CN117665460A - 一种压缩机内部磨损状态检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机内部磨损状态检测方法和系统,该方法包括:实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流;记录控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线;根据电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。本方案能够及时发现压缩机磨损状态,避免压缩机磨损状态长期运行,有利于提升压缩机和控制器使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机保护技术领域,具体涉及一种压缩机内部磨损状态检测方法和系统。
背景技术
空调压缩机是空气调节系统的关键组件之一,通过将低温低压的制冷剂气体通过电机带动活塞压缩成高温高压的气体,以便在空调系统中进行热交换和制冷。一旦压缩机有损坏,将直接影响空调的基本功能,无法实现温度调节,甚至导致压缩机烧损、电路板烧损等严重问题。所以,及时发现压缩机的存在的潜在问题,对保护空调系统非常重要。
目前对于压缩机的磨损检测方法主要包括噪声分析法、振动分析、气体流量检测、温度监测、油液分析等,这些检测方法难以准确识别早期磨损状态,需要对现有设备进行改造增加了检测复杂性和成本。
当压缩机有一定磨损但还是能运行时无法及时检测出,增加了磨损损耗,导致电机整体损耗增加。直到压缩机磨损非常严重导致综合电流过大超出保护阈值或压缩机内部已经过温烧损后才能发现故障。此时压缩机已发生不可逆转的损坏,增加了后期维修成本。
发明内容
为了及时、准确、定量检测压缩机的磨损状态,本方案提出一种压缩机内部磨损状态检测方法和系统,通过实时监测压缩机电机运行的转矩电流和综合电流,能够及时发现早期磨损状态,在判定为磨损后通过预警系统及时通知相关人员进一步检修或维护,能够降低检测成本和维修成本。
根据本发明的第一方面,提供了一种压缩机内部磨损状态检测方法,包括:实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流;记录控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线;根据电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。
通过上述技术方案,无需拆卸压缩机,在不中断压缩机运行的情况下通过实时监测电流可及早发现压缩机磨损状态,检测成本低,适用于各种类型的压缩机,具有高度的可靠性。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法中,在判定压缩机存在磨损的情况下,自动切断电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据发出故障预警信号。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法中,通过电机驱动算法输出电机的参考转矩电流;实时采集压缩机电机的实际运行电流,并根据实际运行电流计算出实际转矩电流;根据所述参考转矩电流和实际转矩电流之间的误差信号,基于PID控制算法调整输出的反馈转矩电流,以便控制压缩机稳定运行;在压缩机运行过程中,通过传感器实时采集电机输出的综合电流、反馈转矩电流和控制转矩电流。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法中,通过建立时钟同步机制使采集的电流数据与压缩机的机械周期保持时间同步;将采集的电流数据按照机械周期的角度顺序进行排序,对电流数据进行滤波和校准;通过可视化数据处理软件将处理后的电流数据绘制成电流轨迹图。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法中,如果电流值曲线中存在周期性凸点且凸点所处机械角度固定、凸点附近曲线非平滑,且综合电流、反馈转矩电流、控制转矩电流在同一个特定角度出现波动的变化情况一致,则判定压缩机在凸点角度附近存在磨损;根据所需的扭矩和转速要求确定特定工况,在特定工况下,如果综合电流在特定工况下有增大的趋势,则判断压缩机存在磨损状态。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法中,根据电流值波形和频谱特征,分析压缩机内部的故障模式。
根据本发明的第二方面,一种压缩机内部磨损状态检测系统,包括:监测模块、记录模块和判断模块,其中,监测模块用于实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流;记录模块用于记录控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线;判断模块用于根据电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。
可选地,在本发明提供的压缩机内部磨损状态检测系统中,还包括预警模块,用于在判定压缩机存在磨损的情况下,自动切断电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据发出故障预警信号。
通过本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法和系统,通过实时监测压缩机电机运行的转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的变化情况,能够及时发现早期磨损状态,在判定为磨损后通过预警系统及时通知相关人员进一步检修或维护,能够降低检测成本和维修成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了根据本发明一个实施例的压缩机内部磨损状态检测方法100的流程示意图;
图2示出了根据本发明一个实施例的压缩机磨损状态电流值曲线示意图;
图3示出了根据本发明一个实施例的压缩机内部磨损状态检测系统300的结构示意图。
具体实施方式
