(chǎn)生指示壓縮機和/或系統(tǒng)操作參數(shù)的信號并將其發(fā)送到處理電路，使得處理電路可確定什么時候關斷壓縮機以防止損壞。當壓縮機或系統(tǒng)經(jīng)歷不利的條件時，處理電路指導斷路開關關斷壓縮機。
與常規(guī)的系統(tǒng)相關的傳感器必須迅速、精確地檢測壓縮機和/或系統(tǒng)經(jīng)歷的特定的故障。在沒有多個傳感器的情況下，當經(jīng)歷預定的閾值負載或電流時，常規(guī)的系統(tǒng)只會關斷壓縮機，由此，在確定問題之前，要求戶主或服務人員執(zhí)行許多試驗以正確地診斷故障的原因。這樣，常規(guī)的保護裝置不能準確地指示特定的故障，因此不能用作診斷工具。

發(fā)明內容
一種系統(tǒng)包括壓縮機；與壓縮機驅動連接的馬達；確定高側(highside)操作數(shù)據(jù)的第一傳感器；確定低側(low side)操作數(shù)據(jù)的第二傳感器；以及從第一和第二傳感器接收高側操作數(shù)據(jù)和低側操作數(shù)據(jù)的處理電路。處理電路處理高側操作數(shù)據(jù)和低側操作數(shù)據(jù)中的至少一個，以為壓縮機選擇操作模式。操作模式包括正常模式、降低容量模式和關斷模式。
通過下面給出的詳細說明，本教導的適用性的其它領域將變得顯而易見。應當理解，詳細說明和特定的例子僅僅是為了解釋，其目的不在于限定本教導的范圍。


通過詳細的說明和附圖，可更全面地理解本教導，其中圖1是根據(jù)本教導的原理的壓縮機的透視圖；圖2是包含根據(jù)本教導的原理的保護系統(tǒng)的圖1的壓縮機的截面圖；圖3是包含根據(jù)本教導的原理的保護系統(tǒng)的圖1的壓縮機的截面圖；圖4是包含根據(jù)本教導的保護系統(tǒng)的壓縮機的截面圖；圖5是排放過熱與吸入過熱的關系的圖形表示；圖6是表示排放管線溫度隨吸入溫度升高而變化的圖形表示；圖7是表示排放管線溫度升高反映吸入壓力快速下降的圖形表示；圖8是表示壓縮機操作的三個階段啟動、準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)的圖形表示；圖9是圖2的保護系統(tǒng)的示意圖；圖10是說明圖9的保護系統(tǒng)的高側(high-side)控制算法的流程圖；圖11是說明圖9的保護系統(tǒng)的低側(low-side)控制算法的流程圖；圖12是由正常條件下的壓縮機排放管線溫度與低致冷劑裝載條件(charge condition)的關系曲線表示的低側傳感器響應的圖形表示；圖13是其它故障模式如何在壓縮機啟動后的第一個30～60秒的周期以及更長時間的周期中被排放管線溫度傳感器有區(qū)分地檢測的圖形表示；圖14是基于相對比正常的高的測量電流值的高側故障的圖形表示；圖15是壓縮機的操作模式的圖形表示；圖16是被加入熱泵系統(tǒng)中的圖1的壓縮機的示意圖；圖17是被加入網(wǎng)絡中的效率監(jiān)視系統(tǒng)的示意圖；圖18是表示供圖9的保護系統(tǒng)使用的故障樹的流程圖；圖19是壓縮機功率與冷凝溫度的關系的圖形表示；圖20是排放管線溫度與蒸發(fā)器溫度的關系的圖形表示；圖21是壓縮機質量流(mass flow)與排放管線溫度的關系的圖形表示；圖22是詳述壓縮機容量和效率算法的流程圖；圖23是壓縮機容量與冷凝器溫度的關系的圖形表示；圖24是壓縮機功率與環(huán)境溫度的關系的圖形表示；圖25是壓縮機效率與冷凝器溫度的關系的圖形表示；圖26是百分比冷凝器溫差與百分比容量的關系的圖形表示；圖27是基于冷凝器溫差的高側診斷的示意表示；圖28是基于排放過熱的低側診斷的示意表示；圖29是用于壓縮機安裝的流程圖；圖30是根據(jù)本教導的原理的效率監(jiān)視系統(tǒng)的流程圖；圖31是供圖29的壓縮機安裝過程使用的排放管線溫度減環(huán)境溫度與環(huán)境溫度的關系的圖形表示；圖32是供圖29的壓縮機安裝過程使用的電流與環(huán)境溫度的關系的圖形表示。
具體實施例方式
以下說明本質上僅是示例性的，其意圖決不是限制本教導、其應用或用途。
參照附圖，壓縮機10包括壓縮機保護和控制系統(tǒng)12，該壓縮機保護和控制系統(tǒng)12用于基于感測的壓縮機參數(shù)確定壓縮機10的操作模式，以在條件不利時通過限制操作保護壓縮機10。保護和控制系統(tǒng)12在包含常規(guī)模式、降低容量模式和關斷模式的操作模式之間轉換(toggle)壓縮機。壓縮機10將被描述為和示為渦卷(scroll)壓縮機，但應理解，任何類型的壓縮機可與保護和控制系統(tǒng)12一起使用。并且，雖然將在致冷系統(tǒng)11的上下文中說明壓縮機10，但壓縮機10可類似地被加入諸如但不限于熱泵、HVAC或冷凍系統(tǒng)的其它這種系統(tǒng)中。
特別參照圖1～4，壓縮機10被示為包含在頂部具有焊接頂蓋16的大致為圓筒狀的密封外殼14和具有在底部焊接的多個底腳(feet)20的基座(base)18。頂蓋16和基座18裝配到外殼14，使得限定壓縮機10的內部體積22。如圖2～4最好地示出的那樣，頂蓋16具有排放配件24，而外殼14類似地具有一般被配置在頂蓋16和基座14之間的入口配件26。另外，如下面進一步討論的那樣，電氣外罩28被牢固地固定到一般在頂蓋16和基座18之間的外殼14上，并可操作地支持其中的保護系統(tǒng)12的一部分。
曲軸30相對于外殼14被電馬達32旋轉驅動。馬達32包含由密封外殼14牢固地支持的定子34、穿過其中的繞組36和在曲軸30上壓配合的轉子38。馬達32和相關的定子34、繞組36和轉子38是可操作的，以相對于外殼14驅動曲軸30，由此壓縮流體。
壓縮機10還包含用于接收和壓縮流體的在其上表面上具有螺旋葉片或包套(wrap)42的繞動渦卷構件(orbiting scroll member)40。十字滑塊聯(lián)軸器(Oldham coupling)44位于繞動渦卷構件40和軸承箱46之間，并被用鍵固定到繞動渦卷構件40和非繞動渦卷構件48上。十字滑塊聯(lián)軸器44將旋轉力從曲軸30傳輸?shù)嚼@動渦卷構件40上，由此壓縮設置在繞動渦卷構件40和非繞動渦卷構件48之間的流體。十字滑塊聯(lián)軸器44及其與繞動渦卷構件40和非繞動渦卷構件48的交互作用優(yōu)選是在受讓人的共有的美國專利No.5,320,506中公開的類型，這里加入該發(fā)明的公開作為參考。
非繞動渦卷構件48還包含被定位為與繞動渦卷構件40的包套42嚙合的包套50。非繞動渦卷構件48具有與向上開放的凹座54連通的中心設置的排放通道52。凹座54與由頂蓋16和間壁56限定的排放配件24流體連通，使得受壓縮的流體經(jīng)由通道52、凹座54和配件24離開外殼14。非繞動渦卷構件48被設計為以諸如在上述美國專利No.4,877,382或美國專利No.5,102,316中公開的適當方式被安裝到軸承箱46上，在此加入這些專利的公開作為參考。
現(xiàn)在參照圖2和圖3，電氣外罩28包含下殼58、上殼60和空腔62。下殼58通過使用多個被焊接或另外牢固地固定到外殼14上的柱頭螺栓64被安裝到外殼14上。上殼60以相配的方式被下殼58容納并限定其間的空腔62?？涨?2可以是可操作的，以容納壓縮機保護和控制系統(tǒng)12的各個部件。
特別參照圖4，壓縮機10被示為兩步壓縮機，該兩步壓縮機具有有選擇地將繞動渦卷構件40與非繞動渦卷構件48分開以調節(jié)壓縮機10的容量的致動組件51。致動組件51可包含與繞動渦卷構件40連接的螺線管53和與螺線管53耦合的控制器55，該控制器用于控制螺線管53在伸出位置和縮回位置之間的移動。
螺線管53在伸出位置的移動將繞動渦卷構件40的包套42與非繞動渦卷構件48的包套50分開，以減少壓縮機10的輸出。相反，螺線管53的縮回移動繞動渦卷構件40的包套42使其更接近非繞動渦卷構件48的包套50，以增加壓縮機10的輸出。這樣，可以根據(jù)需要或響應故障條件調節(jié)壓縮機10的容量。致動組件51優(yōu)選是在受讓人的共有的美國專利No.6,412,293中公開的類型，這里加入該發(fā)明的公開作為參考。
參照圖2～11，保護和控制系統(tǒng)12一般包含一對傳感器66、68、處理電路70和電力中斷系統(tǒng)72。保護和控制系統(tǒng)12的傳感器66、68檢測系統(tǒng)11的累積參數(shù)，以在正常和異常故障條件下診斷操作條件和故障。由于處理電路70通過分析由傳感器66、68中的一個或兩個檢測的數(shù)據(jù)之間的趨勢和關系診斷壓縮機12和系統(tǒng)11的條件，因此由傳感器66、68檢測的參數(shù)稱為累積傳感器。另外，處理電路70可與控制器55通信，以基于由傳感器66、68檢測的系統(tǒng)條件或由處理電路70確定的故障控制壓縮機調節(jié)。
傳感器66一般提供與諸如壓縮機機械失效、馬達失效和電氣部件失效的高側故障有關的診斷，這些電氣部件失效諸如失相位(missingphase)、反相位、馬達繞組電流失衡、開路、低電壓、鎖定的轉子電流、過高的馬達繞組溫度、焊接或打開的接觸器和短循環(huán)。傳感器66監(jiān)視壓縮機電流和電壓，以確定和區(qū)分機械失效、馬達失效和電氣部件失效，并可如圖2所示被安裝到電氣箱28中，或如圖3所示被加入壓縮機10的外殼14內。在任一種情況下，諸如在受讓人的共有的美國專利No.6615594和在2004年12月30日提交的、要求在2003年12月30日提交的美國臨時專利申請No.600/533236的益處的美國專利申請No.11/027757中公開的那樣，傳感器66監(jiān)視壓縮機10吸取的電流并產(chǎn)生指示其的信號，在此引入這些專利的公開作為參考。
雖然這里所述的傳感器66可提供壓縮機電流信息，但控制系統(tǒng)12也可包含安裝在排放壓力區(qū)中的排放壓力傳感器13或安裝在諸如冷凝器的外部系統(tǒng)中的溫度傳感器15(圖16)。上述傳感器中的任一個或全部可與傳感器66一起使用，以向控制系統(tǒng)12提供額外的系統(tǒng)信息。
