DE60211992T2

DE60211992T2 - Kompressordiagnosesystem

Info

Publication number: DE60211992T2
Application number: DE60211992T
Authority: DE
Inventors: Nagaraj Sidney Jayanth; Hank E. Piqua Millet
Original assignee: Emerson Climate Technologies Inc
Current assignee: Copeland LP
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: EP2284462A3; CN100510405C; CN1821577B; EP1245912A2; CN1821578A; BRPI0201825B1; US6758050B2; JP4113363B2; MXPA02003184A; DE60211992D1; EP1493980A3; BR0200990B1; EP1659291A2; EP1493981B1; BR0200990A; US6615594B2; CN1821578B; EP1493980A2; ES2346752T3; AU783666B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diagnosesystem für einen Verdichter. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Diagnosesystem für eine Kälte- oder Klimaanlage, die die „Auslöse-„Informationen des Verdichters zum Diagnostizieren der mit dem System verbundenen Probleme nutzt.
Auf dem Gebiet gibt es eine Klasse von Maschinen, die allgemein als Scrollmaschinen bekannt sind und für die Verdrängung verschiedener Arten von Fluid verwendet werden. Diese Scrollmaschinen können als Expansionsmaschine, Verdrängungsmotor, Pumpe, Verdichter etc. ausgelegt werden, und die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind auf jede dieser Maschinen übertragbar. Für die Zwecke der Veranschaulichung hat die offenbarte Ausführung aber die Form eines hermetischen Kältemittel-Scrollverdichters, der in einer Kälte- oder Klimaanlage verwendet wird.
Scroll-Maschinen gewinnen vorrangig aufgrund ihres äußerst leistungsstarken Betriebsvermögens zunehmend an Beliebtheit bei der Verwendung als Verdichter in Kälteanlagen und bei Klimatisierungsanwendungen. Im Allgemeinen enthalten diese Maschinen ein Paar kämmende Spiralwicklungen, wovon eine zum Orbitieren gegenüber der anderen veranlasst wird, um eine oder mehrere sich bewegende Kammern auszubilden, die zunehmend an Größe verlieren, wenn sie sich von einer äußeren Saugöffnung hin zu einer mittleren Ablassöffnung bewegen. Ein Elektromotor ist vorgesehen, der dazu dient, das orbitierende Scrollelement mittels einer geeigneten Antriebswelle anzutreiben, die am Motorrotor befestigt ist. Bei einem hermetischen Verdichter enthält der Boden des hermetischen Mantels normalerweise einen Ölsumpf für Schmier- und Kühlzwecke. Das Diagnosesystem der vorliegenden Erfindung wird zwar in Verbindung mit einem Scrollverdichter beschrieben, es versteht sich aber, dass das erfindungsgemäße Scrollsystem auch mit anderen Arten von Verdichtern verwendet werden kann.
Herkömmlicherweise wird, wenn eine Klima- oder Kälteanlage nicht wie geplant arbeitet, ein Techniker zur Lösung des Problems vor Ort gerufen. Der Techniker führt eine Reihe von Prüfungen durch, die zum Eingrenzen des Problems des Systems beitragen. Eine der Ursachen des Systemproblems könnte der in dem System verwendete Verdichter sein. Ein defekter Verdichter weist ein gewisses Betriebsverhalten auf, das zum Detektieren der Tatsache genutzt werden kann, dass der Verdichter defekt ist. Leider können viele andere Ursachen für Systemprobleme anderen Bestandteilen des Systems zugeschrieben werden, und diese anderen Ursachen können ebenfalls die Leistung des Verdichters und sein Betriebsverhalten beeinflussen. Es ist möglich, die Probleme und das Betriebsverhalten des Systems zu analysieren und zu ermitteln, dass der Verdichter defekt ist, wenn das Problem tatsächlich woanders liegt und der Verdichter nicht das Problem ist. Diese Verwechslung von Ursachen führt meist zum Austausch eines guten Verdichters. Dieser Fehler bei der Diagnose ist kostspielig, da der Verdichter im Allgemeinen die teuerste Komponente des Systems ist. Ferner wird das Problem dadurch erschwert, dass die zugrunde liegende Ursache für das Systemproblem nicht gelöst wird und das Problem mit der Zeit wiederkommt. Jedes Instrument, das dazu beitragen kann, die oben beschriebene Fehldiagnose des Systemproblems zu vermeiden, wäre sowohl hilfreich als auch kostensparend. Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung, die die Genauigkeit der Problemdiagnose für eine Klima- oder Kälteanlage verbessert.
