CN112469900A - 流体机械 - Google Patents

Abstract

在压缩机的温度不变高的状态下进行运转时即使发生了异常发热也不能检测出异常。本发明的流体机械包括：流体机械主体；驱动流体机械主体的电动机；测量流体机械主体的温度的温度传感器；和控制流体机械主体的控制部，控制部基于流体机械主体所排出的流体的压力和输入到电动机的电压的频率的至少一者来变更温度阈值，在温度传感器检测出的压缩机主体的温度超过了温度阈值时进行通知。

Description

流体机械

技术领域

本发明涉及流体机械。

背景技术

已知生成作为在生产线中的动力源、机床、冲压机、鼓风机等的空气源使用的压缩气体的气体压缩机。气体压缩机具有在由壳体构成的压缩室内压缩气体的压缩机主体，构成为被压缩了的气体从排出口经由排出配管排出到气体容箱中的结构。另外，存在压缩机主体与驱动它的电动机、控制电路、操作面板等一体地收纳在封装体中，实现了节省空间化的封装型气体压缩机。在这样的气体压缩机和其它的具有同样结构的流体机械中，为了延长产品寿命必须检测流体机械主体的消耗，在发生破损前进行维护，。

作为本发明的背景技术有专利文献1。专利文献1中，在隔音箱1内设置有：由电动机18与压缩机主体3一起被驱动的冷却扇23、24；将压缩机主体3在通常运转与无负载运转之间进行切换的卸载机构25；和检测压缩机主体3的周围的温度作为箱内温度T1的温度传感器36，当箱内温度T1超过了上限温度H时，由CPU38等将压缩机主体3切换为无负载运转，当箱内温度T1成为恢复温度L以下时，恢复为通常运转。由此，在无负载运转时，能够抑制压缩机主体3的发热量，并且利用冷却扇23、24使隔音箱1内的温度降低，进行能够防止高温导致的热继电器34等的误动作的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-31965

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1记载的压缩机中，在发热量较大的运转状态中将判断为异常的温度设为上限温度H，例如，如在压力较低的状态下进行运转的情况下或由逆变器将旋转速度控制为高速的情况下那样，当在压缩机的温度不会变高的状态下进行运转时，即使发生了异常发热也不能检测出异常。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，在流体机械中包括：流体机械主体；驱动流体机械主体的电动机；测量流体机械主体的温度的温度传感器；和控制流体机械主体的控制部，控制部基于流体机械主体排出的流体的压力和输入到电动机的电压的频率的至少一者来变更温度阈值，在温度传感器检测出的压缩机主体的温度超过了温度阈值的情况下进行通知。

发明效果

依据本发明，即使在温度不变高的状态下进行运转也能够检测出异常发热。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的压缩机主体的截面图。

图2是本发明的实施例1的频率与温度、压力与温度的关系的示意图。

图3是在本发明的实施例1的频率与温度、压力与温度的关系中添加了阈值时的示意图。

图4是本发明的实施例1的阈值映射。

图5是在实施例1中使压缩机运转/停止时的温度值。

图6表示实施例1中频率与压力发生了变化时的阈值的变化。

图7是在实施例1中决定阈值时的流程图。

图8是在实施例2的压力与温度的关系中添加了阈值时的示意图。

图9是在实施例2的压力与温度的关系中添加了阈值时的示意图。

图10是在实施例2中决定阈值时的流程图。

图11是在实施例3的压力与电流的关系中添加了阈值时的示意图。

图12是在实施例3的压力与电流的关系中添加了阈值时的示意图。

图13是在实施例3中决定阈值时的流程图。

图14是在实施例4的压力与电功率(电力，power)的关系中添加了阈值时的示意图。

图15是在实施例4的压力与电功率的关系中添加了阈值时的示意图。

图16是实施例4中决定阈值时的流程图。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中，作为压缩机主体的压缩方式，以在固定涡旋件与旋转涡旋件之间构成压缩室，通过旋转运动压缩空气的涡旋压缩机为例进行说明。

