SISTEMA DE DIAGNOSTICO PARA COMPRESOR.

Un sistema que comprende:

un compresor (10);

un motor (28, 46,

48) fijado a dicho compresor (10) para alimentar dicho compresor (10);

un protector de motor (54) asociado a dicho motor (28, 46, 48) y accionable entre una primera posición cuando dicho motor está dentro de parámetros de funcionamiento especificados y una segunda posición cuando dicho motor está fuera de dichos parámetros de funcionamiento;

un primer sensor (102) que monitoriza una característica de funcionamiento de dicho compresor (10);

un sistema de diagnóstico (100) que incluye un conjunto de circuitos lógicos (104) utilizable para analizar una condición de dicho protector de motor (54) como una función de tiempo basándose en información recibida desde dicho primer sensor (102) y para identificar una causa de fallo específica; y

un dispositivo inteligente (116) en comunicación con dicho conjunto de circuitos lógicos (104)

Sistema de diagnóstico para compresor.

La presente invención se refiere a un sistema de diagnóstico para un sistema de refrigeración o aire acondicionado. Más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema de diagnóstico para un sistema de refrigeración o aire acondicionado que usa diversas características de funcionamiento y la información de "disparo" del compresor para diagnosticar los problemas asociados al sistema de refrigeración o aire acondicionado.

Existe una clase de máquinas en la técnica generalmente conocidas como máquinas espirales que se usan para el desplazamiento de diversos tipos de fluido. Estas máquinas espirales pueden estar configuradas como un expansor, un motor de desplazamiento, una bomba, un compresor, etc. y las características de la presente invención son aplicables a cualquiera de estas máquinas. Sin embargo, por propósitos de ilustración, la realización desvelada es en forma de un compresor espiral de refrigerante hermético usado dentro de un sistema de refrigeración o aire acondicionado.

Los compresores espirales se están haciendo cada vez más populares para su uso como compresores tanto en aplicaciones de refrigeración así como de aire acondicionado debido fundamentalmente a su capacidad de funcionamiento sumamente eficaz. Generalmente, estas máquinas incorporan un par de arrollamientos espirales entrelazados, a uno de los cuales se le hace orbitar en relación con el otro para definir una o más cámaras móviles que disminuyen de tamaño progresivamente a medida que se desplazan desde una abertura de aspiración exterior hacia una abertura de descarga central. Está provisto un motor eléctrico que funciona para accionar el miembro espiral orbital por medio de un árbol motriz adecuado fijado al rotor del motor. En un compresor hermético, el fondo de la carcasa hermética normalmente contiene un cárter de aceite por propósitos de lubricación y enfriamiento. Aunque el sistema de diagnóstico de la presente invención se describirá conjuntamente con un compresor espiral, ha de entenderse que el sistema de diagnóstico de la presente invención puede usarse también con otros tipos de compresores.

Tradicionalmente, cuando un sistema de aire acondicionado o refrigeración no rinde tal como se diseñó, se llama a un técnico al lugar para que resuelva el problema. El técnico realiza una serie de comprobaciones que ayudan a aislar el problema con el sistema. Una de las causas del problema del sistema podría ser el compresor usado en el sistema. Un compresor defectuoso presenta algunos patrones de funcionamiento que podrían usarse para detectar el hecho de que el compresor es defectuoso. Por desgracia, muchas otras causas de problemas del sistema pueden atribuirse a otros componentes del sistema y estas otras causas también pueden afectar al rendimiento del compresor y su patrón de funcionamiento. Es posible analizar los problemas del sistema y los patrones de funcionamiento y determinar que el compresor es defectuoso cuando, de hecho, el problema radica en otra parte y el compresor no es el problema. Esta confusión de causas habitualmente tiene como resultado la sustitución de un compresor en buen estado. Este error en la diagnosis es costoso puesto que el compresor es generalmente el componente más caro del sistema. Agrava más el problema el hecho de que la causa fundamental del problema del sistema no se ha resuelto y el problema vuelve a aparecer en el tiempo. Cualquier herramienta que pueda ayudar a evitar el diagnóstico equivocado del problema del sistema tal como se describió anteriormente resultaría útil y económica. La presente invención desvela un dispositivo que aumenta la exactitud de la diagnosis de problemas para un sistema de aire acondicionado o refrigeración.