Ein Großteil der bei Klima- und Kälteanlagen verwendeten Verdichter haben eingebaute Schutzvorrichtungen, die als „interne Leitungsunterbrechungsschutzeinrichtungen" bezeichnet werden. Diese Schutzeinrichtungen sind thermisch empfindliche Vorrichtung, die mit dem Motor elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Schutzeinrichtungen reagieren thermisch auf den vom Motor bezogenen Netzstrom und auch auf andere Temperaturen in dem Verdichter, einschließlich aber nicht ausschließlich auf die Druckgastemperatur, die Sauggastemperatur oder die Temperatur einer bestimmten Komponente im Verdichter. Wenn eine dieser Temperaturen einen festgelegten Grenzwert übersteigt, öffnet die Schutzeinrichtung die elektrische Verbindung zum Motor. Dies schaltet den den Verdichter betreibenden Motor ab, was wiederum den Verdichter abschaltet und verhindert, dass er in Bereichen arbeitet, die zu dessen Störung führen würden. Nach einem Zeitraum nach Fallen der Temperaturen auf sichere Werte setzt sich die Schutzeinrichtung wieder automatisch selbst zurück und der Verdichter arbeitet wieder. Die Temperaturen, auf die die Schutzeinrichtung reagiert, sind ein Ergebnis des Betriebs des Verdichters und des gesamten Systems. Es kann entweder der Betrieb des Verdichters oder der Betrieb des gesamten Systems die von diesen Schutzeinrichtungen erfassten Temperaturen beeinflussen. Der wesentliche Aspekt der Schutzeinrichtung besteht darin, dass einige Kategorien von Störungen die Schutzeinrichtung mit sehr kurzer Verdichter-EIN-Zeit wiederholt auslösen und andere Kategorien von Störungen die Schutzeinrichtung weniger häufig auslösen, wodurch verhältnismäßig längere Verdichter-EIN-Zeiten vorgesehen werden. Ein Verdichter mit festsitzenden Lagern würde zum Beispiel die Schutzeinrichtung binnen etwa 10 Sekunden EIN-Zeit auslösen. Ein System dagegen, das eine sehr geringe Kältemittelfüllung hat, wird die Schutzeinrichtung nach einigen zehn Minuten EIN-Zeit auslösen. Eine Analyse der Auslösungshäufigkeit, der Auslösungsrücksetzzeiten und der Verdichter-EIN-Zeiten liefert wertvolle Hinweise bei der Ermittlung der Ursache der Systemprobleme. EP 0,351,272 und US-A-4,463,571 offenbaren eine Verdichterbaugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung nach Anspruch 1 an die Hand. Eine bevorzugte Ausführung gibt eine Vorrichtung an die Hand, die auf dem obigen Prinzip beruht. Die Vorrichtung zeichnet ständig den Status der Schutzeinrichtung (offen oder geschlossen) als Funktion von Zeit auf und analysiert dann diese Statusinformation zum Ermitteln einer Defektsituation. Weiterhin führt die Vorrichtung den Defekt entweder auf den Verdichter oder auf den Rest des Systems zurück. Sobald der Defekt eingegrenzt ist, aktiviert die Vorrichtung eine Sichtanzeige (Leuchte) und sendet auch ein elektrisches Signal an eine intelligente Vorrichtung (Steuergerät, Computer, etc.), das die Situation meldet. Der Techniker hat dann bei Eintreffen vor Ort einen klaren Hinweis, dass das Problem am wahrscheinlichsten in anderen Systemkomponenten als dem Verdichter zu finden ist oder dass das Problem am wahrscheinlichsten im Verdichter liegt. Er kann dann seine weitere Fehlersuche auf den ausgemachten Bereich konzentrieren. Die Vorrichtung umgeht somit die eingangs beschriebene Situation einer unsicheren Diagnose und die Möglichkeit eines irrtümlichen Austausches eines guten Verdichters.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend folgenden eingehenden Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die eingehende Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar die bevorzugte Ausführung der Erfindung zeigen, aber lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken sollen.
Die vorliegende Erfindung geht aus der eingehenden Beschreibung und den Begleitzeichnungen umfassender hervor. Hierbei zeigen:
1 einen vertikalen Querschnitt eines hermetischen Scrollverdichters, der das einzigartige erfindungsgemäße Verdichterdiagnosesystem enthält;
2 eine schematische Darstellung des Diagnosesystems für einen Einphasenmotor für den Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems für einen Dreiphasenmotor für den Verdichter gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung;
4 ein Flussdiagramm des Diagnosesystems für den Einphasenmotor für den Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm des Diagnosesystems für den Dreiphasenmotor für den Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Flussdiagramm, das bei Diagnostizieren einer Verdichteranlage befolgt wird;
7 eine schematische Ansicht einer typischen Kälteanlage, die den Verdichter und das Diagnosesystem nach der vorliegenden Erfindung einsetzt;
8 eine perspektivische Ansicht eines mit der Schaltung des Diagnosesystems integrierten Schaltschützes;
9 eine schematische Ansicht, die die Schaltung des in 8 gezeigten Schaltschützes veranschaulicht; und
10 eine schematische Ansicht eines Verdichtersteckers, die die Schaltung des Diagnosesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführung(en) ist lediglich beispielhafter Natur und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Einsatzmöglichkeiten beschränken.
Unter Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in all den verschiedenen Ansichten gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen, wird in 1 ein Scrollverdichter gezeigt, der das einzigartige erfindungsgemäße Verdichterdiagnosesystem enthält und der allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Zwar wird der Verdichter 10 als Scrollverdichter in Verbindung mit einer Kälte- oder Klimaanlage gezeigt, doch liegt es im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, bei Bedarf andere Arten von Verdichtern in der Kälte- oder Klimaanlage zu verwenden sowie beliebige Verdichterausführungen in Verbindung mit anderen Arten von Systemen zu haben.
Der Scrollverdichter 10 umfasst einen im Allgemeinen zylinderförmigen hermetischen Mantel 12, der an seinem oberen Ende eine Abdeckung 14 und an seinem unteren Ende einen Boden 16 mit mehreren (nicht dargestellten) einstückig damit ausgebildeten Aufstellfüßen angeschweißt aufweist. Die Abdeckung 14 ist mit einem Kältemittelablass-Stutzen 18 versehen, der darin das übliche Ablassventil aufweisen kann. An dem Mantel 12 ist eine quer verlaufende Abtrennung 20 durch Schweißen um seinen Umfang am gleichen Punkt angebracht, an dem die Abdeckung 14 an dem Mantel 12 angeschweißt ist. Ein Verdichtereinbaurahmen 22 ist in dem Mantel 12 eingepresst und wird von dem Ende des Bodens 16 gelagert. Der Boden 16 ist von etwas kleinerem Durchmesser als der Mantel 12, so dass der Boden 16 im Mantel 12 aufgenommen und um seinen Umfang wie in 1 geschweißt ist.
