专利名称：用于检测制冷系统中的传感器故障的系统及方法
技术领域：
本发明涉及传感器故障检测。更特别地，本发明涉及检测制冷系统中的传 麟故障。
背景技术：
制冷系统一般安装有多个压力和温度传感器。这些传感器用于观懂制冷系 统中不同位置的压力和温度特性。然后，将这些传感器的输出用于控制制冷系 统的运转，及用于检验该制冷系统是否在制造规格内运转。此外，将这些传感 器的输出用于调整运转参数，及根据不同的环境状态改变制冷系统的运转模式。然而，由于如不正确的操作实践、暴露于恶劣的环境、制造缺陷、不恰当 的安装技术、磨损及破损等因素，这些传感器可能被破坏而不能正常工作。这 种破坏会导致传感器故障，或使得读数显著偏离生产规格。由于制冷系统的控 制器依靠故障传,的读数而产生错误的反馈，因而又会弓l起系统故障。然而，传感器故障检测是一个费时、费力的过程。比如，在一些测试情况 下，每一个传感器在多个已知的运转状态下单独测试，然后，将每一个传感器的输出与制造规格对比，以便确定该传SI是否正确itt作。因此，需要一种检验正确运转并且测试制冷系统中的传感器的系统和方法，其解决了至少一些与传统的制冷传感器技术相关的问题。 发明内容在一个实施例中，提供一种制冷系统。提供第一传感器和第二传感器，以 便测量与制冷系统的第一部件和第二部件相关的特性。压縮机与第一和第二部 件相连。控制器与第一和第二传感器相连。控制器具有定时器，该定时器确定 出现停机的特定时间段；及比较器，该比较器将该第一传感器的输出与第二传 感器的输出比较，并且确定该第一和第二传感器的输出是否在彼此期望的公差 带内。在另一实施例中，提供一种用于检测传感器故障的方法。使压縮机停机。 然后，经过特定的时间段。测量连接至第一部件的第一传感器的第一输出。测量连接至第二部件的第二传感器的第二输出。比较该第一输出和第二输出，以 便确定该第一和第二输出是否在彼此期望的公差内。在另一方面中，当使用不 同鄉的传繊时，通过利用变换公式或者相关性比较織一禾嗨二输出。 本发明的目的在于低成本和低时掛也检测传麟故障。本发明的进一步目的在于及时检测传感器故障，以便防止系统失灵以及潜 在的故障。
图1描述了根据本发明的用于测试传麟故障的制冷系统的控制器。图2描述了根据本发明的用于测试制冷系统中的传感器故障的方法。
具体实施方式
图1描述了通常由附图标记100表示的制冷系统("系统")，其具有第 一传感器150和第二传感器160。系统100还包括如冷凝器的第一制冷系统部件 (或部件)110、如蒸发器的第二制冷系统部件(或部件)120、膨胀装置130、 压縮机140、控制器165及 存储介质185。第一传感器150的输出与控制器165的第一输入相连。第二传感器160的 输出与控制器165的第二输入相连。将与部件110相关的第一传感器150的输 出连接到控制器165。类似地，也将与部件120相关的第二传感器160的输出连 接到控制器165。第一传感器150位于压缩机140和制冷系统100的高压侧。第 二传感器160位于压縮机140和制冷系统100的低压侧。第一传感器150和第 二传感器160是压力传麟。控制器165可以与存储介质185相连。控制器165 具有停tl3I辑电路170，定时器175，及比较器180。在一个进一步的实施方式 中，还将控制器165连接至,于输入的人机界面如键衞鼠标187朋于输出的 监视屏190。通常，停机逻辑电路170使压縮机140停止运转，而在运行时，该压縮机 ffi31制冷系统100循环帶ij冷。定时器175计时给定量的时间，然后向比较器180 发送开始信号。比较器180将第一传感器150的输出与第二传感器160的输出 进行对比，以便确定所得到的输出读数是否都在制造规格之内。在一个实施例 中，存储介质185具有用于实现，计时器175要等待的给定量时间的特定值， 及第一和第二传感器150和160的制造规格(即，传 不同的电输出特性应 当是不同的压力等等)的计算机指令。在系统100中，第一传感器150位于压缩机140的高压侧，而第二传 | 160位于压縮机140的低压侧。在一个实施例中，第一传感器150和第二传繊 160均为压力传感器。在另一实施例中，第一制冷系统部件110是蒸发器，而第 二制冷系统部件120是冷凝器。第一和第二传感器150及160可以与制冷系统 100的任何其它位于高压和低压侧的部件相关。如果压縮机140运转，则第一传感器150和第二传感器160测量稳态或正 常系统雨运转下的不同压力或其他特性。在系统100的停机时序期间，控制 器165 ffl3i停laif辑电路170使压縮机140停止运转，故压縮机140不再运转。 定时器175等待经过特定的时间段，然后向比较器180发出信号。等待时间段 用于均衡由第一传感器150和第二传感器160测得的实际压力。在一个实施例 中，等待的特定时间段是一併中(60秒)，但也可以是几併中长，比如3併中 (180秒)。然后，比较器180将第一传感器150和第二传繊160的输出进行 比较，以便看看在制造公差规格内，输出是否是相等的。如果在制造公差规格 内彼此不相等，则需要更换第一传麟150麟二传繊160中的至少一个。 因此，向监视器190发送警告信号，以便告知操作者在第一传麟150麟 二传繊160中检测到错误状态，或者提醒和警告操作者己经检测到故障状 态。