图1是本实施例的压缩机主体的截面图。如图1所示该压缩机中，从由定子101和转子102构成的电动机经由轴103将动力传递到由旋转涡旋件104和固定涡旋件105构成的压缩机。电动机按从逆变器107输出的电压的频率而变化旋转速度。动力从轴103被传递至冷却扇106，产生的冷却风经由未图示的管道传送到旋转涡旋件104和固定涡旋105件的冷却翅片，对压缩机进行冷却。温度传感器108配置于固定涡旋件105的冷却翅片的前端，使用测量到的温度检测压缩机的异常，当检测到异常时进行通知。

对控制部110输入压缩机主体所具有的温度传感器108、温度传感器109检测出的温度信息、逆变器107所具有的电流计检测出的电流值等信息。逆变器107由控制部控制输出的电压的频率。

图2是实施例1中的从逆变器107输出的电压的频率与由温度传感器108测量的温度、从压缩机排出的压力与由温度传感器108测量的温度的关系的示意图。图2(1)表示频率f与温度T的关系，图2(2)表示压力P与温度T的关系。

如图2(1)所示，频率f在最低频率201与最高频率202之间，以排出的压缩空气的空气量发生了变化时压力为一定值的方式变化。当频率f降低时，与压缩机同样利用轴103旋转的冷却扇的旋转速度降低，因此冷却风的风量减少，随之压缩机的温度T上升。该关系如203那样变化，当频率f变低时，压缩机的温度T上升。

另外，压力P与温度T的关系如图2(2)所示，压力在0MPa至最高压力206之间变化。当压力P变高时，伴随压缩空气的温度上升而固定涡旋件105的温度上升，温度T也上升。现有技术的产品中，对于频率f和压力T使阈值如204那样为固定值地进行控制。因此，在现有技术的产品中，即使在频率f变高的情况下、或压力变低的情况下，在温度上升至204之前也不能检测出异常，对于压缩机中产生的异常的应对有可能较迟缓。因此，如205、208所示以通过使阈值依赖于频率和压力而能够较早期地检测出异常的方式进行控制。

与频率f对应的阈值T(f)的决定方法有，表示相对于正常情况下的温度To(f)增加了一定值的值的式(1)，或以使用了任意的系数k、β的频率f的函数表示阈值的式(2)等，更通常的是式(3)。

T(f)＝To(f)+α (1)

T(f)＝-kf+β (2)

T(f+Δf)≥T(f) (Δf>0) (3)

与压力P对应的阈值T(P)的决定方法有，表示相对于正常情况下的温度To(P)增加了一定值的值的式(4)，或以使用了任意的系数m、β的压力P的函数表示阈值的式(5)等，更通常的是式(6)。

T(P)＝To(P)+α (4)

T(P)＝mP+β (5)

T(P+ΔP)≤T(P) (ΔP>0) (6)

图3是将图2的阈值的决定方法简单化表示的图。图3的阈值的决定方法是，将频率和压力按范围划分，对每个范围如303和305那样以一定的阈值的方式使其阶段性地变化。阈值303和305是比正常情况下的温度303、304大的值。在将该范围分割时，即使在一定的范围，也可以根据部分的不同来划分范围的大小。另外，分割数量也是任意的。

图4是将相对压力和频率的温度的阈值制成映射的图。实际上决定阈值时，需要基于压力和频率两者来决定阈值，因此将处于各阈值和频率的范围中的阈值作为温度异常的判断值使用。如果频率和压力变化，则随之也使阈值变化。例如，在以频率260Hz、压力0.5MPa进行运转时，阈值为40K。自此使频率不变化，而压力上升至0.65MPa时，阈值变化为45K，进行判断。在此，单位K(开尔文)是与压缩机的周围温度(气温)相比较的检测温度，如果是30K，则表示从周围温度上升了30℃。

