变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统的制作方法

本发明属于变频制冷压缩机检测技术领域，具体涉及变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，能源问题日趋紧张，国家对能源的利用率提出了更高的要求，采取一系列措施鼓励节能产品的研究与开发。变频制冷压缩机可以根据负载情况进行电机转速调节，有效避免压缩机出现频繁开停现象，在低速、低压比条件下具有良好的运作性能，能源效率高，并且变频制冷压缩机运转速度均衡，大幅降低了压缩机运转时的噪音。近几年，国内变频制冷压缩机市场占有率出现爆发式增长，将逐步替代定速制冷压缩机。

目前，制冷压缩机制造企业检测直流变频压缩机主要采用量热仪等设备进行测试，测试压缩机在规定工况下的输入功率、制冷量、能效比（COP）等指标。随着客户对变频制冷压缩机运行可靠性要求的日益提高，以及压缩机生产企业对变频制冷压缩机研究的深入，生产企业需要准确检测变频制冷压缩机及所配驱动器在给定工况下启动及运行过程中的各项数据。因此，如果有专门的设备可以检测变频制冷压缩机及所配驱动器在特定工况下启动及运行过程中的各项数据，将对变频制冷压缩机设计和生产带来重大作用。

为了改变这种状况, 我们开始研制全自动变频制冷压缩机及所配驱动器在给定工况下的启动与运行性能测试系统。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，该系统为全自动系统，它可以测试变频制冷压缩机及所配驱动器在给定工况条件下启动阶段与运行阶段的各项运行数据及工作状态。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，该测试系统采用多工位结构，由被测件、代用制冷子系统和测控子系统组成，其特征在于被测件包括被测压缩机、与被测压缩机匹配的被测变频驱动器，被测变频驱动器放置于驱动器测试室内的对应工位处，被测变频驱动器的脉冲频率由工位脉冲发生器给定，被测变频驱动器的启动信号由测控子系统控制，系统风机和被测压缩机放置于压缩机测试室内的对应工位处，被测变频驱动器控制被测压缩机启动与运行，代用制冷子系统包括通过管路连接的工位制冷运行部分、加制冷剂部分及抽真空部分，管路上设有温度传感器、压力传感器、电流传感器、真空度测量仪及工位排气超压报警；测控子系统包括硬件系统和应用软件，硬件系统包括控制中心模块、输入输出模块、数字I/O控制模块、模拟采集模块、模拟输出模块及仪表通讯模块，控制中心模块采用工业控制计算机作为整个系统的数据处理中心和应用软件的载体，输入输出模块负责整个系统的信息输入和信息呈现，数字I/O控制模块是将工业控制计算机的控制指令传输到各执行机构，实现整个系统的自动控制，模拟采集模块将测试系统中采集的压力、温度、电流、真空度等模拟信号通过A/D芯片转换为数字量传输到工业控制计算机中，模拟输出模块是将工业控制计算机输出的数字量控制信号通过D/A芯片转换为模拟量信号传输到各工位，实现被测压缩机吸气与排气两端压力的控制，仪表通讯模块负责工业控制计算机与各工位的工位电参数测量仪、工位脉冲发生器的通讯，工业控制计算机将设定的脉冲频率值传输到工位脉冲发生器。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于工位制冷运行部分包括被测压缩机、工位排气接口、工位排气压力调节阀、工位冷凝器、工位膨胀阀、工位蒸发器、工位吸气接口、工位控制阀，被测压缩机的排气口与吸气口分别连接对应的工位排气接口、工位吸气接口，并与工位排气压力调节阀、工位冷凝器、工位膨胀阀、工位蒸发器相连接成一个回路，工位控制阀一端连接工位蒸发器和工位吸气接口，另一端通过铜管加制冷剂部分及抽真空部分。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于加制冷剂部分与抽真空部分并联连接，加制冷剂部分包括制冷剂钢瓶和加制冷剂阀，抽真空部分包括真空泵和抽真空阀组成，连接抽真空阀和加制冷剂阀通过铜管连接工位控制阀的另一端。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于硬件系统包括工业控制计算机及与其连接的PCI总线、扫码仪和打印机，工业控制计算通过PCI总线实现整个测控系统的控制与数据传输，PCI总线的插槽上对应设有RS485扩展卡、数据I/O控制卡、A/D采集卡及D/A输出卡，工业控制计算机与工位电参数测试仪、工位脉冲发生器通过RS485总线通讯连接，工位脉冲发生器与被测变频驱动器、被测压缩机连接，被测变频驱动器的启动信号由数字I/O控制卡通过中间继电器提供；数字I/O控制模块将工业控制计算机的控制指令传输到数字I/O控制卡，数字I/O控制卡执行控制指令控制对应的执行机构。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于执行机构包括系统总电源开关、真空泵、系统风机、工位控制阀、加制冷剂阀、抽真空阀、被测变频驱动器，数字I/O控制模块的数字I/O控制卡同时接受工位排气超压报警等输入信号，并将报警信号传输到工业控制计算机。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于温度传感器、压力传感器、电流传感器、真空度测量仪与端子板、A/D采集卡连接，温度传感器与端子板之间设有变送器，模拟采集模块的A/D采集卡将端子板的各通道模拟信号通过A/D芯片转换为数字信号，传输给工业控制计算机。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于D/A输出卡连接工位膨胀阀和工位排气压力调节阀，模拟输出模块将工业控制计算机输出的数字量控制信号通过D/A输出卡上的D/A芯片转换为模拟量信号，传输到工位膨胀阀和工位排气压力调节阀，实现被测压缩机吸气与排气两端压力的控制。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于输入输出模块包括工业控制计算机的显示器及键盘鼠标、扫码仪和打印机，扫码仪用于被被测压缩机、被测变频驱动器与所对应该工位的基本信息通过条码扫描并传输到工业控制计算机中，打印机用于将测试结束后的测试报告自动打印出来。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于应用软件设计开发工具选用Delphi 7，应用软件的功能包括系统管理、扫描条码及测试参数输入、测试工况设定、系统控制、数据管理及屏幕显示。

