CN105723089A - 用于感测压缩机中的油的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种方法包括：确定压缩机(1)内的油的第一温度；确定压缩机(1)的可动部件(5)处的第二温度，其中，可动部件(5)处的第二温度在压缩机(1)的与可动部件(5)相接触的固定部件(4)处被确定；以及基于对确定出的第一温度和确定出的可动部件(5)处的第二温度的分析，推断压缩机(1)是以安全模式运行还是以非安全模式运行。

Description

用于感测压缩机中的油的方法及设备

本发明总体上涉及用于感测压缩机中的油的方法及设备。

压缩机用于工业环境中以及家居环境中的多个技术领域，主要用于增大气体或液体的压力。在前述应用领域中的任一应用领域中，压缩机在运行时间期间都应当提供稳定的性能。因此，重要的是不断地监测压缩机中的油的润滑特性以允许压缩机平稳地运行。在压缩机运行期间，压缩机可能会泄漏油，例如由于污染物而使油的质量可能会劣化，和/或例如在污物阻塞油通道的情况下而使油可能不能够被传输至所有的必需区域。在所有前述情形中，压缩机的运行将会受到不利的影响。

US6,276,901B1描述了这样的一种方案：将窥镜和光学传感器结合在密闭式压缩机的外壳中以允许既能够目测油位又能够自动地感测油位。然而，通过使用所提出的将窥镜与传感器相结合的方案只能够检查油位。通过这些装置确认不了其它问题，比如油的质量劣化问题或油传输问题。

US2006/0013697A1描述了这样的一种压缩机，该压缩机使用传感器对压缩机内的油表面的位置进行检测。该检测是通过如下方式而完成的：通过安装在该压缩机的油槽中的两个温度传感器用以一方面检测气体制冷剂的温度以及另一方面检测油的温度。然后基于油与制冷剂之间的温度差而确定油表面的位置。同样，这个方法只能够帮助监测油位而解决不了上述其它问题。

因此，需要能够有效地感测压缩机中的油并且还能够考虑到上述润滑问题。通过根据独立权利要求1的方法和根据独立权利要求8的设备能够满足这种需要。

根据本发明的方法包括：确定压缩机内的油的温度；确定压缩机的可动部件处的温度；以及基于对确定出的油的温度和确定出的可动部件处的温度的分析，推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。

这种压缩机在不同的运行状况下以及在不同的环境状况下以不同的状态运行。例如能够通过压缩机的不同的速度来实现不同的状态。不同的运行状况例如可以由不同的吸入温度和/或吸入压力来限定。就环境状况而言，压缩机例如能够在诸如-30摄氏度至60摄氏度的环境温度之类的环境状况下被使用。这会有如下结果：在一些状况下以一些状态运行时，一些温度表示压缩机的即将到来的错误运行，而在其它状况下以同样的状态运行时，同样的温度表示压缩机的安全运行。

本发明通过使用至少两个温度用于进行分析来考虑这个问题——压缩机是处于安全模式还是处于非安全模式。

根据本发明，压缩机内的油的温度被确定。此处，油用作润滑剂以减小压缩机可动部件之间的摩擦。作为替代或另外，油可以用于传热用途。由此，术语油指的是具有或不具有添加剂的任何矿物油或有机油，也指的是任何合成液体，即，指的是能够用于进行润滑和/或传热的任何种类的适合的方式。能够基于直接测量来确定压缩机内的油的温度，或者能够通过推断其它指示器来确定压缩机内的油的温度，其中，通过推断其它指示器来确定压缩机内的油的温度的方式也可以称为间接测量。能够通过任何适合的温度传感器(比如通过热电偶或热敏电阻)来执行直接测量。例如，能够基于例如通过对其它贮油器或泵或油槽的壁部或其它部件的温度进行测量而在油的附近处测得的温度来推断油的温度。

