CN101821505B - 可变速压缩机中的振动保护 - Google Patents

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Abstract

具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护方法，包括：使可变速压缩机在多个频率下运行，测量与所述多个频率相关的多个振动值，基于所述多个振动值来确定压缩机系统的频率特性，以及基于所述频率特性来识别压缩机禁止频率。

Description

可变速压缩机中的振动保护
技术领域
本公开涉及压缩机，更具体地，涉及具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护。
背景技术
本节中的说明仅提供与本公开相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
压缩机使用在大量的工业和家居应用中，以使制冷剂在制冷、热泵、采暖通风和空调(HVAC)、或冷却器系统(通常被称作″制冷系统″)中循环，以提供期望的加热和/或冷却效果。在任一项上述应用中，压缩机应提供持续且高效的运行，以确保特定制冷系统运行正常。
制冷系统可包括诸如压缩机、冷凝器、蒸发器、阀、管以及电气元件的一系列部件。制冷系统的压缩机系统包括可封装为一个单元的压缩机及相关部件。压缩机可由马达驱动，且压缩机系统可能会经受振动。压缩机和压缩机系统具有在相应的马达速度(即，频率)下所激发并致使压缩机和压缩机系统产生相对较高振幅的振动的一个或多个共振(或固有)频率。
对于速度固定的压缩机而言，可在压缩机系统中增加诸如索环或其他这种装置的悬挂系统，以使压缩机的运行速度不对应于系统的共振频率。换句话说，压缩机系统可设计成使其共振频率相对于压缩机的运行频率是可接受的值。可变速压缩机可在高于、低于以及包括典型固定速度压缩机的运行频率的频率下运行。因此，针对固定速度压缩机所描述的悬挂系统可能不适用于可变速压缩机，因为可变速压缩机通常在没有任何其它预防性措施的情况下在某种共振频率下运行。
发明内容
一种具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护方法，包括：使可变速压缩机在多个频率下运行，测量与所述多个频率相关的多个振动值，基于所述多个振动值来确定所述压缩机系统的频率特性，以及基于所述频率特性来识别所述压缩机的禁止频率。
所述频率特性可包括共振频率。
所述禁止压缩机频率可包括所述共振频率加上或减去临界频率差的范围。
所述临界频率差可以是至少1Hz。
所述频率特性可包括加速度值超过最大加速度值的频率范围。
所述最大加速度值可以是(A)＝4π2×(频率)2×(最大容许位移)。
所述最大容许位移的幅值可以是至少25×10-6米。
所述压缩机禁止频率可包括加速度值超过所述最大加速度值的频率范围。
所述运行步骤可包括使可变速压缩机在最小扫描频率下运行，使所述可变速压缩机的频率增加频率增量，以及继续进行所述增加，直到所述可变速压缩机的频率为至少最大扫描频率。
所述测量步骤可包括测量与每个频率增量相关的振动值。
所述振动值可以是所述系统的加速度、所述系统的速度以及所述振动的振幅中的至少一个。
所述识别步骤可包括对所述振动值超过最大容许振动时的每个频率存储禁止频率值。
所述测量步骤可包括接收来自加速度计的多个振动值并将所述振动值存储在存储器中。
所述方法还可以包括使所述可变速压缩机在所述禁止频率之外的第一频率(F1)下运行第一时间(T1)，以及使所述可变速压缩机在所述禁止频率之外的第二频率(F2)下运行第二时间(T2)，其中时均频率等于在所述禁止频率内的请求频率(FR)。
所述第一频率可以是最接近的容许上频率，所述第二频率是最接近的容许下频率，并且所述第一时间T1＝预定总时间×(FR-F2)/(F1-F2)，且所述第二时间T2＝预定总时间-T1。