Hauptelemente des Verdichters 10, die an dem Rahmen 22 befestigt sind, umfassen eine zweiteilige Hauptlagergehäuseanordnung 24, ein unteres Lagergehäuse 26 und einen Motorstator 28. Eine Antriebswelle oder Kurbelwelle 30 mit einem exzentrischen Kurbelstift 32 an ihrem oberen Enden ist in einem Lager 34, das in der Hauptlagergehäuseanordnung befestigt ist, und in einem zweiten Lager 36, das in dem unteren Lagergehäuse 26 befestigt ist, drehbar gelagert. Die Kurbelwelle 30 weist an ihrem unteren Ende eine konzentrische Bohrung 38 relativ großen Durchmessers auf, welche mit einer radial außen angeordneten Bohrung 40 kleineren Durchmessers, die sich davon nach oben zum oberen Teil der Kurbelwelle 30 erstreckt, in Verbindung steht. Der untere Teil des Innenraums des Mantels 12 bildet einen Ölsumpf 44, der auf einen Stand geringfügig über dem unteren Ende eines Rotors mit Schmieröl gefüllt ist, und die Bohrung 38 dient als Pumpe zum Pumpen des Schmierfluids die Kurbelwelle 30 hinauf und in die Bohrung 40 und schließlich zu all den verschiedenen Teilen des Scroll-Verdichters 10, die einer Schmierung bedürfen.
Die Kurbelwelle 30 wird durch einen Elektromotor relativ angetrieben, welcher einen Stator 28, durch diesen verlaufende Wicklungen 46 und einen in die Kurbelwelle 30 pressgepassten Rotor 46 umfasst. Ein oberes Gegengewicht 50 ist an der Kurbelwelle 30 befestigt und ein unteres Gegengewicht 52 ist an dem Rotor 48 befestigt. Ein Temperaturschutz 54 der üblichen Auslegung ist in großer Nähe zu den Motorwicklungen 46 vorgesehen. Der Temperaturschutz 54 schaltet den Motor stromlos, wenn der Temperaturschutz 54 seinen normalen Temperaturbereich überschreitet. Der Temperaturschutz 54 kann durch die Motorwicklungen 46, Sauggas in einer Saugkammer 56 und/oder Druckgas in einer Druckkammer 58, das in die Saugkammer 56 freigesetzt wird, erhitzt werden. Sowohl Saugkammer 56 als auch Druckkammer 58 sind durch den Mantel 12, die Abdeckung 14, den Boden 16 und die Abtrennung 22 wie in 1 gezeigt ausgebildet.
Die obere Fläche der zweiteiligen Hauptlagergehäuseanordnung 24 ist mit einer flachen Drucklagerfläche versehen, an welcher ein orbitierendes Scrollelement 60 mit der üblichen spiralförmigen Schaufel oder Wicklung 62, die sich von einer Endplatte 64 nach oben erstreckt, angeordnet ist. Von der unteren Fläche der Endplatte 64 des orbitierenden Scrollelements 60 ragt ein zylinderförmiger Ansatz 66 nach unten, welcher ein Wellenzapfenlager 66 darin aufweist und in welchem ein Mitnehmereinsatz 68 mit einer Innenbohrung drehend angeordnet ist, in welcher ein Kurbelstift 32 treibend angeordnet ist. Der Kurbelstift 32 weist eine Abflachung an einer Fläche auf, welche mit einer flachen Fläche treibend greift, die in einem Teil der Innenbohrung des Mitnehmersatzes 68 ausgebildet ist, um eine radial nachgiebige Antriebsanordnung vorzusehen, wie sie in dem U.S. Patent 4,877,382 der Anmelderin gezeigt wird. Eine Oldham-Kupplung 70 ist ebenfalls zwischen dem orbitierenden Scrollelement 60 und der zweiteiligen Lagergehäuseanordnung 24 positioniert angeordnet. Die Oldham-Kupplung 70 ist gegenüber dem orbitierenden Scrollelement 60 und einem nicht orbitierenden Scrollelement 72 verkeilt, um eine Drehbewegung des orbitierenden Scrollelements 60 zu verhindern.
Das nicht orbitierende Scrollelement 72 ist ferner mit einer Wicklung 74 versehen, die sich von einer Endplatte 76 nach unten erstreckt, die in kämmendem Eingriff mit der Wicklung 62 des orbitierenden Scrollelements 60 steht. Das nicht orbitierende Scrollelement 72 weist einen mittig angeordneten Ablasskanal 78 auf, der mit einer nach oben offenen Aussparung 80 kommuniziert, welche wiederum mit der Druckkammer 58 in Verbindung steht. In dem nicht orbitierenden Scrollelement 72 ist ferner eine ringförmige Aussparung 82 ausgebildet, in der eine schwimmende Dichtungsanordnung 84 angeordnet ist.
Die Aussparungen 80 und 82 sowie die schwimmende Dichtungsanordnung 84 bilden zusammen axial druckbeaufschlagende Kammern aus, die druckbeaufschlagtes Fluid aufnehmen, das von den Wicklungen 62 und 74 verdichtet wird, um eine axiale Beaufschlagungskraft auf das nicht orbitierende Scrollelement 72 auszuüben, um dadurch die Spitzen der jeweiligen Wicklungen 62 und 74 jeweils in dichtenden Eingriff mit den gegenüberliegenden Endflächen der Endplatten 76 und 64 zu drücken. Die schwimmende Dichtungsanordnung ist vorzugsweise von der in größerem Detail in U.S. Patent 5,156,639 beschriebenen Art. Das nicht orbitierende Scrollelement 72 ist dafür ausgelegt, für beschränkte axiale Bewegung bezüglich der zweiteiligen Hauptlagergehäuseanordnung 24 in geeigneter Weise eingebaut zu werden, wie sie in dem oben erwähnten U.S. Patent 4,877,382 oder dem U.S. Patent 5,102,316 offenbart wird.