确定两个传SI如第一传感器150和第二传感器160输出之间的差异，并 且舰比较器180比较该差值与制造公差规格，与相对于它们相应的预限定传 !S^lt性测i錄一传麟150和第二传麟160相反，这节约了故障查找时间 和劳动强度，以及单位停机时间。这种确定可以在很多场合如装配现场或工厂 中进行。而且，可以在系统100中^^两个以上的传 。比如，如果将第三传感 器定位在压縮机140的低压侧，贝他可以将第三传繊(未示出)的输出与第 一传麟150的输出比较。而且，如果将第三传繊定位在压縮机140的高压 侧，贝他可以将第三传繊的输出与第二传麟160的输出比较。而且，例如 作为冗余，可以将在制冷系统100的相同侧但是不同位置定位的传繊相互比 较。在进一步的实施方式中，可以将多个传感器150连接至系统100的高压侧 (比如连接到部件IIO)，并且可以将多个传感器160连接至系统100的低压侧(比如连接到部件120)。在上述的多个传感器150和160盼瞎况下， 一个传感 器例如可以是压力传感器152，而第二传感器可以是温度传 162。可替换地，可以具有两个相同类型的传感器(即，两个传ii^均为压力或at传感器)。在进一步的实施方式中，在一段相对长的时间内出现多次停机。换句话说， 停机逻辑电路170在该时间段内发出多条停机指令。然后，在计时器175和比 较逻辑电路180执《re们相应的功能之后，可以将第一传 150和第二传感 器160之间的任何测量偏差趋势用于诊断工具。而且，第一和第二传感器150， 160的频率测试可以随着传感器150和160的可靠性、它们对系统功能性和特定 应用的临界性的置信函数而变化。尽管对上面的论述来说，将第一和第二传感器150和160描述成压力传感 器，但是，也可以使用其他类型的传麟，比如 鹏传繊。然而，应当注意 与压力传 相比，典型地需要较长时间使系统100内的温度实质上均衡。而 且，如果禾佣^^传感器，则需要采取一些预防措施，这是因为，在一些场合 中，系统100内不同位置的温度是不相同的，这会导l^第一传感器150或者第 二传感器160提供错误的读数。在一个实施方式中，控制器165或存储介质185 具有着手解决这种偏差的校准机构。在进一步的实施方式中，第一传感器150是压力传感器，而第二传感器160 是 ，传 。 一旦系统100是稳定的，并且相信 显度或压力是均衡的，就将 第一传感器150和第二传感器的输出相互比较。然而，典型地提蒯每第一传感 器150和第二传感器160的相关性(即，多少测量单位的温度特性等于多少测 量单位的压力特性)编程到控制器170或存储介质185中。在Xia—步的实施方式中，可以将比较器180的操作作为系统100的启动 逻辑电路的一部分，其中仅在启动压縮机140以及启动风扇162和164之前， 将第一传感器150和第二传感器160的输出相互比较。在这种情况下，将压力 和温度参数均衡的时间有效地延长到压缩机140停机和启动之间的最大时间间 隔。应当理解，图1所示的框图不覆盖大多数潜在系统100的构造，但其是一 个典型的优选实施例。如图所示，压缩机140 M31系统100内的其他元件直接 或间接地a^接到系统100中的不同元件。在本公开的上下文中，将蒸发器和冷 凝器广泛地限定，以便包括所有将蒸发器或7令凝器的主体连接于压縮机或相关膨胀装置的魏系统。因此，在一个实施例中，可以榭专麟150和160方爐 在包括与蒸发器、冷凝器或压縮机或其它元件如膨胀装置130相关的管道系统 的系统中的任何位置。图2描述了用于检测第一和第二传殿&150和160的故障的方法200。通常， 方法200将第一传繊150和第二传感器160的输出相互比较，以便确定输出 在制造规格内是否相等(即，它们实质上相等)，或者该输出是否承受某种彼 此可接受的数学关系。如果比较显示违背了这种关系，则可以确定需要更换第 一和第二传感器150和160中的至少一个。在步骤210中，通过控制器165确定戯现停机后在向比较器180发出信 号之前，定时器175等待的特足时间。方法200进纟涉骤220。在步骤220中，确定第一传感器150和第二传感器160之间的数学关系， 并载入比较器180。在实质上相同的传感器瞎况下，其可以是H的比例，或者 是某种其它关系，比如当第一传感器150是压力传感器，而第二传 160是 、鹏传感器时。而且，还将第一和第二传感器150、 160的公差的制造规格载入 比较器180。方法200进行步骤225。在步骤225中，方法200将第一和第二传感器150、 160的制造公差送到比 较器180。方法200进行步骤230。在步骤230中，停机逻辑电路170使压縮机140及与制冷系统100相关的 其他部件停止运转。然后，方法200进行步骤240。在步骤240中，计时器175等待在步骤210中特定的时间段，方法200进 蹄骤250。在步骤250中，比较器180读出第一和第二传感器150和160的输出。方 法200进行步骤260。在步骤260中，比较器180比较第一和第二传感器150和160的输出，以 便W"第一和第二传感器150和160的输出在步骤225中特定的公差内是否相 等。如果相等，则方法200进行步骤265。如果不相等，方法200进行步骤260。在步骤265中，由于未检测到误差状态，因而不更换第一或第二传,150 或160。然后，方法200结束。在步骤270中，第一传感器150或者第二传 160其中之一，或两者均 不在制造参数内工作。因此，M控制台190警告用户。在步骤280中，用户更换第一传 1150或者第二传離160其中之一， 或者两者。然后，方法200结束。应当理解，本领域技术人员可以设计出在此描述的教导的多种替换、组合 及翅。本发明包括所有这种落入附加的权利要求范围内的替换、Kis变化。
