CN2422602Y - 可自动循环工作的压缩机智能控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置,其特征在于:是由控制器、主回路元件、压缩机及温控器和电磁阀构成;所述的控制器包括一个显示装置和一个具备压缩机自动循环工作功能的程序控制器,所有输入信号接控制器的信号输入端,控制器的信号输出端接主回路元件。由于控制器内部软件自动计算各压缩机的工作时间,并且自动根据设定的时间间隔进行压缩机自动换位,轮换开机,这样在设备整体寿命中各压缩机的运转时间基本一致,从而减少了由于单台连续运转易产生的故障,延长了设备的整体寿命。
Description
本实用新型涉及制冷领域，特别是一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置。
压缩机用于将气态工质压缩为高压气态或液态，或将液态工质压缩为高压液态，通过工质的物理变化，实现某种能量转换，如空气压缩机--通过压缩空气产生机械能，制冷压缩机--通过压缩制冷剂吸收热量等。压缩机一般由电动机来驱动，为了达到压缩机的工作目的，需要控制压缩机按照一定的程序运转，这就需要由压缩机的电气控制装置来完成。本实用新型涉及一种用于压缩机系统的电气控制装置，具备可靠性高，故障智能自诊断等功能。
下面以商业展示柜用并联双压缩机制冷系统的电气控制为例，说明本压缩机智能控制装置的原理及功能。(注：商业展示柜是指在超级市场，大中型市场内使用的冷冻、冷藏保鲜设备，用于各类蔬菜瓜果、肉、蛋、奶的展示和客户自助采购)。
展示柜制冷系统的基本结构(以并联双压缩机系统为例，如下图1)：
1．压缩机组(由1台、2台或多台压缩机系统构成)
2．制冷系统管路(包括膨胀阀等)
3．蒸发器
4．冷凝器(含冷凝风机)
5．系统电气控制装置
6．一个或多个保温箱体(用于冷藏食品)
图中：HP1：1#压缩机高压 DF1：1#压缩机电磁阀
LP1：1#压缩机低压DF2： 2#压缩机电磁阀
HP2：2#压缩机高压 T1：1#压缩机温度开关
LP2：2#压缩机低压 T2：2#压缩机温度开关
HHQ1：1#压缩机化霜器 HQ2：2#压缩机化霜器展示柜制冷系统的基本工作原理：
当液态制冷剂由蒸发器吸收由外界传来的热量，变成气体制冷剂，这些气态制冷剂被压缩机吸入，经过压缩机加压后，变成高温高压的制冷剂蒸汽，这些制冷剂蒸汽被送到冷凝器，在此，气态制冷剂释放热到大气中变成液态制冷剂，这些液态制冷剂经过一降压装置，变成低温低压的制冷剂，再回到蒸发器中进行制冷工作，如此完成一个冷冻循环。不同的食品有不同的冷冻、冷藏温度。制冷系统的控制目标就是保持这个控制温度。由电气系统根据实际温度(转化为相应物理量)进行制冷控制，即通过压缩机的启动和停止和制冷剂阀门的开闭，使保温箱内温度降低，达到制冷作用。
如上所述：电器控制装置在制冷系统中是有举足轻重的地位，它相当于整个系统的控制核心(大脑)。控制着整个系统的动力来源和运行过程、制冷系统的一切指标几乎都与它有关，如制冷效果，节能效果，可靠性等。
现有展示柜制冷电气控制装置说明：组成结构：现有展示柜制冷电气控制装置组成结构如图2：
图2现有展示柜制冷电气控制装置原理图
如图所示，现有展示柜制冷电气控制装置主要由各种分立电气元件构成，主要有机械或电子式时间继电器，机械或电子式化霜控制器(实时时间开关)，中间继电器，主回路元件(即功率元件，如空气开关，电机保护器，接触器)等。控制要求：控制每一台保温箱内温度，使之温度恒定并保持设定温度
具体要求为：根据每台压缩机制冷剂管路中的低压信号状况，控制各个压缩机的启动或停止，产生足够的制冷剂，随着各个电磁阀的开启，制冷剂流入相应的蒸发器，带走热量，降低保温箱内温度，当温度达到箱内设定温度时，温控开关断开，电磁阀关闭。当所有(或大部分)保温箱达到设定温度时，制冷剂的需求减少，制冷剂管路中的低压信号逐个关断，压缩机逐个停止。同时由于冷凝效应，保温箱内将产生结霜的现象(保温箱温度在0℃以下)，因此，必须定期定时除霜，其过程为：当化霜时间到达时(一般约间隔几个小时)切断所有的压缩机和电磁阀，接通保温箱内的电热元件，产生热量，融化结霜。当化霜保护温度开关动作时，停止化霜，制冷系统重新进入正常工作状态，进入新的制冷循环。工作原理：