在本发明的优选实施方式中，压缩机内的油的温度在压缩机的收集油的区域中被确定。例如，压缩机的收集油的区域能够是压缩机中的油槽。优选地，该温度在收集油的区域的下部中被确定。对于油槽而言，收集油的区域的下部能够在油槽的底部处，从而即使没有剩余多少油，测量的将是油的温度而不是周围环境的温度。然而，压缩机中还有能够确定油的温度的若干其它区域，例如在其它贮油器或油泵中。

根据本发明，压缩机的可动部件处的温度也被确定。如结合油的温度所论述的，能够基于直接测量来确定可动部件处的温度，或者能够通过推断其它指示器(即通过间接测量)来确定可动部件处的温度。优选地，可动部件是在压缩机外壳内至少在压缩机运行期间运动的部件。这种可动部件会进行运动，比如旋转、来回移动、绕动运动或者这些运动的组合。确定可动部件处的温度还可以包括确定可动部件自身的温度。替代性地，确定可动部件的温度例如可以包括确定相配合的固定部件的温度。优选地，尽可能地接近与可动部件接触的表面来测量相配合的固定部件的温度。上述示例给出了可动部件处的温度的直接指示或至少间接指示。可以通过非接触温度测量(例如通过红外测量传感器的简便性)来执行可动部件处的或可动部件的温度的确定。

根据本发明的优选实施方式，可动部件的至少一部分通过油被润滑。然而，能够采用另外的实施方式。例如，能够通过油来润滑这样的部件：该部件的运动与可动部件相关。与可动部件相关的这种部件例如可以是可枢转运动的部件的轴线。应当指出的是，术语油是根据上述论述来使用的。优选地，用于进行润滑的油与温度被确定的压缩机内的其余的油——例如油槽中的油——直接液体接触，从而用于进行润滑的油与压缩机中的其余的油是同一油。然而，在另一示例中，用于对可动部件或与可动部件相关的部件进行润滑的油也可以与压缩机中的其余的油仅间接连接，例如，这两种油可以只通过热交换器而接触。由此，这两种油也可以是不同的油。

根据本发明，基于油的确定出的温度并且基于可动部件处的确定出的温度来推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。优选地，如本发明中使用的术语非安全模式表示如下当持续一定时间段时将会对整个压缩机或者至少对压缩机的部件造成严重损害的压缩机运行状态。出现非安全模式的一个原因可能是润滑不足，而不管润滑不足是否是由油的损失、可能由于油/制冷剂混合物中的制冷剂的含量高而引起的油的劣化的质量和/或由于油流的阻断所造成的，润滑不足会使压缩机上的一些部件过热。出现非安全模式的另一原因会是液体回流到压缩机中。

安全模式和非安全模式被描述为互斥的替代性模式，从而当仅推断出这两种模式中的一种模式时足以。然而，在本发明的优选实施方式中，可以推断出两种模式——即，安全模式和非安全模式。在另外的优选实施方式中，可以基于油的温度的确定、基于可动部件处的温度并且根据需要基于另外的指示来推断额外的模式。本领域技术人员知道如何基于所述两个温度而推断出一种模式或更多种模式的若干种方法，并且知道所述两个互斥的替代性模式之间的哪种模式可能是必需的。例如，可以使用具有限定安全模式或非安全模式或另外的模式的油的温度范围和可动部件处的相关的温度范围的数据库。在另外的示例中，可以使用用以基于确定出的温度而对安全值进行计算的等式，其中，所述安全值在与安全值边界比较时会指示压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。

尽管根据本发明的方法的两个步骤与确定温度相关，但都不必确定实际的摄氏或华氏温度。如果确定出任意的物理性质的物理量就足够，确定出任意的物理性质的物理量允许推测出温度。

在另外的优选实施方式中，当压缩机中的油与用于对可动部件或可动部件的至少一部分进行润滑的油液体接触时，则会有油行进所沿着的油路。这种油路可以大部分在压缩机内。然而，油路的一些部分也能够在压缩机的外壳外。在压缩机运行期间，油可以至少暂时沿着油路行进。在本发明的优选实施方式中，油沿着油路行进而对可动部件或与可动部件相关的部件进行润滑。在油路中，油能够通过摩擦力从一个区域——例如收集油的区域——被传输至需要润滑的至少一个区域。替代性地，可以通过其它适合的装置(比如通过真空泵、叶轮泵或离心泵)来传输油。

