專利名稱：壓縮機(jī)系統(tǒng)以及用于控制壓縮機(jī)系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于操作一個或幾個機(jī)器的電子控制系統(tǒng)和控制方法。更具體地說，本發(fā)明涉及用于操作一個或幾個無油壓縮機(jī)的電子控制系統(tǒng)和控制方法。本發(fā)明尤其涉及用于控制一個或幾個無油兩級螺旋壓縮機(jī)的電子控制系統(tǒng)和控制方法。
旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)，例如在美國專利4435119中披露的壓縮機(jī)很久以來在工業(yè)中一直用于提供壓縮空氣。這種旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)一般包括被安裝在由兩個端壁限定的工作空間內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)子和在所述轉(zhuǎn)子之間延伸的桶狀壁。桶狀壁呈兩個相交的圓柱形，每個容納著一個轉(zhuǎn)子。每個轉(zhuǎn)子具有以螺紋形式延伸的凸出部和槽，它們相互嚙合形成人字紋形的壓縮室。在這些壓縮室中，借助于螺旋壓縮機(jī)使氣態(tài)流體移動并從入口通道向出口通道被壓縮。在沖氣階段期間每個壓縮室和入口相通，在壓縮階段期間，每個壓縮室的容積被連續(xù)地減少，在排氣階段期間，壓縮室和出口相通。
這種類型的旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)被設(shè)計用于控制單級充油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)。在壓縮機(jī)中的油具有幾個作用。首先，用于提供潤滑，防止運(yùn)動部件接觸和磨損。第二，其作為密封劑充滿被壓縮的空氣可能溢出的所有可能泄漏的路徑中。第三，其作為熱傳遞介質(zhì)吸收一些由壓縮產(chǎn)生的熱量。油從壓縮機(jī)被釋放，使壓縮的空氣進(jìn)入油分離器箱體把油和空氣分離。雖然在壓縮的空氣中仍然存在一些剩余的油，但是只有百萬分之幾的數(shù)量級。
這些壓縮機(jī)可以被電子電路控制是公知的，例如在Andrew等人的美國專利4336001和4227862中披露的電子電路，其中說明了電子控制的起動和停止程序以及旁路滑閥的控制，用于改變壓縮機(jī)的輸出，以便在選擇的設(shè)置點(diǎn)維持壓力。
Murphy等人的美國專利4519748，4516914，4548549和Pillis等人的美國專利4609329公開了另一種壓縮機(jī)的電子控制系統(tǒng)。不過，被設(shè)計的這些系統(tǒng)的操作形式主要用于冷凍劑的壓縮。
轉(zhuǎn)讓給Colt Industries Operating Corp．的Currier等人的美國專利4502842披露了一種單獨(dú)的電子控制系統(tǒng)，其可以被連接用于控制不同大小的壓縮機(jī)。該系統(tǒng)收集關(guān)于在校準(zhǔn)階段期間被控制的壓縮機(jī)的操作特性的數(shù)據(jù)，然后在操作期間使用這一信息對壓縮機(jī)加載和卸載，維持隨時間而改變的可以被編程的預(yù)置壓力。高壓和低壓設(shè)置點(diǎn)被在電子控制系統(tǒng)中編程，并且按照預(yù)定的程序，使壓縮機(jī)選擇性地被加載和卸載。不過，這種類型的集中的主控制器具有整個壓力空氣系統(tǒng)的一個故障點(diǎn)，并且缺乏多功能性，因為它們只能夠選擇有限的控制方式。
Shaw等人的美國專利4335582說明了一種用于卸載冷凍系統(tǒng)中的螺旋壓縮機(jī)的系統(tǒng)。一個滑閥被這樣連接，使得在壓縮機(jī)停機(jī)時，滑閥被自動地驅(qū)動到全卸載位置。這種操作利用氣壓系統(tǒng)完成，而不利用電子控制系統(tǒng)完成。
近來公開的Centers等人共同擁有的美國專利5713724解決了這種單級充油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)的若干重大的問題，其中提供了一種完善的多功能的方案，解決在操作各種空氣存儲容量的不同設(shè)備中的一個或幾個壓縮機(jī)時遇到的控制和維護(hù)問題。
充油螺旋壓縮機(jī)技術(shù)已經(jīng)被成功地使用了許多年。不過，對于無油類型的這種技術(shù)的需要越來越強(qiáng)烈。無油壓縮機(jī)可以提供清潔的空氣，在大部分情況下，只需要除去其中僅有的濕氣含量，以便在許多敏感的場合使用壓縮的空氣。因為EPA一直勤奮地工作，以便消除制造過程中任何類型的環(huán)境污染，需要使用無油壓縮機(jī)提供無污染油的空氣。眾所周知，在由已有的充油螺旋壓縮機(jī)提供的壓縮空氣中具有某個數(shù)量的油(至少是微小的數(shù)量)，然而，無油壓縮機(jī)生產(chǎn)的壓縮空氣中根本不含有任何數(shù)量的油。
