CN101283243B - 用于检测制冷系统中的传感器故障的系统及方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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感器故障。

背景技术

制冷系统一般安装有多个压力和温度传感器。这些传感器用于测量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感器的读数而产生错误的反馈，因而又会引起系统故障。

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，以便确定该传感器是否正确地工作。

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。压缩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。使压缩机停机。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，当使用不同类型的传感器时，通过利用变换公式或者相关性比较该第一和第二输出。

本发明的目的在于低成本和低时耗地检测传感器故障。

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。

附图说明

图1描述了根据本发明的用于测试传感器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、压缩机140、控制器165及数据存储介质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位于压缩机140和制冷系统100的低压侧。第一传感器150和第二传感器160是压力传感器。控制器165可以与存储介质185相连。控制器165具有停机逻辑电路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连接到用于输入的人机界面如键盘/鼠标187及用于输出的监视屏190。

通常，停机逻辑电路170使压缩机140停止运转，而在运行时，该压缩机通过制冷系统100循环制冷。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具有用于实现上述计时器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，传感器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，而第二传感器160位于压缩机140的低压侧。在一个实施例中，第一传感器150和第二传感器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。

如果压缩机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100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通过停机逻辑电路170使压缩机140停止运转，故压缩机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分钟(60秒)，但也可以是几分钟长，比如3分钟(180秒)。然后，比较器180将第一传感器150和第二传感器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，则需要更换第一传感器150或第二传感器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：在第一传感器150或第二传感器160中检测到错误状态，或者提醒和警告操作者：已经检测到故障状态。

确定两个传感器如第一传感器150和第二传感器160输出之间的差异，并且通过比较器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感器特性测试第一传感器150和第二传感器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中使用两个以上的传感器。比如，如果将第三传感器定位在压缩机140的低压侧，则也可以将第三传感器(未示出)的输出与第一传感器150的输出比较。而且，如果将第三传感器定位在压缩机140的高压侧，则也可以将第三传感器的输出与第二传感器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感器相互比较。

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110)，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的情况下，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感器162。可替换地，可以具有两个相同类型的传感器(即，两个传感器均为压力或温度传感器)。

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执行它们相应的功能之后，可以将第一传感器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感器，比如温度传感器。然而，应当注意：与压力传感器相比，典型地需要较长时间使系统100内的温度实质上均衡。而且，如果利用温度传感器，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，这会导致第一传感器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是温度传感器。一旦系统100是稳定的，并且相信温度或压力是均衡的，就将第一传感器150和第二传感器的输出相互比较。然而，典型地提前将第一传感器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。

在又进一步的实施方式中，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，其中仅在启动压缩机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通过系统100内的其他元件直接或间接地连接到系统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冷凝器的主体连接于压缩机或相关膨胀装置的管道系统。因此，在一个实施例中，可以将传感器150和160放置在包括与蒸发器、冷凝器或压缩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感器150和160的故障的方法200。通常，方法200将第一传感器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确定或发现停机后在向比较器180发出信号之前，定时器175等待的特定时间。方法200进行步骤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情况下，其可以是1∶1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，而第二传感器160是温度传感器时。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使压缩机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进行步骤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，以便看看第一和第二传感器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感器150或160。然后，方法200结束。

在步骤270中，第一传感器150或者第二传感器160其中之一，或两者均不在制造参数内工作。因此，通过控制台190警告用户。

在步骤280中，用户更换第一传感器150或者第二传感器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、组合及变型。本发明包括所有这种落入附加的权利要求范围内的替换、变型及变化。

Claims (19)

1.一种制冷系统，包括：

位于所述制冷系统的高压侧或低压侧的所述制冷系统的部件；

第一传感器；

第二传感器，所述第一和第二传感器连接到所述部件，以便测量与所述部件相关的特性，

连接到所述部件的压缩机；

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的时间段，所述特定的时间段足以均衡由所述第一传感器和所述第二传感器测得的实际特性；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，用于检测传感器故障，

其中，在压缩机停机期间，所述第一传感器和第二传感器的所述输出是在所述特定的时间段之后被测得的。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述第一传感器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述压缩机的低压侧。

3.如权利要求1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，则所述输出装置告知用户。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一传感器是压力传感器或温度传感器。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括连接至所述部件的多个传感器。

6.如权利要求1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1所述的系统，其特征在于，所述比较器编程有数学关系，以便将所述第一传感器的所述输出与所述第二传感器的所述输出比较。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述部件是蒸发器或冷凝器。

9.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。

10.一种用于检测制冷系统中的传感器故障的方法，包括：

在压缩机停机之后，等待经过特定的时间段；

在所述压缩机停机期间，在所述特定的时间段之后，测量第一传感器的第一输出，所述第一传感器连接至位于所述制冷系统的高压侧或低压侧的第一部件；

在所述压缩机停机期间，在所述特定的时间段之后，测量第二传感器的第二输出，所述第二传感器连接至位于所述制冷系统的高压侧或低压侧的第二部件；

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，

其中所述特定的时间段足以均衡由所述第一传感器和所述第二传感器测得的实际特性。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括如果所述第一和第二传感器的所述输出不在所述公差带内，则告知操作者。

12.如权利要求10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带内，则更换所述第一和第二传感器中的至少一个。

13.如权利要求10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段选自由大于60秒、小于180秒以及大于60秒但是小于180秒组成的组。

14.如权利要求10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。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述公差带载入比较器。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括限定用于所述第一传感器和所述第二传感器的所述输出的所述比较的数学关系。

17.如权利要求10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带内，则警告用户。

18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二传感器是压力传感器或温度传感器。

19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述公差带等于制造公差规格。

Images