由于温度传感器数据不稳定易损坏,如果仅通过在压缩机结构中布置温度传感器检测压缩机的温度来判定压缩机是否磨损,则容易出现误判。
考虑到出现磨损的压缩机虽然运行功能正常但是会消耗更多的电流。本方案通过对压缩机转矩电流和综合电流进行实时监测可以及时发现磨损,避免压缩机长期处于低能效运行状态导致温升烧损电机的情况,有助于增加压缩机使用寿命。
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一个实施例的压缩机内部磨损状态检测方法100的流程示意图。如图1所示,在步骤S110中,实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流。
在电机驱动系统中,q轴参考电流用于控制电机转矩的大小,d轴参考电流用于控制电机转子磁场的方向和大小。为了控制压缩机稳定可靠运行,控制器需要根据实际运行情况动态生成d轴参考电流(参考磁场电流)和q轴参考电流(参考转矩电流)。
例如,在恒定转速下运行的情况下,可以通过PID控制算法将d轴参考电流和q轴参考电流设置为固定值,以保持电机稳定运行。但在变负载情况下,需要根据负载情况动态地调整这些参考电流,以保持电机的稳定性和效率。
根据运行工况动态调整这两个参考电流可以实现对电机的精确控制。在本发明的一个实施例中,首先通过电机驱动算法输出电机的参考转矩电流Iq_targ;实时采集压缩机电机的实际运行电流Ireal,并根据实际运行电流计算出实际转矩电流Iq_real;其中,Ireal=Iqreal(转矩电流)+Idreal(磁场电流),根据所述参考转矩电流Iq_targ和实际转矩电流Iq_real之间的误差信号,基于PID控制算法调整输出的反馈转矩电流,以便控制压缩机稳定运行;
综合电流随着转矩电流增加而增加。在压缩机运行过程中,可以通过传感器实时采集电机输出的综合电流、反馈转矩电流和控制转矩电流。
在步骤S120中,记录控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线。
为了确保采集到的电流数据能够与压缩机的机械周期保持时间同步,可以通过建立时钟同步机制使采集的电流数据与压缩机的机械周期保持时间同步。其中,压缩机的机械周期是指从压缩机吸气、压缩、排气到空载的一个完整的工作循环所需的时间,机械周期的长度取决于压缩机类型、冷媒种类等因素,如螺杆压缩机、活塞压缩机等具有不同的机械周期,虽然机械周期的长度有所不同,但是对于活塞式压缩机,机械周期的角度通常是固定的,即360度。
然后,将采集的电流数据按照机械周期的角度顺序进行排序,对电流数据进行滤波和校准。通过可视化数据处理软件将处理后的电流数据绘制成电流轨迹图。
在步骤S130中,根据电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。
例如,当压缩机存在磨损时,在磨损角度附近因摩擦力增加压缩机转速下降。为了保持压缩机稳速运行,控制器会控制压缩机电机输出更大的转矩电流,以保证一个机械周期内压缩机转速保持稳定。
此时增加的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流会周期性出现在特定的角度。图2示出了根据本发明一个实施例的压缩机磨损状态电流值曲线示意图。如图2所示,电流值曲线中存在凸点且凸点所处机械角度固定(机械角度30度至40度之间)、凸点附近曲线非平滑(可以排除压缩机吸排气压力导致的波动),且综合电流、反馈转矩电流、控制转矩电流在同一个特定角度出现波动的变化情况一致,则可以判定压缩机在凸点角度附近存在磨损。
还可以根据所需的扭矩和转速要求确定特定工况,在特定工况下,如果综合电流在特定工况下有增大的趋势,则判断压缩机存在磨损状态。
根据电流值波形和频谱特征,分析压缩机内部的故障模式。例如,故障模式可能包括:
轴承磨损,会导致电机运行不平稳和振动增加,在电流波形中表现为周期性的脉动,频率与轴承故障的特征频率相对应,通过对电流波形和频谱的分析,可以检测到与轴承相关的谐波分量或侧边频率。
机械磨损可能引起电机负载增加和效率下降。在电流波形中,机械磨损通常表现为较高的谐波成分,这些谐波可能与旋转部件的运动频率相关。
阀门故障可能导致排气或吸气受阻,进而影响压缩机的性能。在电流波形中,阀门故障通常表现为不规则的脉冲或尖峰,这可能与阀门的开闭情况有关。同时,对电流频谱进行分析时,可能会检测到与阀门故障相关的高频分量或窄带噪声。
电气故障包括电路故障、电源问题等。这些故障可能导致电流波形中出现不规则的尖峰、间断或异常的变化。此外,电气故障还可能引起电流频谱中的谐波成分增加或频谱特征发生变化。
当压缩机存在磨损或故障时,可以自动切断电机电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据上报方式发出故障预警信号。从而及时提醒工作人员尽早维修,以免压缩机和控制器发生不可逆转性失效。
图3示出了根据本发明一个实施例的压缩机内部磨损状态检测系统300的结构示意图。如图3所示,该系统300可以包括监测模块310、记录模块320、判断模块330和预警模块340。
其中,监测模块310可以实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流。在压缩机正常工作时,可以在压缩机的机械周期内进行综合电流和反馈转矩电流的实时监控,同时可获取实时输出的控制转矩电流。
记录模块320连接监测模块310,可以记录控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线。记录模块320可以使用示波器、数据记录仪等数据采集设备实时记录监测模块实时采集的电流值,将其转换为数据信号以供进一步分析。
判断模块330可以根据电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。当压缩机存在磨损时,控制转矩电流和反馈转矩电流以及综合电流都会增加,当增加的控制转矩电流和反馈转矩电流周期性出现且出现在特定的角度时,判断模块330可以从记录模块320中记录的电流曲线图中寻找异常或周期性变化,判定压缩机是否处于磨损状态。
预警模块340可以在判定压缩机存在磨损的情况下,自动切断电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据发出故障预警信号。
