本发明专利技术的目的是为了在机器失效之前启动服务而检测冷却器的性能下降，以此推断是否会发生失效；预测是否需要冷却器服务从而可以随时而不是在紧急情况下启动服务；提供持续的冷却器运行。本发明专利技术的预测原理部分基于冷却器的低阶线性状态空间热力学模型，该模型由基于非线性代数微分方程的精确热力学数学模型推演而得，它精确地表征了压缩机电机过热状态。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却器压缩机电机过热的预测本专利技术涉及对冷却器系统热力运行状态的监视以提供冷却器异常运行的前期预警信息，该信息可以指示出压缩机电机的过热状态。众所周知，冷却器提供了冷却水，并且期望提供有成本效率的不中断服务。冷却器传统上具备安全功能，包括采用内带诊断能力的控制器，以避免其在不良状态下运行。但是诊断通常只能检测到某些超出异常设计值的冷却器运行状态，并据此关闭冷却器和显示相关的报警代码。在报警之前系统没有任何先兆指示，所以当压缩机性能开始下降引起电机发热后，需要较长的一段时间才能察觉。到报警时，由于系统关闭，所以为时已晚，此外，电机可能已经严重损坏，需要大修。本专利技术的目标包括：为了在机器失效之前启动服务而检测冷却器的性能下降，以此推断是否会发生失效；预测是否需要冷却器服务从而可以随时而不是在紧急情况下启动服务；提供持续的冷却器运行。本专利技术的预测原理部分基于冷却器的低阶线性状态空间热力学模型，该模型由基于非线性代数微分方程的精确热力学数学模型推演而得，它精确地表征了压缩机电机过热状态。本专利技术的预测原理还利用了基于冷却器热力学低阶模型的Kalman滤波器，以在在线运行期间提供冷却器的状态和输出，它们又被用来检测即将出现的压缩机电机过热。按照本专利技术，冷却器的在线监视的实现方式为，监视输入(或原因)参数和可测输出(或结果)参数，并使参数通过基于冷却器热力学低阶状态空间表示或模型的Kalman滤波器。按照本专利技术，低阶模型的实现方式为，对大量样本进行计算机高阶模型输入随机激励处理，并对高维模型确定的最终输出和状态进行线性回归技术处理，以导出低阶状态空间模型的矩阵系数。输入可以是实际冷却器正常情况下的典型输入，并且可以限制随机变化，例如在实际冷却器输入额定值的99％～100％之间。通过以下结合附图对实施例的描述，可以更好地理解本专利技术的其它目标、特-->征和优点。图1为按照本专利技术方式监视的冷却器的示意图。图2为本专利技术用于特定冷却器的实施例中数据获取部分所用装置的示意图。图3为线性回归处理期间所用装置的简化示意图。图4为按照本专利技术的方式在线监视冷却器时采用的装置的简化示意图。图5为图4所示在线监视期间的流程图。图6为报警逻辑程序的逻辑流程图。参见图1，按照本专利技术的带传感器的冷却器12包括经管道14向冷凝器15提供高压致冷气体的压缩机13。液态致冷剂经流体管16道从冷凝器流动到扩张阀17，扩张阀的输出通过流体管道18到达蒸发器19，随后致冷剂气体通过流体管道20到达压缩机13。阀门17受控以响应步进电机或其它阀门控制装置24的控制，而这些控制装置又受到控制器26经线路25提供的信号的控制。线路25上的信号取决于管道20内蒸汽的过热状态，通常通过计算蒸发器19出口处温度(由温度传感器27检测)与压缩机13入口处致冷剂蒸汽温度(由温度传感器28检测)之差得到。温度传感器32检测的蒸发器19出口31处水温被控制器26用来开启和关闭压缩机从而将水温保持在设定点上。由冷凝器入口压力(由压力检测器34检测)与冷凝器出口压力(由压力检测器35检测)之差决定的冷凝器压力差被控制器用来在线路36上提供信号，以适时地开启和关闭风扇组37。上述所有装置与普通的冷却器相近，并且可以按照普通的方式实现和控制。按照本专利技术，一种基于非线性代数和微分方程的精确数学模型(描述了冷却器的流体、压力和温度动态学)能够精确地表征本专利技术试图预测的压缩机电机的过热状态。对于往复式压缩机，所用模型与下列所述的任一种相似：1)Clark，D.R.and W.B.May(1985)，HVACSIM+Building System andEquipment Simulation Program-User’s Manual，U.S.Department of Commerce，National Bureau of Standards，NBSIR 85-3243.2)Clark，D.R.(1985)，HVACSIM+Building System and EquipmentSimulation Program-Reference Manual，U.S.Department of Commerce，National Bureau of Standards，NBSIR 84-2996.3)Clark，D.R.，C.Park and G.E.Kelly(1986)，HVACSIM+Building Systemand Equipment Simulation Program-Building Loads Calculation，U.S.