Der Verdichter 10 wird durch Elektrizität angetrieben, die dem Elektromotor im Mantel 12 durch einen Spritzgussstecker 90 geliefert wird.
Unter Bezug nun auf die 1 bis 3 wird ein einzigartiges Verdichterdiagnosesystem 100 gezeigt. Das Diagnosesystem 100 umfasst ein oder mehrere Strom erfassende Vorrichtungen 102 und die zugeordnete Logikschaltung 104. Die Strom erfassenden Vorrichtungen 102 sind in einem Gehäuse 106 eingebaut, das außen am Mantel 12 angebracht ist. Erfindungsgemäß sind die erfassende Vorrichtung und die Schaltung in einen Spritzgussstecker integriert, der für manche Verdichterkonstruktionen verwendet wird.
Die Strom erfassenden Vorrichtungen 102 erfassen den Strom in den den Verdichter 10 mit Strom versorgenden Stromversorgungsdrähten. 2 zeigt zwei Strom erfassende Vorrichtungen 102 in Verbindung mit einem Einphasenmotor. Eine der Strom erfassenden Vorrichtungen 102 ist den Hauptwicklungen für den Verdichtermotor zugeordnet und die andere Strom erfassende Vorrichtung 102 ist den Hilfswicklungen für den Verdichtermotor zugeordnet. 3 veranschaulicht ferner zwei Strom erfassende Vorrichtungen 102 in Verbindung mit einem Dreiphasenmotor. Jede Strom erfassende Vorrichtung 102 ist einer der Phasen der Dreiphasenstromzufuhr zugeordnet. Während 3 zwei Strom erfassende Vorrichtungen zeigt, die Strom in zwei Phasen der Dreiphasenstromzufuhr erfassen, liegt es im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, einen dritten Stromsensor 102 zu integrieren, der bei Bedarf den Strom in der dritten Phase der Dreiphasenstromzufuhr erfasst, wie in Phantom in 3 gezeigt wird. Diese Stromsignale stellen einen Hinweis auf den Status der Schutzeinrichtung 54 (offen oder geschlossen) dar. Die Strom erfassenden Vorrichtungen 102 erfassen den Status der Schutzeinrichtung 54 unter Verwendung des Stroms in den Stromversorgungsdrähten. Die von den Strom erfassenden Vorrichtungen 102 empfangenen Signale werden in der Logikschaltung 104 mit dem Forderungssignal für den Verdichter 10 kombiniert. Das Forderungssignal für den Verdichter 10 wird durch Erfassen des Vorhandenseins der Versorgungsspannung oder durch Zuführenlassen eines die Forderung wiedergebenden diskreten Signals durch einen (nicht dargestellten) Systemregler erhalten. Das Forderungssignal und das von der Logikschaltung 104 erhaltene Signal werden von der Logikschaltung 104 verarbeitet, um die Informationen über die Auslösehäufigkeit der Schutzvorrichtung 54 und die mittlere EIN-Zeit und AUS-Zeit des Verdichters 10 abzuleiten. Die Logikschaltung 104 analysiert die Kombination der Stromsignale, des Forderungssignals und der abgeleiteten Schutzeinrichtungsauslösehäufigkeiten, um zu ermitteln, ob ein Störungszustand vorliegt. Die Logikschaltung hat auch die einzigartige Fähigkeit, eine spezifische Ursache anhand einiger Defekte festzustellen. Diese Information wird dem Wartungspersonal mit Hilfe einer grünen LED-Leuchte 110 und einer gelben LED-Leuchte 112 geliefert. Die grüne LED-Leuchte 110 dient zur Anzeige, dass es derzeit keinen Störungszustand gibt und dass das System normal funktioniert.
Die gelbe LED-Leuchte 112 dient zur Anzeige des Vorhandenseins einer Störung. Wenn die gelbe LED-Leuchte 112 auf EIN geschaltet ist, wird die grüne LED-Leuchte 110 auf AUS geschaltet. Somit wird die gelbe LED-Leuchte 112 zur optischen Mitteilung genutzt, dass eine Störung vorliegt, sowie zur Anzeige der Art der vorliegenden Störung. Diese Mitteilung wird durch Schalten der gelben LED-Leuchte 112 auf EIN und dann auf AUS über eine bestimmte Dauer und Reihenfolge zur Anzeige des Vorliegens einer Störung und zur Kennzeichnung der Art der Störung verwirklicht. Das Schalten der Leuchte 112 für eine Sekunde auf EIN und sein Schalten für neunzehn Sekunden auf AUS und das Wiederholen dieser Folge alle zwanzig Sekunden erzeugt die Wirkung eines Blinklichts, das alle zwanzig Sekunden EIN blinkt. Diese Folge entspricht einer Störungsart, die als Störung Typ 1 kodiert ist. Blinkt die Leuchte 112 zweimal eine Sekunde lang EIN während des zwanzig Sekunden langen Fensters, ist dies ein Hinweis, dass eine Störung, die als Typ 2 kodiert ist, vorliegt. Diese Folge setzt sich fort, um einen Typ 3, einen Typ 4 usw. anzuzeigen, wobei die Art der Störung durch die Anzahl der Blinksignale der Leuchte 112 angezeigt wird. Dieses Schema des Blinkens der Leuchte 112 mit einer bestimmten Häufigkeit wird zur visuellen Mitteilung der verschiedenen von der Logikschaltung 104 detektierten Störungstypen an den Techniker genutzt. Die vorliegende Erfindung nutzt zwar die Blinkleuchte 112 zur Mitteilung der Störungscodes, doch liegt es im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, mehrere Leuchten zu nutzen, um bei Bedarf die Wirksamkeit der Übermittlung einer großen Anzahl an Störungscodes zu erhöhen. Zusätzlich können andere Verfahren zum Liefern des Störungscodes, einschließlich des Vorsehens eines kodierten Spannungsausgangs, der mit einem Digital Volt Meter gekoppelt werden kann, ebenfalls eingesetzt werden.
