CN111075704A - 一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统及智能算法 - Google Patents

一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统及智能算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统及智能算法，该系统包括变频压缩机，还包括跳频带宽检测模块和变频器，所述跳频带宽检测模块采用STM32系列芯片，所述变频压缩机的吸气管道和排气管道均设有两个振动传感器，所述两个振动传感器分别为水平和垂直管道设置并分别用于采集管道的轴向和径向振动速度；所述振动传感器分别与跳频带宽检测模块连接，所述变频器通过数据线与跳频带宽检测模块连接。所述振动传感器均采用电涡流传感器。本发明针对每台机器都可准确有效的计算出产生共振的变频压缩机的电流频率带宽，从而在机器运行过程中直接跳过这些频率点，在保证机器性能的情况下有效的避免共振的发生。

Description

一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统及智能算法
技术领域
本发明属于机房空调控制技术领域，尤其涉及机房专用空调变频压缩机跳频带宽检测模块及跳频带宽的最佳计算方法。
背景技术
在机房专用空调中，如果采用的是变频压缩机，在运行过程中随着转速的变化压缩机的振动频率也在发生变化，当压缩机的振动频率与整机振动频率一致时，就会产生共振，发生共振时不仅会产生巨大的噪音还会对元器件产生损坏，缩短机器的使用寿命。、
目前避免变频压缩机与整机产生共振的办法是找到产生共振的变频压缩机的电流频率区间，然后在控制终端或者变频器的“跳频”参数中输入此电流频率区间。在升速或者降速过程中会直接跳过这些频率点，从而避免共振现象的产生。但是如何有效准确的找到这个产生共振的电流频率区间是目前的困难所在，因为每台机器的振动频率是不一致的，那么与之对应的变频压缩机的跳频区间也是不一样的。大多数情况下我们会根据经验统一输入一个比较大的跳频区间，这样共振可能会在很大程度上避免，但机器的运行性能也会大大削弱。或者现场调试工程师对每台机组及每个频段进行人工多工况测试，凭手摸、耳听等原始手段找出存在共振点后，按经验进行跳频设置。
本发明就是为了有效准确的找出每台机器与整机产生共振的变频压缩机的电流频率带宽而开发的一种装置，同时本文也会提出一种变频压缩机跳频带宽的最佳计算方式。并且节省了调试工程师每台机组调试所需花费巨大时间。
发明内容
发明目的：针对上述存在的问题，本发明提供了一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统及智能算法，针对每台机器都可准确有效的计算出产生共振的变频压缩机的电流频率带宽，从而在机器运行过程中直接跳过这些频率点，在保证机器性能的情况下有效的避免共振的发生。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统，包括变频压缩机，还包括跳频带宽检测模块和变频器，，所述跳频带宽检测模块采用STM32系列芯片，所述变频压缩机的吸气管道和排气管道均设有两个振动传感器，所述两个振动传感器分别为水平和垂直管道设置并分别用于采集管道的轴向和径向振动速度；所述振动传感器分别与跳频带宽检测模块连接，所述变频器通过数据线与跳频带宽检测模块连接。所述振动传感器均采用电涡流传感器。
本发明还提供了一种基于上述系统的变频空调压缩机跳频带宽智能检测算法，包括以下步骤：
(1)通过第一振动传感器和第二振动传感器分别采集变频压缩机的轴向和径向振动速度，所述变频器采集当前变频压缩机对应的电流频率；
(2)筛选每个电流频率下的振动速度的最大值，形成电流频率与振动速度对应关系的曲线，曲线中电流频率的分辨精度为R；
(3)设置跳频带宽检测模块的电流频率的跳频区间的提取数量n,对应的跳频区间分别为f1,f2,f3…fn；
首先，提取第n+1个最高振动速度以及对应的电流频率，第n+1个最高振动速度的值为Vn+1；
然后，选择n+1个最高振动速度中最高振动速度对应的电流频率并设为f(1)，并从f(1)分别向下依次巡检j个电流频率对应的最高振动速度，然后通过式(1)计算依次巡检区间内的振动速度平均值
Figure BDA0002332107450000021
5≤j≤30，
Figure BDA0002332107450000022
接着判断
Figure BDA0002332107450000023
与Vn+1大小，当
Figure BDA0002332107450000024
时，则按照分辨精度R向下继续选取一个电流频率对应的振动速度求取振动速度平均值
Figure BDA0002332107450000025
直到
Figure BDA0002332107450000026