根据本发明提供的压缩机内部磨损状态检测方法和系统,无需拆卸压缩机,在不中断压缩机运行的情况下,通过实时监测压缩机电机运行的转矩电流和综合电流,能够及时发现早期磨损状态,在判定为磨损后通过预警系统及时通知相关人员进一步检修或维护,能够降低检测成本和维修成本。且本方案适用于各种类型的压缩机,具有高度的检测可靠性。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
此外,所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此,具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外,装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子:该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样,除非另行规定,使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例,并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明,但是受益于上面的描述,本技术领域内的技术人员明白,在由此描述的本发明的范围内,可以设想其它实施例。应当注意,本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的,而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此,在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围,对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的,本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (8)
1.一种压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,包括:
实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流;
记录所述控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线;
根据所述电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。
2.根据权利要求1所述的压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,所述方法包括:
在判定压缩机存在磨损的情况下,自动切断电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据发出故障预警信号。
3.根据权利要求1所述的压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,所述实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流的步骤包括:
通过电机驱动算法输出电机的参考转矩电流;
实时采集压缩机电机的实际运行电流,并根据实际运行电流计算出实际转矩电流;
根据所述参考转矩电流和实际转矩电流之间的误差信号,基于PID控制算法调整输出的反馈转矩电流,以便控制压缩机稳定运行;
在压缩机运行过程中,通过传感器实时采集电机输出的综合电流、反馈转矩电流和控制转矩电流。
4.根据权利要求1所述的压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,所述记录所述控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线的步骤包括:
通过建立时钟同步机制使采集的电流数据与压缩机的机械周期保持时间同步;
将采集的电流数据按照机械周期的角度顺序进行排序,对电流数据进行滤波和校准;
通过可视化数据处理软件将处理后的电流数据绘制成电流轨迹图。
5.根据权利要求1所述的压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,所述根据所述电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态的步骤包括:
如果电流值曲线中存在周期性凸点且凸点所处机械角度固定、凸点附近曲线非平滑,且综合电流、反馈转矩电流、控制转矩电流在同一个特定角度出现波动的变化情况一致,则判定压缩机在凸点角度附近存在磨损;
根据所需的扭矩和转速要求确定特定工况,在特定工况下,如果综合电流在特定工况下有增大的趋势,则判断压缩机存在磨损状态。
6.根据权利要求5所述的压缩机内部磨损状态检测方法,其特征在于,所述根据所述电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态的步骤还包括:
根据电流值波形和频谱特征,分析压缩机内部的故障模式。
7.一种压缩机内部磨损状态检测系统,其特征在于,包括:监测模块、记录模块和判断模块,
所述监测模块用于实时监测压缩机电机运行的控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流;
所述记录模块用于记录所述控制转矩电流、反馈转矩电流和综合电流在压缩机机械周期内的电流值曲线;
所述判断模块用于根据所述电流值曲线判断压缩机是否存在磨损状态。
8.根据权利要求7所述的压缩机内部磨损状态检测系统,其特征在于,还包括预警模块,用于在判定压缩机存在磨损的情况下,自动切断电源进行故障排查处理,并通过LED指示灯和无线通信数据发出故障预警信号。
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- 2023-12-09 CN CN202311683470.8A patent/CN117665460A/zh active Pending
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