眾所周知，無油螺旋壓縮機(jī)本身的性質(zhì)決定其是一種復(fù)雜的機(jī)器。因為在壓縮機(jī)的壓縮室內(nèi)沒有潤滑劑，所以在無油壓縮機(jī)中在轉(zhuǎn)子的端部使用定時齒輪阻止轉(zhuǎn)子相互摩擦。為了密封在組裝壓縮機(jī)之后留下的小的間隙，在壓縮室中所有的內(nèi)部零件都被涂上可以在壓縮室內(nèi)部的一些位置進(jìn)行磨合同時作為潤滑劑的材料。因為在無油壓縮機(jī)的壓縮室中沒有油，沒有油來吸收一些壓縮時產(chǎn)生的熱量，如同充油壓縮機(jī)中那樣。缺乏油或其它熱吸收材料使得無油壓縮機(jī)對快速的未被控制的內(nèi)部溫度的增加非常敏感。
此外，如果無油壓縮機(jī)是兩級壓縮機(jī)，壓縮機(jī)控制系統(tǒng)必須同時控制所述的兩級?？刂埔粋€兩級壓縮機(jī)非常類似于控制兩個單獨(dú)的一級壓縮機(jī)?？刂埔粋€無油的兩級壓縮機(jī)或者無油的網(wǎng)絡(luò)，兩級壓縮機(jī)和上述的’724專利披露的單個壓縮機(jī)控制或者單級壓縮機(jī)網(wǎng)絡(luò)的控制相比，需要復(fù)雜得多的控制體系。無油兩級壓縮機(jī)的每一級的卸載和其它的兩級壓縮機(jī)不同。卸載兩級的原因是為了達(dá)到盡可能低的被卸載的馬力。通過卸載兩級代替只卸載第一級，除非控制體系足夠先進(jìn)，以便檢測或預(yù)測故障條件，并在壓縮機(jī)發(fā)生故障之前關(guān)閉壓縮機(jī)，則發(fā)生導(dǎo)致壓縮機(jī)嚴(yán)重破壞的故障的危險的可能性被大大增加。
例如，具有許多如果不及時地檢測或預(yù)測便會導(dǎo)致嚴(yán)重的壓縮機(jī)破壞的故障方式／條件。其中之一是，如果一個卸載器的閥門例如由于電氣或機(jī)械故障而不能操作。另一個故障條件是如果一個泄放閥門由于電氣或機(jī)械故障而不工作并引起壓縮機(jī)失靈。還有一個壓縮機(jī)故障方式是冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障。如果用于潤滑無油壓縮機(jī)中的軸承和齒輪的潤滑油的壓力小于一個最小的壓力，則發(fā)生另一種壓縮機(jī)故障方式。如果在兩個壓縮機(jī)級之間的級間壓力處于壓縮機(jī)的正常操作參數(shù)之外，則發(fā)生另一種壓縮機(jī)故障方式。因為級間壓力根據(jù)壓縮機(jī)是處于加載狀態(tài)或卸載狀態(tài)而改變，控制系統(tǒng)必須根據(jù)壓縮機(jī)的狀態(tài)確定，級間壓力是能夠接收的，以便繼續(xù)操作，或者必須停止操作，以便避免破壞壓縮機(jī)。
因而，需要一種電子控制系統(tǒng)和控制方法，用于操作／控制一個或幾個無油兩級壓縮機(jī)。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)控制無油兩級壓縮機(jī)的兩個級。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠及時檢測與／或預(yù)測能夠?qū)е聣嚎s機(jī)嚴(yán)重破壞的故障方式／條件。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠及時檢測與／或預(yù)測一個卸載器閥門的故障，例如由于電氣或機(jī)械故障而停止操作。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠及時檢測與／或預(yù)測一個泄放閥門由于電氣或機(jī)械故障而動作的故障。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠及時檢測與／或預(yù)測冷卻系統(tǒng)的故障。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠能夠及時檢測與／或預(yù)測用于潤滑無油壓縮機(jī)中的軸承和齒輪的潤滑油的壓力低于一個最小壓力的故障。這種系統(tǒng)和方法應(yīng)當(dāng)能夠能夠及時檢測與／或預(yù)測兩個壓縮機(jī)的級之間的級間壓力處于壓縮機(jī)的正常操作參數(shù)之外的故障。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于控制／操作一個或幾個無油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)的電子控制系統(tǒng)和控制方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于協(xié)調(diào)多個電子壓縮機(jī)控制單元的電子控制系統(tǒng)和控制方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于以電子方式控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于互聯(lián)多個電子壓縮機(jī)控制單元以便協(xié)調(diào)多個壓縮機(jī)的控制的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于交互式地控制對等關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的多個無油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)的電子控制系統(tǒng)和控制方法，其中每個壓縮機(jī)具有一個和網(wǎng)絡(luò)中的其它控制器通信的并按照預(yù)定的網(wǎng)絡(luò)控制算法控制其相關(guān)壓縮機(jī)的控制器。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有當(dāng)某個參數(shù)被超過時則關(guān)閉壓縮機(jī)的控制算法的電子控制系統(tǒng)和控制方法。