图5是表示在图1的108的部分测量了温度时的压缩机的温度502与排出温度501和压缩机的运转状态503的关系的图表。在压缩机停止的图4的t1至t2的期间，由于没有进行气体的压缩，排出温度501低，但压缩机温度502由于因冷却扇106停止而从压缩机内部的最高温度处传导来的热，而温度上升。当在t2开始运转时，排出温度再次上升，压缩机的温度由冷却扇冷却，温度下降。但是，直至连续地进行运转的状态温度下降需要直至t3为止的时间。即，t1至t3之间温度成为比通常时高的状态是正常的，在该范围中进行温度异常的判断时也存在超过阈值的情况。因此，在本实施例中在t1至t3的范围中不进行判断。

图6中表示压力601和频率602发生了变化时的压缩机的温度上升值605与阈值604的关系的时间变化的图表。在使阈值上升时和使其减少时，通过调整阈值的变化量，能够降低误检测的可能性。

在本控制中，如时间t1那样使阈值上升时，如阈值上升606所示使阈值为时间t1的阈值45K，因此立即使阈值上述至45K。另一方面，当如时间t2那样使阈值下降时，如阈值下降607所示不是使阈值立即下降到时间t2的阈值50K，而是以阶段性地或者线性地或者非线性地经过一些时间地使阈值下降的方式进行控制。这是由于，因为压缩机的温度降低需要花费时间，所以如果立即使阈值降低，则尽管没有异常也可能检测为压缩机异常。

图7是进行压缩机的温度异常判断时的流程图。在取得频率和压力后，在701中由图4所示的阈值映射取得暂定的阈值。在702中，当暂定的阈值比当前的阈值大的情况下，将暂定阈值作为新的阈值705而进行温度异常判断706。在702中，当暂定阈值比阈值小的情况下，如703所示使阈值按每一定时间降低1K地将阈值降低至暂定阈值并且进行判断706。在进行703的途中发生压力的上升或频率的降低，在704的判断中暂定阈值变得比阈值大的情况下，中止按每一定时间降低1K地将阈值降低至暂定阈值的处理，将暂定阈值作为阈值进行温度异常判断。

像这样不使阈值为固定值，而使其根据压力、频率变化，由此能够更加提高压缩机的消耗导致的温度上升的检测精度，能够在压缩机消耗导致破损前进行维护。

图7中在阈值的取得时采用了使用阈值映射的方法，但采用在通过计算取得阈值的方法时，通过使取得暂停阈值的701和703的第3步骤为暂定阈值计算，能够进行同样的控制。

此外，本实施例以逆变器作为对象进行了说明，但也可以在没有使用逆变器的恒定速度控制的压缩机中使用，此时，通过仅进行相对于压力变化的阈值变化，同样能够实现检测精度较高的判断。

另外，在本实施例中，说明了根据压力和频率变更阈值的例子，但也能够仅根据压力、或仅根据频率而变更阈值。

实施例2

图8表示在压力发生了变化时，图1的温度传感器109在压缩气体的排出口测量到的压缩机的排出温度。排出温度是依赖于压力的，压力变高时排出温度也变高。对应于压力P的802的阈值T’(P)的决定方法有，表示相对于801的正常情况下的温度To’(P)增加了一定值的值的式(7)，或者由使用了任意的系数m、β的压力P的函数表示阈值的式(8)等，更通常的是式(9)。

T’(P)＝To’(P)+α (7)

T’(P)＝mP+β (8)

T’(P+ΔP)≥T’(P) (ΔP>0) (9)

图9是与图3同样地简化表示图8的阈值的决定方法的图。图9的阈值的决定方法是，将压力划分范围，对每一个范围如902所示设置一定的阈值。阈值902成为比正常情况下的温度901大的值。在对该范围进行分割时，即使是一定的范围，也可以根据部分不同而划分范围的大小。另外，分割数量也是任意的。

图10是用排出温度进行压缩机的异常判断时的流程图。由于排出温度是对压缩后的空气进行直接测量，相比实施例1的测量导热的情况，能够更加灵敏地反应压力的变化。因此，相比测量压缩机的温度，流程更加简单，成为在1001取得压力，根据1002的阈值映射决定阈值，进行1003的温度异常判断这样的流程。

