制冷系统中的风扇或泵的故障检测的制作方法

专利名称：制冷系统中的风扇或泵的故障检测的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种方法及控制装置，用于识别审J7令系统中有故障的风扇^、 或i賜J与该麵顿相关联的有故障的驱动装置。
背景技术：
制冷系统众所周知是用于对二次流体如空气进行加热、冷却、加湿或除湿 的各种不同的空调和制冷应用中。 一般来说，在风冷制冷系统中，风扇驱动空 气经过一对换热器。类似的，在水冷制冷系统或盐水冷却制冷系统中，泵驱动
水或盐水ffi3l7jC-制冷剂换热器或者盐7j^制冷剂换热器。下面，在本文中将提出
一些关于制冷系统的KH的技术，可以理解的是对于用于二次流体的泵可得出 相似的结论。即在本申请中，"流鄉送装置"尉旨赠或泵。
众所周知，压縮机一般压缩制冷剂，并将其输送至冷凝器。风扇驱动二次 流体经过冷凝器，二次流体一般为空气。 一股瞎况下，常规空调系统中的冷凝 放在室外。
从冷凝器出来的制冷剂被输送至膨胀装置，然后被输送至蒸发器。另一个 风扇驱动二次流体经过蒸发器，该二次流体一般也是空气。该空气通常被引入 要调节的环境中。
制冷齐似封闭循环的方式从蒸发器回到压缩机中。制冷系统的示意图中常 常还包括一些可选的部件或特征，但就理解其原理来说，它们不是必需的。
如果风扇或其关联的马达或驱动装置有故障，则不会有适量的二次流体被 驱动经过冷凝器或蒸发器。 一旦发生这种状况，系统其他部件就会受到严重损 害，特别是压缩机。而且，制冷系统将不再会提供所期望的空间调节性能。
举例说，如果冷凝器风扇产生故障且未检测到该故障，压縮UL就会在远高 于设计值的排放压力和MJt下刑台运行。压縮机因此会受到损害。类似地，蒸 发器风扇的故P章会导致不希望的低压缩机抽吸压力和低制冷剂流量，并且也会 导致压缩机受到损害。此外，蒸发器盘管会被冻住。而且，低制冷剂流量不利
5于向压缩机回油，因而导致效率降低以及可能损坏压縮机。因此，需要获得一 种新的方法来检测制冷系统中的风扇故障，以防止系统或者性能衰退。

发明内容
用于识别制冷系统中的风扇组件故障的方法和控制装置提供了一种简单的 系统测试。该系统测试te周期地进行，如当系统被关闭时(非运行中)进行， 或以一定的频率进行，如一天一次。
在一公开的实施例中，短时间地关闭与每个冷凝器或蒸发器相关联的风扇 马达。制冷系统则继续运行，控制装置对系统运行工况的变化进行判定。举例 说，当冷凝器停止工作时，压缩机排放侧的压力和M^就会增加。如未发现这 种增加，则可判定冷凝器自己发生故障。
类似地，如果关掉蒸发器风扇，传送至压缩机的制冷剂的抽吸压力就会降 低。同样地，如未观察到上述下降，则可判定蒸发器M^或，驱动装置已经 发生了故障。
同样可以通31E察风扇马达的电流和功率耗用的方式作出类似的判定。例 如，如果控制装置发出一个关掉风扇的信号，但风扇电流耗用却没有变化，则 可以判定通常与风扇舰扇驱动装置相关联的，系统发生了故障。通过将风 扇的这些电气特性的观糧结果与制冷剂压力禾口/或驗的监观嶸果相结合，就可 判定故障是否与风扇系统或者与换热器或空气过滤器中的气流阻塞有关。
此外，如果i^具有变速驱动装置(或者多速马达)，则可变更风扇的运行 速度，而不是使马达完全停止。同样地，这会引起运行工况的一 化(對以 于，的变化)。
另外，如影见察到一定环境^f牛下压力禾口/或 驢随时间的变化，则可预测 部件磨损速度和故障产生的预期时间，因此可以在损害扩展到整4^冷系统之 前进行预防性维护。
本发明因此提供一种识别风扇故障、风扇驱动装置故障或风扇控制装置故 障的简化方法。
本发明的这些以及其他的特征将根据以下的说明和附图得至撮好的理解， 接下来是附图的简要说明。


图1A为^顿了本发明的审U冷系统的示意图。
图1B示出了可选特征。
