CN103348204A - 响应于供应功率的扰动控制氧气液化系统 - Google Patents

Abstract

可响应于被供应到氧气液化系统（100）的电流的偏差来建立该系统的正常操作。可监测被供应到在所述氧气液化系统中包括的压缩机（118）的电流。可响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使所述压缩机失效。可响应于所监测的电流的所述电流水平偏差事件的终止而给所述压缩机供电。可识别所述氧气液化系统的性能特性。

Description

响应于供应功率的扰动控制氧气液化系统

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2010年3月25日提交的美国临时申请号61/317,438的优先权益，其内容通过引用并入本文中。

本发明涉及响应于被供应到液化系统的电流的偏差来建立该系统的正常操作。

被配置为通过降低温度和增加被液化的诸如氧气、氮气和/或其他流体的流体的压力而液化该流体的系统是已知的。被供应到这种液化系统的电力可能会发生偏差（例如，激增、跌落，和/或中断），例如由于相关联的配电系统的故障（例如，断开断路器）。配电系统故障可以导致相关配电网络中的开关开启和关闭多次，导致氧气液化系统的多次中断。在液化系统附近被供电的大负荷也可能导致被供应到液化系统的电力的偏差。虽然电源的偏差可能具有很短的持续时间（例如，AC-周期的一部分、20个AC周期、40个AC周期，等等（一个60Hz的AC周期具有16.7ms的持续时间）），但是当遭受到这种电力供应偏差时，液化系统的制冷压缩机可能适当地终止操作或者完全终止。

可能要求医疗装备，例如用于液化氧气的液化系统，显示出对电力供应偏差的抵抗力或者免疫力，以确保当经受这种偏差时连续地可靠而安全的操作。通常，与液化系统的制冷压缩机相关联的各种电路元件（例如，保险丝和/或断路器）在电力供应的偏差之后可能需要重置或者更换。这种重置或者更换可能需要液化系统的用户具有一定的技术水平倾向，但是情况不可能一直是如此。此外，可能需要警告常规液化系统的用户该系统没有在正常地运行。

因此，本发明的目的在于提供一种克服了常规氧气液化系统的缺点的氧气液化系统和使用该系统的方法。根据本发明的一个实施例通过提供用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立该系统的正常操作的方法来实现这一目的。该方法包括监测被供应到在该氧气液化系统中包含的压缩机的电流。该方法也包括响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使该压缩机失效。该方法还包括响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的终止而给该压缩机供电。

本发明的另一方面涉及一种用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立该系统的正常操作的装置。该装置包括电流监测设备，其被配置为监测被供应到在该氧气液化系统中包含的制冷压缩机的电流。该装置还包括功率调制设备，其被配置为响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使该制冷压缩机失效，以及响应于所监测的电流的该电流水平偏差事件的终止而给该制冷压缩机供电。

本发明的仍另一方面涉及一种用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立该系统的正常操作的装置。该装置包括电流监测器件，电流监测器件用于监测被供应到在该氧气液化系统中包含的制冷压缩机的电流。该装置也包括失效器件，失效器件用于响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使该制冷压缩机失效。该装置还包括供电器件，其用于响应于所监测的电流的该电流水平偏差事件的终止而给该制冷压缩机供电。

在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书（这些形成了本说明书的一部分）的基础上，本发明的这些以及其它目标、特征和特性，以及相关结构元件和部件组合的操作方法和功能以及制造经济性将变得更加显而易见，其中，相似的附图标记表示各个图中相应的部分。在本发明的一个实施例中，在本文中图示的结构性部件是按比例绘制的。然而，应该清楚地理解，图仅仅是为了图示说明和描述的目的，而不是对本发明的限制。此外，应意识到，在本文中的任意一个实施例中示出或者描述的结构特征也可以在其他实施例中使用。然而，应该清楚地理解，图仅仅是为了图示说明和描述的目的，而不是旨在作为限制本发明的定义。

图1是图示了示例性的氧气液化系统的框图，该氧气液化系统被配置为响应于被供应到其的电流的偏差来建立正常操作；以及

图2图示了根据本发明的一个或多个实施例的用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立该系统的正常操作的方法。