所述的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其特征在于测试流程包括如下步骤：

1）将被测压缩机安装到对应工位的代用制冷子系统中，同时所配的与被测压缩机对应的被测变频驱动器连接到工位测试电路中；

2）运行测试系统应用软件，操作员登录系统，系统核对用户权限，核对正确后进入测试界面；

3）扫码仪将被测压缩机、被测变频驱动器和对应工位信息通过条码扫描到工业控制计算机中；

4）操作人员将测试设定参数输入到工业控制计算机中，测试设定参数包括压缩机启动工况、判别启动失败条件、报警设定值；

5）将代用制冷子系统抽真空：先启动真空泵，打开抽真空阀，再打开需要抽真空工位的工位控制阀，将代用制冷系统抽真空；

6）在代用制冷子系统中加制冷剂：先关闭抽真空阀和真空泵，再打开加制冷剂阀，在被测工位制冷系统中加入制冷剂，调节工位排气压力调节阀和工位膨胀阀，达到启动设定的吸气压力和排气压力后关闭所有阀；

7）启动被测压缩机，根据设定的判断条件，判断被测压缩机启动是否正常，如果判定实测被测变频驱动器控制被测压缩机启动失败，则自动结束测试过程，打印机自动打印报表；若启动成功进入连续运行阶段；

8）被测压缩机进入连续运行阶段，在设定运行工况下，记录被测压缩机的各项运行数据及所配被测变频驱动器的工作状态。系统运行阶段到达设定时间后，系统自动结束测试，由打印机自动打印测试报告，自动关闭测试工位。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明通过采用上述技术得到的一种变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，它采用多工位结构，可以根据客户测试需求设计整个设备的工位数目，由被测件、代用制冷子系统和测控子系统三部分组成，每个工位的被测件均与代用制冷子系统和测控子系统连接；

2）本发明通过采用上述技术得到的一种变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，它是全自动测试过程，能测试变频制冷压缩机及所配驱动器在给定工况条件下启动阶段与运行阶段的工作状态及各项数据。本发明通过采用代用制冷子系统和测控子系统相结合的方式对被测件进行测试，启动阶段测试被测变频驱动器控制被测压缩机在规定工况下能否正常启动，运行阶段测试被测压缩机在规定工况下的吸排气压力、吸排气温度、运行电力参数等各项数据及匹配被测变频驱动器是否出现停机保护、降频输出等状态，对变频制冷压缩机设计和生产带来重大作用。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图；

