压缩机的油量调节方法与流程

本发明涉及一种油量调节方法，尤其涉及一种压缩机的油量调节方法。

背景技术：

随着社会的进步，节能意识的提高，空压机行业已经不再是从前那个只要产气就行的时代，而是迎来了节能风潮，怎样制造出极致节能产品并让使用者直接看到节能效果成了我们的首要任务。

众所周知，压缩机喷油量过小，会导致主机温度偏高，影响压缩机效率，同时影响润滑油寿命，压缩机喷油量过大同样会影响压缩机能效变低。永磁电机能解决空压机低频情况下电机效率下降问题，但是不能解决低频情况下主机效率下降问题(低频情况下主机压缩量减小，但是喷油量还是原来的喷油量)。风机变频可以调整注油温度来略微改善低频情况下主机效率下降的问题，但是改善量有限。

再者，空压机主机在设计的时候为了兼顾不同工况，不同功率段，不同压力，不同季节需要喷油量通用设计，而我们使用时可能主机绝大部分时间里都不是在最佳效率点运行，这样就会无形中产生了浪费。另需说明的是，温度的变化也会造成油的特性改变(如黏滞性)，而一旦油的特性改变，势必将影响压缩机的能效，因此若如上述采恒定喷油量的手段，将无法有效地对应至温度的改变。

因此，如何以有效地手段直接使注油量能对应并据以调整空压机的能效，实为相关技术人员所需思考的课题。

技术实现要素：

本发明提供一种压缩机的油量调节方法，其通过油量调节、压缩机的温度与能效三者相互对应，而据以改善并提高压缩机的工作效率。

本发明的压缩机的油量调节方法，包括：在预设时间间隔内，取样环境温度、环境压力、环境湿度、压缩机的排气压力以及压缩机的排气温度；利用所述环境温度、环境压力、环境湿度、压缩机的排气压力计算出露点温度；以及比对压缩机的排气温度、露点温度与高温警报温度的对应关系。当压缩机的排气温度大于露点温度且小于高温警报温度时，进行能效比对及调整，而当压缩机的排气温度大于或等于高温警报温度，或压缩机的排气温度小于或等于露点温度时，则调整压缩机的排气温度。

基于上述，为让压缩机具有较佳能效而达到节能效果，本发明以压缩机的比功率作为能效依据，以让其能直接对应压缩机所处环境条件与所压缩气体的相关特性，通过搜集环境条件与压缩机的排气温度与压力，进而通过温度差异比对而能藉将注油量直接对应于温度与能效，同时达到在运转过程中，通过注油量的调整机制而使压缩机的能效得以最佳化。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的压缩机系统的示意图。

图2至图4是依据本发明一实施例压缩机的油量调节方法的流程图。

附图标号说明

100：压缩机系统

11：电机

12：压缩机本体

13、24：温度传感器

14：湿度计

15、26：压力传感器

16：气体过滤器

17：进气阀

18：油气桶

19：油气分离器

20：压力维持阀

21：气体冷却器

22：油冷却器

23：泄油阀

25：流量传感器

27：注油阀

28：油过滤器

29：控制器

30：电源

31：功率计

s100～s700：步骤

s601、s610～s613、s620～s627、s6121：步骤

s701～s703、s710～s716、s718、s719：步骤

l1～l4：路径

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的压缩机系统的示意图，其中各元件之间以不同型式的连接线分别表示油路、气路以及电路等连接关系。请参考图1，压缩机系统100包括电源30、电机(motor)11、压缩机本体12、进气阀17、油气桶18、油气分离器19、气体冷却器21、油冷却器22、控制器29、油过滤器28与注油阀27，其中控制器29、电源30与电机11彼此电性连接，以让控制器29能经由电源30、电机11而控制并驱动压缩机本体12。再者，控制器29还电性连接进气阀17与注油阀27，以分别控制油、气进入压缩机本体12。

在运转时，气体经由气体过滤器16、进气阀17而进入压缩机本体12，而油则经油过滤器28、注油阀27而进入压缩机本体12。进入压缩机本体12的油、气会一起被压缩并喷入油气桶18，且在重力作用下，部分油落入油气桶18的底部，而其他油与气则进入油气分离器19中进行分离，且分离的气体经由压力维持阀20而进入气体冷却器21中冷却并输出。被分离的油落入油气桶18的底部后，会经由管道流至温控阀(未示出)，通过判断油温高低而决定其流向。当油温高时，则油会受控经由油冷却器22进行降温后再经由油过滤器28、注油阀27流回压缩机本体12，而当油温较低时，则油直接受控经由油过滤器28、注油阀27流回压缩机本体12。此外，油气桶18还设有泄油阀23作为排除及回收之用。