图1是图示了示例性氧气液化系统100的框图。该氧气液化系统100被配置为响应于被供应到其的电流的偏差来建立正常的操作。更具体地，通过监测被供应到在氧气液化系统100中包含的制冷压缩机的电流（在本文中进一步描述），可以响应于所监测的电流的电流水平偏差事件（例如，激增、跌落，和/或中断）的开始而使该制冷压缩机失效，以及可以响应于该电流水平偏差事件的终止而给该制冷压缩机供电，以便建立氧气液化系统100的正常操作。因此，在氧气液化系统100经受电流水平偏差事件之后，氧气液化系统100的各种部件不需要重置或者更换。

如图1所描述地，氧气液化系统100包括用户接口102、液态氧生成单元104、氧气生成单元106、制冷单元108、电流监测设备110以及功率调制单元112。对氧气液化系统的描述是图示性的而并不旨在为限制性的。例如，氧气液化系统100可包括在描述本技术时不必要的另外的部件。此外，虽然在氧气液化系统的背景下描述了本技术，但是该概念可能应用于任何类型的液化系统（例如，氮气液化系统）。

用户接口102被配置为提供氧气液化系统100和用户之间的接口，通过该接口用户可给氧气液化系统100提供信息以及从其接收信息。这使得数据、结果、和/或指令以及任意其他能够通信的项，统称为“信息”，在用户和氧气液化系统100之间进行传送。如在本文中使用地，术语“用户”可涉及单独的个体或者可协同工作的一群人。适合包含于用户接口102中的接口设备的例子包括小型键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、控制杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示灯、音响警报以及打印机。在一个实施例中，用户接口102实际上包括多个分离的接口。

将理解的是本发明也预期其他通信技术，硬接线的或者无线的，作为用户接口102。例如，本发明预期用户接口可并入由电子存储设备（见，例如在本文中进一步描述的电子存储设备128）提供的可移动存储接口。在这一例子中，可从可移动存储设备（例如，智能卡、闪存盘、可移动磁盘，等等）将能够使得用户定制该氧气液化系统的实现方式的信息载入氧气液化系统100中。其他适于作为用户接口102与氧气液化系统一起使用的示例性输入设备和技术包括，但不限于，RS-232端口、RF链接、IR链接、调制解调器（电话、线缆或者其他）。总之，本发明预期用于与氧气液化系统100传送信息的任何技术作为用户接口102。

液态氧生成单元104可被配置为从气态氧生成液态氧。可通过降低气态氧的温度（例如，至低温水平）和/或通过给气态氧加压而从气态氧生成液态氧。液态氧生成单元可包括生成和/或存储液态氧的各种部件（未绘出），例如热交换器、杜瓦瓶和/或用于生成和/或存储液态氧的其他部件中的一个或多个。结合氧气生成单元106和制冷单元108来进一步描述液态氧生成单元104。

氧气生成单元106可被配置为从经由气体引入口114提供的气体生成具有高氧含量（例如，93%纯净的医用级氧气）的气体。经由气体引入口114提供的气体可包括环境气体（大约78%的氮气、21%的氧气、0.93%的氩气、0.038%的二氧化碳、以及少量的其他气体）、来自气瓶和/或其他气体源的气体。在示例性实施例中，氧气生成单元106通过筛分处理的方式生成具有高氧含量的气体。氧气生成单元106可包括用于生成具有高氧含量的气体的各种部件（未绘出），例如空气压缩机、风扇、筛床、和/或用于生成具有高氧含量的气体的其他部件中的一个或多个。在一些实施例中，可通过氧气生成单元106加压具有高氧含量的气体。可经由净化氧气管线116将具有高氧含量的气体从氧气生成单元递送至液态氧生成单元104。

制冷单元108可被配置为冷却和循环液态氧生成单元104所利用的制冷剂以生成液态氧。该制冷单元可包括被配置为驱动制冷剂的循环的制冷压缩机118，以及各种其他部件（未绘出）以冷却或者另外地处理制冷剂，例如冷凝盘管、风扇、热分离器、冷分离器、过滤器、干燥器，和/或用于冷却或者另外地处理制冷剂的其他部件中的一个或多个。可经由冷制冷剂管线120将冷却的制冷剂从制冷单元108递送至液态氧生成单元104，同时用过的制冷剂可从液态氧生成单元104经由热制冷剂管线122返回制冷单元108。