傳感器66向保護和控制系統(tǒng)12提供不需要遍及壓縮機10和系統(tǒng)11設置的獨立的傳感器就能迅速檢測諸如系統(tǒng)風扇失效或致冷劑超載的高側故障的能力。例如，由于在給定的電壓下被壓縮機10吸取的電流隨高側壓力迅速增加，因此，在壓縮機10吸取額外的電流時，壓縮機10的高側的壓力增加被迅速檢測到，并被報告給處理電路70。例如，當內部壓縮機部件經(jīng)歷諸如鎖定轉子條件的故障時，壓縮機馬達32在努力使鎖定條件自由的過程中吸取額外的電流。當馬達32吸取額外的電流時，傳感器66檢測所吸取電流的增加并通知處理電路70。
一般地，傳感器66測量由馬達32吸取的電流并指示系統(tǒng)11內的諸如致冷劑超載、熱交換器線圈變臟或冷凝器風扇失效的系統(tǒng)高側故障。上述故障中的每一種導致壓縮機10增加致冷劑的壓力以在整個系統(tǒng)10中對致冷劑加壓。例如，當熱交換器線圈阻塞、冷凝器風扇被卡住或致冷劑超載時，系統(tǒng)11內的致冷劑不完全汽化，并且壓縮機10被強制推動液相致冷劑使其穿過系統(tǒng)11。
由于液體致冷劑受到更大的摩擦阻力(即，在致冷劑和系統(tǒng)11的管道之間)，因此，與移動汽化的致冷劑使其穿過系統(tǒng)11相比，壓縮機10移動液體致冷劑使其穿過同一系統(tǒng)11的工作更加繁重。并且，液體致冷劑比汽化的致冷劑更致密，因此比等量的汽化致冷劑需要更大的冷凝器壓力。當強制壓縮機10更繁重地工作時，馬達32吸取額外的電流，這被傳感器66檢測到并被報告給處理電路70。
傳感器68一般提供諸如致冷劑低負載、管口堵塞、蒸發(fā)器吹風機失效或壓縮機泄漏的與低側故障有關的診斷。傳感器68可被設置在與壓縮機10的排放出口24或排放通道52(圖4)附近的位置，并監(jiān)視離開壓縮機10的壓縮流體的排放管線溫度。如圖2所示，傳感器68可位于壓縮機出口配件24附近，一般在壓縮機外殼14外面。在將傳感器68定位在外殼14的外面時，通過向傳感器68提供很容易地適于供實際中任何壓縮機使用和在任何系統(tǒng)中使用的能力，使壓縮機和系統(tǒng)設計變得靈活。
雖然傳感器68可提供排放管線溫度信息，但控制系統(tǒng)12也可包含吸入壓力傳感器17或低側溫度傳感器19(即，安裝在壓縮機10的入口的附近或安裝在諸如蒸發(fā)器的外部系統(tǒng)中)。上述傳感器的任何一種或全部可與傳感器68一起使用，以向控制系統(tǒng)12提供額外的系統(tǒng)信息。
雖然傳感器68可位于壓縮機10的外殼14的外面，但也可類似地如圖3所示在壓縮機10的外殼14內測量壓縮機10的排放溫度?？梢允褂靡话阍谂欧排浼?4采集的排放端口溫度以代替圖2中所示的排放管線溫度配置。密封端子組件74可與這種內部排放溫度傳感器一起使用，以保持壓縮機外殼14的密封本性，并可容易地被密封端子組件容納。
傳感器68向保護和控制系統(tǒng)12提供不需要遍及壓縮機10和系統(tǒng)11設置的獨立的壓力和吸入溫度傳感器就能夠迅速檢測諸如吹風機失效或致冷劑裝載損失的低側故障的能力。傳感器68檢測并監(jiān)視排放管線溫度，因而是壓縮熱的強的累積點。因此，傳感器68能夠迅速檢測壓縮機10內的溫度的升高并將信號發(fā)送給處理電路70。
排放管線溫度升高的一般原因包含致冷劑裝載損失；或致冷劑的流量由于吹風機失效受限制；或者，由于進入壓縮機10的低側或吸入側的致冷劑的量減少，管口阻塞。當致冷劑的流量減少時，由壓縮機馬達32和相關的內部部件消耗的電力超過壓縮進入的致冷劑所需要的量，由此導致壓縮機10的馬達32和相關的內部產(chǎn)部件溫度升高。升高的馬達和部件溫度部分散失到被壓縮致冷劑中，該被壓縮致冷劑從而與在正常的操作條件下相比過熱。在致冷劑通過排放配件24離開外殼14時，傳感器68檢測被壓縮致冷劑溫度的升高。
圖5給出排放過熱和吸入過熱之間的關系。一般地，排放過熱和吸入過熱之間的關系在大多數(shù)低側故障條件下一般為線性，并由下式控制，其中SHd是排放過熱，SHs是吸入過熱，TAmb是環(huán)境溫度SHd＝(1.3*SHs+30)+(0.5*(TAmb-95))吸入過熱和排放過熱之間的一般呈線性的關系使得，即使傳感器68被設置在壓縮機10的出口附近，傳感器68也能夠迅速檢測吸入過熱的增加。在圖6中進一步示出排放溫度和吸入溫度之間的關系，這種關系表示排放管線溫度是如何受吸入管線溫度升高影響的。圖6中所示的關系使得，即使傳感器68被設置在壓縮機10的出口附近，傳感器68也能夠迅速檢測由較高的吸入溫度導致的低側故障(諸如低裝載條件或管口阻塞)。
除了確定與吸入溫度的升高有關的低側故障，傳感器68還能夠檢測與吸入壓力的變化有關的故障。圖7表示對于諸如裝載損失或壓縮機高低漏泄(high-low leak)的低側故障吸入壓力如何迅速降低。如圖6所示，吸入壓力的迅速降低導致吸入的同時增加，由此導致排放管線溫度的上升。因此，如下面進一步參照圖12和圖13說明的那樣，控制系統(tǒng)12能夠基于來自傳感器68的讀數(shù)報告(declare)低側故障(諸如受限的熱膨脹值)。
當壓縮機10在經(jīng)過足夠長的關閉期之后被初始啟動時，由于壓縮機10還必須循環(huán)致冷劑使其穿過系統(tǒng)，因此初始排放管線溫度一般接近環(huán)境溫度。為了適應不同的環(huán)境(即，不同的環(huán)境條件)，并且為了減少環(huán)境對傳感器68迅速、精確地監(jiān)視排放管線溫度的能力的影響，傳感器68在壓縮機10啟動后的第一個三十到六十秒內監(jiān)視排放管線溫度的上升。
傳感器使得壓縮機10不必在取得溫度讀數(shù)之前達到穩(wěn)態(tài)。例如，在低側故障的條件下，吸入壓力在壓縮機操作的第一個三十到六十秒內降低最快。吸入壓力的降低導致更高的壓縮比和更嚴重的過熱。在壓縮機操作的第一個三十到六十秒內，過熱由傳感器68檢測。如果沒有這種配置，傳感器68會變得對周圍的環(huán)境敏感，由此增加傳感器68必須等待取得溫度讀數(shù)的時間。通過在啟動后很快取得溫度讀數(shù)(即，在三十到六十秒內)，傳感器68能夠與環(huán)境條件無關地迅速、一貫地檢測諸如吸入壓力損失的低側故障。
一般而言，高側或低側傳感器值隨壓縮機10的三個基本的操作階段即啟動、準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)階段變化。在各個階段取得的值可由控制系統(tǒng)12使用以監(jiān)視和診斷高側和低側故障。例如，圖8表示在示例性壓縮機10的啟動、準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)階段中的高側或低側傳感器的曲線圖。對于正常的曲線，排放管線溫度和電流在啟動的第一個六十秒內一般應逐漸增加，并應在會花費約10分鐘的準穩(wěn)態(tài)階段中開始變得線性更好。一旦進入穩(wěn)態(tài)階段，曲線就應恒定(即，由傳感器66、68取得的讀數(shù)不變)，并且，除非環(huán)境溫度突然改變，應在壓縮機10的整個操作中保持這種狀態(tài)。通過監(jiān)視傳感器66、68隨時間的變化速率，可以為各種操作環(huán)境溫度確定各個時間周期(即，啟動、準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài))。
例如，當傳感器66、68檢測到電流和/或排放管線溫度的突然變化時，可以為以加熱模式操作的熱泵檢測除霜周次。電流和排放管線溫度的變化是壓縮機10停止操作以使得系統(tǒng)11能夠執(zhí)行除霜的結果。因此，與處理電路70結合的傳感器66、68能夠在壓縮機啟動、準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)操作條件下檢測除霜周次。
如果實現(xiàn)的除霜周次沒有達到預定的時間量(即，一般大于六個小時的壓縮機運行時間)，那么控制系統(tǒng)12可報告換向閥被卡住。當沒有實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)使得傳感器66、68達不到穩(wěn)定的狀態(tài)時，控制12系統(tǒng)會報告熱膨脹閥“擺動(hunting)”。當熱膨脹閥連續(xù)調整其位置時，該閥被視為“擺動”(即，對穩(wěn)態(tài)位置的“擺動”)。
對于低側故障，與正常的曲線相比，排放管線溫度在啟動期間更迅速地升高。因此，在準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)階段期間實現(xiàn)更高的傳感器值。因此，控制系統(tǒng)12能夠在啟動期間基于排放管線溫度急劇上升迅速確定低側故障，然后，還能夠當在準穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個階段期間也實現(xiàn)比正常高的條件時確認該故障。
傳感器68在吸入和/或排放壓力的響應最能代表系統(tǒng)故障的周期中監(jiān)視壓縮機10的排放管線溫度。換句話說，根據(jù)感測的溫度和獲得溫度的時間之間的相關關系，指示特定的故障。排放管線溫度一般隨壓縮比和吸入過熱升高。因此，可通過分析不同的排放管線溫度特征，區(qū)分諸如流量管口(flow orifice)受限、系統(tǒng)風扇失效(即，蒸發(fā)器或冷凝器風扇等)、致冷劑裝載損失或壓縮機內部泄漏的幾種特定的低側系統(tǒng)故障。圖12表示由正常條件下的壓縮機排放管線溫度與低致冷劑裝載條件的關系曲線表示的低側傳感器響應的例子。可以看出，在第一個三十到六十秒期間以及在正常和低側故障模式之間的穩(wěn)態(tài)條件期間，排放管線溫度的升高明顯不同。圖13表示所有其它的故障模式如何在壓縮機啟動后的第一個三十到六十秒的周期以及更長時間的周期中被傳感器68有區(qū)分地檢測的另一示圖。