按照本發(fā)明的這些和其它的目的，本發(fā)明的一個方面包括一種用于單個無油兩級壓縮機(jī)組件或無油兩級壓縮機(jī)組件網(wǎng)絡(luò)的電子控制系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)組件在操作上和壓力系統(tǒng)相連，在所述壓力系統(tǒng)中，需要把壓力維持在一個所需的范圍內(nèi)，所述電子控制系統(tǒng)用于控制單個壓縮機(jī)組件或壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò)的操作，所述電子控制系統(tǒng)包括測量裝置，其在操作上和第一、第二壓縮機(jī)級相連，用于確定在第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力；處理裝置，其在操作上和測量裝置相連，用于從測量裝置接收信號，用于比較被確定的第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力和一個預(yù)定的可能的壓力范圍；以及在操作上和無油兩級壓縮機(jī)組件以及處理裝置相連的裝置，用于在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
本發(fā)明的另一個方面包括一種用于控制單個的無油兩級壓縮機(jī)組件或無油兩級壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò)的方法，所述壓縮機(jī)組件或網(wǎng)絡(luò)在操作上和一個壓力系統(tǒng)相連，在所述壓力系統(tǒng)中，需要把壓力維持在一個所需的壓力范圍內(nèi)，用于控制單個的壓縮機(jī)組件或壓縮機(jī)組件網(wǎng)絡(luò)的操作，所述方法包括以下步驟在操作上把一個電子控制系統(tǒng)和至少一個兩級壓縮機(jī)組件相連；確定在第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力；比較被確定的第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力和一個預(yù)定的可能的壓力范圍；以及如果被確定的在第一或者第二壓縮機(jī)級出口的壓力等于或大于所述預(yù)定的可能壓力范圍時，在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
本申請的其它目的和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的說明將會更加清楚。


圖1A是利用本發(fā)明的控制系統(tǒng)和方法的無油兩級壓縮機(jī)組件的半示意圖；圖1B表示圖1A的壓縮機(jī)組件的控制系統(tǒng)的以前的操作連接方式；圖1C表示圖1A的壓縮機(jī)組件的改進(jìn)的控制系統(tǒng)的改進(jìn)的操作連接方式；圖2A是表示和壓縮機(jī)組件的星角連接的電動機(jī)相連的本發(fā)明的控制系統(tǒng)的早的實(shí)施例中的電氣控制元件的方塊示意圖；圖2B是表示和壓縮機(jī)組件的星角連接的電動機(jī)相連的本發(fā)明的控制系統(tǒng)的當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中的電氣控制元件的方塊示意圖；圖3A是表示和壓縮機(jī)組件的非星角連接的電動機(jī)相連的本發(fā)明的控制系統(tǒng)的早的實(shí)施例中的電氣控制元件的方塊示意圖；圖3B是表示和壓縮機(jī)組件的非星角連接的電動機(jī)相連的本發(fā)明的控制系統(tǒng)的當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中的電氣控制元件的方塊示意圖；圖4a和圖4b是利用本申請的電子控制系統(tǒng)的繼電器板中使用的繼電器電路的示意圖；圖5a-5j是圖2A，2B所示的微處理器板的示意圖；圖6是利用本申請的電子控制系統(tǒng)的報警器板的示意圖；圖7a，7b是在本發(fā)明中使用的顯示器板的示意圖；圖8是使用本發(fā)明的壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖9是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的引導(dǎo)ROM程序的流程圖；圖10是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的主計算機(jī)程序的流程圖；圖11是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的計算機(jī)程序的隱蔽密鑰程序的流程圖；圖12是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的計算機(jī)程序的操作方式的流程圖；圖13是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的計算機(jī)程序的維護(hù)菜單的流程圖；以及圖14是用于本申請的兩級無油壓縮機(jī)組件的計算機(jī)程序的背景操作的流程圖。