根据一些实现方式，制冷压缩机118的操作是二元的，也即制冷压缩机为开启（供电）或者关闭（失效），然而，在其他实施例中，制冷压缩机可具有一个或多个操作水平（例如，60%的操作水平）。制冷压缩机118可响应于从电源124递送的功率中的电流水平偏差事件的发生而停止操作。当电流水平偏差事件终止时制冷压缩机118不能继续进行正常的操作，因为例如冷制冷剂管线120和热制冷剂管线122之间的压力差。也就是，即使在电流水平偏差事件期间在制冷压缩机已经被失效之后立即给该制冷压缩机供电，该制冷压缩机可能不能适当地驱动制冷剂的循环。

通常，通过监测液态氧的产生水平来获得对氧气液化系统中制冷压缩机适当操作的确认。对于电流水平偏差事件，可能在电流水平偏差事件之后花5到10个小时来反映操作已经恢复到正常。然而，本技术的实施例允许检测电流水平偏差事件。可使制冷压缩机失效，使得即使在电流水平偏差事件已经终止的情况下制冷压缩机也保持关闭。在电流水平偏差事件已经终止之后并且在冷制冷剂管线120和热制冷剂管线122之间的任意压力差降低之后，可激活制冷压缩机。由制冷压缩机118引起的电流所处的适当水平可用作该制冷压缩机正常操作的确认。可以比常规系统远远更快地获得这种确认（例如，与5到10个小时相比为大约30分钟）。

制冷单元108和/或其中的各种部件（例如，制冷压缩机118）可经由输电线126从电源124接收电力。电流监测设备110可被配置为监测、测量、或者另外地探测从电源124经由输电线126递送至制冷单元108（或者其中的部件）的电流。电流监测设备可包括任意类型的电流感测设备，例如线性电流传感器（例如，霍尼韦尔线性电流传感器CSLA1CD）、电流互感器、霍尔效应传感器，和/或适于确定经由输电线126递送的电流的任意其他设备。

功率调制单元112可通信地与电流监测设备110、制冷单元108和/或氧气液化系统100的其他部件相耦合。功率调制单元可被配置为至少部分基于由电流监测设备110所确定的经由输电线126递送的电流，来失效和/或供电制冷单元108和/或其中的部件（例如，制冷压缩机）。在一些实施例中，功率调制单元112可包括被配置为实现在本文中属于该功率调制单元的功能的电路（例如，RC电路）。在图1所图示的实施例中，功率调制单元112包括电子存储设备128和处理器130。

在一个实施例中，电子存储设备128包括电子地存储信息的电子存储介质。电子存储设备128的电子存储介质可包括与氧气液化系统100一体设置的（也即，基本不可移除的）系统存储设备，和/或经由例如端口（例如，USB端口、火线端口，等等）或者驱动器（例如，磁盘驱动器，等等）与氧气液化系统能够移除地连接的可移动存储设备。电子存储设备128可包括光学可读储存介质（例如，光盘，等等）、磁性可读存储介质（例如，磁带、磁性硬盘、软盘驱动器，等等）、基于电荷的存储介质（例如，EEPROM、RAM，等等）、固态存储介质（例如，闪存盘，等等）和/或其他电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储设备128可存储软件算法、由处理器130确定的信息、经由用户接口102接收的信息，和/或使得氧气液化系统100能够适当工作的其他信息。电子存储设备可是在氧气液化系统100之内的单独部件，或者电子存储设备可与氧气液化系统的一个或多个其他部件（例如，处理器130）一体设置。

处理器130可被配置为给氧气液化系统100提供信息处理能力。因此，该处理器可包括数字处理器、模拟处理器、设计为处理信息的数字电路、设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于电子处理信息的其他机构中的一个或多个。虽然图1中将处理器示为单独的实体，但是这仅是出于图示说明的目的。在一些实现方式中，该处理器可包括多个处理单元。这些处理单元可物理地位于同一设备或者计算平台之内，或者该处理器可代表协同操作的多个设备的处理功能。

如图1所示，处理器130可被配置为执行一个或多个计算机程序模块。该一个或多个计算机程序模块可包括事件检测模块132、失效模块134、激活模块136、性能特性识别模块138和/或其他模块中的一个或多个。处理器130可被配置为通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的一些组合；和/或用于给处理器130配置处理能力的其他机构来执行模块132、134、136和/或138。

应当意识到虽然在图1中图示的模块132、134、136和138都共同位于单个处理单元之内，但是在处理器130包括多个处理单元的实现方式中，模块132、134、136和/或138中的一个或多个可远离其他模块定位。在下文中对由不同模块132、134、136和/或138提供的功能的描述是出于说明性目的，并且不旨在是限制性的，因为任意模块132、134、136和/或138可提供比所描述的更多或更少的功能。例如，可去除模块132、134、136和/或138中的一个或多个，并且其功能中的一些或者所有可由模块132、134、136和/或138中的其他一些来提供。作为另一例子，处理器130可被配置为执行一个或多个附加模块，该附加模块可执行以下属于模块132、134、136和/或138之一的功能中的一些或者所有。