可以根據(jù)需要調整三十到六十秒的時間周期以通過使用環(huán)境溫度傳感器(下面說明)容納熱泵的冷卻和加熱模式之間的差別。應當注意，在容量可變的壓縮機的情況下，還能夠對各個容量段將該時間周期設為不同。如下面進一步討論的那樣，通過比較由傳感器66產(chǎn)生的信號和用傳感器68產(chǎn)生的信號，可以通過處理電路70精確、迅速地區(qū)分低側和高側故障。
如圖10和圖11所示，由傳感器66、68產(chǎn)生的高側和低側信號分別被發(fā)送到處理電路70以將操作參數(shù)與基線(base-line)參數(shù)相比較?；€參數(shù)在安裝壓縮機10時被確定，以為壓縮機10和系統(tǒng)11確定“正常”或無故障的操作條件。
在安裝時，確定壓縮機電流與時間的關系的“特征”，用于區(qū)分諸如冷凝器風扇失效的高側故障和致冷劑過載。壓縮機電流與時間的關系的“特征”稱為系統(tǒng)的基線讀數(shù)(BL)，并用于確定故障條件?？梢酝ㄟ^在初始安裝后的第一個24～48個小時的操作中自適應地檢測正常、無故障電流與環(huán)境溫度的關系，避免為特定的壓縮機尺寸或安裝校準傳感器66。
電流對時間的無故障特征向處理電路70提供用于比較由傳感器66、68感測的電流的基線。例如，當如圖14所示感測的電流超過該初始基線值預定量時，處理電路70將報告高側故障。應當注意，除了傳感器66，由于現(xiàn)場(field)中的電壓波動，考慮到電流的調整，可能進一步需要電壓感測。
提供環(huán)境溫度傳感器76，用于計算壓縮機電流與時間的關系，由此，環(huán)境溫度傳感器76提供給定環(huán)境的環(huán)境溫度。為了降低成本，也可以直接在提供處理電路70的控制器的電路板上加入環(huán)境傳感器76。作為替代方案，可以通過對排放管線溫度、感測的環(huán)境溫度讀數(shù)和壓縮機關閉時間執(zhí)行回歸方程擬合，確定給定環(huán)境的環(huán)境溫度。并且，由于環(huán)境溫度在壓縮機操作的第一個十到十五分鐘通常不變化，因此在壓縮機啟動時確定的初始排放管線溫度值可被用作環(huán)境溫度的近似值。
特別參照圖9～17，將詳細說明保護和控制系統(tǒng)12的操作。一般而言，壓縮機保護和控制系統(tǒng)12使用壓縮機10作為具有兩個累積參數(shù)的系統(tǒng)傳感器。由于高側故障一般導致比低側故障快的響應，因此，優(yōu)先級是首先使用壓縮機電流，以確定在著手確定任何低側故障之前是否存在高側故障。這樣，壓縮機保護和控制系統(tǒng)12能夠迅速感測和區(qū)分高側故障和低側故障。
圖16表示被加入具有蒸發(fā)器線圈80、冷凝器82、蒸發(fā)器風扇84、冷凝器風扇86和膨脹裝置88的熱泵系統(tǒng)11的壓縮機10。保護和控制系統(tǒng)12被加入系統(tǒng)11中，以檢測和區(qū)分諸如系統(tǒng)風扇失效或致冷劑過載的高側故障和諸如蒸發(fā)器或冷凝器風扇失效和低致冷劑裝載的低側故障。
在安裝時，確定用于區(qū)分高側故障的壓縮機電流對時間的基線特征。一旦基線得到確定，與傳感器66、68組合的處理電路70就用于監(jiān)視和診斷特定的壓縮機和系統(tǒng)故障。處理電路70與傳感器66、68一起工作，以指導電力中斷系統(tǒng)72在正常操作模式、降低容量模式和關斷模式之間轉換(toggle)壓縮機。
在圖10和圖11中給出傳感器66、68的控制算法。應當注意，圖10和圖11中的限定各個高側和低側故障的數(shù)據(jù)范圍本質上是示例性的，因此可以為不同的系統(tǒng)被修改。
在啟動壓縮機10時，傳感器66測量相對電流(即，與基線相比)，以確定是否存在高側故障。處理電路70從傳感器66接收電流和電壓數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理成隨時間變化的電力消耗的特征。特別地，處理電路70接收電流和電壓數(shù)據(jù)，并由下式確定功率(VA)VA＝電流*電壓。然后，在正常/無故障操作條件下，將功率值(VA)與在安裝時確定的基線特征(BL)相比較。
如果對于操作的第一個30秒由馬達32吸取的電力比基線特征(隨時間變化的電流)大約1.3倍，那么處理電路70確定高側故障。如圖10和圖14所示，處理電路70基于相對比標稱的高的測量電流值(即，基線特征的約1.3倍)確定高側故障(致冷劑過載或冷凝器線圈變臟)。相反，處理電路70基于相對比標稱的低的測量電流(即，基線特征的約0.9倍)確定低側故障(低致冷劑或蒸發(fā)器線圈變臟)。
如果在操作的30秒內檢測值比基線特征大約1.5倍，并且在第一個十分鐘后由馬達32吸取的電流比基線值小約0.7倍，那么處理電路70指示不同的高側失效模式。特別地，如圖14最好地示出的那樣，如果對于第一個30秒由馬達32吸取的電流比基線值大約1.5倍，并且在第一個十分鐘后由馬達32吸取的電流比基線值小約0.7倍，那么處理電路70指示冷凝器風扇失效。這種明顯的變化被檢測為由于壓縮機馬達失速和反向導致的條件。在任一種情況下，處理電路70將指導電力中斷系統(tǒng)72限制供給壓縮機10的電力，以停止操作或使得壓縮機10能夠以降低容量運行。
傳感器68與傳感器68一起工作，以向處理電路70提供足夠的信息以在啟動的30秒內迅速、精確地確定壓縮機和系統(tǒng)操作參數(shù)。在啟動的第一個30秒內，傳感器68測量排放管線溫度并產(chǎn)生指示其的信號。如圖15所示，信號被發(fā)送給處理電路70，以為壓縮機確定適當?shù)牟僮髂Ｊ?即，正常模式、降低容量模式或關斷模式)。
如圖13最好地示出的那樣，如果壓縮機啟動后的感測的溫度上升大于例如70度(正常的大致1.5倍)，并且十分鐘后功率消耗小于約0.9倍的基線值，那么報告低裝載或阻塞管口故障。如圖13最好地示出的那樣，如果在操作的第一個30秒內感測的溫度上升小于50度、但在操作的15分鐘后大于100度，使得在操作的十分鐘后功率值小于約0.9倍的基線，那么報告吹風機失效或熱膨脹值失效。如果在操作的第一個30秒后感測的溫度小于45度、但在操作的第一個15分鐘后大于25度，使得在操作的十分鐘后功率值小于約0.9倍的基線，那么報告吹風機失效或阻塞管口故障。最后，如果感測的溫度小于25度，使得在操作的十分鐘后功率值小于約0.9倍的基線，那么報告壓縮機泄漏。
如果處理電路70確定壓縮機10和系統(tǒng)11在預定的操作參數(shù)內運行，那么系統(tǒng)70將允許壓縮機10和系統(tǒng)11的操作。處理電路70與傳感器66、68一起工作，以區(qū)分高側和低側壓縮機和系統(tǒng)故障。另外，處理電路70和傳感器66、68用于區(qū)分特定的高側和低側故障，以將戶主或服務人員引導到特定的壓縮機或系統(tǒng)故障。在這樣做時，優(yōu)先級是在著手確定任何低側故障前首先使用壓縮機電流以確定是否存在高側故障。這樣，可以在哪種故障首先發(fā)生方面隨時間區(qū)分兩種故障(即，高側和低側)，以迅速、精確地確定特定的高側或低側故障。
保護和控制系統(tǒng)12還包含多個發(fā)光器件(LED)以就壓縮機和系統(tǒng)10、12的狀態(tài)向用戶報警。如圖1和圖9所示，在一種配置中，系統(tǒng)12包括綠光LED、黃光LED、和紅光LED 90、92、94。當壓縮機在正常的條件下運行且傳感器66、68沒有檢測到任何故障時，綠光LED 92變亮。黃光LED 94變亮以指示系統(tǒng)故障。特別地，如果傳感器66、68通過使用上面討論的控制算法檢測到故障條件，那么處理電路70將使黃光LED 92變亮以向用戶報警系統(tǒng)故障。應當注意，當檢測到系統(tǒng)故障、但壓縮機10在其它方面正常運行時，黃光LED 92將變亮，以表示壓縮機10在預定的可接受參數(shù)內運行但系統(tǒng)11正經(jīng)受與系統(tǒng)有關的故障。
當壓縮機10經(jīng)受內部壓縮機故障時只有紅光LED 94變亮。這樣，當壓縮機10和系統(tǒng)11均經(jīng)受故障時，綠光和紅光LED 90、94均變亮。當檢測到壓縮機故障時，將只有紅光LED 94變亮?？傊G光、黃光、和紅光LED 90、92、94獨立地變亮，以特別地區(qū)分壓縮機和系統(tǒng)故障。這種區(qū)別證明是對用戶或修理人員有用的工具。例如，用戶或修理人員可迅速觀察在壓縮機10的電氣箱28上顯示的LED 90、92、94，并迅速診斷問題?？梢岳斫?，這種診斷系統(tǒng)防止不正確的診斷和對運行的壓縮機的不必要的更換。
處理電路70除了使LED 90、92、94變亮外還可將壓縮機和系統(tǒng)故障狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳達給中央系統(tǒng)。換句話說，處理電路70可與網(wǎng)絡100連接以提供壓縮機和系統(tǒng)操作參數(shù)(圖17)。壓縮機和系統(tǒng)操作參數(shù)可被網(wǎng)絡100收集和分析，以預測和免受未來的壓縮機和/或系統(tǒng)故障。例如，如果壓縮機10在某些循環(huán)周次上或這些循環(huán)周次附近經(jīng)受封條(seal)破斷，那么操作者可計劃在關斷周期中維修壓縮機10，而不是在正常的使用中關斷壓縮機10和系統(tǒng)11?？梢岳斫?，這種預定的維修防止在正常的使用中關斷壓縮機10和系統(tǒng)11，由此增加壓縮機和系統(tǒng)效率。
系統(tǒng)控制器可通過獨立地檢查其它傳感器的狀態(tài)和諸如風扇速度、油溫等的可以使用的分量確認處理電路70的診斷。例如，系統(tǒng)控制器可基于控制器可用的風扇速度數(shù)據(jù)確認處理電路70的風扇失效測定。
網(wǎng)絡100除了包括系統(tǒng)控制器外，還可包括在圖17中示意地示為71的諸如個人數(shù)據(jù)助理或小型手機的手持計算裝置。手持計算裝置71可由技術人員或修理人員使用以與處理電路70通信。例如，手持裝置向技術人員或修理人員提供在當?shù)?即，在現(xiàn)場)或從遠程位置即刻檢查壓縮機操作條件(即，例如，排放管線溫度和電流數(shù)據(jù))的能力?？梢岳斫?，由于可以在設施內的任何位置迅速請求和接收壓縮機操作數(shù)據(jù)，因此，當多個壓縮機10與大型網(wǎng)絡100上的系統(tǒng)控制器連接時，這種裝置變得有用。