Una gran parte de los compresores usados en sistemas de aire acondicionado y refrigeración tienen dispositivos de protección incorporados denominados "protectores de rotura de línea interna" Estos protectores son dispositivos térmicamente sensibles que están cableados en serie eléctrica con el motor. Los protectores reaccionan térmicamente a la corriente de línea extraída por el motor y también otras temperaturas dentro del compresor incluyendo, pero no limitadas a la temperatura del gas de descarga, la temperatura del gas de aspiración o la temperatura de un componente particular en el compresor. Cuando una de estas temperaturas excede un umbral diseñado, el protector abrirá la conexión eléctrica al motor. Esto apaga el motor que hace funcionar el compresor que a su vez apaga el compresor y le impide que funcione en zonas que conducirían a su fallo. Después de un periodo de tiempo, cuando las temperaturas han descendido a niveles seguros, el protector se restablece automáticamente y el compresor vuelve a funcionar. Las temperaturas a las que el protector está reaccionando son un resultado del funcionamiento del compresor y todo el sistema de refrigeración o aire acondicionado. El funcionamiento del compresor o el funcionamiento de todo el sistema pueden influir en las temperaturas detectadas por estos protectores. El aspecto significativo del sistema de protección es que algunas categorías de fallos disparan repetidamente el protector con muy corto tiempo de encendido del compresor y otras categorías de fallos disparan el protector menos frecuentemente, proporcionando así tiempos de encendido del compresor relativamente más prolongados. Por ejemplo, un compresor con cojinetes agarrotados dispararía el protector en menos de aproximadamente veinte segundos o de tiempo de encendido o menos. Por otra parte, un sistema que tenga una carga de refrigerante muy baja disparará el protector después de típicamente más de noventa minutos de tiempo de encendido. Un análisis de la frecuencia de disparo, los tiempos de restablecimiento de disparo y los tiempos de encendido del compresor proporcionará pistas valiosas al identificar la causa de los problemas del sistema.

El documento US5.454.229 desvela medios para monitorizar condiciones de fallo del compresor. Sin embargo, no se hace ningún intento de diagnosticar el problema.

La presente invención proporciona y dispositivo que se basa en este principio y se define en la reivindicación 1. El dispositivo de la realización preferida registra continuamente el estado del protector (abierto o cerrado) como una función de tiempo y luego analiza esta información de estado para determinar una situación defectuosa. El dispositivo va más allá y aísla el fallo del compresor o del resto del sistema. Una vez que el fallo ha sido aislado, el dispositivo activará un indicador visual (luz) y también enviará una señal eléctrica a cualquier dispositivo inteligente (controlador, ordenador, etc.) informando acerca de la situación. El técnico, al llegar a la escena, tiene entonces una indicación clara de que lo más probable es que el problema está en los componentes del sistema distintos del compresor o lo más probable es que el problema está en el compresor. Luego puede centrar su localización y resolución de problemas adicional en el área identificada. El dispositivo evita así la situación descrita previamente de una diagnosis confusa y el potencial de sustituir equivocadamente un compresor en buen estado.

Además del estado del protector, puede reunirse información adicional mediante sensores que monitorizan otras características de funcionamiento del sistema de refrigeración como la tensión de alimentación y la temperatura ambiente exterior. Esta información adicional puede usarse luego para diagnosticar más detenidamente los problemas asociados al sistema de refrigeración o aire acondicionado.

Más áreas de aplicabilidad de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción detallada proporcionada en lo sucesivo. Debería entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican la realización preferida de la invención, están pensados únicamente por propósitos de ilustración y no están pensados para limitar el ámbito de la invención.

La presente invención se entenderá más plenamente a partir de la descripción detallada y los dibujos adjuntos, en los que

La Figura 1 es una sección transversal vertical de un compresor espiral hermético que incorpora el sistema de diagnóstico para compresor único de acuerdo con la presente invención;

la Figura 2 es una representación esquemática del sistema de diagnóstico para un motor monofásico para el compresor de acuerdo con la presente invención;

la Figura 3 es una representación esquemática de un sistema de diagnóstico para un motor trifásico...