所述方法还可以包括：请求在第一频率下运行；确定离所述第一频率最远的第一容许频率；在所述第一容许频率下运行预定时间；沿与所述第一容许频率的方向相反的方向确定第二容许频率；以及，在所述第二容许频率下运行基本上等于所述预定时间的一段时间。
所述方法还可以包括在所述压缩机重新启动时重复所述运行、测量、确定和识别。
所述方法还可以包括以预定间隔重复所述运行、测量、确定和识别。
所述预定间隔可以是一周一次。
所述方法还可以包括当热泵系统在加热模式和冷却模式之间改变运行模式时重复所述运行、测量、确定和识别。
所述方法还可以包括在测得的振动值超过预定扫描阈值时重复所述运行、测量、确定和识别。
所述预定扫描阈值可以是最大加速度值A的110％，其中A＝4π2×(频率)2×(最大容许位移)。
所述方法还可以包括当环境温度在预定时间内的变化超过预定温度阈值时重复所述运行、测量、确定和识别。
所述预定时间可以是至少24小时，并且所述预定温度阈值为至少40华氏度。
一种具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护方法，包括：使可变速压缩机在第一频率下运行，测量所述压缩机系统在所述第一频率的振动，确定所述振动是否超过最大振动值，以及当所述振动超过所述最大振动值时，使所述可变速压缩机在等于所述第一频率的平均频率下运行。使所述可变速压缩机在平均频率振动值下运行包括：识别容许上频率和容许下频率，计算上运行时间和下运行时间，以及使所述可变速压缩机在所述容许上频率下运行所述上运行时间，并在所述容许下频率下运行所述下运行时间。
所述最大振动值可以通过A＝4π2×(频率)2×(最大容许位移)来限定。
所述最大容许位移可以是至少25×10-6米。
所述容许上频率可以是测得的加速度小于所述容许上频率的最大加速度值的第一频率上方最接近第一频率的频率。
所述容许下频率可以是测得的加速度小于所述容许下频率的最大加速度值的第一频率下方最接近第一频率的频率。
所述计算所述上运行时间和所述下运行时间的步骤可包括：通过所述第一频率和所述容许下频率之间的差值除以所述容许上频率和所述容许下频率之间的差值来计算上运行比，通过用预定运行时间乘以所述上运行比来计算所述上运行时间，以及通过从所述预定运行时间中减去所述上运行时间来计算所述下运行时间。
所述预定运行时间可以是至少四分钟。
一种可变速压缩机和驱动系统，可包括：包括马达的压缩机，所述马达具有基于马达输入的可变频率；驱动器，所述驱动器与所述马达通信并基于驱动器输入提供所述马达输入；与所述压缩机可操作地连接的振动测量装置，所述振动测量装置接收来自压缩机系统的振动并基于所接收的振动输出振动值；以及与所述振动测量装置和所述驱动器通信的控制模块，其中所述控制模块接收并存储所述振动值，基于所述振动值确定所述压缩机的频率特性，并基于所述频率特性提供所述驱动器输入。
所述振动测量装置可安装在所述压缩机的外壳上。
所述振动测量装置可安装在所述驱动器上。
所述系统还可以包括连接在所述压缩机上的接线盒。
所述振动测量装置可安装在所述接线盒上。
所述频率特性可包括共振频率。
所述控制模块可包括对所述驱动器的输入，所述输入禁止所述驱动器使所述马达在包括所述共振频率加上或减去临界频率差的频率下运行。
所述临界频率差可以是至少1Hz。
所述频率特性可包括所述振动值超过预定阈值的频率范围。
所述控制模块可包括对所述驱动器的输入，所述输入禁止所述驱动器使所述马达在包括所述振动值超过所述预定阈值的频率范围的频率下运行。
所述控制模块可向所述驱动器提供使所述马达在最小频率下运行的信号，向所述驱动器提供以频率间隔增加所述马达的频率的信号，并且对每个频率间隔接收来自所述加速度计的振动值并存储所述振动值，继续进行所述增加，直到所述可变速压缩机的频率为至少最大压缩机频率，并且基于所述振动值计算禁止频率范围。
通过在此提供的说明，其它应用领域将变得显而易见。应当理解的是，该说明和具体示例仅仅是用于说明性的目的，并不意在限制本公开的范围。
附图说明
在此所描述的附图仅用于示例目的，并不意在以任何方式限制本公开的范围。
图1是热泵系统的示意性图示；