如上面討論的那樣，處理電路70從各個傳感器66、68接收高側和低側信號，以通過電力中斷系統(tǒng)72規(guī)定壓縮機模式。電流感測(即，傳感器66)和排放管線溫度(即，傳感器68)的組合提供執(zhí)行“智能”系統(tǒng)保護的機會。
智能系統(tǒng)向保護和控制系統(tǒng)12提供區(qū)分“軟”保護和“硬”保護的能力。例如，如圖15所示，在檢測到低側故障時，“軟”模式會在使得壓縮機10能夠以降低方式操作的努力中用間歇的功率限制允許壓縮機繼續(xù)操作。假如降低操作被視為安全，那么允許壓縮機10的降低操作在修理之前提供連續(xù)的致冷(或在熱泵應用中提供連續(xù)的加熱)?？梢酝ㄟ^使用致動組件51實現(xiàn)壓縮機10的這種操作。
例如，如果特定的低側故障允許壓縮機10在降低容量下操作(即，所謂的“沿跛模式(limp-along mode)”，那么，通過控制器55，致動組件51可通過螺線管53和繞動渦卷構件40之間的交互作用將繞動渦卷包套42與非繞動渦卷包套50分開。繞動渦卷包套42與非繞動渦卷包套50的分開允許壓縮機容量減少，并因此使得壓縮機10能夠在某些低側故障中操作。
但是，如圖15所示，如果檢測到嚴重的高溫低側故障(即，排放管線溫度高于260)，或者嚴重的低溫低側故障(即，排放管線溫度低于135)，那么處理電路70將引導電力中斷系統(tǒng)72將壓縮機10放在關斷模式，直到執(zhí)行修理。
雖然圖15示出低側故障的操作溫度范圍，但應理解，限定低側故障的壓縮機操作模式的溫度范圍可取決于特定的壓縮機10或系統(tǒng)11。換句話說，限定正常、降低容量和關斷模式的特定范圍可根據(jù)特定的壓縮機10和應用而改變?？梢酝ㄟ^使用特定的高側故障產(chǎn)生類似的用于限定正常、降低容量和關斷模式的圖。這種配置會限定壓縮機的可接受的功率消耗范圍，并因此會規(guī)定壓縮機10可在降低容量模式下繼續(xù)操作而不導致?lián)p壞的可接受的故障。同樣，限定可接受的操作參數(shù)的高側范圍可類似地根據(jù)特定的壓縮機10和系統(tǒng)11波動。
處理電路70能夠通過獲知特定的高側或低側故障的原因為壓縮機10規(guī)定特定的操作模式。例如，如果電路70獲知特定的低側故障將在45分鐘內跳閘(trip)內部保護器102，那么壓縮機10會繼續(xù)安全運行約30分鐘。這種故障將壓縮機10放在“軟”模式，由此處理電路70引導電力中斷系統(tǒng)72將供給壓縮機10的電力限制為30分鐘，以避免跳閘內部保護器102并/或通過致動組件51將繞動渦卷包套42與非繞動渦卷包套48分開。
“硬”模式中斷(disrupt)供給壓縮機10的電力，以有效地關斷進一步的操作，直到執(zhí)行維護和修理。僅在必須進行以保護壓縮機和系統(tǒng)10、11以及防止大修的情況下才采用“硬”模式。同樣，處理電路70獲知是否可接受連續(xù)操作的唯一方法是獲知故障的特定原因。在“硬”模式的情況下，處理電路72引導電力中斷系統(tǒng)72限制供給壓縮機10的所有電力，由此將壓縮機10放在關斷模式。
除了感測和診斷高側和低側故障，壓縮機保護和控制系統(tǒng)12還向用戶提供跟蹤和控制壓縮機10的功率消耗和能量使用的能力。圖17表示將功率消耗算法加入網(wǎng)絡100中的示意圖。監(jiān)視和存儲電流和電壓數(shù)據(jù)使得用戶能夠估計壓縮機功率消耗。特別地，通過將電壓乘以電流，可以確定壓縮機和系統(tǒng)10、11的功率消耗。
通過將電壓和電流的乘積乘以估計的功率因子，可精確地確定壓縮機10和系統(tǒng)11的功率消耗。功率因子基本上校正從需給電表(utility meter)供給的功率讀數(shù)，并提供消耗的實際功率的指示(即，由壓縮機10消耗的實際功率)。可以對時間積分功率數(shù)據(jù)，以提供諸如瓦特每天/月的能量使用數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)對于能量和系統(tǒng)執(zhí)行分析是有用的。
如上所述，壓縮機保護和控制系統(tǒng)12從傳感器68接收排放管線溫度數(shù)據(jù)，并從傳感器66接收電流數(shù)據(jù)，以確定和區(qū)分高側和低側故障。該信息一般用于確定和區(qū)分高側和低側故障，以更好地診斷壓縮機和系統(tǒng)失效。除了上述的方面，這種信息還可用于確定與壓縮機10和系統(tǒng)11有關的其它操作參數(shù)。特別地，排放管線溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)可用于確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱、排放過熱、壓縮機容量和壓縮機效率。如下面進一步說明的那樣，這種信息在優(yōu)化壓縮機和系統(tǒng)操作中以及在使壓縮機安裝簡化和流線型化中是有用的。
參照圖18，給出故障樹110，該故障樹110通過使用諸如冷凝器溫度和蒸發(fā)器溫度的變量，說明壓縮機保護和控制系統(tǒng)12如何使用排放管線溫度和電流信息以確定與壓縮機操作有關的特定故障。如下面進一步說明的那樣，從通過傳感器66、68獲得的排放管線溫度和電流數(shù)據(jù)確定蒸發(fā)器和冷凝器溫度。
當系統(tǒng)11經(jīng)受不充分的冷卻或不經(jīng)受冷卻條件時，系統(tǒng)12確定壓縮機10已失效、正在運行但周次在保護器上、還是正在運行但是是以降低容量。如果壓縮機10已失效，那么控制系統(tǒng)12區(qū)分電氣失效和機械失效。如果失效被認為是電氣失效，那么系統(tǒng)12檢查壓縮機馬達和相關的電氣部件。如果失效被認為是機械失效，那么系統(tǒng)12檢查鎖定的轉子條件。
如果壓縮機10正在運行但是周次在保護器上，那么系統(tǒng)12確定系統(tǒng)是否正經(jīng)受低電壓條件。另外，系統(tǒng)12還對高冷凝器溫度/高電流條件或低蒸發(fā)器溫度/低電流條件進行檢查。如果高冷凝器溫度/高電流條件被確定，那么報告高側故障。如果低蒸發(fā)器溫度/低電流條件被確定，那么報告低側故障。如果低蒸發(fā)器溫度/低電流條件連同高排放溫度一起被確定，那么系統(tǒng)12還能夠報告故障為裝載損失、管口阻塞或吹風機/熱膨脹值失效。如果低蒸發(fā)器溫度/低電流條件連同低排放溫度一起被確定，那么系統(tǒng)12還能夠報告故障為吹風機/管口失效或管口尺寸過大。
如果壓縮機10正在運行但是是以降低容量，那么系統(tǒng)12對高蒸發(fā)器/低電流條件進行檢查。如果高蒸發(fā)器/低電流條件伴隨低排放溫度，那么系統(tǒng)12報告內部壓縮機高低泄漏。
上面的故障樹110除了依賴于電流和排放溫度讀數(shù)外還依賴于蒸發(fā)器溫度和冷凝器溫度讀數(shù)，以確定壓縮機10或系統(tǒng)11經(jīng)受的故障。系統(tǒng)12可通過使用設置在蒸發(fā)器80或冷凝器82中的每一個中的溫度或壓力傳感器獲得這種信息。在這種系統(tǒng)中，溫度或壓力讀數(shù)由單個的傳感器簡單地讀取，并被傳輸給處理電路70用于處理，或可從另一系統(tǒng)控制器獲得。另外，使用這些傳感器雖然有效，但增加整個系統(tǒng)開銷的成本和復雜性。
作為使用這些傳感器的優(yōu)選替代方案，本系統(tǒng)12可替代性地僅基于從傳感器66、68接收的排放管線溫度和電流信息確定蒸發(fā)器溫度和冷凝器溫度。參照圖19，該圖表示壓縮機功率隨蒸發(fā)器溫度(Tevap)和冷凝器溫度(Tcond)的變化關系。如圖所示，不管蒸發(fā)器溫度如何，功率都保持相當恒定。因此，雖然精確的蒸發(fā)器溫度是由二階(degree)多項式(即，二次函數(shù))確定的，但為了控制，蒸發(fā)器溫度可由一階多項式(即，線性函數(shù))確定，并可例如在冷卻模式中被近似為大致45。換句話說，當確定冷凝器溫度時，與選擇不正確的蒸發(fā)器溫度有關的誤差極小。
圖19包括Y軸上的壓縮機功率和X軸上的冷凝器溫度。壓縮機功率P是通過應用下面的公式確定的，其中，A是由傳感器66獲得的測量的壓縮機電流，V是測量的電壓V(由電壓傳感器獲得)
P＝V*A冷凝器溫度是對單個壓縮機計算的，因此是壓縮機型號和尺寸所特有的。在確定冷凝器溫度中使用以下的等式，其中P是壓縮機功率，C0～C9是壓縮機特有的常數(shù)、Tcond是冷凝器溫度，Tevap是蒸發(fā)器溫度P＝C0+(C1*Tcond)+(C2*Tevap)+(C3*Tcond^2)+(C4*Tcond*Tevap)+(C5*Tevap^2)+(C6*Tcond^3)+(C7*Tevap*Tcond^2)+(C8*Tcond*Tevap^2)+(C9*Tevap^3)上式可應用于所有的壓縮機，常數(shù)C0～C9如壓縮機制造商公布的那樣是壓縮機型號和尺寸特有的，并且，必要時可以通過以很小的精度損失將該式降低為二階多項式，簡化該式。可以通過使用手持施工工具在安裝過程中的現(xiàn)場中由制造商將等式和常數(shù)加載到處理電路70中，或直接將其從因特網(wǎng)下載到處理電路70中。
通過參考給定系統(tǒng)的蒸發(fā)器溫度與壓縮機功率消耗的關系曲線(作為一階或二階多項式)，確定特定的壓縮機功率(基于測量的由傳感器66吸取的電流)時的冷凝器溫度?？梢酝ㄟ^對照測量的電流讀數(shù)與蒸發(fā)器溫度關系曲線讀取冷凝器溫度。因此，冷凝器溫度簡單地隨讀取在傳感器66上吸取的電流變化。例如，圖13表示3400瓦的示例性功率消耗(由傳感器66讀取的吸取電流確定)。處理電路70能夠通過簡單地對照給定的蒸發(fā)器溫度(即，如示出的那樣，為45、50或55)的3400瓦的功率消耗確定冷凝器溫度，以確定相應的冷凝器溫度。應當注意，蒸發(fā)器溫度可近似為45、50或55而不會對冷凝器溫度計算產(chǎn)生大的影響。因此，當進行上述計算時系統(tǒng)12一般選擇45。