实施例3

图11是利用压力发生变化时的电流值进行检测的方法。由于输入到电动机的电流值是用于压缩气体的动力，当压力变高时电流值也变高。于是，控制部110在由逆变器107所具有的电流计(未图示)所取得的电流值I超过了阈值I(P)时，对应于压力P的1102的阈值I(P)的决定方法有，表示对于1101的正常情况下的电流值Io(P)增加一定值的值的式(10)，或者由使用了任意的系数m、β的压力P的函数表示阈值的式(11)等，更通常的是式(12)。

I(P)＝Io(P)+α (10)

I(P)＝mP+β (11)

I(P+ΔP)≥I(P) (ΔP>0) (12)

图12是与图3同样地简化表示图11的阈值的决定方法的图。图12的阈值的决定方法为，将压力划分范围，对每一个范围如1202所示设置一定的阈值。阈值1202成为比正常情况下的温度1201大的值。在对该范围进行分割时，即使是一定的范围也可以根据部分的不同而划分范围的大小。另外，分割数量也是任意的。

图13是用电流值进行压缩机的异常判断时的流程图。由于电流值直接受到压缩了的空气影响，相比实施例1的测量导热的情况，更加灵敏地反应压力的变化。因此，相比测量压缩机的温度，流程变得简单，成为在1301取得压力，根据1302的阈值映射决定阈值，进行1303的异常判断这样的流程。

实施例4

图14是用压力发生变化时的输入电功率值进行检测的方法。输入电功率值与实施例3同样地是依赖于压力的值，当压力变高时输入值也变高。对应于压力P的1402的阈值W(P)的决定方法有，表示相对于1401的正常情况下的输入值W(P)增加了一定值的值的式(13)，或者由使用了任意的系数m、β的压力P的函数表示阈值的式(14)等，更通常的是式(15)。

W(P)＝Wo(P)+α (13)

W(P)＝mW+β (14)

W(P+ΔP)＝W(P) (ΔP>0) (15)

图15是与图3同样地简化表示图14的阈值的决定方法的图。图15的阈值的决定方法是，将压力划分范围，对每一个范围如1502所示设置一定的阈值。阈值1502成为比正常情况下的温度1501大的值。在对该范围进行分割时，即使是一定的范围也可以根据部分的不同而划分范围内的大小。另外，分割数量也是任意的。

图16是用输入值进行压缩机的异常判断时的流程图。输入值是对压缩了的空气进行直接测量，因此对压力的变化反应灵敏。因此，相比对压缩机的温度进行测量变得更简单，成为在1601取得压力，根据1602的阈值映射决定阈值，进行1603的异常判断这样的流程。

此外，式(3)、(6)、(9)、(12)、(15)能够根据正常情况下的温度或者电流或者电功率的分布，使用2次函数或指数函数等的式子，或者也能够使用在存储部中存储的符合式(3)、(6)、(9)、(12)、(15)的趋势的值。

此外，在本发明中以涡旋式的压缩机为例进行了说明，但本发明并不限定于涡旋式的设备，只要是具有测量流体机械主体或者排出流体温度的温度传感器、测量输入到电动机的电流或电功率的传感器的流体机械，在双/单螺旋式、往复式、涡轮式等的流体机械中均能够采用。另外，作为压缩机，在压缩空气那样的混合气体的压缩机或者压缩氮气或氧气等单一气体的压缩机中均能够采用。并且，除了压缩机以外，在冷冻机、泵等具有同样机构的流体机械中也能够采用。

另外，本发明并不限定于上述的实施例，也能够包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了便于理解地说明本发明而对其进行的详细说明，并不一定限定于具有所说明的全部结构。另外，也能够将某实施例的结构的一部分置换为其它的实施例的结构，另外，也可以在某实施例的结构中添加其它实施例的结构。另外，关于各实施例的结构的一部分，也能够进行其它的结构的添加、删除、置换。在使用实施例2的排出流体的温度、实施例3的向电动机的输入电流、实施例4的电动机的消耗电功率时，也与实施例1同样，在使用图5所说明的流体机械的启动时以不进行超过了阈值的通知的方式进行控制，由此能够进行基于逆变器输出的电压的频率的阈值的变更，这是不言而喻的。

