【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测定、特别是非接触地测定压缩机的运行状态和/或压缩机驱动装置的转速的方法。本专利技术亦涉及一种用于实施按照本专利技术的方法的装置。
技术介绍
1、对于压缩机的监控、分析、诊断或操控，在众多问题中存在的难题是需要压缩机的不同参数，例如运行状态(停机、空载运行、负载运行)的时间曲线、供应体积流和电功率消耗。
2、测定这些参数所需要的信息例如可以通过压缩机的控制器经由通信接口，例如以太网、modbus或profibus提供。
3、然而在已知的压缩机中情况通常并非如此，因为使用了例如没有控制器和/或没有相应通信接口的压缩机。通信接口也可能以专有的和/或加密的协议工作，所述协议仅为压缩机的制造商提供相应的数据。
4、由现有技术已知，通过在压缩机中或其上安装测量仪器来量取信号，基于所述信号推导出所需要的参数。
5、例如已知检测信号“马达运行中”和“负载”。为此通过压缩机开关柜中的无电势的触点来掌握电网接触器的状况或操控指令(亦即压缩机驱动装置是否被供应电能的信息)和用于操控进气阀的接触器(亦即空气是否无阻碍地流入到压缩机中，即输送空气的信息)。由所识别到的电网接触器和用于操控进气阀的接触器的状况可以相组合地区分压缩机的运行状态：停机、空载运行和负载运行。
6、这些由现有技术已知的量取信号的方式具有多种缺陷。一方面，为了连接无电势的触点要对压缩机开关柜中的电气装置进行操作。这项操作需要经过专门培训的人员，也称作接受过电气专业培训的人员(eup)，因为信号的连接是
7、使用反射脉冲计数的方法来测定转速同样是由现有技术已知的。在反射脉冲计数中将反射标记安装在压缩机驱动装置与压缩机之间的轴上。通过光学传感器对进行转动的轴每单位时间的脉冲数量进行计数。每单位时间的脉冲数量与轴的转速成比例。因此可以从脉冲的数量推断出轴的转速并由此推断出压缩机驱动装置的转速。
8、然而这种测定转速的方式的缺陷是轴上的反射标记仅能在机器停机时安装。此外，光学传感器的安装需要时间，因为光学传感器可能由于压缩机运行期间的振动而滑动。因此，光学传感器必须通过坚固的机械紧固来安装。另一个缺陷在于，通过反射脉冲计数虽然可以测定压缩机驱动装置的转速，不过却无法在运行状态“停机”、“空载运行”和“负载运行”之间进行区分。仅能够区分“停机”(每分钟0转的转速)或“非停机”(大于每分钟0转的转速)。
9、另一种由现有技术已知的方法是，通过电流钳或罗哥夫斯基线圈在压缩机驱动装置的引线上测量有功电流。这种信号检测方式的基本思想是，在相l1、l2或l3其中之一处通过测量磁场强度无接触式地测定有功电流。为此利用如下效果，即，围绕电流穿流的导体的磁场强度与导体内的电流强度成比例。在图1和2中示出用于具有转速不变的驱动装置的压缩机和具有转速可变的驱动装置的压缩机的信号检测的位置。
10、由现有技术已知的这种方法中的信号检测这样实现，即由电流强度(交流电)的在所述相上通过磁场强度量取的测量值在交流电的一个或多个波上计算电流强度的有效值。交流电的电流强度的有效值代表直流电的等效电流强度。借助于交流电的有效值可以通过求得阈值来区分运行状态“停机”、“空载运行”和“负载运行”。在磁场强度、电流的有效值与运行状态之间的相互关系示例性地在图3中示出。
11、在图3的由现有技术已知的示例中，为了推导出运行状态，对于识别运行状态“空载运行”使用30a的阈值，而对于识别运行状态“负载运行”使用160a的阈值。这两个值必须从相应的压缩机的规格页得出或者基于规格页的值算出。在现有技术的该方法中因此需要对电流的有效值进行非常准确的测量。
12、由现有技术已知的该方法具有附加的缺陷，即，为了安装电流钳或者说罗哥夫斯基线圈必须打开压缩机的开关柜，因为电流钳或罗哥夫斯基线圈必须围绕单个相放置。这基本上仅在开关柜内才有可能。因此，安装需要接受过电气专业培训的人员。通过该方法测定压缩机驱动装置的转速也是不可能的。因为电流强度除了转速之外也还取决于在压缩机的出口上的反作用力和在电流与电压之间的相移。在电功率消耗相同的情况下由于不同的相移可能需要不同的电流(通过有功功率因数cosφ表示)。
技术实现思路
1、因此本专利技术的目的在于，构思一种方法，所述方法将由现有技术已知的缺陷消除或至少降到最低。本专利技术的目的首先是提供一种对压缩机的运行状态和/或压缩机驱动装置的转速的可靠、快速且成本有利的检测。
2、所提出的目的通过按照权利要求1所述的方法、按照权利要求22所述的装置、按照权利要求24所述的应用并且同样通过按照权利要求25所述的计算机可读的存储介质实现。
3、特别地，该目的通过一种用于测定、特别是非接触地测定压缩机的运行状态和/或压缩机驱动装置，特别是转速可变的或转速不变的压缩机驱动装置的转速的方法实现，所述方法具有以下方法步骤:
4、-借助于检测元件在时间范围内检测磁场，其中，所述磁场通过供电线缆的至少一个相的电流产生；
5、-测定所述磁场在该时间范围内的频率谱；
6、-分析磁场的频率谱，以确定压缩机的运行状态和/或确定压缩机驱动装置的转速。
7、术语“非接触”在本专利技术的上下文中特别地应被理解为，不存在电气触点。机械接触完全可以存在。