參照圖20，一旦獲知冷凝器溫度，就可通過畫出排放管線溫度與冷凝器溫度的關系曲線確定精確的蒸發(fā)器溫度。應當注意，在確定冷凝器溫度中使用的蒸發(fā)器溫度是近似值(一般為45～55之間)。近似不會對冷凝器溫度計算造成大的影響，因此，這種近似是可接受的。但是，當進行容量和效率計算時，需要精確的蒸發(fā)器溫度。
通過參照由傳感器66感測的排放管線溫度與計算的冷凝器溫度的關系曲線(即，從圖19)確定蒸發(fā)器溫度，并可通過迭代對其進行精確確定。得到的蒸發(fā)器溫度是真實的蒸發(fā)器溫度的更特定的表示，因此在進行容量和效率計算時更有用。
一旦獲知冷凝器和蒸發(fā)器溫度，壓縮機質量流、壓縮機容量和壓縮機效率就均可被確定。通過畫出作為質量流(bm/hr)和排放管線溫度的函數(shù)的冷凝器溫度和蒸發(fā)器溫度，確定壓縮機質量流。通過參照感測的排放管線溫度時的蒸發(fā)器溫度和冷凝器溫度的交點，確定質量流。例如，圖21表示，對于180的排放管線溫度、120的蒸發(fā)器溫度和49的蒸發(fā)器溫度，壓縮機的質量流大致為600bm/hr。
圖22是說明壓縮機容量算法和壓縮機效率算法的流程圖。兩種算法在進行容量和效率計算中使用排放管線溫度和電流。
通過首先從各個傳感器66、68獲得排放管線溫度和電流數(shù)據(jù)確定壓縮機容量。一旦收集到數(shù)據(jù)，處理電路70就參照壓縮機標稱容量大小以建立常數(shù)C0～C9。如上面討論的那樣，上述數(shù)據(jù)使得處理電路70能夠計算冷凝器溫度和蒸發(fā)器溫度。這種信息還使得處理電路70能夠通過應用下式確定壓縮機容量信息，其中，X是壓縮機容量，Y0～Y9是壓縮機特有的常數(shù)，Tcond是冷凝器溫度，Tevap是蒸發(fā)器溫度X＝Y0+(Y1*Tcond)+(Y2*Tevap)+(Y3*Tcond^2)+(Y4*Tcond*Tevap)+(Y5*Tevap^2)+(Y6*Tcond^3)+(Y7*Tevap*Tcond^2)+(Y8*Tcond*Tevap^2)+(Y9*Tevap^3)上式可應用于所有的壓縮機，常數(shù)Y0～Y9如壓縮機制造商公布的那樣是壓縮機型號和尺寸特有的?？梢杂芍圃焐袒蛲ㄟ^使用手持施工工具在安裝過程中的現(xiàn)場中將等式和常數(shù)加載到處理電路70中?？梢酝ㄟ^使用手持施工工具在安裝過程中的現(xiàn)場中由制造商將等式和常數(shù)加載到處理電路70中，或直接將其從因特網(wǎng)下載到處理電路70中。
參照圖23，可以通過畫出壓縮機容量和冷凝器溫度的關系曲線確定不同的蒸發(fā)器溫度的壓縮機容量?？梢酝ㄟ^如圖24所示畫出壓縮機功率與環(huán)境溫度的關系曲線確定壓縮機標稱噸位大小。這樣，對于具有預先限定的常數(shù)(即，Y0～Y9)的給定的壓縮機，處理電路簡單地參照計算的冷凝器溫度與計算的蒸發(fā)器溫度或壓縮機噸位之間的關系，以確定壓縮機容量。
通過畫出作為壓縮機效率和冷凝器溫度的函數(shù)的蒸發(fā)器溫度，確定壓縮機效率。通過在傳感器66、68測量排放管線溫度和電流，確定冷凝器和蒸發(fā)器溫度。一旦處理電路70確定蒸發(fā)器溫度和冷凝器溫度，就可如圖25所示確定壓縮機效率。
如圖22所示，通過首先通過調整吸入管線過熱和吹風機熱確定凈蒸發(fā)器線圈容量，確定系統(tǒng)效率。通過首先使用下式確定排放過熱，確定吸入管線過熱SHd＝排放管線溫度-Tcond一旦排放過熱被確定，就可用在圖形上以圖5表示的下式確定吸入過熱SHd＝(1.3*SHs+30°)+(0.5*(TAmb-95°))一旦系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，就作為凈蒸發(fā)器線圈容量與壓縮機、風扇和吹風機功率的總和的比值導出系統(tǒng)效率。確定啟動或準穩(wěn)態(tài)時的系統(tǒng)效率不提供系統(tǒng)效率的可靠的指示。因此，一旦系統(tǒng)11處于穩(wěn)態(tài)(即，壓縮機10已運行約10分鐘)，就必須確定系統(tǒng)效率。通過在68上測量電流，確定壓縮機功率?？梢酝ㄟ^類似的電流傳感器測量吹風機和風扇功率，并將其傳達給處理電路70和/或系統(tǒng)控制器。
一旦壓縮機容量被確定，就可以使用冷凝溫度和環(huán)境溫度以確認高側或低側故障。圖26表示冷凝器溫差(TD)與容量的關系圖。一般而言，產(chǎn)生正常冷凝器TD的約50％的故障被視為嚴重的低側故障，而產(chǎn)生大于正常冷凝器TD的約150％的故障被視為嚴重的高側故障。這些計算使得處理電路能夠進一步對故障分類并確認故障確定結果。
圖27提供另外的將故障分類為低側故障或高側故障甚至使得處理電路70能夠報告各種程度的高側和低側故障的方法。一般在TD1和TD2之間限定的正常溫差(TD)可具有諸如中等高側故障、嚴重高側故障、中等低側故障和嚴重低側故障的各種程度的高側和低側故障。這種分類向控制系統(tǒng)12提供使得壓縮機10能夠以全容量或以降低容量在某些故障條件下操作或完全停止操作的能力。
例如，在中等高側或低側故障下，處理電路70可使得壓縮機10能夠以“沿跛”模式操作，以在較低的輸出下提供壓縮機的操作，而諸如嚴重高側或低側故障的一些故障要求處理電路70立即關斷壓縮機10。當在不嚴重的故障條件下允許壓縮機10的一些用途時，這種操作充分地保護壓縮機10。
除了基于溫差對故障分級，控制系統(tǒng)12還可如圖28所示基于排放過熱對故障分類(即，嚴重、中等等)。如上面討論的那樣，排放過熱一般是指排放管線溫度和冷凝器溫度之間的差值。這種分類使得處理電路70能夠類似地允許壓縮機10在存在某些故障條件時操作，即使是以降低容量操作。這種操作通過在諸如回灌(floodback)和濕吸入條件的嚴重條件下停止壓縮機10的操作、而在不嚴重的故障條件下通過允許壓縮機10的一些用途隨時優(yōu)化壓縮機10的輸出，充分地保護壓縮機10。
除了提供與壓縮機和系統(tǒng)故障信息有關的信息，傳感器66、68還可在安裝時被使用。圖29表示詳細說明基于冷凝器TD和排放過熱示例性安裝檢查壓縮機10的流程圖。如圖22所示，在完成安裝后，壓縮機10的初始效率被確定。
在安裝時，用致冷劑裝載壓縮機10，并使其運行三十分鐘。如上面討論的那樣，處理電路70能夠通過監(jiān)視傳感器66、68確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、排放過熱和吸入過熱。例如，如圖29所示，這種信息使得安裝人員能夠在安裝時確定諸如風扇阻塞或裝載過量或不足的故障的準確原因。例如，如果冷凝器溫度高于預定的水平，那么安裝人員會查看是系統(tǒng)11過載還是冷凝器風扇被阻塞。相反，如果冷凝器溫度低于預定的水平，那么安裝人員會檢查排放過熱以區(qū)分裝載過量/不足以及蒸發(fā)器/冷凝器風扇阻塞。因此，傳感器66、68使得安裝人員能夠在不需要外部量器和設備的情況下診斷壓縮機10和系統(tǒng)11。
圖31表示排放管線溫度可與環(huán)境溫度傳感器一起使用，以向安裝人員提供額外的診斷工具。特別地，特定的溫差(即，排放管線溫度-環(huán)境溫度)與特定的故障條件有關。因此，該溫差對于正確地診斷壓縮機10和系統(tǒng)11的安裝人員是有用的。
圖32還表示，在安裝時檢查排放管線溫度之后，可使用電流測量以進一步診斷壓縮機10和系統(tǒng)11。特別地，一旦獲知排放管線溫度是令人滿意的，由傳感器66獲得的電流讀數(shù)就可使有意義的附加區(qū)域變窄。
如上所述，保護和控制系統(tǒng)12使用單組因變量(即，排放管線溫度和電流)以導出多個自變量(即，蒸發(fā)器溫度、冷凝器溫度和吸入過熱)。這些自變量然后與因變量一起被系統(tǒng)12使用，以診斷壓縮機10和系統(tǒng)11，由此優(yōu)化壓縮機和系統(tǒng)性能。
本教導的說明在本質上僅是示例性的，因此，不背離本教導的要點的變化規(guī)定為在本教導的范圍內。這種變化不應被視為背離本教導的精神和范圍。
權利要求
1.一種系統(tǒng)，包括在致冷電路中可操作的壓縮機，所述壓縮機具有外殼和設置在所述外殼內的馬達；指示致冷電路的高壓側的操作條件的第一傳感器檢測高側數(shù)據(jù)；指示致冷電路的低壓側的操作條件的第二傳感器檢測低側數(shù)據(jù)；和從所述第一和第二傳感器接收所述高側數(shù)據(jù)和所述低側數(shù)據(jù)、并處理所述高側數(shù)據(jù)和低側數(shù)據(jù)中的至少一個、以為所述壓縮機選擇操作模式的處理電路，所述操作模式包括正常模式、降低容量模式和關斷模式。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述處理電路處理所述低側數(shù)據(jù)和所述高側數(shù)據(jù)作為累積參數(shù)以識別故障。
3.根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其中，所述處理電路基于所述故障選擇所述操作模式。
4.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第一傳感器選自包含電流傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器的組。
5.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第二傳感器選自包含吸入壓力傳感器和溫度傳感器的組。
6.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其中，所述壓力傳感器是排放壓力傳感器。
7.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器是冷凝器溫度傳感器。