图2是用于振动保护的控制系统的示意在；
图3是用于振动保护的控制系统的步骤的流程图；
图4是用于振动保护的控制系统的步骤的流程图；以及
图5是用于振动保护的控制系统的步骤的流程图。
具体实施方式
下面的描述实质上仅仅是示例性的，并不意在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中相应的附图标记表示相似或相应的部分和特征。如在此所使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或硬件程序的处理器(共用、专用或分组)和存储器、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它合适部件。
如图1所见，热泵系统10可包括室内单元12和压缩机系统14。热泵系统仅仅用于示例目的，并且应当理解的是，本教导适用于任何采用压缩机的应用中。例如，压缩机可以替代性地使用在空调系统、制冷系统中，或者通常使用在制冷剂被压缩以提供期望的加热或制冷效果的任何系统中。尽管压缩机系统14示出为包括将在下面描述的部件，然而压缩机系统14可以是与压缩机32封装成为一个单元的任何一组部件。
室内单元12可包括室内盘管或热交换器16和由马达20驱动的可变速室内风扇18。可将室内盘管16和风扇18封装在箱体22内，使得风扇18迫使周边空气穿过室内盘管16。压缩机系统14可包括室外盘管或热交换器24和由马达28驱动的可变速室外风扇26。可将室外盘管24和风扇26封装在保护壳体30内，使得风扇26抽吸周边室外空气穿过室外盘管24，从而改善热传递。
压缩机系统14还可包括与室内盘管16和室外盘管24连通的压缩机32。压缩机32可包括变频驱动器36和接线盒38。变频驱动器36可固定连接在压缩机32的外壳上，并可向压缩机32的马达提供可变输入功率，从而使压缩机32以可变的速度(即，频率)运行。接线盒38可固定连接在压缩机32的外壳上，并可向压缩机32提供电气、通信及其它输入的输入点。
加速度计40和控制模块42示出为安装在变频驱动器36上。加速度计40可测量加速度，并可替代性地安装在压缩机32的外壳上、接线盒38上，或热泵系统10内的其它位置处。控制模块42可与变频驱动器36集成一体。控制模块42可按收来自加速度计40的信号并控制变频驱动器36的输出。
压缩机32、室内盘管16以及室外盘管24之间的连通通常可形成回路(loop)，其中压缩机32、室内盘管16以及室外盘管24彼此串联布置，并且膨胀装置33位于室内盘管16和室外盘管24之间。热泵系统10可包括设置在压缩机32与室内和室外盘管16、24之间的换向阀34，以使得压缩机32、室内盘管16以及室外盘管24之间的流动方向可以在第一方向和第二方向之间转换。
在第一方向中，热泵系统10在冷却模式下运行，提供“冷却”箭头所指示的方向上的流动。在冷却模式下，压缩机32向室外盘管24提供流体。然后流体流至室内盘管16，再流回至压缩机32。在冷却模式下，室内盘管16用作蒸发器盘管，室外盘管24用作冷凝器盘管。
在第二方向中，热泵系统10在加热模式下运行，提供“加热”箭头所指示的方向上的流动。在加热模式下，流动是反向的，从压缩机32流到室内盘管16再流到室外盘管24，然后流回至压缩机32。在加热模式下，室内盘管16用作冷凝器盘管，室外盘管24用作蒸发器盘管。
下面参照图2，控制模块42可包括频率控制模块140、频率模块142和存储模块144。频率模块142可与加速度计40以及热泵系统10的其它传感器120以及热泵系统10的其它控制模块122(如压缩机控制器或系统控制器)的输出进行通信。频率模块142可与存储模块144和频率控制模块140进行通信。
存储模块144可接收来自频率模块142的测量值或确定值，并可存储这些值。存储模块144还可包含预定值和阈值。频率控制模块140可与频率模块142进行通信，并可控制变频驱动器36以使压缩机32的马达在选定频率下运行。尽管控制模块42示出为与变频驱动器36分开，然而应该认识到，控制模块42可与变频驱动器36集成一体。