8、术语“电流”在本专利技术的上下文中特别地描述交流电或三相电。
9、术语“压缩机”在本专利技术的上下文中可以特别地，但非排他性地被理解为压气机和与此相关的机器、例如鼓风机和相同物。压缩机此外具有压缩机区块也是常见的，其中，所述压缩机区块通过压缩机驱动装置，例如电机，特别是具有一个、两个或多个极偶的电机来驱动。
10、术语“供电线缆”在本专利技术的上下文中特别地，但非排他性地被理解为用于向压缩机供应电流的线缆和/或用于向压缩机驱动装置供应电流的线缆。供电线缆也有可能向压缩机的其他电气组件供电。这样的其他组件例如可以是风扇马达、阀、机器控制器或类似物。
11、特别地要指出，在本专利技术的上下文中，在载有电流时将零导体视为相。
12、术语“检测磁场”在本专利技术的上下文中特别地，但非排他性地描述一个或多个磁特征参量的检测。磁特征参量可以是一个时刻的绝对值或在一个时间范围内的多个绝对值。检测一个时间范围内的磁特征参量随时间的演变也是有可能的。同样地，术语“磁场的检测”可以被理解为在确定的时间范围内绝对测量值相互间的关系。特别地，按照本专利技术的一种有利的思路，也可以不带单位地检测磁场的物理参量并且必要时将其进一步处理或者说给出(也以本申请的附图部分中的示图)。数值相互间的关系是重要的。因此，按照优选的方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于测定，特别是非接触地测定压缩机(1)的运行状态和/或压缩机驱动装置(2)，特别是转速可变的或转速不变的压缩机驱动装置(2)的转速的方法，所述方法具有以下方法步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其中，检测所述磁场包括检测磁场强度和/或检测磁通密度，对所述磁场强度的检测特别是在应用罗哥夫斯基线圈的情况下进行，对所述磁通密度的检测特别是在应用霍尔传感器的情况下进行。
3.按照权利要求1或2所述的方法，所述方法具有以下方法步骤：
4.按照权利要求1或2之一所述的方法，所述方法具有以下方法步骤：
5.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述频率谱的测定包括对所述磁场的时间曲线的分析。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，在应用傅里叶分析和/或小波分析和/或格兹尔算法的情况下分析包含在所述磁场的时间曲线中的频率分量。
7.按照在前权利要求之一所述的、特别是按照权利要求6所述的方法，其特征在于，通过分析各个频率分量测定所述磁场的频率，并且基于所述磁场的频率测定所述供电线缆(4)的至少一个相(L1、L
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，由所述电流的所测定的基频来测定，特别是通过应用因数来测定所述压缩机驱动装置(2)的转速。
9.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，在检测的步骤中检测所述供电线缆(4)的正好一个相(L1、L2、L3)。
10.按照在前权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在所述检测的步骤中检测所述供电线缆(4)的多个，特别是所有相(L1、L2、L3)。
11.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述运行状态和/所述转速，对所述磁场的相位谱，特别是所述磁场在定义时间范围内的相位谱进行评估。
12.按照在前权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述运行状态和/或所述转速，对所述磁场的幅度谱，特别是所述磁场在定义时间范围内的幅度谱进行评估。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述时间范围为200ms至20s，优选300ms至10s，特别优选500ms至5s，特别是750ms至3s，特别是1s。
14.按照权利要求11或13之一所述的方法，其特征在于，对所述磁场的相位谱进行自动评估，特别是通过在0Hz至10kHz，优选0Hz至1kHz的频率范围内，特别优选在激励频率周围的范围内求得所述相位谱的方差。
15.按照权利要求12或13之一所述的方法，其特征在于，对所述磁场的幅度谱进行自动评估，特别是通过在0Hz至10kHz，优选0Hz至1kHz的频率范围内，特别优选在激励频率周围的范围内求得所述幅度谱的方差。
16.按照权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述频率范围是所述激励频率的多倍、特别是2倍至10倍。
17.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于所述磁场的频率谱在应用聚类方法和/或分类方法的情况下确定所述压缩机的运行状态。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚类方法和/或所述分类方法使用阈值或统计学方法，特别是k均值和/或神经网络。