8.根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，還包括電壓傳感器，所述電壓傳感器與所述電流傳感器組合并且是可操作的，以檢測壓縮機和馬達電氣部件失效。
9.根據(jù)權利要求5的系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器是設置在所述壓縮機的吸入端口附近的吸入管線溫度傳感器。
10.根據(jù)權利要求5的系統(tǒng)，其中，所述溫度傳感器是設置在所述壓縮機的排放端口附近的排放管線溫度傳感器。
11.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其中，所述排放管線溫度傳感器被設置在所述壓縮機的所述外殼中。
12.根據(jù)權利要求10的系統(tǒng)，其中，所述排放管線溫度傳感器被設置在所述壓縮機的所述外殼外面。
13.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，還包括環(huán)境溫度傳感器。
14.根據(jù)權利要求13的系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境溫度傳感器被安裝在所述處理電路上。
15.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，還包括電力中斷裝置，該電力中斷裝置是可操作的，以響應來自所述處理電路的信號而選擇性地限制供給所述馬達的電力，以向系統(tǒng)提供保護。
16.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，還包括與所述處理電路通信以記錄和存儲所述壓縮機的操作條件的診斷系統(tǒng)。
17.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述壓縮機包括可操作以指示由所述第一傳感器或所述第二傳感器檢測的故障條件的多個發(fā)光器件。
18.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其中，所述多個發(fā)光器件包括不同顏色的光，以區(qū)分高側故障條件、低側故障條件和正常操作條件。
19.一種用于致冷電路中的壓縮機的控制器，所述控制器包括檢測指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側數(shù)據(jù)的第一傳感器；檢測指示致冷電路的低壓側的操作條件的低側數(shù)據(jù)的第二傳感器；和從所述第一和第二傳感器接收所述高側操作數(shù)據(jù)和所述低側數(shù)據(jù)、并處理所述高側數(shù)據(jù)和低側數(shù)據(jù)中的至少一個、以為壓縮機選擇操作模式的處理電路，所述操作模式包括正常模式、降低容量模式和關斷模式。
20.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述處理電路處理所述低側數(shù)據(jù)和所述高側數(shù)據(jù)作為累積參數(shù)以識別故障。
21.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述處理電路基于所述故障選擇所述操作模式。
22.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述第一傳感器選自包含電流傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器的組。
23.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述第二傳感器選自包含吸入壓力傳感器和溫度傳感器的組。
24.根據(jù)權利要求22的控制器，其中，所述壓力傳感器是排放壓力傳感器。
25.根據(jù)權利要求22的控制器，其中，所述溫度傳感器是冷凝器溫度傳感器。
26.根據(jù)權利要求22的控制器，還包括電壓傳感器，所述電壓傳感器與所述電流傳感器組合并且是可操作的，以檢測壓縮機和馬達電氣部件失效。
27.根據(jù)權利要求23的控制器，其中，所述溫度傳感器是設置在所述壓縮機的吸入端口附近的吸入管線溫度傳感器。
28.根據(jù)權利要求23的控制器，其中，所述溫度傳感器是設置在所述壓縮機的排放端口附近的排放管線溫度傳感器。
29.根據(jù)權利要求28的控制器，其中，所述排放管線溫度傳感器被設置在所述壓縮機的外殼中。
30.根據(jù)權利要求28的控制器，其中，所述排放管線溫度傳感器被設置在所述壓縮機的外殼外面。
31.根據(jù)權利要求19的控制器，還包括環(huán)境溫度傳感器。
32.根據(jù)權利要求31的控制器，其中，所述環(huán)境溫度傳感器被安裝在所述處理電路上。
33.根據(jù)權利要求19的控制器，還包括電力中斷裝置，該電力中斷裝置是可操作的，以在所述降低容量模式中限制壓縮機占空因數(shù)，以避免在提供降低壓縮機容量時跳閘壓縮機馬達保護器。
34.根據(jù)權利要求19的控制器，還包括與所述處理電路通信以記錄和存儲所述壓縮機的操作條件的診斷系統(tǒng)。
35.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述壓縮機包括可操作以指示由所述第一傳感器或所述第二傳感器檢測的故障條件的多個發(fā)光器件。
36.根據(jù)權利要求19的控制器，其中，所述多個發(fā)光器件包括不同顏色的光，以區(qū)分高側故障條件、低側故障條件和正常操作條件。
37.一種方法，包括存儲用于壓縮機的正常操作參數(shù)；產(chǎn)生指示所述壓縮機的高壓側操作條件的高側信號；產(chǎn)生指示所述壓縮機的低壓側操作條件的低側信號；與所述正常操作參數(shù)相比，處理所述高側和低側操作信號，以診斷所述壓縮機的操作條件；和基于所述操作條件從正常模式、降低容量模式和關斷模式中選擇所述壓縮機的操作模式。
38.根據(jù)權利要求37的方法，還包括存儲所述高側信號和所述低側信號。
39.根據(jù)權利要求37的方法，其中，所述選擇所述降低容量模式包含限制壓縮機占空因數(shù)，以避免在提供降低壓縮機容量時跳閘壓縮機馬達保護器。
40.根據(jù)權利要求37的方法，還包括基于所述低側信號和所述高側信號診斷故障條件。
41.根據(jù)權利要求37的方法，還包括傳達所述壓縮機的所述操作模式。
42.根據(jù)權利要求41的方法，其中，所述傳達包含使發(fā)光器件變亮，以指示高側故障、低側故障或正常操作條件中的至少一個。
43.根據(jù)權利要求37的方法，還包括當所述處理電路確定所述高側和低側操作參數(shù)從所述正常操作參數(shù)的變化大于預定量時，傳達操作條件。
44.根據(jù)權利要求37的方法，其中，所述正常操作參數(shù)是在安裝所述壓縮機時測量的基線操作參數(shù)。
45.根據(jù)權利要求37的方法，還包括在所述低側信號之前處理所述高側信號。
46.根據(jù)權利要求37的方法，還包括在預定的時間周期內檢測所述低側信號或所述高側信號。
47.根據(jù)權利要求46的方法，其中，在壓縮機啟動中、在準穩(wěn)態(tài)條件下和在穩(wěn)態(tài)條件下執(zhí)行所述檢測。
48.根據(jù)權利要求46的方法，其中，所述預定時間周期是一般在三十到六十秒的啟動時間周期。
49.根據(jù)權利要求46的方法，還包括計算從所述高側或低側故障導致的效率變化。
50.根據(jù)權利要求37的方法，還包括通過計算作為壓縮機運行時間的電壓和電流的函數(shù)的功率消耗，確定能量利用率。
51.根據(jù)權利要求50的方法，其中，所述確定能量利用率包含將所述電壓和電流的乘積乘以功率因子。
52.一種系統(tǒng)，包括在致冷電路中可操作并包含馬達的壓縮機；提供指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側信號的電流傳感器；提供指示致冷電路的低壓側的操作條件的低側信號的排放管線溫度傳感器；和處理所述高側信號和所述低側信號以間接確定致冷電路的非測量操作參數(shù)的處理電路。
53.根據(jù)權利要求52的系統(tǒng)，其中，所述非測量操作參數(shù)選自包含冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱的組。
54.根據(jù)權利要求53的系統(tǒng)，其中，所述冷凝器溫度是電流的函數(shù)。
55.根據(jù)權利要求53的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
56.根據(jù)權利要求53的系統(tǒng)，其中，所述排放過熱是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
57.根據(jù)權利要求53的系統(tǒng)，其中，所述吸入過熱是所述排放過熱的函數(shù)。
58.根據(jù)權利要求53的系統(tǒng)，其中，所述處理電路是可操作的，以基于排放過熱溫度與預定的排放過熱溫度的比較檢測回灌條件。
59.根據(jù)權利要求58的系統(tǒng)，其中，所述預定的排放過熱大致等于40或更低。
60.根據(jù)權利要求52的系統(tǒng)，還包括與所述處理電路通信的系統(tǒng)控制器。
61.根據(jù)權利要求60的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器接收所述高側信號和所述低側信號，并且是可操作的，以驗證由所述處理電路確定的所述非測量操作參數(shù)。
62.根據(jù)權利要求60的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器包含至少一個手持計算機。