此时选取的电流频率次数为x,x≥0，进而获得f(1)的左侧跳频区间范围△1＝(j+x)R；
接着，同理从f(1)向上依次巡检j个电流频率对应的最高振动速度，然后通过式(1)计算巡检区间内的振动速度平均值
Figure BDA0002332107450000027
5≤j≤30；当
Figure BDA0002332107450000028
时，则按照分辨精度R向上继续选取一个电流频率对应的振动速度求取振动速度平均值
Figure BDA0002332107450000029
直到
Figure BDA00023321074500000210
此时选取的电流频率次数为x′,x′≥0，进而获得f(1)的右侧跳频区间范围△1′＝(j+x′)R；
进而，获得f(1)对应的跳频区间范围f1＝(f(1)-△1,f(1)+△1′)，并最终获得第n个跳频区间fn＝(f(n)-△n,f(n)+△n′)；当n个跳频区间f1,f2,f3…fn出现重叠时，采取区间合并；
(4)在获得跳频区间范围后，由跳频带宽检测模块反馈至变频器进行变频设置。
作为优选，所述电流频率的分辨精度为0.1Hz。
作为优选，步骤(1)中采集时长为24-480h，采集频率为2s/次。
有益效果：相对于现有技术，本发明跳频带宽检测模块具有与振动传感器、变频器通信，振动速度与电流频率采集，跳频带宽计算等功能。针对每台机器都可准确有效的计算出产生共振的变频压缩机的电流频率带宽，从而在机器运行过程中直接跳过这些频率点，在保证机器性能的情况下有效的避免共振的发生。通过采集变频压缩机的振动速度和电流频率，并结合本发明的智能算法，准确有效的计算出不同机器的变频压缩机的跳频带宽，具有很强的通用性，适用于多种机型，可以和不同类型的变频器进行通信，是一种便携的，可移动的，适应性强的变频压缩机跳频带宽检测装置。
附图说明
图1为本发明所述数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统的结构示意图；
图2为本发明所述变频空调压缩机跳频带宽智能检测算法实施例中电流频率对应振动速度的曲线图。
其中，变频压缩机1，2.压缩机排气管道，压缩机吸气管3道，振动传感器4，跳频带宽检测模块5，RS485通讯线6，变频器7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明的数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统，包括变频压缩机，还包括跳频带宽检测模块和变频器，，所述跳频带宽检测模块采用STM32系列芯片，所述变频压缩机的吸气管道和排气管道均设有两个振动传感器，所述两个振动传感器分别为水平和垂直管道设置并分别用于采集管道的轴向和径向振动速度；所述振动传感器分别与跳频带宽检测模块连接，所述变频器通过数据线与跳频带宽检测模块连接。所述振动传感器均采用电涡流传感器。以下具体描述变频压缩机跳频带宽检测系统的工作原理：
第一振动传感器和第二振动传感器分别感应轴向和径向的振动速度，并连入跳频带宽检测模块，同时跳频带宽检测模块与变频器通过RS485通信方式进行连接，振动传感器将变频压缩机的振动速度传递给跳频带宽检测模块，变频器同时也会将当下变频压缩机振动速度对应的电流频率传递给跳频带宽检测模块。跳频带宽检测模块可以设置记录时间，设置范围为0-480h,数据采集间隔为每2s采集一次，采集完成后，每个电流频率下的多个振动速度取最大值，形成一个电流频率与振动速度对应关系的曲线图，曲线分辨率为0.1HZ，如图2所示：
在跳频带宽检测模块中可以设置需要提取的跳频区间的数量，设置范围为0-10，我们假设需要提取n个跳频区间,这n个跳频区间定义为：f1,f2,f3...fn,根据图2生成的曲线图，先提取n+1个最高的振动速度以及对应的电流频率，我们从最高的振动速度对应的频率点开始，我们定义该频率点为f(1),来计算第一个跳频区间，曲线图中每0.1HZ对应一个振动速度，向左先最少提取5个点再和最高点求取振动速度平均值，如果低于之前提取的第n+1个振动速度，那么该跳频区间左侧范围为0.5HZ,如果高于之前提取的第n+1个振动速度，就继续向左再取1个点求取平均值，直到小于之前提取的第n+1个振动速度为止，但向左最多提取不高于30个点，这样就会得出该跳频区间的左侧范围值为△1，0.5≤△1≤3HZ。同理得出该跳频区间的右侧范围值△1’。根据公式f1＝(f(1)-△1,f(1)+△1’)计算出第一个跳频区间,依次类推得出第n个跳频区间fn＝(f(n)-△n,f(n)+△n')。如果得出的这n个跳频区间有重叠部分，则进行合并，所以有可能会出现设置了n个跳频区间，会计算出少于n个的情况。
这样可以计算出每台机器的最佳跳频带宽，然后将此跳频带宽输入机器控制终端或者变频器。在机器运行过程中，就可以直接跳过这些频率点，从而避免了共振的发生，同时也保证了机器的运行性能不受太大的影响。