图2是本发明系统的代用制冷子系统结构示意图；

图3是本发明系统的测控子系统硬件构成框架图；

图4是本发明系统的测控子系统软件功能框架图；

图5是本发明系统的测试流程图。

图中：1-工位脉冲发生器，2-显示器，3-扫码仪，4-工业控制计算机，5-系统风机，6-被测压缩机，7-工位电参数测量仪，8-被测变频驱动器，9-驱动器测试室，10-压缩机测试室，11-工位排气压力调节阀，12-工位冷凝器，13-工位膨胀阀，14-工位蒸发器，15-工位控制阀，16-抽真空阀，17-加制冷剂阀，18-真空泵，19-制冷剂钢瓶，20-工位吸气接口，21-工位排气接口，22-打印机，23-PCI总线，24-RS485扩展卡，25-数字I/O控制卡，26-A/D采集卡，27-D/A输出卡，28-中间继电器，29-端子板，30-变送器，31-系统总电源开关，32-工位排气超压报警，33-温度传感器，34-压力传感器，35-电流传感器，36-真空度测量仪。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

如图1-4所示，本发明的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，该测试系统采用多工位结构，它可以根据客户测试需求设计整个设备的工位数目，如1-N个，N为自然数，本发明实施采用10工位测试系统，如图1所示，它由被测件、代用制冷子系统和测控子系统等部分组成，被测件包括被测压缩机6、匹配的被测变频驱动器8，被测变频驱动器8放置于驱动器测试室9内的对应工位处，被测变频驱动器8的脉冲频率由工位脉冲发生器1给定，被测变频驱动器8的启动信号由测控子系统控制，系统风机5和被测压缩机6放置于压缩机测试室10内的对应工位处，被测变频驱动器8控制被测压缩机6启动与运行，代用制冷子系统包括通过管路连接的工位制冷运行部分、加制冷剂部分及抽真空部分，管路上设有温度传感器33、压力传感器34、真空度测量仪36及工位排气超压报警32，测控子系统包括硬件系统和应用软件，硬件系统包括控制中心模块、输入输出模块、数字I/O控制模块、模拟采集模块、模拟输出模块及仪表通讯模块，控制中心模块采用工业控制计算机4作为整个系统的数据处理中心和应用软件的载体，输入输出模块负责整个系统的信息输入和信息呈现，数字I/O控制模块是将工业控制计算机的控制指令传输到各执行机构，实现整个系统的自动控制，模拟采集模块将测试系统中采集的压力、温度、电流、真空度等模拟信号通过A/D芯片转换为数字量传输到工业控制计算机4中，模拟输出模块是将工业控制计算机4输出的数字量控制信号通过D/A芯片转换为模拟量信号传输到各工位，实现被测压缩机吸气与排气两端压力的控制，仪表通讯模块负责工业控制计算机与各工位的工位电参数测量仪、工位脉冲发生器的通讯，工业控制计算机将设定的脉冲频率值传输到工位脉冲发生器。

如图2所示，工位制冷运行部分包括被测压缩机6、工位排气接口21、工位排气压力调节阀11、工位冷凝器12、工位膨胀阀13、工位蒸发器14、工位吸气接口20、工位控制阀15，被测压缩机6的排气口与吸气口分别连接对应的工位排气接口21、工位吸气接口20，并与工位排气压力调节阀11、工位冷凝器12、工位膨胀阀13、工位蒸发器14相连接成一个回路，加制冷剂部分与抽真空部分并联连接，加制冷剂部分包括制冷剂钢瓶19和加制冷剂阀17，抽真空部分包括真空泵18和抽真空阀16组成，工位控制阀15一端连接工位蒸发器14和工位吸气接口20，工位控制阀15另一端通过铜管连接抽真空阀16和加制冷剂阀17。