如前所述，现有压缩机对于油量是采恒定方式(定量定时)注油，因此并无法因应压缩机的工作情形与工作环境，也因此，为让压缩机的能效达到节能需求，需针对压缩机的能效予以适当地控制，以使期能符合使用环境及使用条件。同时，油量多寡对于压缩机的温度具有相当影响，进而也会影响在此状态下的压缩机的能效。据此，本发明通过直接将压缩机的比功率(specificpower)作为对应标的，也就是依据环境及压缩机的温度条件确认之下，将压缩机的注油量与其能效(efficiency)进行对应调整，据以使注油量能与能效直接相关并达到最佳状态。

图2至图4是依据本发明一实施例压缩机的油量调节方法的流程图，其中图2示出主要流程，而图3与图4分别针对不同调节手段予以进一步示出。请参考图2至图4，并同时对照图1，在此还需说明的是，为达到所需手段，因此压缩机系统100还包括多个检测元件，例如：温度传感器13、湿度计14与压力传感器15，其设置在气体过滤器16之前，据而藉其测得环境温度、环境湿度以及环境压力。功率计31，其耦接于电源30，以从中获得压缩机系统100所执行的功率。温度传感器24，设置在压缩机本体12与油气桶18之间，用以测得压缩机的排气温度。流量传感器25与压力传感器26，前者设置于排气出口，以对排气量进行检测，而后者设置在压力维持阀20与气体冷却器21之间，以对排气压力进行检测。最后需说明的是，上述各个检测元件均电性耦接于控制器29，以让控制器29通过所述检测元件所取得的信息，据以对压缩机本体进行控制，以达到能因应各项条件调整油量的手段。

详细来说，请先参考图2并对照图1，在本实施例的步骤s200中，先进行取样动作，也就是在预设时间间隔内，取样环境温度、环境压力、环境湿度、压缩机的排气压力以及压缩机的排气温度。在步骤s300中，在所述时间间隔内也同时取得压缩机的平均比功率(kw/cmm)，即压缩机产生特定排气量所需耗费的功率，并以此评定为压缩机的能效(efficiency)的依据。在此，所述时间间隔内所取样到的平均比功率会设定为当次能效(currentefficiency,ce)。

接着，在步骤s400中，进行计算动作，也就是通过前述步骤所取得的环境温度、环境压力、环境湿度、压缩机的排气压力来计算出露点温度，也就是在当下气压条件下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度，以此作为压缩机的排气温度的下限值，以让压缩后的空气能避免因此而结露。此外，在本实施例中，另需在压缩机系统100设定高温警报温度(本实施例以100℃至110℃为例，但不以此为限)，以避免压缩机过热而损毁。接着，在步骤s500便进行比对动作，也就是比对压缩机的排气温度、露点温度与高温警报温度的对应关系。

请接着参考图2与图3，当步骤s500的比对结果，是压缩机的排气温度大于或等于高温警报温度，或压缩机的排气温度小于或等于露点温度时，则表示此时可能出现异常或非预期的控制路径，在此状态下，并无法据以对压缩机的能效进行调整与最佳化，故而将进行步骤s600，也就是调整压缩机的排气温度。简单地说，在所述步骤s600中，通过对压缩机进行注油量的调整，以期使压缩机的排气温度能达到所预期的范围，以利后续进行能效的调整及最佳化。在此同时，于图式中标示路径l1～l4以利于辨识。

在本实施例中，所述调整压缩机的排气温度的方法，接续前述步骤s500的判断结果(路径l3)，而在步骤s601，先行判断压缩机的排气温度是在何种非预期范围。在此是以压缩机的排气温度是否大于或等于高温警报温度为例，当压缩机的排气温度小于露点温度时，则执行步骤s610，减少注油量，而后于步骤s611再次判断压缩机的排气温度是否小于或等于露点温度，若压缩机的排气温度已高于露点温度，则代表前述步骤s610已产生效果，此时便能结束步骤s600的流程。需说明的是，此时能再次以路径l4回馈至前述步骤s200，以再次进行取样、计算与比对等动作。