事件检测模块132可被配置为检测电流水平偏差事件。在示例性实施例中，事件检测模块132可监测由电流监测设备110确定的输电线126的电流水平。在这种电流水平偏差事件期间，所监测的电流可突破阈值水平。在一些实例中，所监测的电流可超出上限阈值水平，而在其他实例中，所监测的电流可落到下限阈值水平之下。阈值水平可预先确定、动态确定、经由用户接口102输入，和/或以另一方式建立。事件检测模块可识别电流水平偏差事件的开始和/或终止。根据一些实施例，事件检测模块132可提供电流水平偏差事件的指示，例如经由用户接口102。

失效模块134可被配置为响应于电流水平偏差事件的开始而将制冷压缩机118失效。在一些实施例中，失效模块134可实现对开关（未绘出）的致动以将制冷压缩机从电源124电气断开。根据一些实施例，失效模块可通过将与制冷压缩机相关联的控制器（未绘出）失效而将制冷压缩机失效。

供电模块136可被配置为响应于电流水平偏差事件的终止而给制冷压缩机118供电。根据一些实施例，激活模块136可实现对开关（未绘出）的致动以将制冷压缩机与电源124电气连接。在一些实施例中，激活模块136可通过激活与制冷压缩机相关联的控制器（未绘出）而激活制冷压缩机118。激活模块可使制冷压缩机的激活延迟一段时间，从而降低冷制冷剂管线120和热制冷剂管线122之间的压力差。

性能特性识别模块138可被配置为识别氧气液化系统100的一个或多个性能特性。可至少部分基于由事件检测模块132检测的电流水平偏差事件和/或由电流监测设备110测量的制冷压缩机118从电源124引起的电流来识别性能特性。当制冷压缩机118从电源124引起适当的电流水平时，可识别性能特性为正常操作。响应于由电流监测设备110监测的电流落到阈值水平之下，可识别性能特性为制冷压缩机开路。响应于由电流监测设备110监测的电流落在阈值水平之下，可识别性能特性为潜在的制冷剂泄漏。响应于由电流监测设备110监测的电流超出阈值水平，可识别性能特性为潜在的制冷剂阻塞。根据一些实施例，性能特性识别模块138可提供性能特性的指示，例如经由用户接口102。

图2图示了根据本发明的一个或多个实施例的用于响应于被供应到氧气液化系统（例如，氧气液化系统100）的电流的偏差来建立该系统的正常操作的方法200。以下提出的方法200的操作旨在为说明性的。在一些实现方式中，可用未描述的一个或多个额外操作，和/或不需要所论述操作中的一个或多个也可完成方法200。此外，图2所图示的和以下所描述的方法200的操作顺序不旨在为限制性的。

在一些实现方式中，方法200可由一个或多个处理设备（例如，数字处理器、模拟处理器、设计为处理信息的数字电路、设计为处理信息的模拟电路、状态机，和/或用于电子处理信息的其他机构）实现。该一个或多个处理设备可包括响应于电子地存储于电子存储介质上的指令而执行方法200的操作中的一些或者所有的一个或多个设备。该一个或多个处理设备可包括通过硬件、固件和/或软件而配置的、特别设计为执行方法200的操作中的一个或多个的一个或多个设备。

在操作202，（例如，电流监测设备110）监测被供应至在氧气液化系统中包含的压缩机（例如，制冷压缩机118）的电流。在示例性实施例中，可由电流监测设备110联合功率调制单元112（或者其一个或多个模块）来执行操作202。例如，事件检测模块132可基于由电流监测设备110测量的电流来检测电流水平偏差事件。

在操作204，响应于所监测的电流（见操作202）的电流水平偏差事件的开始（例如，激增、跌落，和/或中断）而使压缩机（例如，制冷压缩机118）失效。根据示例性实施例，可由失效模块134来执行操作204。例如，失效模块134可实现对开关（图1中未绘出）的致动以将制冷压缩机118从电源124电气断开。作为另一例子，失效模块134可通过将与制冷压缩机相关联的控制器（图1中未绘出）失效而将制冷压缩机118失效。