如图3所示，为本发明测试系统的测控子系统硬件的总体框架图：硬件系统包括工业控制计算机4及与其连接的PCI总线23、扫码仪3和打印机22，工业控制计算机4是整个测控系统的数据处理核心，是实现人机交流的主要平台，是上位机测控软件的载体。工业控制计算4通过PCI总线23实现整个测控系统的控制与数据传输，PCI总线23的插槽上对应设有RS485扩展卡24、数据I/O控制卡25、A/D采集卡26及D/A输出卡27，工业控制计算机4与工位电参数测试仪7、工位脉冲发生器1通过RS485总线通讯连接，在参数设定时，工业控制计算机4可以将电流上限报警值、电流下限报警值等设置值传输到工位电参数测试仪7，同时也将脉冲频率设定值传输到工位脉冲发生器1，在测试过程中，通过RS485现场总线将工位电参数测试仪7采集的电压、电流、功率等各项电力参数数据发送到工业控制计算机4，工位脉冲发生器1与被测变频驱动器8、被测压缩机6连接，工位脉冲发生器1将为被测变频驱动器8提供给定频率的脉冲信号，被测变频驱动器8的启动信号由数字I/O控制卡25通过中间继电器28提供，然后被测变频驱动器8控制被测压缩机6的启动与运行；

如图所示，数字I/O控制模块将工业控制计算机4的控制指令传输到数字I/O控制卡25，数字I/O控制卡25执行控制指令控制对应的执行机构，执行机构包括系统总电源开关31、真空泵18、系统风机5、工位控制阀15、加制冷剂阀17、抽真空阀16、被测变频驱动器8，数字I/O控制模块的数字I/O控制卡25同时接受工位排气超压报警32等输入信号，并将报警信号传输到工业控制计算机4；

输入输出模块负责整个系统的信息输入和信息呈现，由工业控制计算机4的显示器、键盘鼠标、扫码仪3和打印机22等组成，扫码仪3将被测压缩机6、被测变频驱动器8与所对应工位的基本信息通过条码扫描传输到工业控制计算机4中，打印机22将测试结束后的测试报告自动打印出来；

数字I/O控制模块是将工业控制计算机4的控制指令传输到数字I/O控制卡25，数字I/O控制卡25执行控制指令控制各执行机构，执行机构包括系统总电源开关31、真空泵18、系统风机5、工位控制阀15、加制冷剂阀17、抽真空阀16、被测变频驱动器8。数字I/O控制模块同时接受工位排气超压报警32等输入信号，并将报警信号传输到工业控制计算机4；

温度传感器33、压力传感器34、电流传感器35、真空度测量仪36与端子板29、A/D采集卡26连接，温度传感器33与端子板29之间设有变送器30，模拟采集模块的A/D采集卡26将端子板29的各通道模拟信号通过A/D芯片转换为数字信号，传输给工业控制计算机4；温度传感器33测量点为各工位的吸气温度、排气温度；压力传感器34测量点为各工位的吸气压力、排气压力；电流传感器35测量点为被测变频驱动器8提供被测压缩机6运行的电流，测试系统可以根据电流波形分析出被测压缩机的工作状态；

D/A输出卡27连接工位膨胀阀13和工位排气压力调节阀11，模拟输出模块是将工业控制计算机4输出的数字量控制信号通过D/A输出卡27上的D/A芯片转换为模拟量信号，传输到工位膨胀阀13和工位排气压力调节阀11，从而实现被测压缩机6吸气与排气两端压力的控制。

本发明测控子系统的应用软件设计开发工具选用Delphi 7，该开发工具是运行于Windows平台下的一种可视化的高级编程语言，适合于开发视窗类应用程序，应用软件的功能框图如图4所示。该测控应用软件不再局限于单纯的数据采集和设备控制，更多的增加了信息扫码输入、实时曲线显示、数据管理、过程智能控制、报表自动打印等功能。应用软件数据管理采用SQL Server, 它是Microsoft公司为Windows NT而设计的基于客户/服务器结构的新一代关系数据库管理系统，Delphi可以通过数据库引擎BDE和ADO组件等方法与数据库进行连接，图4为本发明测试系统的应用软件的功能框图，如图4所示，该应用软件的功能包括系统管理a、扫描条码及测试参数输入b、测试工况设定c、系统控制d、数据管理e及屏幕显示f，每个功能模块具体如下：