63.根據(jù)權利要求62的系統(tǒng)，其中，所述手持計算機是個人數(shù)據(jù)助理和手機中的至少一種。
64.一種方法，包括在致冷電路中的壓縮機上產(chǎn)生指示高壓操作條件的高側信號；在所述致冷電路中的所述壓縮機上產(chǎn)生指示低壓操作條件的低側信號；和處理所述高側信號和所述低側信號以間接確定所述致冷電路的非測量操作參數(shù)。
65.根據(jù)權利要求64的方法，其中，所述測量高側信號包含檢測電流。
66.根據(jù)權利要求64的方法，其中，所述測量低側信號包含檢測排放管線溫度。
67.根據(jù)權利要求64的方法，其中，所述確定所述非測量操作參數(shù)包含確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
68.根據(jù)權利要求67的方法，還包括計算冷凝器溫差和所述排放過熱，以診斷所述致冷電路。
69.根據(jù)權利要求68的方法，其中，所述計算包含導出環(huán)境溫度和從所述冷凝器溫度減去所述環(huán)境溫度。
70.根據(jù)權利要求69的方法，其中，所述導出的步驟包含測量壓縮機啟動時的排放管線溫度。
71.根據(jù)權利要求64的方法，還包括將所述致冷電路的所述非測量操作參數(shù)傳達給系統(tǒng)控制器。
72.根據(jù)權利要求71的方法，還包括在所述系統(tǒng)控制器上驗證所述致冷電路確定的所述非測量操作參數(shù)。
73.根據(jù)權利要求72的方法，其中，所述驗證包含基于由所述處理電路傳達給所述系統(tǒng)控制器的所述高側信號和所述低側信號，計算所述致冷電路的所述非測量操作參數(shù)。
74.根據(jù)權利要求72的方法，其中，所述驗證包含基于由所述系統(tǒng)控制器檢測的所述高側信號和所述低側信號，計算所述致冷電路的所述非測量操作參數(shù)。
75.一種系統(tǒng)，包括壓縮機；與所述壓縮機驅動連接的馬達；檢測供給所述馬達的電流的電流傳感器；檢測排放管線溫度的排放管線溫度傳感器；和從所述電流傳感器接收電流數(shù)據(jù)并從所述排放管線溫度傳感器接收排放管線溫度數(shù)據(jù)、并處理所述電流數(shù)據(jù)和所述排放管線溫度數(shù)據(jù)以確定所述系統(tǒng)的效率的處理電路。
76.根據(jù)權利要求75的系統(tǒng)，其中，通過使用不被直接測量的系統(tǒng)操作參數(shù)計算所述效率。
77.根據(jù)權利要求75的系統(tǒng)，其中，所述非測量系統(tǒng)操作參數(shù)包含冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
78.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述冷凝器溫度是電流的函數(shù)。
79.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
80.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述排放過熱是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
81.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述吸入過熱是所述排放過熱的函數(shù)。
82.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述處理電路是可操作的，以基于排放過熱溫度與預定的排放過熱溫度的比較檢測回灌條件。
83.根據(jù)權利要求82的系統(tǒng)，其中，所述預定的排放過熱溫度大致等于40或更低。
84.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，還包括具有預定的壓縮機特性線圖的存儲器，其中，所述冷凝器溫度是所述蒸發(fā)器溫度、所述電流數(shù)據(jù)和所述預定的壓縮機特性線圖的函數(shù)。
85.根據(jù)權利要求84的系統(tǒng)，其中，所述預定的壓縮機特性線圖包含壓縮機特有的參數(shù)。
86.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是所述排放管線溫度數(shù)據(jù)和所述冷凝器溫度的函數(shù)。
87.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是迭代處理的產(chǎn)物。
88.根據(jù)權利要求77的系統(tǒng)，其中，壓縮機容量是所述冷凝器溫度和所述蒸發(fā)器溫度的函數(shù)。
89.根據(jù)權利要求88的系統(tǒng)，還包括檢測吹風機電流的傳感器，其中，蒸發(fā)器線圈的容量是所述壓縮機容量和所述吹風機電流的函數(shù)。
90.根據(jù)權利要求89的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)效率是所述蒸發(fā)器線圈容量、所述電流數(shù)據(jù)和所述吹風機電流的函數(shù)。
91.根據(jù)權利要求75的系統(tǒng)，還包括與所述處理電路通信的系統(tǒng)控制器。
92.根據(jù)權利要求91的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器接收所述電流數(shù)據(jù)和所述排放管線溫度數(shù)據(jù)，并且是可操作的，以驗證由所述處理電路確定的所述效率。
93.根據(jù)權利要求91的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器包含至少一個手持計算機。
94.根據(jù)權利要求93的系統(tǒng)，其中，所述手持計算機是個人數(shù)據(jù)助理和手機中的至少一種。
95.一種方法，包括產(chǎn)生指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側信號；產(chǎn)生指示所述致冷電路的低壓側的操作條件的低側信號；處理所述高側信號和所述低側信號以間接確定非測量系統(tǒng)條件；和基于所述非測量系統(tǒng)條件確定所述致冷電路的效率。
96.根據(jù)權利要求95的方法，其中，所述產(chǎn)生高側信號的步驟包含檢測電流。
97.根據(jù)權利要求95的方法，其中，所述產(chǎn)生低側信號的步驟包含檢測排放管線溫度。
98.根據(jù)權利要求95的方法，其中，所述確定所述非測量系統(tǒng)條件包含確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
99.根據(jù)權利要求98的方法，還包括導出作為所述蒸發(fā)器溫度、所述高側信號和預定的壓縮機特性線圖的函數(shù)的所述冷凝器溫度。
100.根據(jù)權利要求99的方法，其中，所述預定的壓縮機特性線圖包含壓縮機特有的參數(shù)。
101.根據(jù)權利要求98的方法，還包括導出作為所述低側信號和所述冷凝器溫度的函數(shù)的所述蒸發(fā)器溫度。
102.根據(jù)權利要求101的方法，還包括使用迭代處理以導出所述蒸發(fā)器溫度。
103.根據(jù)權利要求98的方法，還包括導出作為所述冷凝器溫度和所述蒸發(fā)器溫度的函數(shù)的壓縮機容量。
104.根據(jù)權利要求103的方法，還包括導出作為所述壓縮機容量和測量的吹風機電流的函數(shù)的蒸發(fā)器線圈的容量。
105.根據(jù)權利要求104的方法，還包括導出作為所述蒸發(fā)器線圈容量、所述高側信號和所述測量的吹風機電流的函數(shù)的所述系統(tǒng)效率。
106.根據(jù)權利要求95的方法，還包括將所述非測量系統(tǒng)條件傳達給系統(tǒng)控制器。
107.根據(jù)權利要求106的方法，還包括在所述系統(tǒng)控制器上驗證從所述處理裝置接收的所述非測量系統(tǒng)條件確定。
108.根據(jù)權利要求107的方法，還包括向所述處理電路報告所述高側信號和所述低側信號，并基于所述高側信號和所述低側信號驗證所述非測量系統(tǒng)條件。
109.根據(jù)權利要求107的方法，還包括所述系統(tǒng)控制器檢測所述高側操作條件和所述低側操作條件，并基于所述檢測的高側操作條件和所述低側操作條件驗證所述非測量系統(tǒng)條件。
110.一種系統(tǒng)，包括在致冷電路中可操作并包含馬達的壓縮機；檢測供給所述馬達的電流的電流傳感器；檢測所述壓縮機的排放管線溫度的排放管線溫度傳感器；和從所述電流傳感器接收電流數(shù)據(jù)并從所述排放管線溫度傳感器接收排放管線溫度數(shù)據(jù)、并處理所述電流數(shù)據(jù)和所述排放管線溫度數(shù)據(jù)以確定所述致冷電路的容量的處理電路。
111.根據(jù)權利要求110的系統(tǒng)，其中，通過使用所述致冷電路的非測量操作參數(shù)計算所述容量。
112.根據(jù)權利要求111的系統(tǒng)，其中，所述非測量系統(tǒng)操作參數(shù)包含冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
113.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述冷凝器溫度是電流的函數(shù)。
114.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
115.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述排放過熱是所述冷凝器溫度和排放管線溫度的函數(shù)。
116.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述吸入過熱是所述排放過熱的函數(shù)。