Zusätzlich zur visuellen Mitteilung des spezifischen Störungscodes mit Hilfe der Leuchte 112 gibt die Logikschaltung 104 auch eine kodierte Sequenz von elektrischen Impulsen an andere intelligente Steuergeräte aus, die in dem System vorhanden sein können. Diese kodierten Impulse geben die Art von Störung wieder, die von dem Diagnosesystem 100 detektiert wurde. Die Störungsarten, die von der Logikschaltung 104 detektiert werden können, umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt:

1. Schutzeinrichtung hat „ausgelöst".
2. Die Hilfswicklung eines Einphasenmotors hat keinen Strom oder ist offen oder weist einen fehlerhaft laufenden Kondensator auf.
3. Die Hauptwicklung eines Einphasenmotors hat keinen Strom oder die Wicklung ist offen.
4. Der Hauptstromkreisunterbrecher hat Kontakte, die zugeschweißt sind.
5. Eine der Phasen in einer 3-Phasen-Schaltung fehlt.
6. Die Phasenfolge in einem 3-Phasensystem ist umgekehrt.
7. Die Versorgungsspannung ist sehr niedrig.
8. Der Rotor in dem Verdichter hat sich festgefressen.
9. Die Schutzeinrichtung löst aufgrund von Problemen des Systemkältekreislaufs aus.
10. Die Motorwicklungen sind offen oder der interne Leitungsunterbrechungsschutz ist defekt.

Als Abwandlung zu Vorstehendem kann, wie in 3 gezeigt, ein Diagnosesystem 100 nur den Status der Schutzvorrichtung 54 an eine intelligente Vorrichtung 116 senden. Bei dieser Option können die Parameter Auslösehäufigkeiten, EIN-Zeiten und AUS-Zeiten mit den Diagnoseinformationen an der intelligenten Vorrichtung 116 erzeugt werden. Die intelligente Vorrichtung 116 kann ein dem Verdichter 10 zugeordnetes Verdichtersteuergerät sein, sie kann ein Systemsteuergerät zum Überwachen mehrerer Verdichter 10 sein, sie kann eine fern angeordnete Vorrichtung sein oder sie kann eine beliebige andere Vorrichtung sein, die gewählt wird, um das Diagnosesystem 100 eines oder mehrerer Verdichter zu überwachen.
4 stellt ein Flussdiagramm für das Diagnosesystem 100 in Verbindung mit einem Einphasenverdichter dar. Das Forderungssignal wird der Logikschaltung 104 von einer Vorrichtung oder einem Schaltschütz 120 (2 und 3) zusammen mit dem Stromsignal von den erfassenden Vorrichtungen 102 geliefert. Wenn das System erstmals hochgefahren wird, wird bei 122 ein Initialisierungsprozess ausgeführt und bei Erfolg geht das System, wie durch Pfeil 124 gezeigt, zu einem normalen AUS-Zustand, wie bei 126 gezeigt. Wenn bei Verweilen im normalen AUS-Zustand 126 dem System ein Forderungssignal geliefert wird, bewegt sich das System, wie durch Pfeil 128 gezeigt, zu einem bei 130 gezeigten Normallaufzustand. Sobald die Forderung erfüllt ist, kehrt das System zum normalen AUS-Zustand 126, der durch Pfeil 132 gezeigt wird, zurück.
Während des Verweilens im normalen AUS-Zustand 126 bewegt sich das System wie durch Pfeil 134 gezeigt zu einem abgeschalteten Schaltschützzustand 136, wenn Strom in der Hauptwicklung oder Strom in der Hilfswicklung detektiert wird und kein Forderungssignal erfolgt ist. Während der abgeschaltete Schaltschützzustand 136 angezeigt wird, wenn die Forderung signalisiert wird, bewegt sich das System wie durch Pfeil 138 gezeigt zu dem Normallaufzustand 130. Der Normallaufzustand 130 dauert an, bis die Forderung erfüllt ist, woraufhin sich das System wie durch Pfeil 132 gezeigt zurück zum normalen AUS-Zustand 126 bewegt, der sich abhängig davon, ob Strom in den Haupt- oder Hilfswicklungen detektiert wird, wiederum zu dem abgeschalteten Schaltschützzustand 136 bewegen kann.
Während des Betriebs im Normallaufzustand 130 kann eine von drei anderen Strecken als das Zurückkehren zum normalen AUS-Zustand 126 befolgt werden. Wenn das System eine Forderung und Hauptwicklungsstrom erfasst, aber keinen Hilfswicklungsstrom erfasst, bewegt sich das System zunächst wie durch Pfeil 140 gezeigt zu einem offenen Hilfeschaltungszustand 142. Von hier bewegt sich das System zu einem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 146 gezeigt wird, wenn weder ein Hauptwicklungsstrom noch ein Hilfswicklungsstrom erfasst werden. Wenn das System zweitens Forderung und Hilfswicklungsstrom erfasst, aber keinen Hauptwicklungsstrom erfasst, bewegt sich das System wie durch Pfeil 148 gezeigt zu einem offenen Hauptschaltungszustand 150. Von hier bewegt sich das System zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 152 gezeigt wird, wenn weder ein Hauptwicklungsstrom noch ein Hilfswicklungsstrom erfasst werden. Wenn drittens das System Forderung erfasst und keinen Hilfswicklungsstrom und Hauptwicklungsstrom erfasst, bewegt sich das System wie durch Pfeil 154 gezeigt zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung.