图2为冷凝器风扇正常运行时的图表。
图3为蒸发器风扇正常运行时的图表。
图4示出风扇正常运行时的图表，其中可以观察到风扇电流耗用。
具体实施例方式
图1A中示出了制冷系统19。压縮机20将制冷剂输超下游的冷凝器24。 排放传麟22检测制冷齐朔嗷管路上的压力或 驢。或者是，排放传離22 可以设置在冷凝器24内或冷凝器24与膨胀體26之间。冷凝器24的下游设 有膨胀装置26。膨胀装置26的下游设有蒸发器28。抽吸压力或 ，传感器30 监测从蒸发器28返回压縮机20的制冷剂流的状况。
如果系统中配有节能回路(蒸汽喷射管路)，则可在该中间压力管路的任何 位置处设置压力或 ，传感器。图1B示出了结合到制冷系统51中的节能回路 示意图之一。压縮机20输送制冷剂至冷凝器24，并接收来自于蒸发器(该图中 未示出)的制冷剂。然而，在冷凝器的下游和主膨胀装置26的上游之间，支路 52从液体管路54分流制冷剂。支路52中的分流制冷剂流经辅助膨胀装置56。 该分流制冷剂接着流过节能换热器50，并在其中冷却同样流经节能换热器50 的液体管路54中的制冷剂。这样的节能回路用于提高一些制冷系统的容量和/ 或效率。虽然图中示出支路52中的分流制冷剂与液体管路54中的制冷剂沿相 同的方向流过节能换热器50，但这仅仅只是为了简化示意图。实际上，上述制 冷剂流一般都被布置成逆流模式。分流制冷剂经过蒸汽喷射管路58回至压縮机 20，其通常在某个中间压力(介于抽吸压力和排放压力之间)下被喷射itA压 缩机。压力或^S传繊60可以定位在该蒸汽喷射管路58上，这个压力或温 度传 可以类似的方式用于下文描述的其它压力和温度的检测。或者是，该 压力或温度传感器60可以与节能换热器50定位在一起^位在节能换热器50 与辅助膨胀装置56之间。
對W也，抽吸传感器30可以定位在蒸发器28内或定位在蒸发器28与膨胀 装置26之间。风扇组件45包括风扇25和风扇马达27。自组件另外还可包括
7^t驱动装置或多速驱动装置33。风扇25由风扇马达27驱动以使二次流体流 过冷凝器24。 一般地，这种二次流体为空气。
對以的，另一蘭组件49包括銷29和马达31。这种M^组件也可以包 括可选的^I驱动装置或多速驱动装置。风扇29由马达31驱动以使空气流过 蒸发器28。电流、功率或速度传感器35可以与马达27和31二者或其中的一个 相关联或者与相关的风扇相关联。另一电流、功率^M传感器37可以与压縮 机20联接。每个传 产生的信号被送回至制冷系统19的控制装置32。
现在来描述本发明的一个判定方法。在某个周期性时间，例如一天里较晚 的时间(此时空调系统被关闭或者其使用需求不高)，控制装置32会短时间地 逐次关闭风扇马达27和31。在这种情况下，制冷系统19继续运行，而系统运 行工况则受到监测。
当鋪马达27短期关闭时，可以观察到由传麟22检测至啲压力或者温 度的上升超过了选定的容许阈值。如图2所示，排放压力在马达27停止时有一 个陡峰形的上升。另一方面，如果信号相对没有变化，如图2中X线所示，则 说明自组件45已经发生了故障。控制装置32则可采取纠正动作。
ffi^测j^a马达27的电流或功率耗用，可应用同样的推理。举例说，当 马达停止时，如果电流或功率耗用没有变化，则可判定风扇马达已经发生了故 障。
MM短时间地关闭马达31，可以以类似方式控制蒸发器28的风扇29。如 图3所示，这样关闭马达后，抽吸压力(或鹏)预期齢陶氏。如果压力没 有降到预定的容许阈值以下，就如图中所示的Y线一样，贝何判定蒸发器M^ 系统49存在故障。还应当指出的是，马达27的停止也会导致传感器30的读数 的变化。类做也，马达31的停止也会导致传 22的读数的变化。因此，可 用定位在制冷系统19的高压侧、低压侧棘中间压力侧(如果j柳了节能回路) 上的单个传 检测冷凝器风扇或者蒸发器风扇的故障。