在另外的优选实施方式中，结合本发明使用的压缩机是涡旋式压缩机。在涡旋式压缩机中，两个交错的涡旋件负责吸入流体、压缩流体以及排放被压缩了的流体。交错的涡旋件中的一个涡旋件可以是固定的，而另一涡旋件在固定着的涡旋件内偏心地绕动。绕动涡旋件可以相对于固定的轴承——例如止推板——绕动。两个涡旋件也可以共同旋转以实现相对运动。有利地，涡旋式压缩机比常规的压缩机——比如往复式压缩机或斜盘式压缩机——更可靠。然而，也可以结合其它压缩机技术——比如螺杆式压缩机或活塞式压缩机——来使用本发明。

在另外的优选实施方式中，可动部件是涡旋式压缩机的绕动涡旋件。此处，绕动涡旋件将相对于止推板绕动。由于绕动涡旋件的绕动运动和止推板上的轴向载荷而会对绕动涡旋件和止推板的接触表面产生很高的力。因此，必须在压缩机运行期间始终对绕动涡旋件和止推板的接触表面进行很好的润滑。发明人发现润滑不足会导致可动部件处——即，在该示例中为绕动涡旋件处——的温度快速升高。因此，例如可以确定绕动涡旋件的温度。可以通过非接触测量的简便性来确定绕动涡旋件的温度。替代性地，温度传感器可以是绕动涡旋件的一部分以确定绕动涡旋件的温度。

本发明利用了如下发现：压缩机中的可动部件处的温度与油的温度(特别地收集油的区域——例如油槽——中的油的温度)之间的关系指示可动部件处的润滑是充分还是不充分。存在这种情况是因为可动部件处的润滑不足将会增大摩擦力并且因此可动部件及相关部件处的温度将会上升。然而，仅可动部件处的高温或低温并不始终指示非安全模式。因此，压缩机中的油的油温度用作进一步的参考。这能够消除变化的状态和/或状况对确定压缩机是以哪种模式运行的确定性所可能造成的不良的影响。这尤为重要，因为压缩机可能会在不同的环境状况中被使用。另外，这也能够消除不同的运行状况——比如吸气温度和/或压力——对运行模式的确定所可能造成的不良的影响。

根据本发明，能够使用额外的参数或指示器来推断压缩机的模式。例如可以使用吸入温度、排放温度、吸入压力和/或排放压力。所有这些参数或指示器有助于推断压缩机的模式，因为所有这些参数或指示器将可能相对于不同的压缩机运行模式而相应地改变。关于压缩机的运行模式的信息有助于防止如下这种情况：尽管压缩机以安全模式运行，但仍检测到润滑问题。例如，在紧接着启动压缩机之后的时间段中，两个确定的温度可能不会以相同的速度改变并且因此可能会造成非安全模式检测。如果存在快速转换，情况亦是如此。例如，压缩机可能处于瞬时运行模式或处于稳定运行模式。根据本发明的实施方式，如果排放温度随时间的变化低于一定阈值，那么可以检测到稳定的运行模式。在这种情况中，油检测可以是主动的。如果排放温度随时间的变化高于阈值或者高于另外的阈值，那么认为压缩机处于瞬态模式并且油检测可能不是主动的。如上面结合其它温度所论述的，能够基于直接测量或者能够基于间接测量来确定排放温度或排放温度随时间的变化。

在另外的优选实施方式中，可动部件处的温度在压缩机的与可动部件相接触的固定部件处被确定。例如，能够测量止推板处的温度。优选地，止推板的表面与绕动涡旋件的表面直接接触，其中，所述接触表面优选地通过油被润滑。从安装的角度来看，将传感器设备安装在压缩机的受到较低的振动力的固定部件中比较容易。因而，这个安装位置的优点在于能够增长传感器设备的寿命。然而，替代性地或另外，也可以通过非接触测量传感器或内设在可动部件中的传感器的简便性来确定可动部件自身的温度。