Während des Betriebs im Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung kann eine von vier Strecken befolgt werden. Wenn ein Hauptwicklungsstrom oder Hilfswicklungsstrom erfasst werden und die Forderung erfüllt ist, bewegt sich das System zunächst wie durch Pfeil 160 gezeigt zu dem Normallaufzustand 130. Zweitens bewegt sich das System bei ausgelöster Schutzeinrichtung und wenn der gleitende Fenstermittelwert der EIN-Zeit des Systems unter 12 Sekunden liegt, wie durch Pfeil 162 gezeigt, zu einem Zustand 164 mit mehreren Kurzläufen. Von dem Zustand mit mehreren Kurzläufen bewegt sich das System zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 166 gezeigt wird. Bei ausgelöster Schutzeinrichtung und wenn der gleitende Fenstermittelwert der EIN-Zeit des Systems größer als fünfzehn Minuten ist, bewegt sich das System drittens wie durch Pfeil 168 gezeigt zu einen Zustand 170 mit mehreren langen Läufen. Das System kehrt zurück zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 172 gezeigt wird. Wenn bei ausgelöster Schutzeinrichtung die ausgelöste Zeit vier Stunden übersteigt, bewegt sich das System viertens wie durch Pfeil 174 gezeigt zu einem Zustand 176 mit Stromverlust oder defekter Schutzeinrichtung. Wenn sich das System im Zustand 176 mit Stromverlust oder defekter Schutzeinrichtung befindet und Hauptwicklungsstrom oder Hilfswicklungsstrom erfasst wird, bewegt sich das System zurück zum Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 178 gezeigt wird.
Wenn sich das System zu den in 4 gezeigten verschiedenen Positionen bewegt, wird das Blinken der Leuchte 112 durch den erfassten Störungszustand vorgegeben. Wenn in der bevorzugten Ausführung bei 154 ein Zustand mit ausgelöster Schutzeinrichtung erfasst wird, weil eine Forderung vorliegt, aber Strom fehlt, blinkt die Leuchte 112 einmal. Wenn der Verdichter 10 festgefressen ist oder ein Problem mit niedriger Versorgungsspannung vorliegt, wie es durch Pfeil 162 angezeigt wird, weil die mittlere EIN-Zeit während der letzten fünf Auslösungen unter zwölf Sekunden lag, blinkt die Leuchte 112 zweimal. Wenn die Motorwicklungen offen sind, die Schutzeinrichtung defekt ist oder der Schaltschütz defekt ist, was durch Pfeil 174 angezeigt wird, weil die AUS-Zeit länger als vier Stunden ist, blinkt die Leuchte 112 dreimal. Wenn die Hilfswicklungen offen sind oder ein fehlerhaft laufender Kondensator vorliegt, wie durch Pfeil 140 angezeigt wird, blinkt die Leuchte 112 viermal. Wenn die Hauptwicklung offen ist, wie durch Pfeil 148 angezeigt wird, blinkt die Leuchte 112 fünfmal. Wenn der Schaltschütz wie durch Pfeil 134 angezeigt geschweißt ist, weil Strom erfasst wird, aber keine Forderung vorliegt, blinkt die Leuchte 112 sechsmal. Wenn schließlich wiederholte Schutzeinrichtungsauslöser aufgrund anderer Systemprobleme vorliegen, was durch Pfeil 168 angezeigt wird, weil die mittlere EIN-Zeit während der letzten fünf Auslöser unter fünfzehn Minuten lag, blinkt die Leuchte 112 siebenmal.
5 stellt ein Flussdiagramm für das Diagnosesystem 100 in Verbindung mit einem Dreiphasenverdichter dar. Das Forderungssignal wird der Logikschaltung 104 vom Schaltschütz 120 (2 und 3) zusammen mit dem Stromsignal von den erfassenden Vorrichtungen 102 geliefert. Wenn das System erstmals hochgefahren wird, wird bei 122 ein Initialisierungsprozess ausgeführt und bei Erfolg geht das System, wie durch Pfeil 124 gezeigt, zu einem normalen AUS-Zustand, wie bei 126 gezeigt. Wenn bei Verweilen im normalen AUS-Zustand 126 dem System ein Forderungssignal geliefert wird, bewegt sich das System, wie durch Pfeil 128 gezeigt, zu einem bei 130 gezeigten Normallaufzustand. Sobald die Forderung erfüllt ist, kehrt das System zum normalen AUS-Zustand 126, der durch Pfeil 132 gezeigt wird, zurück.
Während des Verweilens im normalen AUS-Zustand 126 bewegt sich das System wie durch Pfeil 234 gezeigt zu einem abgeschalteten Schaltschützzustand 136, wenn Strom in einer der drei Phasen oder Strom in einer zweiten der drei Phasen detektiert wird und kein Forderungssignal erfolgt ist. Während der abgeschaltete Schaltschützzustand 136 angezeigt wird, wenn die Forderung signalisiert wird, bewegt sich das System wie durch Pfeil 238 gezeigt zu dem Normallaufzustand 130. Der Normallaufzustand 130 dauert an, bis die Forderung erfüllt ist, woraufhin sich das System wie durch Pfeil 132 gezeigt zurück zum normalen AUS-Zustand 126 bewegt, der sich abhängig davon, ob Strom in den Haupt- oder Hilfswicklungen detektiert wird, wiederum zu dem abgeschalteten Schaltschützzustand 136 bewegen kann.