1）系统管理a主要完成用户密码管理a1和用户权限设置a2，用户密码管理a1包括密码修改等；用户权限分为系统管理员和普通操作员，系统管理员具有最高权限，能使用应用软件的所有功能，包括用户权限设定a2、数据删除等功能；普通操作员只能使用应用软件的部分功能，完成整个测试过程，不能使用用户权限设定a2、数据删除等高级功能；

2）扫描条码及测试参数输入b主要完成被测压缩机6、被测变频驱动器8、对应工位等基本信息的条码扫描，以及测试所需的各项参数输入，包括电流上限报警值、电流下限报警值、设定脉冲频率等；

3）测试工况设定c主要完成变频制冷压缩机启动与运行的工况，包括吸气压力、排气压力等；

4）系统控制d，分为手动启动d1和自动启动d2，手动启动d1状态下，被测压缩机6的启动、停止以及转速可进行手动控制；自动启动d2包括制冷子系统工况控制d21、被测压缩机启动状态判断d22及被测压缩机运行状态记录d23，在自动启动d2状态下，测试系统将按照设定参数进行自动控制，到整个测量程结束；

5）数据管理e是对测试数据进行管理，它包括数据处理e1、数据存储e2、数据查询e3，记录及保存测试过程中的状态、数据是应用软件的重要任务，通过对实时数据的分析与处理可以判断被测变频压缩机启动是否符合设定要求，连续负载运行过程中被测压缩机6是否出现异常，测试系统按一定的周期获取预先选定的数据集，并把它们保存在数据库文件中；

6）界面显示f，它需要完成数据显示f1、曲线显示f2和报表显示f3，数据显示f1主要显示系统采集的温度、压力、电压、电流、功率、转速以及运算处理后的数据；曲线显示f2显示被测压缩机6的电压、电流、功率等电力参数的实时曲线；报表显示f3显示被测压缩机6及所配的被测变频驱动器8的基本参数、测试数据以及在启动阶段与运行阶段的分析结果。

如图5所示，本发明的变频制冷压缩机负载启动与运行性能测试系统，其测试流程包括如下步骤：

1）测试开始时，先将被测压缩机6安装到对应工位的代用制冷子系统中，同时所配的与被测压缩机6对应的被测变频驱动器8连接到工位测试电路中；

2）运行测试系统应用软件，操作员登录系统，系统核对用户权限，核对正确后进入测试界面；

3）扫码仪3将被测压缩机6、被测变频驱动器8和对应工位信息通过条码扫描到工业控制计算机4中；

4）操作人员将测试设定参数输入到工业控制计算机4中，测试设定参数包括压缩机启动工况、判别启动失败条件、报警设定值；

5）将代用制冷子系统抽真空：先启动真空泵18，打开抽真空阀16，再打开需要抽真空工位的工位控制阀15，将代用制冷系统抽真空；

6）在代用制冷子系统中加制冷剂：先关闭抽真空阀16和真空泵18，再打开加制冷剂阀17，在被测工位制冷系统中加入制冷剂，调节工位排气压力调节阀11和工位膨胀阀13，达到启动设定的吸气压力和排气压力后关闭所有阀；

7）启动被测压缩机6，根据设定的判断条件，判断被测压缩机6启动是否正常，如果判定被测变频驱动器8控制被测压缩机6启动失败，则自动结束测试过程，打印机22自动打印报表；若启动成功进入连续运行阶段；

8）被测压缩机6进入连续运行阶段，在设定运行工况下，记录被测压缩机6的各项运行数据及所配被测变频驱动器8的工作状态，被测压缩机6各项运行参数包括压缩机的吸气压力、排气压力、吸气温度、排气温度、运行电压、运行电流、运行功率等，所配被测变频驱动器工作状态包括是否产生停机保护、是否产生降频输出等。系统运行阶段到达设定时间后，系统自动结束测试，由打印机22自动打印测试报告，自动关闭测试工位。