制冷控制系统启动后，当1#压缩机低压信号到达时，(即柜内温度上升时)1#压缩机的中间继电器接通(中间继电器与压缩机高压保护信号互锁)，经过1#压缩机的时间继电器的延时，并且与化霜控制器互锁(即化霜禁止时)后，驱动主回路接触器，启动1#压缩机。当1#压缩机低压信号停止时，切断1#压缩机中间继电器，从而切断1#压缩机接触器，停止1#压缩机的工作。
同样，当2#压缩机低压到达时，(当2#压缩机低压信号到达时，(即柜内温度上升时)2#压缩机的中间继电器接通(中间继电器与高压保护信号互锁)，经过2#压缩机的时间继电器的延时，并且与化霜控制器互锁(即化霜禁止时)后，驱动主回路接触器，启动2#压缩机。当2#低压信号停止时，切断2#压缩机中间继电器，从而切断2#压缩机接触器，停止2#压缩机的工作。
与此同时，各冷柜温度控制器依据设定温度和实际温度开启相应的制冷剂电磁阀，产生冷却效果，以达到恒温的目的。
当化霜时段到达时(一般由化霜定时器步进电机推动凸轮而闭合触点)切断各压缩机电源，同时切断各冷柜的电磁阀，启动化霜加热器，进行电气化霜(或自然化霜，蒸气除霜，制冷剂除霜等)。在化霜温控器达到化霜温度时，则断开化霜控制器，停止化霜，之后，压缩机重新继续启动，完成一个制冷-化霜循环。综述
综上所述，现有展示柜制冷电气控制装置由于全部采用分立元件，属于纯硬件系统，电气线路繁多，执行过程复杂，任何一个元件或一条线路出现问题都可能导制整个系统故障的发生，因此系统可靠性极低，并且出现故障时很难查找原因。
本实用新型的目的是提供一种压缩机智能控制装置，它是一种集成化电子化的控制装置，可针对不同的压缩机系统，只需更改不同的控制软件，并且具备可靠性高，故障智能自诊断功能。
本实用新型的目的是这样实现的：一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置，其特征在于：是由控制器、主回路元件、压缩机及温控器和电磁阀构成；所述的控制器包括一个显示装置和一个具备压缩机自动循环工作的程序控制器，所有输入信号接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端接主回路元件。-所述的压缩机开关S1-S5分别接控制器(CONTROLLER)的信号输入端I1-I5，控制器的信号输出端为Q1-Q4，其中Q1-Q3接1#、2#压缩机及化霜的接触器1KM、2KM及3KM；主控元件包括主漏电空气开关DZ1，电机保护器1GV、2GV及1KM、2KM、3KM。-所述的压缩机开关S1-S5分别接控制器(CONTROLLER)的信号输入端I1-I5，控制器的信号输入端I6为欠压保护采样信号输入端，接由电阻R1、R2构成的电压采样电路，控制器的信号输出端为Q1-Q4，其中Q1-Q3接1#、2#压缩机及化霜器的接触器1KM、2KM及3KM；主控元件包括主漏电空气开关DZ1，电机保护器1GV、2GV及1KM、2KM、3KM。
如图3所示，Th：化霜温控，T1-Tn：各展示柜温控器。在本实用新型中，将所有的输入信号(包括启动等手动命令信号，压缩机压力检测信号，压缩机保护信号等)输入到一个控制器中。此控制器包括一个显示装置和一个程序控制装置，我们根据压缩机的工作过程及控制要求，编制相应的控制软件，输入到该控制器中，由控制器的输出装置集中控制主回路的执行元件的动作。由于所有的控制过程都由一个集中控制器(包含相应的软件)代替了原系统中所有的中间控制元件，极大的提高了系统的可靠性和灵活性。并且由于控制器可以对电气系统中所有的元件(如输入输出元件和主回路元件等)进行实时检测，诊断和显示，若有故障发生，可以明确指出故障点，实现了故障智能诊断的功能。下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：实施例1：通用智能控制装置