Während des Betriebs im Normallaufzustand 130 kann eine von drei anderen Strecken als das Zurückkehren zum normalen AUS-Zustand 126 befolgt werden. Wenn das System eine Forderung erfasst und elf Millisekunden weniger als die Nullübergangszeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Phase der Dreiphasenstromversorgung ist oder diese Zeitdifferenz kleiner als vierzehn Millisekunden ist, bewegt sich das System zunächst wie durch Pfeil 240 gezeigt zu einem Zustand 242 mit umgekehrter Phasensequenz. Von hier bewegt sich das System zu einem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 246 gezeigt wird, wenn weder ein Strom der ersten Phase noch ein Strom der zweiten Phase erfasst wird. Wenn das System zweitens Forderung erfasst und sechzehn Millisekunden weniger als die Nullübergangszeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Phase ist oder wenn diese Zeitdifferenz kleiner als einundzwanzig Millisekunden ist, bewegt sich das System wie durch Pfeil 248 gezeigt zu einem Zustand 250 mit fehlender Phase. Von hier bewegt sich das System zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 252 gezeigt wird, wenn weder ein Strom der ersten Phase noch ein Strom der zweiten Phase erfasst werden. Wenn drittens das System Forderung erfasst und keinen Strom der ersten Phase und keinen Strom der zweiten Phase erfasst, bewegt sich das System wie durch Pfeil 254 gezeigt zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung.
Während des Betriebs im Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung kann eine von vier Strecken befolgt werden. Wenn ein erster Phasenstrom oder ein zweiter Phasenstrom erfasst werden und die Forderung erfüllt ist, bewegt sich das System zunächst wie durch Pfeil 260 gezeigt zu dem Normallaufzustand 130. Zweitens bewegt sich das System bei ausgelöster Schutzeinrichtung und wenn der gleitende Fenstermittelwert der EIN-Zeit des Systems unter 12 Sekunden liegt, wie durch Pfeil 162 gezeigt, zu einem Zustand 164 mit mehreren Kurzläufen. Von dem Zustand mit mehreren Kurzläufen bewegt sich das System zurück zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 166 gezeigt wird. Bei ausgelöster Schutzeinrichtung und wenn der gleitende Fenstermittelwert der EIN-Zeit des Systems größer als fünfzehn Minuten ist, bewegt sich das System drittens wie durch Pfeil 168 gezeigt zu einem Zustand 170 mit mehreren langen Läufen. Das System kehrt zurück zu dem Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 172 gezeigt wird. Wenn bei ausgelöster Schutzeinrichtung die ausgelöste Zeit vier Stunden übersteigt, bewegt sich das System viertens wie durch Pfeil 174 gezeigt zu einem Zustand 176 mit Stromverlust oder defekter Schutzeinrichtung. Wenn sich das System im Zustand 176 mit Stromverlust oder defekter Schutzeinrichtung befindet und Strom der ersten Phase oder zweiten Phase erfasst wird, bewegt sich das System zurück zum Zustand 144 mit ausgelöster Schutzeinrichtung, wie durch Pfeil 278 gezeigt wird.
Wenn sich das System zu den in 5 gezeigten verschiedenen Positionen bewegt, wird das Blinken der Leuchte 112 durch den erfassten Störungszustand vorgegeben. Wenn in der bevorzugten Ausführung bei 254 ein Zustand mit ausgelöster Schutzeinrichtung erfasst wird, weil eine Forderung vorliegt, aber Strom fehlt, blinkt die Leuchte 112 einmal. Wenn der Verdichter 10 festgefressen ist oder ein Problem mit niedriger Versorgungsspannung vorliegt, wie es durch Pfeil 162 angezeigt wird, weil die mittlere EIN-Zeit während der letzten fünf Auslösungen unter zwölf Sekunden lag, blinkt die Leuchte 112 zweimal. Wenn die Motorwicklungen offen sind, die Schutzeinrichtung defekt ist oder der Schaltschütz defekt ist, was durch Pfeil 174 angezeigt wird, weil die AUS-Zeit länger als vier Stunden ist, blinkt die Leuchte 112 dreimal. Wenn der Schaltschütz wie durch Pfeil 234 angezeigt geschweißt ist, weil Strom erfasst wird, aber keine Forderung vorliegt, blinkt die Leuchte 112 viermal. Wenn schließlich wiederholte Schutzeinrichtungsauslöser aufgrund anderer Systemprobleme vorliegen, was durch Pfeil 168 angezeigt wird, weil die mittlere EIN-Zeit während der letzten fünf Auslöser unter fünfzehn Minuten lag, blinkt die Leuchte 112 fünfmal. Wenn die Stromversorgungsphasen umgekehrt sind, wie durch Pfeil 240 angezeigt, weil die Nullübergangszeitdifferenz zwischen elf und vierzehn Millisekunden liegt, blinkt die Leuchte 112 sechsmal. Wenn schließlich eine Phase in der Dreiphasenstromversorgung fehlt, wie durch Pfeil 248 angezeigt wird, weil die Nullübergangszeitdifferenz zwischen sechzehn und einundzwanzig Millisekunden liegt, blinkt die Leuchte 112 siebenmal.
Während das obige Verfahren als Überwachen der gleitenden Fenstermittel für den Verdichter 10 beschrieben wurde, fällt es in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, die Logikschaltung 104 Echtzeit oder die momentanen Bedingungen für den Verdichter 10 nutzen zu lassen. Bei Betrachten der Pfeile 162 oder 168 zum Beispiel könnte statt Betrachten des gleitenden Fenstermittels die Logikschaltung 104 die vorherige Laufzeit des Verdichters 10 betrachten.