压缩机32可由马达(未示出)驱动，并且压缩机系统14可能会经受振动。压缩机系统14所经受的振动可以不同的方式来限定，包括但不限于：振动的振幅、系统14的最大速度，或系统14的最大加速度。
下面参照图3，描述由加速度计和频率信息来确定压缩机的振动特性的步骤。控制逻辑200描绘了连续的回路，但是为了便于对本公开进行说明，对控制逻辑200的描述将从方框201开始。在方框201中，压缩机系统14的压缩机32可以稳定状态运行，直到开始扫频检测。如下文将在图4中更详细描述的那样，稳定状态的运行可包括在不进行频率扫描时控制模块42对压缩机32进行操作以避开禁止频率范围。可以响应于输入的标记、以固定时间间隔、电子时钟间隔或作为编程子程序的定时部分启动扫频检测。当扫频检测开始后，控制逻辑200可前进到方框202。
在第一系列步骤(即，步骤202、204、220、222、224)中，频率模块142可决定是否必须运行频率扫描以确定压缩机的振动特性。在步骤202中，频率模块142可确定压缩机系统14是否已从关闭变为开启。确定压缩机系统14处于关闭或开启状态的能力可集成在频率模块142中，或者可以根据与其它传感器120或其它控制模块122之间的通信来确定。如果压缩机系统14的状态已经从关闭变为开启，则控制逻辑200可前进到方框206。如果压缩机系统14的状态未从关闭变为开启，则控制逻辑200可前进到方框204。
在方框204中，频率模块142可确定热泵系统10的运行模式是否已经发生了变化。这可以在热泵系统10从加热模式切换到冷却模式或者从冷却模式切换到加热模式时发生。频率模块142可与其它控制模块122或其它传感器120进行通信以确定模式是否已经变化。如果模式已经变化，那么控制逻辑200可前进到步骤206。如果模式没有发生变化，那么控制逻辑200可前进到步骤220。
在方框220中，频率模块142可确定来自加速度计40的输入是否大于扫描极限。Y可以是在压缩机的任何转动频率下都不可被超过的最大运动幅值，其中用单位为赫兹(Hz)的变量F来表示频率。在一个例子中，Y值可以是25×10-6米。可以通过下面的等式使最大加速度A与F和Y相关联，其中可接受的最大加速度幅值A等于A＝4π2×F2×Y。在方框220中，对于压缩机32的马达的当前运行频率，频率模块142可将加速计输出40与最大幅值A进行比较。对于具体频率，如果测得的加速度计输出40是最大幅值A的110％，那么控制逻辑200可前进到方框206。当前面容许的运行频率下的运行表现出A的110％下的振动时，则很好地表明了压缩机系统14的运行已经以某种方式改变了。如果测得的加速度计输出40小于极限A的110％，那么控制逻辑可前进到步骤222。
在方框222中，频率模块142可确定自执行上次频率扫描后的时间。在很多情形下，热泵系统10可以在不关闭或者不出现可能启动频率扫描的其它情况下长期运行。因此，频率模块142可确定自上次频率扫描后的时间，并可从存储模块144获得预定时间值，例如一周。如果自上次频率扫描后所经过的时间超过了预定时间，那么控制逻辑200可前进到方框206。如果自上次频率扫描后所经过的时间不超过预定极限，那么控制逻辑200可前进到方框224。
在方框224中，频率模块142可接收环境温度。温度传感器可集成在控制模块142中，或者可以从其它传感器120来读取温度值。可替代地，频率模块142可与能够测量环境温度值的热泵系统10的其它控制模块122进行通信。频率模块142可以访问存储模块144，以获取先前存储的温度值和预定的温度变化极限。例如，先前的温度值可存储24小时，预定温度变化极限可以是至少40华氏度。频率模块142可将测得的温度与先前24小时存储的温度值进行比较，如果任何一组读取的温度之间的差值超过预定的温度变化极限，那么控制逻辑200可前进到方框206。如果温差不超过40华氏度，那么控制逻辑200可返回至方框201，继续稳定状态运行。