Claims (5)

1.一种数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统，包括变频压缩机，其特征在于：还包括跳频带宽检测模块和变频器，所述跳频带宽检测模块采用STM32系列芯片，所述变频压缩机的吸气管道和排气管道均设有两个振动传感器，所述两个振动传感器分别为水平和垂直管道设置并分别用于采集管道的轴向和径向振动速度；所述振动传感器分别与跳频带宽检测模块连接，所述变频器通过数据线与跳频带宽检测模块连接；所述振动传感器均采用电涡流传感器。
2.根据权利要求1所述数据机房空调变频压缩机跳频带宽检测系统，其特征在于：所述跳频带宽检测模块采用STM32系列单片机。
3.一种基于权利要求1或2所述系统的变频空调压缩机跳频带宽智能检测算法，其特征在于包括以下步骤：
(1)通过第一振动传感器和第二振动传感器分别采集变频压缩机的轴向和径向振动速度，所述变频器采集当前变频压缩机对应的电流频率；
(2)筛选每个电流频率下的振动速度的最大值，形成电流频率与振动速度对应关系的曲线，曲线中电流频率的分辨精度为R；
(3)设置跳频带宽检测模块的电流频率的跳频区间的提取数量n,对应的跳频区间分别为f1,f2,f3…fn；
首先，提取第n+1个最高振动速度以及对应的电流频率，第n+1个最高振动速度的值为Vn+1；
然后，选择n+1个最高振动速度中最高振动速度对应的电流频率并设为f(1)，并从f(1)分别向下依次巡检j个电流频率对应的最高振动速度，然后通过式(1)计算依次巡检区间内的振动速度平均值
Figure FDA0002332107440000011
5≤j≤30，
Figure FDA0002332107440000012
接着判断
Figure FDA0002332107440000013
与Vn+1大小，当
Figure FDA0002332107440000014
时，则按照分辨精度R向下继续选取一个电流频率对应的振动速度求取振动速度平均值
Figure FDA0002332107440000015
直到
Figure FDA0002332107440000016
此时选取的电流频率次数为x,x≥0，进而获得f(1)的左侧跳频区间范围△1＝(j+x)R；
接着，同理从f(1)向上依次巡检j个电流频率对应的最高振动速度，然后通过式(1)计算巡检区间内的振动速度平均值
Figure FDA0002332107440000021
5≤j≤30；当
Figure FDA0002332107440000022
时，则按照分辨精度R向上继续选取一个电流频率对应的振动速度求取振动速度平均值
Figure FDA0002332107440000023
直到
Figure FDA0002332107440000024
此时选取的电流频率次数为x′,x′≥0，进而获得f(1)的右侧跳频区间范围△1′＝(j+x′)R；
进而，获得f(1)对应的跳频区间范围f1＝(f(1)-△1,f(1)+△1′)，并最终获得第n个跳频区间fn＝(f(n)-△n,f(n)+△n′)；当n个跳频区间f1,f2,f3…fn出现重叠时，采取区间合并；
(4)在获得跳频区间范围后，由跳频带宽检测模块反馈至变频器进行变频设置。
4.根据权利要求3所述变频空调压缩机跳频带宽智能检测算法，其特征在于：所述电流频率的分辨精度为0.1Hz。
5.根据权利要求3所述变频空调压缩机跳频带宽智能检测算法，其特征在于：步骤(1)中采集时长为24-480h，采集频率为2s/次。
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