117.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述處理電路是可操作的，以基于排放過熱溫度與預定的排放過熱溫度的比較檢測回灌條件。
118.根據(jù)權利要求117的系統(tǒng)，其中，所述預定的排放過熱大致等于40或更低。
119.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，還包括具有預定的壓縮機特性線圖的存儲器，其中，所述冷凝器溫度是所述蒸發(fā)器溫度、所述電流數(shù)據(jù)和所述預定的壓縮機特性線圖的函數(shù)。
120.根據(jù)權利要求119的系統(tǒng)，其中，所述預定的壓縮機特性線圖包含壓縮機特有的參數(shù)。
121.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是所述排放管線溫度數(shù)據(jù)和所述冷凝器溫度的函數(shù)。
122.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述蒸發(fā)器溫度是迭代處理的產(chǎn)物。
123.根據(jù)權利要求112的系統(tǒng)，其中，所述壓縮機容量是所述冷凝器溫度和所述蒸發(fā)器溫度的函數(shù)。
124.根據(jù)權利要求123的系統(tǒng)，還包括檢測吹風機電流的傳感器，其中，蒸發(fā)器線圈的容量是所述壓縮機容量和所述吹風機電流的函數(shù)。
125.根據(jù)權利要求124的系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)效率是所述蒸發(fā)器線圈容量、所述電流數(shù)據(jù)和所述吹風機電流的函數(shù)。
126.根據(jù)權利要求110的系統(tǒng)，還包括與所述處理電路通信的系統(tǒng)控制器。
127.根據(jù)權利要求126的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器接收所述電流數(shù)據(jù)和所述排放管線溫度數(shù)據(jù)，并且是可操作的，以驗證由所述處理電路計算的所述效率。
128.根據(jù)權利要求126的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器包含至少一個手持計算機。
129.根據(jù)權利要求128的系統(tǒng)，其中，所述手持計算機是個人數(shù)據(jù)助理和手機中的至少一種。
130.一種方法，包括產(chǎn)生指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側信號；產(chǎn)生指示所述致冷電路的低壓側的操作條件的低側信號；處理所述高側信號和所述低側信號以確定不被直接測量的系統(tǒng)操作參數(shù)；和基于所述非測量系統(tǒng)條件確定所述致冷電路的容量。
131.根據(jù)權利要求130的方法，其中，所述產(chǎn)生高側信號的步驟包含檢測電流。
132.根據(jù)權利要求130的方法，其中，所述產(chǎn)生低側信號的步驟包含檢測排放管線溫度。
133.根據(jù)權利要求130的方法，其中，所述確定系統(tǒng)操作參數(shù)包含確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
134.根據(jù)權利要求133的方法，還包括導出作為所述蒸發(fā)器溫度、所述高側信號和預定的壓縮機特性線圖的函數(shù)的所述冷凝器溫度。
135.根據(jù)權利要求134的方法，其中，所述預定的壓縮機特性線圖包含壓縮機特有的參數(shù)。
136.根據(jù)權利要求133的方法，還包括導出作為所述低側信號和所述冷凝器溫度的函數(shù)的所述蒸發(fā)器溫度。
137.根據(jù)權利要求136的方法，還包括使用迭代處理以導出所述蒸發(fā)器溫度。
138.根據(jù)權利要求133的方法，還包括導出作為所述冷凝器溫度和所述蒸發(fā)器溫度的函數(shù)的所述壓縮機容量。
139.根據(jù)權利要求138的方法，還包括導出作為所述壓縮機容量和測量的吹風機電流的函數(shù)的蒸發(fā)器線圈的容量。
140.根據(jù)權利要求139的方法，還包括導出作為所述蒸發(fā)器線圈容量、所述高側信號和所述測量的吹風機電流的函數(shù)的系統(tǒng)效率。
141.根據(jù)權利要求130的方法，還包括將所述系統(tǒng)條件發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
142.根據(jù)權利要求141的方法，還包括在所述系統(tǒng)控制器上驗證從所述處理裝置接收的所述系統(tǒng)條件確定。
143.根據(jù)權利要求142的方法，還包括向所述處理電路報告所述高側信號和所述低側信號，并基于所述高側信號和所述低側信號驗證所述致冷電路的所述容量。
144.根據(jù)權利要求142的方法，還包括所述系統(tǒng)控制器檢測所述高側操作條件和所述低側操作條件，并基于所述檢測的高側操作條件和所述低側操作條件驗證所述致冷電路的所述容量。
145.一種系統(tǒng)，包括在致冷電路中可操作并包含馬達的壓縮機；檢測由所述馬達吸取的電流并提供高側條件信號的電流傳感器；檢測所述壓縮機的排放管線溫度并提供低側條件信號的排放管線溫度傳感器；和在所述壓縮機的安裝過程中處理所述高側條件信號和所述低側條件信號以基于所述致冷電路的非測量條件初始配置所述壓縮機的處理電路。
146.根據(jù)權利要求145的系統(tǒng)，其中，所述非測量系統(tǒng)操作參數(shù)包含冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
147.根據(jù)權利要求145的系統(tǒng)，還包括與所述處理電路通信的系統(tǒng)控制器。
148.根據(jù)權利要求147的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器接收所述高側條件信號和所述低側條件信號，并且是可操作的，以驗證由所述處理電路確定的所述壓縮機配置。
149.根據(jù)權利要求147的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器包含至少一個手持計算機。
150.根據(jù)權利要求149的系統(tǒng)，其中，所述手持計算機是個人數(shù)據(jù)助理和手機中的至少一種。
151.一種方法，包括產(chǎn)生指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側信號；產(chǎn)生指示所述致冷電路的低壓側的操作條件的低側信號；處理所述高側信號和所述低側信號以間接確定所述致冷電路的非測量操作參數(shù)；和基于所述非測量操作參數(shù)配置壓縮機。
152.根據(jù)權利要求151的方法，其中，所述產(chǎn)生高側信號的步驟包含檢測電流。
153.根據(jù)權利要求151的方法，其中，所述產(chǎn)生低側信號的步驟包含檢測排放管線溫度。
154.根據(jù)權利要求151的方法，其中，所述確定所述非測量操作參數(shù)包含確定冷凝器溫度、蒸發(fā)器溫度、吸入過熱和排放過熱中的至少一種。
155.根據(jù)權利要求154的方法，其中，所述配置的步驟包含確定冷凝器溫差。
156.根據(jù)權利要求155的方法，其中，所述配置的步驟包含如果所述冷凝器溫差高于預定值，對過載條件或冷凝器風扇阻塞進行檢查。
157.根據(jù)權利要求155的方法，其中，所述配置的步驟包含如果所述冷凝器溫差在預定的范圍內，檢查所述排放過熱。
158.根據(jù)權利要求157的方法，其中，所述配置的步驟包含如果所述排放過熱高于預定值，對裝載不足條件或蒸發(fā)器風扇阻塞進行檢查。
159.根據(jù)權利要求157的方法，其中，所述配置的步驟包含如果所述排放過熱低于預定值，對過載條件或冷凝器風扇阻塞進行檢查。
160.根據(jù)權利要求157的方法，其中，所述配置的步驟包含如果所述排放過熱在預定的范圍內，報告壓縮機安裝成功。
161.根據(jù)權利要求151的方法，還包括將所述非測量操作參數(shù)傳達給系統(tǒng)控制器。
162.根據(jù)權利要求161的方法，還包括驗證從所述處理裝置接收的所述非測量操作參數(shù)確定。
163.根據(jù)權利要求162的方法，其中，所述驗證的步驟包含基于由所述處理電路向所述系統(tǒng)控制器報告的所述高側故障條件和所述低側故障條件，計算所述非測量操作參數(shù)。
164.根據(jù)權利要求162的方法，其中，所述驗證的步驟包含基于由所述系統(tǒng)控制器檢測的所述高側故障條件和所述低側故障條件，計算所述非測量操作參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓縮機診斷和保護系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括壓縮機；處理電路；檢測指示致冷電路的高壓側的操作條件的高側數(shù)據(jù)的第一傳感器；以及檢測指示致冷電路的低壓側的操作條件的低側數(shù)據(jù)的第二傳感器。處理電路從第一和第二傳感器接收高側數(shù)據(jù)和低側數(shù)據(jù)，并處理高側數(shù)據(jù)和低側數(shù)據(jù)中的至少一個，以為壓縮機選擇操作模式。操作模式包括正常模式、降低容量模式和關斷模式。
文檔編號F25B49/02GK101052847SQ200580013451
公開日2007年10月10日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權日2004年4月27日
發(fā)明者亨·M·彭 申請人:谷輪公司