在方框206中，可以开始频率扫描程序。频率模块142可接收来自存储模块144的最小扫描频率和最大扫描频率。频率模块142可与频率控制模块140进行通信，从而操作变频驱动器36使压缩机32的马达在最小扫描频率下运行。控制逻辑200可前进到方框208。在方框208中，频率模块142可接收与命令频率(commanded frequency)相关的加速度计输出40。频率模块142可将加速度计值和频率值存储在存储模块144中。控制逻辑200可前进到方框210。
在方框210中，频率模块142可确定当前运行频率是否至少为最大扫描频率。如果当前运行频率不是至少为最大扫描频率，那么控制逻辑200可前进到方框212。在方框212中，频率模块142可将马达的当前运行频率增加到更高的值，以继续频率扫描。频率控制模块140可控制变频驱动器36，以使得压缩机32的马达在增大的频率下运行。通过这种方式，方框208、210和212可循环直到完成频率扫描，并存储频率值和相关的加速度计40的加速度读取值。一旦运行频率达到最大扫描频率，控制逻辑200便可前进到方框214。
在方框214中，频率模块142可从存储在存储模块144中的加速度值和频率值来确定共振频率。当出现局部最大位移或速度或加速度幅值时，可以在任何给定频率范围内找到共振频率。换句话说，在测得的加速度超过最大加速度幅值A＝4π2×F2×Y的每个频率范围内，在该范围内出现局部最大加速度幅值的地方均可以找到共振或固有频率。在给定频率范围内出现局部最大位移或速度幅值的地方也可以找到该给定频率范围内的共振或固有频率。频率模块142可将共振频率存储在存储模块144中。
在方框216中，频率模块142可确定禁止频率范围，使得频率控制模块140不会操作变频驱动器36使压缩机32的马达在稳定状态模式中的禁止频率范围内的任何频率运行。禁止频率范围可以是共振频率加上或减去临界频率差(CFD)而限定出的范围，对于普通压缩机而言，CFD可以是至少1赫兹(Hz)。该CFD可以是基于下面的关系得到的具体共振频率的约1.5％。频率比由等式R＝fo/fn表示，其中fo是运行频率，fn是固有频率。如等式|R-1|＜ΔR(其中ΔR等于0.015)所表示的，当fo值在fn的1.5％内时，可能出现不期望的振动。从这些等式中还可认识到，临界频率差(单位Hz)在较高的固有频率下会增大。
可替代地，禁止频率范围可以是测得的加速度超过最大值A时的实际范围。频率模块142可将禁止频率范围存储在存储模块144中。应注意的是，方框214和216中所述的步骤也可以作为方框208、210和212的回路的一部分来执行，其中方框214和216可在频率扫描期间计算出共振频率和禁止频率范围。控制逻辑200可返回至方框201，从而在稳定状态下运行。
下面参照图4，对使压缩机32的马达在请求频率下运行的控制逻辑进行说明。请求频率可以是基于用户的输入(例如改变热泵系统10的加热或冷却效果)，或者可以是基于热泵系统10的其它控制模块122(例如恒温器)的输出。虽然控制逻辑300描述了连续的回路，但是控制逻辑300是整个稳定状态运行的子回路，其反映了对改变的请求频率的响应。对控制逻辑300的说明将从方框301开始。
在方框301中，频率模块142在从其它控制器122接收到命令后可以命令频率控制模块140对变频驱动器36进行操作，以使压缩机32的马达在先前请求的频率下运行。否则，稳定状态运行可一直持续到请求频率发生改变。如频率模块142在方框302中所确定的，当请求频率改变时，控制逻辑300可前进到方框304。
在方框304中，频率模块142可对请求频率和存储在存储模块144中的禁止频率值进行比较。如果请求频率值不在禁止频率范围内，那么控制逻辑300可返回至方框301中的稳定状态运行。如果请求频率值在禁止频率范围内，那么控制逻辑300可前进到方框306。
在方框306中，频率模块142可接收来自存储模块144的容许上频率。该容许上频率可以是在请求频率以上但是在禁止频率范围外的第一频率。容许上频率还可以包括在该第一频率以上的安全因子(safetyfactor)。一旦确定了容许上频率，控制逻辑300则可前进到方框308。.