1. Un sistema que comprende:

un compresor (10);

un motor (28, 46, 48) fijado a dicho compresor (10) para alimentar dicho compresor (10);

un protector de motor (54) asociado a dicho motor (28, 46, 48) y accionable entre una primera posición cuando dicho motor está dentro de parámetros de funcionamiento especificados y una segunda posición cuando dicho motor está fuera de dichos parámetros de funcionamiento;

un primer sensor (102) que monitoriza una característica de funcionamiento de dicho compresor (10);

un sistema de diagnóstico (100) que incluye un conjunto de circuitos lógicos (104) utilizable para analizar una condición de dicho protector de motor (54) como una función de tiempo basándose en información recibida desde dicho primer sensor (102) y para identificar una causa de fallo específica; y

un dispositivo inteligente (116) en comunicación con dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) determina un tiempo de funcionamiento para dicho compresor (10) y un tiempo de inactividad para dicho compresor (10).

3. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho sistema de diagnóstico (100) determina una duración de tiempo en que dicho motor (26, 46, 48) está fuera de dichos parámetros de funcionamiento especificados.

4. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende un enchufe eléctrico (90), estando integrados dicho conjunto de circuitos lógicos (104) y dicho dispositivo sensor (102) dentro de dicho enchufe eléctrico (90).

5. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que además comprende un contactor (120), estando integrados dicho conjunto de circuitos lógicos (104) y dicho dispositivo sensor (102) dentro de dicho contactor (120).

6. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho dispositivo inteligente genera información de diagnóstico a partir de la información de estado del protector recibida desde dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

7. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende:

un segundo sensor (330, 334, 402) en comunicación con dicho conjunto de circuitos lógicos (104) y utilizable para monitorizar una característica de funcionamiento del sistema en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) recibe dicha característica de funcionamiento desde dicho segundo sensor.

8. El sistema según la reivindicación 7, en el que dicho segundo sensor es un sensor de presión (330) utilizable para monitorizar una presión de descarga de dicho compresor (10).

9. El sistema según la reivindicación 7, en el que dicho segundo sensor es un sensor de temperatura (334) utilizable para monitorizar la temperatura ambiente.

10. El sistema según la reivindicación 7, en el que dicho segundo sensor es un sensor de tensión (402) utilizable para monitorizar la tensión eléctrica que se suministra a dicho motor (26, 46, 48).

11. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho primer sensor es un sensor de corriente (102) utilizable para monitorizar la corriente eléctrica suministrada a dicho motor (26, 46, 48).

12. El sistema según la reivindicación 11, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) determina dicho estado de dicho protector de motor (54) basándose en la entrada procedente de dicho sensor de corriente (102).

13. El sistema según la reivindicación 12, que además comprende una señal de demanda del compresor, usándose dicha señal de demanda conjuntamente con dicho estado de dicho protector de motor para identificar dicha causa de fallo específica.

14. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo inteligente (116) indica una causa de fallo específica.

15. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) determina la frecuencia de disparo del protector de motor (54).

16. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el conjunto de circuitos lógicos (104) determina el tiempo de encendido y el tiempo de apagado medios del compresor (10).

17. El sistema según la reivindicación 14, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) utiliza al menos una luz (112) para comunicar visualmente dicha causa de fallo específica.

18. El sistema según la reivindicación 14, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) es utilizable para producir como salida hacia dicho dispositivo inteligente (116) una secuencia codificada de impulsos eléctricos para identificar dicha causa de fallo específica.

19. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende un sensor de señal de demanda del compresor (402) en comunicación con dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

20. El sistema según la reivindicación 19, en el que dicho sensor de señal de demanda (402) monitoriza una tensión de alimentación.

21. El sistema según la reivindicación 19 ó 20, en el que dicho sensor de señal de demanda (402) está en comunicación con un controlador de sistema (116) que suministra una señal que indica la demanda.

22. El sistema según la reivindicación 19, 20 ó 21, en el que dicho primer sensor es un sensor de corriente (102) asociado a dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

23. El sistema según la reivindicación 22 en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) recibe una salida de dicho sensor de corriente (102) y una salida de dicho sensor de demanda (402) para permitir que se obtenga una frecuencia de disparo del protector de motor a partir de dicha corriente y dicha señal de demanda recibidas.