6 stellt ein Flussdiagramm dar, das bei Diagnostizieren eines Systemproblems befolgt wird. Bei Schritt 300 ermittelt der Techniker durch Prüfen der LEDs bei Schritt 302, ob ein Problem vorliegt. Wenn die grüne LED 110 leuchtet, wird bei 304 angezeigt, dass der Verdichter 10 normal funktioniert und das Problem an anderen Bauteilen liegt. Wenn die gelbe LED 112 blinkt, zählt der Techniker bei 306 die Anzahl an Blinksignalen. Beruhend auf der Anzahl an Blinksignalen der Leuchte 112 erfolgt bei 308 die Ermittlung der Störungsart. Bei 310 wird die Störung behoben und das System zurückgestellt und gestartet. Das System kehrt zu Schritt 300 zurück, der wiederum Störungen des Verdichters 10 anzeigt.
Somit gibt das Diagnosesystem 100 dem Techniker, der vor Ort eintrifft, einen klaren Hinweis darauf, wo das Problem beim System am wahrscheinlichsten liegt. Der Techniker kann dann seine Aufmerksamkeit auf die wahrscheinlichste Ursache für das Problem richten und möglicherweise den Austausch eines guten Verdichters vermeiden.
7 zeigt eine typische Kälteanlage 320. Die Kälteanlage 320 umfasst einen Verdichter 10, der mit einem Kondensator 322 in Verbindung steht, der in Verbindung mit einer Expansionsvorrichtung 324 steht, die in Verbindung mit einem Verdampfer 326 steht, der in Verbindung mit dem Verdichter 10 steht. Die Kältemittelrohrleitung 328 verbindet die verschiedenen Bestandteile, wie in 7 gezeigt wird.
Unter Bezug nun auf 8 wird ein Schaltschütz 120 gezeigt, der ein Diagnosesystem 100 in Form von Stromsensoren 102, Logikschaltung 104, grüner LED-Leuchte 110 und gelber Leuchte 112 enthält. Der Schaltschütz 120 ist dafür ausgelegt, Informationen von verschiedenen Systemsteuerungen, beispielsweise einem Systemthermostat 350 (2 und 3), einer Gruppe von Systemsicherungen 352 (2 und 3) und/oder anderen im System enthaltenen Sensoren, zu empfangen und beruhend auf drei Eingaben dem Verdichter 10 Strom zu liefern.
Der Schaltschütz 120 weist eine Reihe von Stromeingängen 354, eine Reihe von Stromausgängen 356, eine Reihe von Schaltschützspulenkonnektoren 358, eine Leuchte 110 und eine Leuchte 112 auf. In 9 wird das Innenschaltbild für den Schaltschütz 120 gezeigt. Eine Stromversorgung 360 erhält Strom von den Eingängen 354, wandelt die Eingangsleistung nach Bedarf um und liefert dann die erforderliche Leistung zur Eingangsschaltung 362, der Verarbeitungsschaltung 364 und der Ausgangsschaltung 366, die gemeinsam die Logikschaltung 104 bilden.
Die Eingangsschaltung 362 empfängt den Eingang von Stromsensoren 102 sowie das Forderungssignal, um die Funktionstüchtigkeit des Verdichters 10 zu diagnostizieren. Die von der Eingangsschaltung 362 empfangene Information wird zur Verarbeitungsschaltung 364 geleitet, die die gelieferte Information analysiert und dann der Ausgangsschaltung 366 Informationen liefert, um den Verdichter 10 zu betreiben und/oder die LED-Leuchten 110 und 112 zu aktivieren. Das Integrieren der Logikschaltung 104 in den Schaltschütz 120 vereinfacht das System aufgrund der Tatsache, dass sowohl die Stromversorgung als auch das Forderungssignal bereits am Schaltschütz 120 vorgesehen sind. Die Funktion und der Betrieb des in den Schaltschütz 120 integrierten Diagnosesystems 100 sind die gleichen wie vorstehend für das Gehäuse 106 beschrieben.
Unter Bezug nun auf 10 wird der Spritzgussstecker 90 gezeigt, der das Diagnosesystem 100 in Form von Stromsensoren 102, Logikschaltung 104, Leuchte 110 und Leuchte 112 erfindungsgemäß enthält. Das Integrieren des Diagnosesystems 100 in den Spritzgussstecker 90 bietet einige deutliche Vorteile. Wenn das Diagnosesystem 100 in den Spritzgussstecker 90 integriert ist, wird Strom durch die Konnektoren 354 geliefert und muss auch dem Diagnosesystem von dem Netzeingang geliefert werden oder kann separat durch den Konnektor 370 geliefert werden. Zusätzlich muss das Forderungssignal auch dem Stecker 90 geliefert werden, und dies kann durch die Konnektoren 372 erfolgen. Die Funktion und der Betrieb des in den Spritzgussstecker 90 integrierten Diagnosesystems 100 sind die gleichen wie vorstehend für das Gehäuse 106 beschrieben. Kommunikation vom Stecker 90 wird durch den Anschluss 374 verwirklicht.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und somit sollen Abwandlungen, die nicht vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abweichen, in den Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims

Verdichterbaugruppe, welche umfasst: – einen Verdichter (10); – einen mit dem Verdichter (10) für das Antreiben des Verdichters verbundenen Elektromotor; – einen Netzstecker (90) in elektrischer Verbindung mit dem Elektromotor und – eine Motor-Schutzeinrichtung (54); gekennzeichnet durch: eine in den Netzstecker integrierte elektronische Schaltungsanordnung (104), wobei die elektronische Schaltungsanordnung in der Lage ist, einen Status der Motor-Schutzeinrichtung zu erfassen.
Verdichterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungsanordnung (104) mindestens einen Stromsensor (102) aufweist.
Verdichterbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungsanordnung (104) ein Diagnose-System (100) umfasst, das ein Problem bei der Verdichterbaugruppe diagnostizieren kann.