附图标记的说明

103：轴、104：旋转涡旋件、105：固定涡旋件、106：冷却扇、107：逆变器、108：压缩机温度测量位置、109：排出温度测量位置。

Claims (15)

1.一种流体机械，其特征在于，包括：

流体机械主体；

驱动所述流体机械主体的电动机；

测量所述流体机械主体的温度的温度传感器；和

控制所述流体机械主体的控制部，

所述控制部基于所述流体机械主体所排出的流体的压力和输入到所述电动机的电压的频率的至少一者来变更温度阈值，在所述温度传感器检测出的所述压缩机主体的温度超过了所述温度阈值时进行通知。

2.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于所述流体机械主体所排出的流体的压力来变更所述温度阈值时，流体的压力高时的所述温度阈值为流体的压力低时的所述温度阈值以上的值。

3.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于输入到所述电动机的电压的频率来变更所述温度阈值时，电压的频率高时的所述温度阈值为电压的频率低时的所述温度阈值以下的值。

4.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在从所述流体机械主体的运转开始起的规定时间的期间中，不进行所述温度传感器测量出的温度超过了所述温度阈值时的通知。

5.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于：

所述温度传感器测量的所述流体机械主体的温度是对在所述流体机械主体的工作室所产生的热进行散热的散热翅片的温度。

6.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于：

所述温度传感器测量的所述流体机械主体的温度是对在所述流体机械的工作室所产生的热进行散热的散热翅片的温度。

7.如权利要求5所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在将所述温度阈值从第1温度阈值变更为作为比所述第1温度阈值低的温度的第2温度阈值时，将所述温度阈值变更为作为所述第1温度阈值与所述第2温度阈值之间的温度的第3温度阈值之后，变更为所述第2温度阈值。

8.一种流体机械，其特征在于，包括：

流体机械主体；

驱动所述流体机械主体的电动机；

测量输入到所述电动机的电流的电流计；和

控制所述流体机械主体的控制部，

所述控制部基于所述流体机械主体所排出的流体的压力和输入到所述电动机的电压的频率的至少一者来变更电流阈值，在所述电流计检测出的电流超过了所述电流阈值时进行通知。

9.如权利要求8所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于所述流体机械主体所排出的流体的压力来变更所述电流阈值时，流体的压力高时的所述电流阈值为流体的压力低时的所述电流阈值以上的值。

10.如权利要求8所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于输入到所述电动机的电压的频率来变更所述电流阈值时，电压的频率高时的所述电流阈值为电压的频率低时的所述电流阈值以下的值。

11.如权利要求8所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在从所述流体机械主体的运转开始起的规定时间的期间中，不进行所述电流计测量出的电流超过了所述电流阈值时的通知。

12.一种流体机械，其特征在于，包括：

流体机械主体；

驱动所述流体机械主体的电动机；

测量输入到所述电动机的电流的电流计；和

控制所述流体机械主体的控制部，

所述控制部基于所述流体机械主体所排出的流体的压力和输入到所述电动机的电压的频率的至少一者来变更电功率阈值，在根据所述电流计检测出的电流求得的电功率超过了所述电功率阈值时进行通知。

13.如权利要求12所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于所述流体机械主体排出的流体的压力来变更所述电功率阈值时，流体的压力高时的所述电功率阈值为流体的压力低时的所述电功率阈值以上的值。

14.如权利要求12所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在基于输入到所述电动机的电压的频率来变更所述电功率阈值时，电压的频率高时的所述电功率阈值为电压的频率低时的所述电功率阈值以下的值。

15.如权利要求12所述的流体机械，其特征在于：

所述控制部在从所述流体机械主体的运转开始起的规定时间的期间中，不进行根据所述电流计测量出的电流求得的电功率超过了所述电功率阈值时的通知。

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