在方框308中，频率模块142可接收来自存储模块144的容许下频率。该容许下频率可以是在请求频率以下但是在禁止频率范围外的第一频率。容许下频率还可以包括在该第一频率以下的安全因子。一旦确定了容许下频率，控制逻辑300则可前进到方框310。
在方框310中，频率模块142可以从存储模块144访问预定时间值。预定时间值可对应于运行下述频率平均程序的总时间。例如，该总时间可以是四分钟。然后频率模块142可以基于下式确定上频率运行比：上频率运行比＝(请求频率-下频率)÷(上频率-下频率)。上频率运行时间可以等于所述预定时间乘以上频率运行比。一旦确定了上频率运行时间，控制逻辑300则可前进到方框312。
在方框312中，频率模块142可利用所述预定时间和计算出的上频率运行时间来确定下频率运行时间。下频率运行时间可以简单地等于所述预定时间减去上频率运行时间。也可以先利用公式：下频率运行比＝(上频率-请求频率)÷(上频率-下频率)来计算下频率运行时间。然后可以由下频率运行比来计算下频率运行时间和上频率运行时间。一旦确定了容许下频率运行时间，控制逻辑300则可前进到方框314。
在方框314中，频率模块142可以命令频率控制模块140使变频驱动器36和压缩机32的马达在容许上频率下运行，并且以该频率持续运行上频率运行时间。一旦上频率运行时间结束，控制逻辑300便可前进到方框316。在方框316中，频率模块142可以命令频率控制模块140使变频驱动器36和压缩机32的马达在容许下频率下运行下频率运行时间。一旦下频率运行时间结束，压缩机在总预定时间内的时均频率输出可等于请求频率。然后控制逻辑300可前进到方框318。
在方框318中，频率模块142可确定请求频率是否已经发生改变。如果请求频率未发生改变，控制逻辑300可返回至方框314，然后继续通过在容许上频率和容许下频率下的运行而循环，以使得平均频率等于请求频率。如果请求频率已经发生改变，控制逻辑300可前进到方框304，以确定请求频率是否被禁止。
尽管前面已经以某种方式描述了在等于禁止频率范围内的请求频率的平均频率下的运行，然而应当认识到的是，这种运行也可以按照其它方式来进行。例如，频率模块142可确定离请求频率最远的容许频率。变频驱动器36和频率控制模块140可使压缩机32的马达在该频率下运行预定时间。然后频率模块142可沿与第一运行频率相反(大于或小于)的方向确定第二运行频率。第二运行频率和请求频率的频率差与第一运行频率和请求频率的频率差可以相同。然后变频驱动器36和频率模块140可使压缩机32的马达在第二频率下运行与在第一运行频率下运行的预定时间相同的预定时间，这是因为请求频率与这两个运行频率的差值是相同的。
下面参照图5，描述可变速压缩机振动保护的替代性步骤。图3和图4所描绘的步骤示出了执行基于特定情形的频率扫描、存储禁止频率范围、以及在正常运行期间避开这些频率范围。图5所描绘的步骤仅测量加速度并避开测得的加速度超过极限A＝4π2×F2×Y时的频率。
虽然控制逻辑400描述了连续回路的运行，然而对控制逻辑400的描述可以从方框401开始。在方框401中，频率模块142可以命令频率控制模块140对变频驱动器36进行操作，以使压缩机32的马达在请求频率下运行。可以持续以这种方式运行，直到开始检测来自加速度计40的加速度值。检测可按多种方式进行，例如随着请求频率的每次变化、以预定时间间隔或者在任何接收到加速度值时。控制逻辑400可前进到方框402。
在方框402中，频率模块142可接收来自加速度计40的加速度读取值。控制逻辑400可前进到方框404。在方框404中，频率模块142然后可以基于等式A＝4π2×F2×Y确定对于具体的频率F，来自加速度计的加速度读取值是否超过极限A。如果加速度不超过极限A，那么控制逻辑400可返回至方框401。如果加速度确实超过极限A，那么控制逻辑400可前进到方框406。
在方框406中，频率模块142可以命令频率控制模块140对变频驱动器36进行操作，使得压缩机32的马达在较高频率下运行。频率模块142可接收来自加速度计40的测量值，然后可继续命令频率控制模块140增大变频驱动器36和压缩机32的马达的频率，直到来自加速度计40的加速度读取值小于给定频率下的A＝4π2×F2×Y。测得的加速度不超过加速度极限时的该第一频率可以是容许上频率。容许上频率也可以是第一测量频率加上安全因子。一旦确定了容许上频率，控制逻辑400便可前进到方框408。
在方框408中，频率模块142可以命令频率控制模块140对变频驱动器36进行操作，使得压缩机32的马达在比请求频率低的频率下运行。频率模块142可接收来自加速度计40的测量值，然后可继续命令频率控制模块140减小变频驱动器36和压缩机32的马达的频率，直到来自加速度计40的加速度读取值小于给定频率下的A＝4π2×F2×Y。测得的加速度不超过加速度极限时的该第一频率可以是容许下频率。容许下频率也可以是该第一测量频率减去安全因子。一旦确定了容许下频率，控制逻辑400便可前进到方框410。