圖1A示意地表示由POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)或電子控制系統(tǒng)52控制的無油兩級壓縮機(jī)組件50的一個一般實(shí)施例的示意圖。本申請披露的POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52在一些方面類似于在美國專利5713724中使用的POWER＄YNC控制系統(tǒng)，但是在許多方面是不同的，這是由于，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)用于控制無油兩級壓縮機(jī)組件50，而不是控制’724中的充油的單級壓縮機(jī)。
本申請的POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52和上述專利的相似之處在于，其使用同樣的POWER＄YNC控制系統(tǒng)，但是用于控制螺旋型空氣壓縮機(jī)。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52根據(jù)在關(guān)鍵位置的溫度和壓力測量值控制壓縮機(jī)組件50。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52使用用于POWER＄YNC控制系統(tǒng)的微處理器板的一種改變的形式，具有在操作上和主電路板相連的子卡，用于確定為有效地控制更復(fù)雜的無油兩級壓縮機(jī)50所需的額外的溫度和壓力輸入。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52使用和POWER＄YNC控制系統(tǒng)中使用的相同的繼電器和顯示器／鍵盤板。不過，設(shè)計了新的報警電路板，用于處理下面將要說明的這種壓縮機(jī)組件所需的大量的報警器圖形。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52還具有外形和POWER＄YNC控制系統(tǒng)相似的菜單系統(tǒng)，但是比POWER＄YNC控制系統(tǒng)顯示更多的信息。在壓縮機(jī)之間的實(shí)質(zhì)的差別，即無油壓縮機(jī)組件和充油壓縮機(jī)，要求不同類型的控制體系。
如上所述，POWER＄YNC控制系統(tǒng)被設(shè)計用于控制單級的充油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)或多個單級充油旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)的網(wǎng)絡(luò)。這種類型的壓縮機(jī)中的油有幾種用途。首先，這些油提供潤滑，以便阻止壓縮機(jī)運(yùn)動部件的相互接觸和磨損。第二，這種油作為密封劑，用于密封壓縮空氣通過旋轉(zhuǎn)的螺旋可能泄漏的任何路徑。第三，所述油作為熱傳遞介質(zhì)，用于吸收由于空氣的壓縮而產(chǎn)生的熱量。在充油壓縮機(jī)中，油隨著壓縮空氣從壓縮機(jī)排入油分離箱，在那里把油從空氣中除去。雖然在壓縮的空氣中仍然剩下一些油，但是僅僅有百萬分之幾的數(shù)量級。
所述的兩級無油壓縮機(jī)組件50基本上是由一個輸入軸驅(qū)動的兩個壓縮機(jī)，其中來自第一壓縮機(jī)54的排出物被饋給第二壓縮機(jī)56的入口。在無油壓縮機(jī)組件50的空氣壓縮室內(nèi)部不使用油，因而在兩個壓縮機(jī)室的每個中的運(yùn)動部件涂覆有降低磨損的材料，例如被稱為特氟隆(Teflon)的氟化乙丙烯(FEP)。在這種類型的壓縮機(jī)組件中，因為沒有油吸收由空氣壓縮產(chǎn)生的熱量，所以空氣的釋放溫度比充油壓縮機(jī)的高得多。其中也沒有分離箱，因為沒有要和空氣分離的油。
控制兩級壓縮機(jī)和控制兩個單獨(dú)的壓縮機(jī)有些類似。在POWER＄YNC控制系統(tǒng)和POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52之間的大的差別之一是需要控制的不只是一個，而是兩個壓縮機(jī)級。此外，因為這兩級壓縮機(jī)是無油壓縮機(jī)組件50，其比標(biāo)準(zhǔn)的單級充油螺旋壓縮機(jī)更加復(fù)雜。