24. El sistema según la reivindicación 22 ó 23, en el que dicho sensor de corriente (102) incluye un sensor de corriente (102) del devanado principal (46) y un sensor de corriente del devanado auxiliar (102), analizando dicho conjunto de circuitos lógicos (104) dicha condición basándose en la entrada recibida desde dicho sensor de señal de demanda (402), dicho sensor de corriente del devanado principal (102) y dicho sensor de corriente del devanado auxiliar (102).

25. El sistema según la reivindicación 24, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) es utilizable en una condición de marcha normal, determinando dicho conjunto de circuitos lógicos (104) que el protector (54) está en una condición disparada en ausencia de una señal procedente tanto de dicho sensor de corriente del devanado principal (102) como de dicho sensor de corriente del devanado auxiliar (102).

26. El sistema según la reivindicación 24 ó 25, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) es utilizable en una condición de disparo del protector, determinando dicho conjunto de circuitos lógicos (104) que el protector (54) está en una condición normal cuando recibe la salida procedente de al menos uno de dicho sensor de corriente del devanado principal (102) y dicho sensor de corriente del devanado auxiliar (102) y la salida procedente de dicho sensor de demanda es aceptable.

27. El sistema según la reivindicación 25 ó 26, en el que dicho conjunto de circuitos lógicos (104) obtiene una frecuencia de disparo del protector de motor a partir de dicha entrada recibida desde dicho sensor de señal de demanda (402) y al menos uno de dichos sensores de corriente de los devanados principal y el auxiliar (102).

28. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27, en el que dicho dispositivo inteligente (116) es utilizable para indicar un fallo basándose en la entrada recibida por dicho conjunto de circuitos lógicos (104) procedente de al menos uno de dicho sensor de señal de demanda (402), dicho sensor de corriente del devanado principal (102), y dicho sensor de corriente del devanado auxiliar (102).

29. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho dispositivo inteligente recibe información que identifica un tipo de fallo procedente de dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

30. El sistema según la reivindicación 7, que además comprende una señal de demanda del compresor, usándose dicha señal de demanda conjuntamente con dicho segundo sensor para identificar una causa de fallo específica.

31. Un procedimiento de diagnóstico de problemas asociados al funcionamiento de un montaje de compresor, comprendiendo dicho procedimiento:

detectar una característica de funcionamiento de un compresor (10) mediante un sensor (102);

proporcionar dicha característica de funcionamiento detectada al conjunto de circuitos lógicos (104) de un sistema de diagnóstico (100);

analizar un estado de un protector de motor (54) asociado a dicho compresor (10) como una función de tiempo mediante dicho conjunto de circuitos lógicos (104) basándose en dicha detección, accionable dicho protector de motor (54) entre una primera posición cuando dicho motor está dentro de los parámetros de funcionamiento especificados y una segunda posición cuando dicho motor está fuera de dichos parámetros de funcionamiento; y en el que

o dicho conjunto de circuitos lógicos identifica una causa de fallo del compresor basándose en dicha etapa de analizar o un dispositivo inteligente genera información de diagnosis basándose en dicha etapa de analizar.

32. El procedimiento según la reivindicación 31, que además comprende que dicho conjunto de circuitos lógicos o dicho dispositivo inteligente determine una frecuencia de disparo del protector de motor (54).

33. El procedimiento según la reivindicación 31 ó 32, que además comprende que dicho conjunto de circuitos lógicos o dicho dispositivo inteligente determine un tiempo de encendido y un tiempo de apagado medios del compresor (10).

34. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 33, en el que dicha detección incluye detectar una señal de demanda del compresor y una corriente y obtener una frecuencia de disparo del protector de motor a partir de dicha corriente y dicha señal de demanda detectadas.

35. El procedimiento según la reivindicación 34, en el que dicha identificación de una causa de fallo del compresor incluye indicar una causa de fallo específica basándose en dicha corriente detectada, dicha señal de demanda del compresor y dichas frecuencias de disparo del protector obtenidas.

36. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 35, en el que dicha causa de fallo es identificada por dicho conjunto de circuitos lógicos (104).

37. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 35, que además comprende comunicar dicho estado del protector de motor a un dispositivo inteligente (116).

38. El procedimiento según la reivindicación 37, en el que una diagnosis de fallo del compresor es generada por dicho dispositivo inteligente (116).

39. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 36, que además comprende comunicar una secuencia codificada de impulsos eléctricos para identificar una causa de fallo específica a un dispositivo inteligente.