图4示出了，电流耗用的预期变化。通过将自电气特性的测量结果与 制冷剂压力或ag的监测结果相结合，就可判定故障是否与风扇系统相关或是 否与换热器或空气过滤器中的气流阻塞相关。基于这一点，可以发出适当的诊 断代码并采取动作。
例如，当控制装置32监测蒸发器风扇马达31耗用的电流以及压力传 30的反馈信号时，可对与蒸发器28相关联的过滤器是否阻塞作出识别。当传感 器35检测到电流下降尖峰，但传 30检测到的抽吸压力保持相对不变时， 就可进行这种识别。也可以通M测马达或风扇繊来检观陏故障的部件。例 如，如果控制體32被编程为发出关闭风扇的命令，但并未检测到WI舰扇 马达,或电流有变化，则K^或其关联的马达存在故障。
应该注意的是，由于,排放压力与压縮机的电流、功率耗用及压縮机车謎 之间相互关联，因此可以使用压缩机的电流、功率耗用或iM传感器37来代替 压力或M^传感器22或30。
此外，图示出可选的变频驱动装置33与马达27相关联(對以地， 一变频 驱动装置可与马达31相关联)。这样的控制都是公知的，其可以用来以多种速
度中的任一种来驱动马达27。 aa改^t度，同样可以实行战的方法。艮P，
可以在不需完全启动和完全关闭马达的情况下实行上述方法，仅仅只需简单地 改zBDt，观测随后的变化并将其与设定的容许闺值进行比较。
同样的，如果在一定的环境剝牛下检观倒压力和/或 鹏随时间的变化，则 可预测部件损耗速度和故障产生的预期时间，因此可以在损害扩展到M制冷 系统之前进行预防性维护。例如，观澳,力峰值随时间的变化可指示何时应当 更换空气过滤器。因此本发明提供了一种简单的方法，该方法不但能监测H^ 组件运行，并且当风扇组件出现故障时，肖&在制冷系统各部件受到任何扩展的 损害之前快速识别故障。
尽管本发明披露了最佳实施例，本领域普通技术人员应当认可某些特定的 改迸应当落A^:发明的保护范围之内。因此，以下的权禾腰求用以确定本发明 真实的范围和内容。
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权利要求
1、一种制冷系统，包括压缩机、所述压缩机下游的冷凝器、所述压缩机下游的膨胀装置、以及所述膨胀装置下游的蒸发器；流体输送装置组件，所述流体输送装置组件与所述冷凝器及所述蒸发器二者相关联，用于使二次流体流过所述冷凝器及所述蒸发器；以及用于运行该制冷系统的控制装置，所述控制装置被编程为短时间地改变与至少一个所述流体输送装置组件相关联的马达的运行速度，所述控制装置评估由所述速度变化导致的至少一种系统运行工况的变化，以判定所述至少一个流体输送装置组件是否出现故障。
2、 如权利要求1所述的审'j冷系统，其中所i^M被编程为从一剤艮值变 化到零。
3、 如权利要求1所述的制冷系统，其中所^iM被織呈为从一非零值变 化为另一非零值。
4、 如权利要求1所述的制冷系统，其中所述系统工况为制冷剂工况。
5、 如权利要求i所述的制冷系统，其中至少一种系统:n鹏自于、鹏、压九电流、功率耗用、鹏和频率。
6、 如权利要求1所述的制冷系统，其中与所述7令凝器的所述流鄉送装 置组件相关联的马达的速度被编程为变化的，并监测在排放压九抽吸压力或 中间压力处的至少一种制冷剂工况。
7、 如权利要求1所述的制冷系统，其中与所述蒸发器的所述流^iF送装 置组件相关联的马达的速度被编程为变化的，并监观赃排放压力、抽吸压力或 中间压力处的至少一种制冷剂工况。
8、 如权利要求1所述的制冷系统，其中所述制冷系统包括节能回路。
9、 如权利要求1所述的制冷系统，其中至少一个所述流鹏送装置组件 具有^i驱动装置，1Jf述变频驱动装置用于改^^述至少一个流体输送装置 的运行速度。
10、 如权利要求1所述的制冷系统，其中至少一个戶腿流微送装置组 件具有多速马达，且该多速马达用于改变所述至少一个流体输送装置的运行速度。