此外，也可以通过对用于润滑可动部件或与可动部件相关的部件的薄的油膜的温度进行测量来确定可动部件的温度。此外，其它物理量可以允许推测出可动部件自身的温度或至少可动部件处的温度。

在又一优选实施方式中，不是仅基于油的当前温度和移动部件处的当前温度来推断压缩机的模式。优选地，除了所述当前温度之外，还应当考虑油的和/或可动部件处的/可动部件的至少一个过去温度。例如，可以用可动部件处的温度来计算理论上的油温度。在一个实施方式中，测量出的油温度与计算出的理论上的油温度之间的温度差对时间进行积分以指示压缩机是处于安全模式还是处于非安全模式。有利地，通过使用过去值来确定非安全模式能够更早且更可靠地提供即将发生的问题的指示。在又一优选实施方式中，压缩机环境的环境状况和/或压缩机状况被确定并且其与确定的油温度和可动部件处的温度/可动部件的温度被一起用以推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行。

在另一优选实施方式中，如果推断出压缩机以非安全模式运行，那么该方法还包括使压缩机停止运行的步骤。这能够防止压缩机由于油不足或者由于油制冷剂混合物的劣化的润滑性而损坏。

在该方法的另一优选实施方式中，推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行还包括推断警报模式。有利地，这种警报模式能够是中间模式，其向操作人员发出出现了问题的信号而不必使压缩机停机。例如，能够因为在一定时间段内安全值有微小的偏差而确定警报模式。

在本发明的优选实施方式中，该方法还包括确定压缩机的振动，并且推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行的步骤还基于对确定出的振动的分析。有利地，所述振动可以用作用于推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行的额外的参数。由此，能够提高推断的准确度。

另外，根据本发明的设备包括用于确定压缩机内的油的温度的装置、用于确定压缩机的可动部件处的温度的装置、以及用于基于对确定出的油温度和确定出的可动部件处的温度的分析而推断压缩机是以安全模式运行还是以非安全模式运行的装置。

有利地，该设备能够部分地或完全地安装在压缩机内。能够通过传感器装置——比如商用温度传感器——来实现用于进行确定的装置。用于这种传感器装置的示例为欧姆电阻随温度而变化的电阻温度计、当被加热时产生电压的热电偶、或非接触式传感器(比如红外传感器)。例如能够通过微控制器或者能够在位于压缩机内或位于压缩机外的一些其它集成电路上来实现用于进行推断的装置。替代性地，用于进行推断的装置能够是较大的“健康监控”系统的一部分。

下面参照附图中示出的示意图对本发明进行进一步的描述，其中：

图1为根据本发明的安装在压缩机中的设备的实施方式的截面图；以及

图2为根据本发明的如图1中示出为安装在压缩机内的设备的第二传感器装置的实施方式的放大截面图。

图1示出了能够与根据本发明的方法并且能够与根据本发明的设备结合使用的涡旋式压缩机1的截面图。在此处示出的实施方式中，压缩机1包括收集油的区域2，即，油槽。

另外，压缩机1包括用于确定油的温度的第一确定装置3。该第一确定装置3为油的温度提供指示。第一确定装置3例如能够是温度传感器。在示出的示例中，第一确定装置3在压缩机1中安装在收集油的区域2的最底部上以确保当油位非常低时测量的是油的温度而不是周围气体的温度。然而，如上所述，能够采用其它安装位置。另外，第一确定装置3可以通过接触的方式或非接触的方式来确定温度。