19.按照权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述分类方法包括三种分类，特别是分类：停机、空载运行和负载运行。
20.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述压缩机(1)的运行状态和/或所述压缩机驱动装置(2)的转速是通过分析所述磁场在激励频率的频率范围内的幅度谱来确定的。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，在分析所述幅度谱时形成阈值。
22.用于实施按照在前权利要求之一所述的方法的装置，其中，所述装置具有如下：检测元件(3)，以用于安装在供电线缆(4)的至少一个相(L1、L2、L3)上，其中，所述检测元件(3)包括罗哥夫斯基线圈、电流钳、MEMS磁力计和/或霍尔传感器。
23.按照权利要求22所述的装置，其中，所述检测元件(3)具有至少一个传感器单元，其中，所述传感器单元包括以下传感器中的至少两个：用于检测沿X方向的磁场强度的传感器、用于检测沿Y方向的磁场强度的传感器或用于检测沿Z方向的磁场强度的传感器。
24.将按照权利要求22或23所述的装置用于确定压缩机驱动装置(2)的转速和/或用于确定压缩机(1)的运行状态的应用。
25.计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质包含指令，当所述指令通过至少一个处理器执行时，所述指令促使至少一个处理...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于测定，特别是非接触地测定压缩机(1)的运行状态和/或压缩机驱动装置(2)，特别是转速可变的或转速不变的压缩机驱动装置(2)的转速的方法，所述方法具有以下方法步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其中，检测所述磁场包括检测磁场强度和/或检测磁通密度，对所述磁场强度的检测特别是在应用罗哥夫斯基线圈的情况下进行，对所述磁通密度的检测特别是在应用霍尔传感器的情况下进行。
3.按照权利要求1或2所述的方法，所述方法具有以下方法步骤：
4.按照权利要求1或2之一所述的方法，所述方法具有以下方法步骤：
5.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述频率谱的测定包括对所述磁场的时间曲线的分析。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，在应用傅里叶分析和/或小波分析和/或格兹尔算法的情况下分析包含在所述磁场的时间曲线中的频率分量。
7.按照在前权利要求之一所述的、特别是按照权利要求6所述的方法，其特征在于，通过分析各个频率分量测定所述磁场的频率，并且基于所述磁场的频率测定所述供电线缆(4)的至少一个相(l1、l2、l3)的电流的基频。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，由所述电流的所测定的基频来测定，特别是通过应用因数来测定所述压缩机驱动装置(2)的转速。
9.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，在检测的步骤中检测所述供电线缆(4)的正好一个相(l1、l2、l3)。
10.按照在前权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在所述检测的步骤中检测所述供电线缆(4)的多个，特别是所有相(l1、l2、l3)。
11.按照在前权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述运行状态和/所述转速，对所述磁场的相位谱，特别是所述磁场在定义时间范围内的相位谱进行评估。
12.按照在前权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述运行状态和/或所述转速，对所述磁场的幅度谱，特别是所述磁场在定义时间范围内的幅度谱进行评估。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述时间范围为200ms至20s，优选300ms至10s，特别优选500ms至5s，特别是750ms至3s，特别是1s。
14.按照权利要求11或13之...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·瓦格纳，托比亚斯·施普格尔，帕特里克·雅恩，
申请(专利权)人：凯撒空压机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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