相反地，若步骤s611判断后，压缩机的排气温度仍低于露点温度，则代表压缩机可能存在其他异常而使上述(步骤s610)调整注油量仍无法解决问题。据此，便执行步骤s612，判断此时的压缩机是否处于空车状态，也就是油气桶18是否以达预设储气量，导致压缩机有运转但为压缩气体的准备状态。若是，则代表前述排气温度低于露点温度的情形已无法顺利排除，则在步骤s613停止压缩机运转，同时显示警示信息以提供排气低温警报，并结束步骤s600调整压缩机的排气温度的流程。

当步骤s612判断结果，压缩机并非处于空车状态时，则代表此时压缩机仍能顺利运转以压缩气体，因此执行步骤s6121，再次减少注油量，以期降低压缩机的排气温度，并结束步骤s600调整压缩机的排气温度的流程。需说明的是，当步骤s6121执行完毕而结束步骤s600的流程后，能以路径l4再次回馈至前述步骤s200，以再次进行取样、计算与比对等动作。

请再回至步骤s601，若判断结果是压缩机的排气温度大于或等于高温警报温度时，则执行步骤s620，增加注油量后，在步骤s621再次判断压缩机的排气温度是否小于高温警报温度，若是，则代表步骤s620已产生效果，因此能结束步骤s600的流程。同时一如前述，步骤s600结束后能以路径l4再回馈至s200再次进行取样、计算与比对等动作。

若步骤s621再次判断出压缩机的排气温度仍大于或等于高温警报温度时，则接着进行步骤s622，判断压缩机的注油阀27是否开到最大。若否，则表示仍有增加注油量的裕度，故此时执行步骤s623，增加注油量，并同时提供警示信号，以显示出排气高温警报。接着，执行步骤s624，判断压缩机的排气温度是否小于高温保护温度，藉以进一步地区分出此时的温度状态，当压缩机的排气温度小于高温保护温度时，则代表步骤s623已产生效果，此时回馈至步骤s621进行如上述相同的判断步骤与后续动作。相反地，若步骤s624判断出压缩机的排气温度仍会大于高温保护温度时，则代表压缩机可能产生异常，因此执行步骤s625，停止压缩机运转并提供警示信息，以显示排气高温保护，避免压缩机持续运转而可能产生损毁。

接着，请再参考步骤s622，当判断注油阀27已开至最大时，则表示已无法再通过注油量的改变(增加)而调整排气温度，因此在步骤s626提出警示信息，以显示排气高温并告知工作人员无法再以注油量改善目前状态的信息。接着，于步骤s627判断压缩机的排气温度是否小于高温保护温度。若是，则执行步骤s621，再次判断排气温度是否小于高温警报温度，后续动作一如前述变不再赘述；反之，当步骤s627判断出压缩机的排气温度仍大于高温保护温度时，则执行步骤s625，一如前述，停止压缩机运转并提供警示信息，以显示排气高温保护，避免压缩机持续运转而可能产生损毁。

请参考图3与图4，当在步骤s500判断压缩机的排气温度已在露点温度与高温警报温度之间后，则沿路径l1进行步骤s700，也就是搭配注油量的调整来进行压缩机的能效比对及调整，如图4所示。

在此需说明的是，本实施例于压缩机系统100会提供能效初始值作为与上述当次能效(ce)进行比对，以适用于压缩机尚未运转的情形，亦即相当于压缩机的出厂设定值。在此，系统预设以最大注油量运转为依据来提供压缩机的最佳能效(bestefficiency,be)与前次能效(formerefficiency,fe)，以作为比对的基准。再者，也能将压缩机的最佳能效(be)与前次能效(fe)的初始值设定为彼此相等。同时，在本实施例中，所述步骤可于取样步骤(步骤s200)之前的步骤s100中执行。

接着，延续路径l1，在步骤s701，比对当次能效(ce)与最佳能效(be)，且当当次能效(ce)<最佳能效(be)时，代表当次能效(ce)优于最佳能效(be)，因此接着执行步骤s702以维持注油量，且接着在步骤s703将当次能效(ce)取代并更新设定为最佳能效(be)，并将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)，以结束能效比对及调整。届此完成步骤s700所述注油量即能效调整后，能以路径l2回馈至s200再次进行取样、计算与比对等动作。前述已更新的最佳能效(be)与前次能效(fe)也能作为下一次比对的依据。

接着，当步骤s701进行比对后，若当次能效(ce)≧最佳能效(be)时，表示当次能效(ce)弱于最佳能效(be)，则需在步骤s710进一步比对前次能效(fe)与最佳能效(be)的差值(|fe-be|)以及当次能效(ce)与最佳能效(be)的差值(|ce-be|)。也就是说，此时代表的是当次能效(ce)并未优于系统现有的最佳能效(be)，因此需再进行判断，以获知当次能效(ce)相对于前次能效(fe)的衰化程度，而有利于后续需进行对应的手段。