在方框410中，频率模块142可从存储模块144访问预定时间值。该预定时间值可对应于运行下述频率平均程序的总时间。例如，该总时间可以是4分钟。然后频率模块142可以基于下面等式：上频率运行比＝(请求频率-下频率)÷(上频率-下频率)来确定上频率运行比。上频率运行时间可等于所述预定时间乘以上频率运行比。一旦确定了上频率运行时间，控制逻辑400便可前进到方框412。
在方框412中，频率模块142可利用所述预定时间和计算出的上运行时间来确定下频率运行时间。下频率运行时间可简单地等于所述预定时间减去上频率运行时间。也可以先利用等式：下频率运行比＝(上频率-请求频率)÷(上频率-下频率)来计算下频率运行时间。然后可由下频率运行比计算出下频率运行时间和上频率运行时间。一旦确定了下频率运行时间，控制逻辑400便可前进到方框414。
在方框414中，频率模块142可以命令频率控制模块140使变频驱动器36和压缩机32的马达在容许上频率下运行，并且持续以该频率运行上频率运行时间。一旦上频率运行时间结束，控制逻辑400便可前进到方框416，在方框416中，频率模块142可以命令频率控制模块140使变频驱动器36和压缩机32的马达在容许下频率下运行下频率运行时间。一旦下频率运行时间结束，控制逻辑400便可前进到方框418。
在方框418中，频率模块142可确定请求频率是否已经发生改变。如果请求频率未发生改变，控制逻辑400则可返回至方框414，并且继续通过在容许上频率和容许下频率下运行而循环，使得平均频率等于请求频率。如果请求频率已发生改变，则控制逻辑400可前进到方框420。在方框420中，频率模块142可以命令频率控制模块140使变频驱动器36和压缩机32的马达在新的请求频率下运行。控制逻辑400可前进到方框401，从而在稳定状态下运行，直到进行加速度计的下次检测。
本领域技术人员根据上述内容可理解到，本公开的宽泛教导可体现为多种形式。因此，虽然已结合具体实施例对本公开进行了说明，然而本公开的真实范围不应受到限制，因为对本领域技术人员来说在对附图、说明书和权利要求书进行了研究之后，其它变型将变得显而易见。

Claims (40)

1.具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护方法，包括：
使可变速压缩机在多个频率下运行；
测量与所述多个频率相关的多个振动值；
基于所述多个振动值来确定所述压缩机系统的频率特性；以及
基于所述频率特性来识别所述压缩机的禁止频率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述频率特性包括共振频率。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述压缩机禁止频率包括所述共振频率加上或减去临界频率差的范围。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述临界频率差为至少1Hz。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述频率特性包括加速度值超过最大加速度值的频率范围。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述最大加速度值A＝4π2×频率2×最大容许位移。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述最大容许位移的幅值为至少25×10-6米。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述压缩机禁止频率包括加速度值超过所述最大加速度值的频率范围。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述运行包括：
使可变速压缩机在最小扫描频率下运行；
使所述可变速压缩机的频率增加频率增量；以及
继续进行所述增加，直到所述可变速压缩机的频率为至少最大扫描频率。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述测量包括测量与每个频率增量相关的振动值。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述振动值是所述系统的加速度、所述系统的速度以及所述振动的振幅中的至少一个。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述识别包括对所述振动值超过最大容许振动的每个频率存储禁止频率值。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述测量包括接收来自加速度计的多个振动值并将所述振动值存储在存储器中。
14.如权利要求1所述的方法，还包括使所述可变速压缩机在所述禁止频率之外的第一频率F1下运行第一时间T1，以及使所述可变速压缩机在所述禁止频率之外的第二频率F2下运行第二时间T2，其中时均频率等于在所述禁止频率内的请求频率FR。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一频率是最接近的容许上频率，所述第二频率是最接近的容许下频率，并且所述第一时间T1＝预定总时间×(FR-F2)/(F1-F2)，且所述第二时间T2＝预定总时间-T1。