11、 如权利要求1所述的制冷系统，其中所述至少一个流働送装置组 件在诊断步骤期间完全停止。
12、 如权利要求1所述的制冷系统，其中所述至少一种运行工况随时间 的变化被监测，以预测所述至少一个流,送装置组件的好坏状况。
13、 如权禾腰求1所述的制冷系统，其中涉及功率的系统工况被监测。
14、 如权利要求13所述的制冷系统，其中所i^涉及功率的系统工况为电流。
15、 如权利要求13所述的制冷系统，其中所逾涉及功率的系统工况为功率。
16、 如权禾腰求13所述的制冷系统，其中所述涉及功率的系统工况为速度。
17、 如权禾腰求13所述的制冷系统，其中所述涉及功率的系统工况为频率。
18、 一禾中运行制冷系统的方法，包括(1) 压縮机、所述压缩机下游的冷凝器、所述压縮机下游的膨胀装置，以 ^0 述膨胀装置下游的蒸发器；(2) 流体tl送装置组件，所述流体输送装置组件与所述^令;疑器及所述蒸发器二者相关联，用于使二次流術荒过所述冷凝器及所述蒸发器；以及(3) 用于运行制冷系统的控制装置，所述控制装置被编程为短时间地改变 与至少一个所述流体输送装置组件相关联的马达的运行速度，并继续运行该制 冷系统，在所述至少一个流体输送装置组件变化期间向所述控制装置提供至少 —种系统运行工况的反馈，所述控制装置评估所述反馈以判定所述至少一个流 ^^送装置组件是否出现故障。
19、 如权利要求18戶舰的方法，其中所述的系统工况为制冷剂工况。
20、 如权利要求19所述的方法，其中监淑蹄U冷剂压力工况。
21、 如权利要求I9所述的方法，其中监观蹄'J冷剂驗工况。
22、 如权利要求19所述的方法，其中与所述冷凝器相关联的所述流体输送装置组件的马达的皿被编程为发生改变，并监测在排放压力、抽吸压力或 中间压力处的至少一种伟岭剂工况。
23、 如权利要求19所述的方法，其中与所述蒸发器相关联的所述流体输送装置组件的马达的速度被改变，并监测在排放压力、抽吸压力或中间压力处的至少一^蛉剂工况。
24、 如权禾腰求18所述的方法，其中所mt从一有限輕化至l厚。
25、 如权禾腰求18所述的方法，其中所m^从一非零值变化为另一非零值。
26、 如权利要求18所述的方法，其中至少一种系统工况选自温度、压力、电流、功率耗用和速度。
27、 如权利要求18所述的方法，其中所述制冷系统包括节能回路。
28、 如权禾腰求18所述的方法，其中至少一个所述流体输送驢组件具有变频驱动装置，且所述变频驱动装置用于改^;;f述至少一个流体输送装置的运行速度。
29、 如权禾腰求18所述的方法，其中至少一个所述流体输送装置组件具有多速马达，且该多速马达用于改变所述至少一个流#1 送装置的运行速度。
30、 如权禾腰求18所述的方法，其中所超少一个流体输送體组件在诊断步骤期间完全停止。
31、 如权利要求18所述的方法，其中监测所,少一种运行工况随时间的变化，以预测所超少一个流懒送装置组件的好坏状况。
32、 如权利要求18所述的方法，其中监测涉及功率的系统工况。
33、 如权利要求32所述的方法，其中所逾涉及功率的系统工况为电流。
34、 如权禾腰求32所述的方法，其中.-所述涉及功率的系统工况为功率。
35、 如权利要求32所述的方法，其中所述涉及功率的系统工况为速度。
全文摘要
一种用于检测制冷系统中的风扇组件或泵组件的诊断方法，包括以下步骤运行控制装置以周期性地并且是短时间地关闭、或降低风扇或泵的速度，同时继续运行制冷系统。监测运行工况如压力、温度、电流或运行速度的变化。如预期的变化没有出现，则可判定风扇组件或泵组件存在故障。
文档编号F25B49/00GK101460791SQ200680054347
公开日2009年6月17日 申请日期2006年4月25日 优先权日2006年4月25日
发明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申请人:开利公司