-->Department of Commerce，National Bureau of Standards，NBSIR 86-3331.对于采用离心式压缩机的冷却器，所用模型与下列所述的相似：4)Nadira，R.and I.Schick，Modeling and Simulation of an HVACSIMRefrigeration System，Simulators IV，Proceedings of the SCS SimulatorsConference，April 6-9，1987，Orlando，Fla，Vol.18，No.4.5)Clark，D.R.(1985b)，Centrifugal Chiller Model：PreliminaryDocumentation，U.S.Department of Commerce，National Bureau of Standards，Not Released.该模型被可变输入连续激励(在计算机程序内)以生成大量的数据集。例如，通过观察冷却器系统样机的响应来确定，该系统的参数响应频率在0.005 Hz与0.33 Hz之间。将时钟(采样速率)被选定为2倍最高频率的倒数，即等于每隔1.52秒采样一次。为了捕捉到最慢的响应，采样周期间隔选定为最低响应频率的倒数，即204秒，结果该周期采样134次。每个样本利用表1所示的三个输入U1-U3的激励。表1输入 状态 输出U1蒸发器入水温度 X1冷凝器中致冷剂的焓 Y1蒸发器出水温度U2冷凝器空进入气温度 X2冷凝器中致冷剂的质量 Y2冷却器放出空气温度U3扩张阀位置 X3蒸发器中致冷剂的焓 Y3压缩机排气压力 X4蒸发器中致冷剂的质量 Y4压缩机吸气压力 X5冷凝器中空气的焓 Y5压缩机吸气温度 X6冷凝器中致冷剂饱和温度Y6过热温度 X7蒸发器中水的焓 Y7冷凝器中致冷剂进入 温度 X8蒸发器中致冷剂饱和温度Y8冷凝器中致冷剂离开 温度 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预测冷却器压缩机电机过热的方法，其特征在于， 各种冷却器型分别进行： 在计算机中根据描述冷却器流体、压力和温度动态的非线性代数微分方程建立高阶数学模型； 在多次输入的每次输入时以选定输入信号随机数值激励冷却器模型，其变化将改变受电机过热影响的可测量输出参数的值和不可测量、但可计算的冷却器状态的值； 对所述激励输入信号的每次变化，记录包括每次所述输入值、每次所述输出值和每次所述可计算冷却器状态的一组数值； 利用线性回归方程对存储数据进行处理，拟合所述记录的冷却器状态数值和输出值，以确定冷却器低阶线性状态空间模型的矩阵值； 建立包括一组利用前一步骤确定的矩阵值得到的线性方程的低阶状态空间模型； 根据前一步骤得到的所述低阶线性状态空间模型建立Ｋａｌｍａｎ滤波器； 在每个冷却器的正常运行状态下进行： 通过一边提供包括所述选定输入的输入信号，一边测量所述选定输入和所述可测量输出参数的数值来操作所述冷却器； 向采用所述Ｋａｌｍａｎ滤波器的计算机提供所述测量输入值和输出值，以确定预测的输出值； 将所述预测输出值与所述测量输出值进行比较； 当计算的输出值与测量的输出值之差表明处于电机过热状态时指示报警。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1997-6-5 08/8693231.一种预测冷却器压缩机电机过热的方法，其特征在于，各种冷却器型分别进行：在计算机中根据描述冷却器流体、压力和温度动态的非线性代数微分方程建立高阶数学模型；在多次输入的每次输入时以选定输入信号随机数值激励冷却器模型，其变化将改变受电机过热影响的可测量输出参数的值和不可测量、但可计算的冷却器状态的值；对所述激励输入信号的每次变化，记录包括每次所述输入值、每次所述输出值和每次所述可计算冷却器状态的一组数值；利用线性回归方程对存储数据进行处理，拟合所述记录的冷却器状态数值和输出值，以确定冷却器低阶线性状态空间模型的矩阵值；建立包括一组利用前一步骤确定的矩阵值得到的线性方程的低阶状态空间模型；根据前一步骤得到的所述低阶线性状态空间模型建立Kalman滤波器；在每个冷却器的正常运行状态下进行：通过一边提供包括所述选定输入的输入信号，一边测量所述选定输入和所述可测量输出参数的数值来操作所述冷却器；向采用所述Kalman滤波器的计算机提供所述测量输入值和输出值，以确定预测的输出值；将所述预测输出值与所述测量输出值进行比较；当计算的输出值与测量的输出值之差表明处于电机过热状态时指示报警。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述低阶状态空间模型为9阶模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述输入为进入蒸发器的水...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢拉尤图珀，
申请(专利权)人：运载器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。