16.如权利要求1所述的方法，还包括：
请求在第一频率下运行；
确定离所述第一频率最远的第一容许频率；
在所述第一容许频率下运行预定时间；
沿与所述第一容许频率的方向相反的方向确定第二容许频率；以及
在所述第二容许频率下运行基本上等于所述预定时间的一段时间。
17.如权利要求1所述的方法，还包括在所述压缩机重新启动时重复所述运行、测量、确定和识别。
18.如权利要求1所述的方法，还包括以预定间隔重复所述运行、测量、确定和识别。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述预定间隔是一周一次。
20.如权利要求1所述的方法，还包括当热泵系统在加热模式和冷却模式之间改变运行模式时重复所述运行、测量、确定和识别。
21.如权利要求1所述的方法，还包括在测得的振动值超过预定扫描阈值时重复所述运行、测量、确定和识别。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述预定扫描阈值为最大加速度值A的110％，其中A＝4π2×频率2×最大容许位移。
23.如权利要求1所述的方法，还包括当环境温度在预定时间内的变化超过预定温度阈值时重复所述运行、测量、确定和识别。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述预定时间为至少24小时，并且所述预定温度阈值为至少40华氏度。
25.具有可变速压缩机的压缩机系统的振动保护方法，包括：
使可变速压缩机在第一频率下运行；
测量所述压缩机系统在所述第一频率的振动；
确定所述振动是否超过最大振动值；以及
当所述振动超过所述最大振动值时，使所述可变速压缩机在等于所述第一频率的平均频率下运行，包括：
识别容许上频率和容许下频率；
计算上运行时间和下运行时间；以及
使所述可变速压缩机在所述容许上频率下运行所述上运行时间，并在所述容许下频率下运行所述下运行时间。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述最大振动值A通过A＝4π2×频率2×最大容许位移来限定。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述最大容许位移为至少25×10-6米。
28.如权利要求25所述的方法，其中计算所述上运行时间和所述下运行时间包括：
通过所述第一频率和所述容许下频率之间的差值除以所述容许上频率和所述容许下频率之间的差值来计算上运行比；
通过用预定运行时间乘以所述上运行比来计算所述上运行时间；
通过从所述预定运行时间中减去所述上运行时间来计算所述下运行时间。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述预定运行时间为至少四分钟。
30.一种可变速压缩机和驱动系统，包括：
包括马达的压缩机，所述马达具有基于马达输入的可变频率；
驱动器，所述驱动器与所述马达通信并基于驱动器输入提供所述马达输入；
与所述压缩机可操作地连接的振动测量装置，所述振动测量装置接收来自压缩机系统的振动并基于所接收的振动输出振动值；以及
与所述振动测量装置和所述驱动器通信的控制模块，其中所述控制模块接收并存储所述振动值，基于所述振动值确定所述压缩机的频率特性，并基于所述频率特性提供所述驱动器输入。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述振动测量装置安装在所述压缩机的外壳上。
32.如权利要求30所述的系统，其中所述振动测量装置安装在所述驱动器上。
33.如权利要求30所述的系统，还包括连接在所述压缩机上的接线盒。
34.如权利要求33所述的系统，其中所述振动测量装置安装在所述接线盒上。
35.如权利要求30所述的系统，其中所述频率特性包括共振频率。
36.如权利要求35所述的系统，其中所述控制模块包括向所述驱动器提供输入，所述输入禁止所述驱动器使所述马达在包括所述共振频率加上或减去临界频率差的频率下运行。
37.如权利要求36所述的系统，其中所述临界频率差为至少1Hz。
38.如权利要求30所述的系统，其中所述频率特性包括所述振动值超过预定阈值的频率范围。
39.如权利要求38所述的系统，其中所述控制模块包括向所述驱动器提供输入，所述输入禁止所述驱动器使所述马达在包括所述振动值超过所述预定阈值的频率范围的频率下运行。
40.如权利要求30所述的系统，其中所述控制模块包括：
向所述驱动器提供使所述马达在最小频率下运行的信号；
向所述驱动器提供以频率间隔增加所述马达的频率的信号；以及
对每个频率间隔接收来自所述加速度计的振动值并存储所述振动值；
继续进行所述增加，直到所述可变速压缩机的频率为至少最大压缩机频率；以及
基于所述振动值计算禁止频率范围。
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