本申請的POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52分別測量來自兩個壓縮機(jī)54，56在58和60的出口溫度，并在62測量到第二級56的入口溫度以及壓縮機(jī)組件出口溫度(未示出)。這些參數(shù)對于兩級無油壓縮機(jī)組件比單級充油壓縮機(jī)更為重要，因為這些溫度一般高于標(biāo)準(zhǔn)的充油壓縮機(jī)溫度，并且這些溫度經(jīng)受更快的變化。如果這些溫度的任何一個升高到在制造設(shè)置菜單中規(guī)定的限制值以上，這些設(shè)置值用戶是得不到的，可以預(yù)計為一個合適的值，例如，空氣最終的出口溫度一般設(shè)置為大約435°F，對于第二級壓縮機(jī)的輸入溫度和壓縮機(jī)組件出口溫度被設(shè)置為大約120°F，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52將關(guān)斷壓縮機(jī)組件。在關(guān)斷壓縮機(jī)組件之后，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52將記錄引起壓縮機(jī)關(guān)斷的4個測量溫度中的那個溫度，并記錄關(guān)斷的時間和日期。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52具有比POWER＄YNC控制系統(tǒng)更全面的報警器圖形，并且在圖形上表示發(fā)生關(guān)斷的位置。更全面的報警器圖形用于非?？焖俚乇硎舅l(fā)生的主要的關(guān)斷，而不用操作者閱讀在LCD屏幕上顯示的信息。
因為無油壓縮機(jī)組件50的較高的溫度，需要設(shè)置冷卻器70用于中間級的空氣。中間級空氣是從第一級壓縮機(jī)54排除的進(jìn)入第二級壓縮機(jī)56的入口的空氣。因為冷卻器70中的可能發(fā)生的災(zāi)難性故障可能阻斷空氣的流動，所以POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52在第一級壓縮機(jī)的出口處72測量空氣壓力。如果中間級空氣壓力超過50psi，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)就關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
冷卻器74位于第二級壓縮機(jī)56的出口處。因為冷卻器74中的可能發(fā)生的災(zāi)難性故障可能阻斷空氣的流動，所以POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52在第二級壓縮機(jī)的出口處76測量空氣壓力。如果氣流被阻斷并且氣壓上升到在高壓壓縮機(jī)組件方式下的一個大約等于或大于142psi的非安全限制值，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52就關(guān)斷壓縮機(jī)組件50。如果壓縮機(jī)組件工作在標(biāo)準(zhǔn)的壓力方式，并且如果空氣壓力上升到一個等于或大于112psi的非安全限制值，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52就關(guān)斷壓縮機(jī)組件50。
雖然無油壓縮機(jī)組件50被設(shè)計用于提供無油的壓縮空氣，但是在每個壓縮機(jī)級的壓縮室內(nèi)，具有和壓縮空氣隔離的部分，這些部分需要潤滑油。因為具有潤滑油，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52便在無油壓縮機(jī)組件的78處測量油的壓力，而原來的POWER＄YNC控制系統(tǒng)不在單級空氣壓縮機(jī)上測量油的壓力。在兩級無油壓縮機(jī)組件50上油壓的損失可能引起壓縮機(jī)中的軸承的溫度快速上升。如果油壓下降到預(yù)定的限制值以下，在發(fā)生軸承故障之前，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52將關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52還測量第二級冷卻器74之后的壓力和溫度。這個溫度和壓力被稱為組件出口壓力和出口溫度。組件出口壓力被用于確定兩個壓縮機(jī)卸載和加載的時間。組件出口溫度以常規(guī)方式被顯示，使得終端用戶能夠容易地看到壓縮機(jī)組件輸出的空氣溫度。如果組件出口溫度或壓力超過一個預(yù)定值，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52將關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
利用本申請的控制系統(tǒng)52的兩級無油壓縮機(jī)組件50和任何其它目前可以得到的兩級壓縮機(jī)組件不同，這是因為其被設(shè)計使得每一級能夠被卸載。本發(fā)明人所知的當(dāng)前可得到的兩級壓縮機(jī)組件僅僅被設(shè)計能夠卸載第一級。通過切斷到第一級壓縮機(jī)的氣流，并且使第二級空閑來實(shí)現(xiàn)只卸載第一級。這種方法的缺點(diǎn)在于，因為壓縮比的存在，使得在壓縮機(jī)上總是有些負(fù)荷。