图1中的压缩机还包括用于确定压缩机1的可动部件处的温度的第二确定装置4。第二确定装置4也能够是温度传感器。第二确定装置4能够安置在可动部件处或者安置在压缩机的可动部件附近以便能够确定可动部件处的或可动部件的温度的指示。在图1中示出的示例中，可动部件是绕动涡旋件13，并且第二确定装置4位于压缩机1的固定部件中或者位于压缩机1的固定部件处，其中，压缩机1的固定部件即为止推板6。此处，由于止推板6的表面5与绕动涡旋件13的表面16之间的摩擦而上升的温度在止推板6的接触表面5的附近处被测量。如从图1所见，止推板6对绕动涡旋件13进行支承，当压缩机1运行时绕动涡旋件13相对于固定涡旋件14运动。因此，绕动涡旋件13的接触表面16和止推板6的接触表面5受到很高的摩擦力。作为前述安装位置的替代，第二确定装置4例如还能够安装成对驱动轴承7、主轴颈轴承11或下轴颈轴承12处的温度进行测量。由此，第二确定装置4可以通过接触的方式或非接触的方式来确定温度。

在图1中示出的示例中，还能够看到穿过压缩机1的油路。该油路起始于收集油的区域2(即油槽)，油从区域2升高到压缩机1的上部中而随着其流动对多个轴承进行润滑，向下流回至区域2。油在离心力的作用下被向上泵送通过曲轴9的内孔，在曲轴9的内孔中，油经由三个口——顶轴油口8、主轴承油口10和下轴承油口15——离开曲轴9而对轴承进行润滑。

有利地，第二确定装置4的安装位置应当位于比距油槽2更靠近顶轴油口8处。这样是因为顶轴油口8位于油路的距油槽最远的位置处。

在图1中示出的示例中，压缩机还包括用于确定排放温度的装置17。

图2是如图1中示出的第二确定装置4的安装位置的放大截面图。在示出的示例中，止推板6的材料中制成有用于容纳第二确定装置4的孔。该孔几乎延伸至止推板6的与可动部件5接触的表面。作为图2中示出的示例的替代，第二确定装置4也能够通过其它装置被附接至固定部件6，例如，第二确定装置4可以通过粘胶剂或螺纹连接至固定部件6。替代性地，第二确定装置4也可以位于绕动涡旋件13中。

Claims (12)

1.一种方法，包括：

确定压缩机(1)内的油的第一温度；

确定所述压缩机(1)的可动部件(5)处的第二温度，其中，所述可动部件(5)处的所述第二温度在所述压缩机(1)的与所述可动部件(5)相接触的固定部件(4)处被确定；以及

基于对确定出的所述第一温度和确定出的所述可动部件(5)处的所述第二温度的分析，推断所述压缩机(1)是以安全模式运行还是以非安全模式运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩机(1)内的油的所述第一温度在收集油的区域(2)中被确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述可动部件(5)通过油被润滑。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，温度被确定的油沿着油路行进而对所述可动部件(5)进行润滑。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述可动部件(5)为涡旋式压缩机的绕动涡旋件(13)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括确定所述压缩机(1)的振动，并且其中，推断所述压缩机(1)是以安全模式运行还是以非安全模式运行的所述步骤还基于对确定出的所述振动的分析。

7.一种设备，包括：

用于确定压缩机(1)内的油的第一温度的装置；

用于确定所述压缩机(1)的可动部件(5)处的第二温度的装置，其中，所述可动部件(5)处的所述第二温度在所述压缩机(1)的与所述可动部件(5)相接触的固定部件(4)处被确定；以及

用于基于对确定出的所述第一温度和确定出的所述可动部件(5)处的所述第二温度的分析而推断所述压缩机(1)是以安全模式运行还是以非安全模式运行的装置。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述压缩机(1)内的油的所述第一温度在收集油的区域(2)中被确定。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述可动部件(5)为所述压缩机(1)的被油润滑的部件。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，温度被确定的油沿着油路行进而对所述可动部件(5)进行润滑。

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的设备，其中，所述可动部件(5)为涡旋式压缩机的绕动涡旋件(13)。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的设备，其中，所述设备还包括用于确定所述压缩机(1)的振动的装置，并且其中，所述用于推断所述压缩机(1)是以安全模式运行还是以非安全模式运行的装置的推断还基于对确定出的所述振动的分析。