在操作206，响应于所监测的电流（见操作202）的电流水平偏差事件的终止而给压缩机（例如，制冷压缩机118）供电。在一些实施例中，可由激活模块136来执行操作206。例如，激活模块136可实现对开关（图1中未绘出）的致动以将制冷压缩机118与电源124电气连接。作为另一例子，激活模块136可通过激活与制冷压缩机相关联的控制器（图1中未绘出）而激活制冷压缩机118。根据示例性实施例，制冷压缩机的激活可被延迟一段时间，从而降低冷制冷剂管线120和热制冷剂管线122之间的压力差。

在操作208，至少部分基于电流水平偏差事件来识别氧气液化系统（例如，氧气液化系统100）的一个或多个性能特性。根据示例性实施例，性能特性识别模块138可执行操作206。例如，当制冷压缩机118从电源124引起适当的电流水平时，可识别性能特性为正常操作。作为另一例子，响应于由电流监测设备110监测的电流下降到阈值水平之下，可识别性能特性为制冷压缩机开路和/或潜在的制冷剂泄漏。作为仍另一例子，响应于由电流监测设备110监测的电流超出阈值水平，可识别性能特性为潜在的制冷剂阻塞。

虽然已经出于图示说明的目的基于当前被认为是最实用和最佳的实施例详细描述了本发明，但是将理解的是这种细节只是为了那一目的并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖在所附权利要求书的精神和范围之内的修改和等价布置。例如，将理解的是本发明预期，任意实施例中的一个或多个特征可以尽可能地与任意其他实施例的一个或多个特征相组合。

Claims (15)

1.一种用于响应于被供应到氧气液化系统（100）的电流的偏差来建立所述氧气液化系统的正常操作的方法，所述方法包括：

监测被供应到在所述氧气液化系统中包含的压缩机的电流；

响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使所述压缩机失效；以及

响应于所监测的电流的所述电流水平偏差事件的终止而给所述压缩机供电。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所监测的电流的所述电流水平偏差事件具有少于30ms的持续时间。

3.如权利要求1所述的方法，还包括识别所述氧气液化系统的一个或多个性能特性。

4.如权利要求3所述的方法，其中，响应于所监测的电流下降到阈值水平之下而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为制冷压缩机开路或者潜在的制冷剂泄露。

5.如权利要求3所述的方法，其中，响应于所监测的电流超出阈值水平而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为潜在的制冷剂阻塞。

6.一种用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立所述氧气液化系统的正常操作的装置（100），所述装置包括：

电流监测设备（110），其被配置为监测被供应到在所述氧气液化系统中包含的制冷压缩机的电流；以及

功率调制设备（112），其被配置为响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使所述制冷压缩机失效，以及响应于所监测的电流的所述电流水平偏差事件的终止而给所述制冷压缩机供电。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所监测的电流的所述电流水平偏差事件具有少于30ms的持续时间。

8.如权利要求6所述的装置，还包括被配置为执行计算机程序模块的一个或多个处理器，所述计算机程序模块包括被配置为识别所述氧气液化系统的一个或多个性能特性的性能特性识别模块。

9.如权利要求8所述的装置，其中，响应于所监测的电流下降到阈值水平之下而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为制冷压缩机开路或者潜在的制冷剂泄露。

10.如权利要求8所述的装置，其中，响应于所监测的电流超出阈值水平而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为潜在的制冷剂阻塞。

11.一种用于响应于被供应到氧气液化系统的电流的偏差来建立所述氧气液化系统的正常操作的装置（100），所述装置包括：

电流监测器件（110），其用于监测被供应到在所述氧气液化系统中包含的制冷压缩机的电流；

失效器件（134），其用于响应于所监测的电流的电流水平偏差事件的开始而使所述制冷压缩机失效；以及

供电器件（136），其用于响应于所监测的电流的所述电流水平偏差事件的终止而给所述制冷压缩机供电。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所监测的电流的所述电流水平偏差事件具有少于30ms的持续时间。

13.如权利要求11所述的装置，还包括用于识别所述氧气液化系统的一个或多个性能特性的性能特性识别器件。

14.如权利要求13所述的装置，其中，响应于所监测的电流下降到阈值水平之下而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为制冷压缩机开路或者潜在的制冷剂泄露。

15.如权利要求13所述的装置，其中，响应于所监测的电流超出阈值水平而将所述一个或多个性能特性中的单个一个识别为潜在的制冷剂阻塞。

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