本發(fā)明的兩級無油壓縮機(jī)組件50使用升閥技術(shù)，其中具有設(shè)置在每級54，56的出口處的一個升閥，下面還要詳細(xì)說明。本發(fā)明利用的升閥技術(shù)在轉(zhuǎn)讓給Jan Zuercher的共同委托的美國專利5556271中披露了，該專利在此列為參考。在這種設(shè)計中，當(dāng)升閥被打開時，便破壞了壓縮比。POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52被設(shè)計用于同時對兩級卸載。特別是當(dāng)組件壓力達(dá)到卸載點(diǎn)時，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52同時對兩級卸載。一旦卸載之后，POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52便打開電磁閥以便排空在中間級管道中殘留的任何壓力，當(dāng)中間級壓力下降到一個設(shè)計值時，在第二級出口處的一個氣動閥被觸發(fā)，以便由中間級壓力打開，使得在第二級出口處的任何殘留壓力被排空。一個組件檢查閥隔離壓縮機(jī)組件和終端用戶的壓縮空氣系統(tǒng)。這種卸載方法把壓縮機(jī)組件的卸載馬力減少到絕對最小值或者減少到剛好等于機(jī)械損耗的值。
當(dāng)組件的壓力(終端用戶系統(tǒng)的壓力)下降到一個負(fù)載壓力點(diǎn)時，在組件檢查閥上的壓力傳感器檢查所述的降低，并且控制系統(tǒng)按如下方法對壓縮機(jī)進(jìn)行加載。用于第一級和第二級的升閥被同時關(guān)閉。中間級排放閥被關(guān)閉，因而中間級的壓力開始上升。由中間級壓力降低而引起的壓力信號觸發(fā)第二級氣動排放閥，使其在設(shè)計的壓力值下關(guān)閉，因而在第二級的排出口建立空氣壓力，直到其克服在組件檢查閥的任何向回的壓力。此時，壓縮空氣被輸送到終端用戶壓縮空氣系統(tǒng)。這種加載方法和單級壓縮機(jī)中使用的方法不同，和POWER＄YNC控制系統(tǒng)對單級壓縮機(jī)實(shí)行的控制方法不同。
在本發(fā)明中使用的壓縮機(jī)組件不是局部加載的壓縮機(jī)組件。無油壓縮機(jī)組件運(yùn)行在全滿載或者全空載狀態(tài)下。通過對比設(shè)計了一種由POWER＄YNC控制系統(tǒng)控制的壓縮機(jī)作為局部加載壓縮機(jī)。換句話說，這種壓縮機(jī)被設(shè)計不僅用于產(chǎn)生滿負(fù)荷容量，而且也用于產(chǎn)生滿負(fù)荷和空載之間的有些值的空氣容量。
POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52使用壓力和溫度確定在無油兩級壓縮機(jī)組件的操作期間是否存在關(guān)機(jī)條件。已經(jīng)證明，在有些情況下，確定壓力條件比通過實(shí)際的溫度測量指示即將來臨的高溫關(guān)機(jī)條件快得多。例如，因為空氣壓力在中間級管道中和第二級壓縮機(jī)組件的排出口進(jìn)行測量，所以這種測量能夠容易地確定在第二級壓縮機(jī)上是否存在高的壓差。第二級壓縮機(jī)上的高的壓差將引起在該壓縮機(jī)上的高的溫升。這個高的溫升可能發(fā)生得非?？?，在一些情況下可能發(fā)生得太快，一致使目前的POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52的溫度測量電路不能檢測，并在第二級壓縮機(jī)被破壞之前響應(yīng)這種溫度的升高。通過測量臨界壓力，可以預(yù)計高溫條件發(fā)生的時間，并在發(fā)生任何破壞之前關(guān)機(jī)。POWER＄YNC控制系統(tǒng)不能使用壓力預(yù)計將要在單級壓縮機(jī)組件上發(fā)生高溫條件。
這種無油壓縮機(jī)組件使用的控制系統(tǒng)使用壓力和溫度檢測器檢測實(shí)際的關(guān)機(jī)條件，或者根據(jù)壓縮機(jī)組件的操作狀態(tài)和壓縮機(jī)的當(dāng)前溫度或壓力預(yù)測關(guān)機(jī)條件。
例如，通過實(shí)驗已經(jīng)確定，如果由于某種原因第二級壓縮機(jī)入口的壓力小于第二級壓縮機(jī)的排出口的壓力一個超過可允許的值，則在第二級壓縮機(jī)中將要發(fā)生高溫條件并引起壓縮機(jī)停機(jī)。在這種情況下，首先發(fā)生壓力差，并且控制系統(tǒng)根據(jù)測量的壓力差數(shù)據(jù)預(yù)計故障并在第二級壓縮機(jī)組件可能發(fā)生故障之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。這個限制通過計算一個值確定。所述的值通過測量第二級壓縮機(jī)排出口壓力和第一級壓縮機(jī)排出口壓力進(jìn)行計算。在大約10秒的時間間隔內(nèi)，當(dāng)?shù)诙墘嚎s機(jī)排出口壓力大于大約80psi，并且第一級壓縮機(jī)排出口壓力小于大約10psi時，則發(fā)出報警，并且控制系統(tǒng)關(guān)斷壓縮機(jī)組件。然后控制系統(tǒng)在非易失存儲器的一個區(qū)域記錄關(guān)機(jī)事件，并在LCD顯示器上向壓縮機(jī)操作者視覺顯示關(guān)機(jī)的原因。