在图4中，DZ1，1GV，2GV，1KM，2KM，3KM构成主回路，其他除一些相应的开关及指示灯，所有的控制工作都由CONTROLLER(控制器)来完成。在控制器中，I1-I5为输入信号，Q1-Q4为输出信号。合上主开关DZ1和控制开关DZ2，按下启动按钮，制冷控制系统启动后，当1#压缩机低压信号(S1)到达(即柜内温度上升时)，1#压缩机高压保护信号(S3)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q1吸合，驱动主回路接触器1KM，启动1#压缩机。当1#压缩机低压信号停止时，程序终止Q1的输出，从而切断1#压缩机接触器1KM，停止1#压缩机的工作。
同样，当2#压缩机低压信号(S2)到达(即柜内温度上升时)，2#压缩机高压保护信号(S4)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q2吸合，驱动主回路接触器2KM，启动2#压缩机。当2#压缩机低压信号停止时，程序终止Q2的输出，从而切断2#压缩机接触器2KM，停止2#压缩机的工作。
与此同时，各冷柜温度控制器(T1-Tn)依据设定温度和实际温度开启相应的制冷剂电磁阀(V1-Vn)，产生冷却效果，以达到恒温的目的。
当化霜时段到达时，控制器内部电子定时器终止Q1，Q2的输出，切断各压缩机电源，启动Q3，化霜加热器接触器3KM吸合，同时切断各冷柜的电磁阀，，进行电气化霜。在化霜温控器达到化霜温度时，I5信号到达控制器，则控制器停止化霜，之后，压缩机重新继续启动，完成一个制冷-化霜循环。
在本装置的控制器中带有显示装置，可以显示所有输入信号(I1-I6)和输出信号(Q1-Q4)的状态，由此可判断出本装置的工作是否正常。因此，本装置具备智能自诊断功能。实施例2：带欠电压保护功能的控制装置
在图5中，DZ1，1GV，2GV，1KM，2KM，3KM构成主回路，其他除一些相应的开关及指示灯，所有的控制工作都由CONTROLLER(控制器)来完成。在控制器中，I1-I5为输入信号，Q1-Q4为输出信号。I6为欠电压保护采样输入信号：根据控制器的输入信号门槛电压，(以德国西门子公司的LOGO！230RC产品为例，控制器确认“1”信号＞79V，“0”信号＜40V)，由R1，R2构成电压采样电路，选定不同的R1，R2的电阻值，将电源电压的采样值输入I6，通过内部程序判断，可以实现压缩机低电压保护功能，即当电压低于保护电压，如185V，则控制器禁止压缩机启动，从而避免欠压启动损坏压缩机。
当电压在正常范围内时，合上主开关DZ1和控制开关DZ2，按下启动按钮，制冷控制系统启动后，当1#压缩机低压信号(S1)到达(即柜内温度上升时)，1#压缩机高压保护信号(S3)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q1吸合，驱动主回路接触器1KM，启动1#压缩机。当1#压缩机低压信号停止时，程序终止Q1的输出，从而切断1#压缩机接触器1KM，停止1#压缩机的工作。
同样，当2#压缩机低压信号(S2)到达(即柜内温度上升时)，2#压缩机高压保护信号(S4)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q2吸合，驱动主回路接触器2KM，启动2#压缩机。当2#压缩机低压信号停止时，程序终止Q2的输出，从而切断2#压缩机接触器2KM，停止2#压缩机的工作。
与此同时，各冷柜温度控制器(Tl-Tn)依据设定温度和实际温度开启相应的制冷剂电磁阀(Vl-Vn)，产生冷却效果，以达到恒温的目的。
当化霜时段到达时，控制器内部电子定时器终止Q1，Q2的输出，切断各压缩机电源，启动Q3，化霜加热器接触器3KM吸合，同时切断各冷柜的电磁阀，，进行电气化霜。在化霜温控器达到化霜温度时，I5信号到达控制器，则控制器停止化霜，之后，压缩机重新继续启动，完成一个制冷-化霜循环。
在本装置的控制器中带有显示装置，可以显示所有输入信号(I1-I6)和输出信号(Q1-Q4)的状态，由此可判断出本装置的工作是否正常。因此，本装置具备智能自诊断功能。实施例3：带计算机通讯功能的控制装置方框图见图6，该装置由具备计算机通讯功能的控制器和相应的主回路元件等构成，除具备以上实施例的所有功能外，还具备远程监控功能。实施例4：具备压缩机自动循环工作功能的控制装置