在步骤s710中，当|fe-be|>|ce-be|时，代表当次能效(ce)较为接近最佳能效(be)，则需进一步在步骤s715判断当次能效(ce)与前次能效(fe)的差异程度。在本实施例中，是以最佳能效(be)的0.5％作为依据。当fe-ce≧be*0.5％时，则表示当次能效(ce)相较于前次能效(fe)更为接近最佳能效(be)的状态，故通过执行上述步骤s702、s703，也就是维持注油量，且将当次能效(ce)取代并更新设定为最佳能效(be)，将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)，从而结束能效比对及调整。相反地，若fe-ce<be*0.5％时，表示当次能效(ce)与前次能效(fe)的差异程度不大，但仍优于前次能效(fe)而弱于最佳能效(be)故执行步骤s718，维持注油量，且执行s719，将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)，从而结束本次能效比对及调整的流程，而后能以路径l2回馈至s200再次进行取样、计算与比对等动作。前述已更新的前次能效(fe)也能作为下一次比对的依据。在此需注意的是，当fe-ce<be*0.5％时，还需进行步骤s720，也就是在预设时间间隔内，判断上述关系(即fe-ce<be*0.5％)的发生次数(it)。在本实施例中以预设时间内发生次数是否大于4次为例，当发生次数大于4次时，则执行步骤s711，判断判断前次是否增加或维持注油量；若发生次数小于或等于4次，则执行步骤s718，维持注油量，且如上述的动作。

在步骤s710中，当|fe-be|≦|ce-be|时，则需执行步骤s711，再判断前次是否增加或维持注油量。

当步骤s711判断前次是增加注油量时，则执行步骤s716，减少注油量，且将fe-ce<be*0.5％的发生次数(it)归零，同时将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)，但须注意的是，此时当次能效(ce)仍非最佳能效(be)，并结束能效比对及调整。类似地，结束后能以路径l2回馈至s200再次进行取样、计算与比对等动作。相反地，当步骤s711判断前次是未增加或维持注油量的情形，则执行步骤s712，增加注油量，接着在步骤s713判断此时压缩机的注油阀27是否开到最大。当注油阀27并未开到最大，则执行步骤s719，将fe-ce<be*0.5％的发生次数(it)归零，同时将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)后，结束能效比对及调整。同样地，此时能以路径l2回馈至步骤s200而再次取样、计算与比对。然而，当步骤s713判断注油阀27已开至最大时，则需执行步骤s714，提供警示信息，代表无法再以注油量来改善能效的现状，同时提醒工作人员需进行压缩机的相关零件检测。

另需提及的是，在步骤s713中，尚须对注油阀27的开启次数进行判断：当预设时间间隔内，压缩机的注油阀27开到最大的次数超过预定次数时，则执行步骤s714，提供警示信息，并结束能效比对及调整；相反地，当该预设时间间隔内，压缩机的注油阀27开到最大的次数小于预定次数时，则执行步骤s719，将当次能效(ce)取代并更新设定为前次能效(fe)，并结束能效比对及调整。在此需说明的是，本实施例并不限定注油量的增、减程度及其控制手法，其需依据压缩机的工作能力、使用环境与条件以及部件寿命、机体结构稳定性等决定。上述实施例以减油量大于增油量而达到对能效的最大影响力，但并未以此为限。同时，本发明的注油方式也未限定是以油量为依据，在其他未示出的实施例中，能通过控制注油阀27的启闭大小或程度，或是控制注油阀27的电信号(电压或电流值)，以作为油量的判断依据。

综上所述，在本发明的上述实施例中，以压缩机的比功率作为能效依据，以让其能直接对应压缩机所处环境条件与所压缩气体的相关特性，通过搜集环境条件与压缩机的排气温度与压力，进而通过温度差异比对而能藉将注油量直接对应于温度与能效，同时达到在运转过程中，通过注油量的调整机制而使压缩机的能效得以最佳化。

进一步地说，通过上述方法，能再先行确认或调整压缩机的排气温度至正常状态(即，排气温度大于或等于露点温度且小于高温警报温度)之后，再进行能效与注油量的对应调整手段，以让能效因应当下环境条件及使用状态而最佳化，以达到节能效果。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。