如果壓縮機(jī)循環(huán)地進(jìn)行加載卸載過于頻繁則發(fā)生通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)的另一種關(guān)機(jī)條件。如果壓縮機(jī)裝置具有不足的空氣儲量，則易于發(fā)生這種條件。因為是無油壓縮機(jī)組件，壓縮機(jī)組件不包括儲油槽用來使油和壓縮的空氣分離，所以需要空氣儲備箱來限制循環(huán)?？刂葡到y(tǒng)被設(shè)計使得不因為快速循環(huán)而關(guān)機(jī)，但是控制系統(tǒng)記錄每分鐘發(fā)生的循環(huán)的次數(shù)。不過，在某種情況下，快速循環(huán)將引起壓縮機(jī)的高的空氣溫度而關(guān)機(jī)，并且因為所述裝置這可能是不可避免的。但是如果高的空氣溫度導(dǎo)致發(fā)生關(guān)機(jī)，則只在關(guān)機(jī)之前向壓縮機(jī)操作者顯示壓縮機(jī)的循環(huán)條件記錄。
其它的關(guān)機(jī)條件是低的油壓，在第一級排出口、第二級入口、第二級出口或組件的出口檢測到的高的空氣溫度，高的第二級排出口壓力，高的組件排出口壓力，以及可能發(fā)生的電動機(jī)反轉(zhuǎn)過載和失去冷卻水流量。
現(xiàn)在參看圖1B詳細(xì)說明壓縮機(jī)系統(tǒng)組件1002的一個實(shí)施例。壓縮機(jī)組件1002和驅(qū)動電機(jī)100相連，驅(qū)動電機(jī)100使壓縮機(jī)輸入軸(未示出)轉(zhuǎn)動，接著，輸入軸把轉(zhuǎn)動傳遞給齒輪(未示出)。壓縮機(jī)組件1002運(yùn)行，空氣從入口過濾器100A被吸入。過濾器100A提供保護(hù)防止空氣中的雜物進(jìn)入壓縮機(jī)組件1002。
第一級壓縮機(jī)102把空氣壓縮到大約30psi。壓縮的空氣從第一級壓縮機(jī)102輸送到中間級管道104。壓縮的空氣通過管道104流向中間級冷卻器106。冷卻器106把空氣溫度降低到大約300°F。冷卻器106通過連接板108和第一級壓縮機(jī)102的排出口相連。
壓縮的空氣通過中間級冷卻器106被輸送給另一個中間級管道112。管道112通過連接板108A和濕氣收集器110相連。濕氣收集器110和一個中間級管道相連，所述管道通過中間級管道116通向第二級壓縮機(jī)114，中間級管道116也通過連接板108B和濕氣收集器110相連。來自第一級壓縮機(jī)102的壓縮空氣中的被收集的任何濕氣都被收集在濕氣收集器110中進(jìn)行處理。這種處理是常規(guī)的，并且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
這種壓縮空氣被輸入給第二級壓縮機(jī)114的入口。第二級壓縮機(jī)102把空氣壓縮到大約另一個70psi，這使得空氣被壓縮到大約為100psi。壓縮的空氣被從第二級壓縮機(jī)114輸送到第二級壓縮機(jī)排放管118。排放管118和另一個排放管118A相連，排放管118A通向壓縮機(jī)組件出口冷卻器120。連接板122，124在操作上把第二級壓縮機(jī)114和組件出口冷卻器120相連。冷卻器120再次把壓縮空氣的溫度降低大約300°F。冷卻的壓縮空氣通過另一個濕氣收集器126被輸送，然后通過其它相連的管道輸送到所示的壓縮機(jī)組件1002，檢查閥128。檢查閥128的用途是隔離壓縮機(jī)組件1002和終端用戶的空氣系統(tǒng)，使得當(dāng)壓縮機(jī)組件1002卸載或空載時阻止空氣通過壓縮機(jī)組件1002回流。
檢查回流并保證沒有向終端用戶的氣源泄漏的路徑。檢查閥128通過終端用戶利用終端用戶提供的管道130和終端用戶的壓縮空氣系統(tǒng)相連，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣。
空氣清潔器100A具有位于其喉道的通向壓縮機(jī)組件1002的管配合適配器132。適配器132和管肘133相連，管肘133和管道134相連，管道134又和管連接器135相連。管連接器135被旋入隔板適配器136。隔板適配器136是用于真空開關(guān)的連接點(diǎn)，所述真空開關(guān)用于監(jiān)視通過空氣清潔器的限制值，以便提供報警條件表示過濾器需要更換。
管道104是第一級壓縮機(jī)102的排出管，其具有被設(shè)置在或焊接在其下端的管塞137。和管塞137相連的管肘138提供通過管道139到管道配合器140的空氣。管道配合器140被旋入隔板適配器141中，隔板適配器和用于監(jiān)視第一級壓縮機(jī)102的排出口壓力的壓力傳感器相連。中間級空氣冷卻器106具有一個在其上的管道口，具有一個肘連接142。肘連接142使空氣壓力通過管道143到達(dá)管道配合器144，管道配合器144和壓差開關(guān)145相連。
管道配合器146在操作上通過冷卻器和管道147相連。管道147在操作上和管道配合器148相連。管道配合器148和壓差開關(guān)145相連。壓差開關(guān)145用于監(jiān)視冷卻器106上的限制值或壓差，當(dāng)冷卻器106需要維修時，提供報警指示。