权利要求
1. 一种制冷系统，包括第一部件；第二部件；第一传感器；第二传感器，所述第一和第二传感器分别连接到所述第一和第二部件，以便测量与所述第一和第二部件相关的特性，连接到所述第一和第二部件的压缩机；连接到所述第一和第二传感器的控制器，其中所述控制器还包括使所述压缩机停止运转的停机逻辑电路；定时器，所述定时器确定出现停机的特定时间段；及比较器，所述比较器将所述第一传感器的输出与所述第二传感器的输出比较，并且确定所述第一和第二传感器的所述输出是否在彼此的公差带内。
2. 如^又利要求1所述的系统，其特征在于，将所述第一传 连接至所述 压缩机的高压侧，而将所述第二传感器连接至所ffi縮机的低压侧。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，还包括输出装置，如果所述第 一和第二传感器的所述输出不在所述彼此的公差带内，贝U所述输出装置告知用 户。
4. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述第一传感器是选自包括压 力传mi和温度传感器的组合的传感器。
5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括连接至所述第一部件的 多个传感器。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述比较器编程有所述公差带。
7. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述比鹏编程有数学关系， 以便将所述第一传麟的所述输出与所述第二传麟的所述输出比较。
8. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述第一部件选自包括蒸发器 和冷凝器的组合。
9. 如木又利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二部件为相同的 部件。
10. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述控制器连接的介质存储装置。
11. 一种用于检测传麟故障的方法，包括 在压縮机停机之后，等待经过特定的时间段； 测量连接至第一部件的第一传,的第一输出 ， 观糧连接至第二部件的第二传麟的第二输出； 比较所述第一输出和所述第二输出；及 确定所述第一和第二输出是否在彼此的公差带内。
12. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，还包括如果所述第一和第二 传繊的所述输出不在所述公差内，则告知操作者。
13. 如权禾腰求ll所述的方法，其特征在于，还包括如果所述第一和第二 输出不在所述公差内，贝哽换所述第一和第二传感器中的至少一个。
14. 如权禾腰求ll所述的方法，其特征在于，还包括限定所述特定的时间 段，其中所述特定的时间,自包括大于60秒、小于180秒以及大于60秒但 是小于180秒的组合。
15. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，将所述特定的时间段限定为 所述压缩机的所述停机与所述压缩机的重启之间的时间间隔。
16. 如权禾腰求ll所述的方法，其特征在于，还包括将所述公差载入比较器。
17. 如权禾腰求ll所述的方法，其特征在于，还包括限定用于所述第一传 和所述第二传感器的所述输出的所述比较的数学关系。
18. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，还包括如果所述第一和第二 输出不在所述公差内，则警告用户。
19. 如权利要求ll所述的方法，其特征在于，所述第一和第二传繊选自 包括压力传 和温度传感器的组合。
20. —种如在lfet前参照附图中的图1和2之一所述的检测传 故障的系统或方法。
全文摘要
提供有一种制冷系统。将第一和第二传感器定位在制冷系统内，以便测量相应的操作特性。具有定时器，确定出现停机的特定时间段；及比较器，在该特定时间之后，该比较器将第一传感器的输出与第二传感器的输出比较，并且确定该第一和第二传感器的输出是否在彼此的公差带内。如果读数不在公差带内，则检测传感器故障，并且发出需要操作者注意的警告/警报。
文档编号F25B1/00GK101283243SQ200580051750
公开日2008年10月8日 申请日期2005年8月3日 优先权日2005年8月3日
发明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申请人:开利公司