基于以上三个实施例，在控制软件中，加入压缩机自动循环工作功能：由于压缩机工作有先后顺序，如果先启动的压缩机可以达到控制温度，则第二台或第三台压缩机就不会启动，只有当第一台压缩机的制冷量不够时，才启动后续的压缩机，这样会造成压缩机的实际运转时间有较大差别，致使各台压缩机的使用寿命不均，导致设备整体寿命缩短，并且容易发生故障。在具备压缩机自动循环工作的控制装置中，控制器内部软件自动计算各压缩机的工作时间，并且自动根据设定时间间隔进行压缩机自动换位，轮换开机，这样，在设备整体寿命中各压缩机的运转时间基本一致，从而减少了由于单台连续运转易产生的故障，延长了设备的整体寿命。
其主要工作过程与实施例1相同：在图4中，DZ1，1GV，2GV，1KM，2KM，3KM构成主回路，其他除一些相应的开关及指示灯，所有的控制工作都由CONTROLLER(控制器)来完成。在控制器中，I1-I5为输入信号，Q1-Q4为输出信号。合上主开关DZ1和控制开关DZ2，按下启动按钮，制冷控制系统启动后，当1#压缩机低压信号(S1)到达(即柜内温度上升时)，1#压缩机高压保护信号(S3)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q1吸合，驱动主回路接触器1KM，启动1#压缩机。当1#压缩机低压信号停止时，程序终止Q1的输出，从而切断1#压缩机接触器1KM，停止1#压缩机的工作。
同样，当2#压缩机低压信号(S2)到达(即柜内温度上升时)，2#压缩机高压保护信号(S4)处于正常状态，经控制器内部延时后，程序命令Q2吸合，驱动主回路接触器2KM，启动2#压缩机。当2#压缩机低压信号停止时，程序终止Q2的输出，从而切断2#压缩机接触器2KM，停止2#压缩机的工作。
与此同时，各冷柜温度控制器(Tl-Tn)依据设定温度和实际温度开启相应的制冷剂电磁阀(Vl-Vn)，产生冷却效果，以达到恒温的目的。
当化霜时段到达时，控制器内部电子定时器终止Q1，Q2的输出，切断各压缩机电源，启动Q3，化霜加热器接触器3KM吸合，同时切断各冷柜的电磁阀，，进行电气化霜。在化霜温控器达到化霜温度时，I5信号到达控制器，则控制器停止化霜，之后，压缩机重新继续启动，完成一个制冷-化霜循环。
控制器自动累计1#压缩机和2#压缩机的工作时间，根据设定时间，将1#低压信号与2#低压信号交换，即当S1到达时，启动2#压缩机，当S2到达时，启动1#压缩机，由此实现了自动轮换启动顺序的功能。
Claims (3)
1、一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置，其特征在于：是由控制器、主回路元件、压缩机及温控器和电磁阀构成；所述的控制器包括一个显示装置和一个具备压缩机自动循环工作功能的程序控制器，所有输入信号接控制器的信号输入端，控制器的信号输出端接主回路元件。
2、根据权利要求1所述的一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置，其特征在于：是由控制器、主回路元件、压缩机及温控器和电磁阀构成；压缩机开关S1-S5分别接控制器(CONTROLLER)的信号输入端I1-I5，控制器的信号输出端为Q1-Q4，其中Q1-Q3接1#、2#压缩机及化霜的接触器1KM、2K及3KM；主控元件包括主漏电空气开关DZ1，电机保护器1GV、2GV及1KM，2KM，3KM。
3、根据权利要求1所述的一种可自动循环工作的压缩机智能控制装置，其特征在于：是由控制器、主回路元件、压缩机及温控器和电磁阀构成；压缩机开关S1-S5分别接控制器(CONTROLLER)的信号输入端I1-I5，控制器的信号输入端I6为欠压保护采样信号输入端，接电阻R1、R2构成的电压采样电路，控制器的信号输出端为Q1-Q4，其中Q1-Q3接1#、2#压缩机及化霜的接触器1KM、2K及3KM；主控元件包括主漏电空气开关DZ1，电机保护器1GV、2GV及1KM，2KM，3KM。
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