中間級管道116具有焊接在其上的塞150，其連接中間級管道116和排放電磁閥155。所述連接通過管肘151，管嘴152，管連接器153和管嘴154實(shí)現(xiàn)。電磁閥155的用途是在兩級壓縮機(jī)停機(jī)或卸載時排除任何可能被殘留在中間級管道116中的壓力。消聲器156和排放電磁閥155的出口相連。消聲器156的用途是減少當(dāng)任何殘留的空氣被排到大氣中時可能產(chǎn)生的噪聲。
管塞160被設(shè)置在或被焊接在中間級管116上。管塞160和管配合肘161相連，管配合肘161和管道162相連，它又和另一個管肘163相連。管肘163和調(diào)節(jié)閥164相連，調(diào)節(jié)閥164和管套165相連，管套165具有和其相連的管肘166。管肘166和管道167相連。當(dāng)氣壓或者緩沖空氣被用于幫助壓縮機(jī)的內(nèi)部密封時，調(diào)節(jié)閥164使得可控的氣壓值能夠通過兩級壓縮機(jī)組件。
和濕氣收集器126相連的排出管130具有焊接在其上的管塞170。管嘴171和管塞170相連，管塞170被旋入連接器172上，連接器172和管嘴173相連。排放閥174或者是電磁閥或者是氣動閥和管嘴173相連。閥174具有在操作上和其相連的排氣消聲器175。閥門174排除當(dāng)壓縮機(jī)組件停機(jī)或卸載時從第二級壓縮機(jī)114殘留在排放管120中的剩余壓力。消聲器175用于減少當(dāng)剩余的氣壓排向大氣時產(chǎn)生的噪聲。
濕氣收集器126在其本體上具有管螺紋，其和管肘180相連。管子181和肘180相連。管子181向另一個管配合器182提供壓力，管配合器182被旋入隔板適配器183，隔板適配器183和用于監(jiān)視第二級壓縮機(jī)114的排放壓力的壓力傳感器相連。
管配合器190提供管螺紋在操作上和檢查閥128相連。如圖1B所示，在原始的實(shí)施例中，管191和管配合器190并和T形管192相連。對于管從T形管192有兩條路徑。首先，管192通向管配合器194，管配合器194被旋入隔板適配器195中，隔板適配器195具有在操作上和其相連的壓力傳感器。所述壓力傳感器監(jiān)視終端用戶的壓縮空氣系統(tǒng)的壓力。因為管配合器190和檢查閥的終端用戶側(cè)相連，所以即使壓縮機(jī)組件1002停機(jī)時，在表示終端用戶壓力的這個位置仍然具有壓力。
第二，T形管192也和管196相連，管道196和管配合器197相連，配合器197又被旋入電磁閥198中。電磁閥198通過隔板適配器199利用導(dǎo)線和布線200相連，這使得布線200能夠被連接到控制系統(tǒng)50(圖1)。電磁閥198也和管配合器205相連，配合器205和管206相連，管206和T形管207相連，T形管207具有從其延伸的管208。管208在其端部具有口209?？?09用于調(diào)節(jié)或限制通過管配合器210的氣流的快速變化，管配合器210和升閥211相連?？?09用于阻止升閥211閉合得太快因而損傷壓縮機(jī)組件的內(nèi)部。
在改進(jìn)的實(shí)施例中，如圖1C所示，管191和管配合器190以及管196相連，管196和管配合器197相連，管配合器197被旋入電磁閥198中。電磁閥198通過隔板適配器199利用導(dǎo)線和布線200相連，這使得布線200能夠被連接到控制系統(tǒng)50(圖1A)。電磁閥198也和管配合器205相連，配合器205和管206相連，管206和T形管207相連，T形管207具有從其延伸的管208。管208在其端部具有口209?？?09用于調(diào)節(jié)或限制通過管配合器210的氣流的快速變化，管配合器210和升閥211相連?？?09用于阻止升閥211閉合得太快因而損傷壓縮機(jī)組件的內(nèi)部。在兩個實(shí)施例中，第一級和第二級壓縮機(jī)被一起控制。
T形管207還具有在操作上和其相連的另一件管212，其允許和管206相同的氣壓通過。管212具有在操作上和其相連的口213，其用途和口209相同。
管道212被連接到管配合器214和另一個升閥215。升閥215被設(shè)置在兩級壓縮機(jī)組件的第一級壓縮機(jī)102中。升閥211被設(shè)置在兩級壓縮機(jī)組件的第二級壓縮機(jī)1446中。這些升閥211，215的用途是使得壓縮機(jī)能夠壓縮或不壓縮空氣，從而使得壓縮機(jī)能夠加載或卸載。
電磁閥198還具有管配合器220，其和管221相連，管211和管配合器222相連，管配合器222具有兩條路徑用于輸送壓力。一條路徑是通過管223，其具有設(shè)置在其端部的口。這個口的用途和口209，213的用途相同。管223和管配合器225相連，管配合器225和第二級壓縮機(jī)的升閥211相連。管223的用途是打開升閥211。
T形管222還具有在操作上和其相連的一個管226，其具有位于其端部的口227，用途和其它的口209，213相同。管226和管配合器228相連，管配合器228和第一級壓縮機(jī)的升閥215相連。管226提供和上述相同的氣壓，用于打開升閥。
打開升閥211，215將再次使壓縮機(jī)卸載，閉合升閥211，215使壓縮機(jī)加載。電磁閥198控制氣流的方向，從而確定壓縮機(jī)是加載還是卸載。特別是，電磁閥198控制升閥的方向，作為一種雙向的閥門啟動器，即打開或閉合閥門。
兩級壓縮機(jī)組件1002包括油過濾器300。油過濾器300用于過濾用于任何內(nèi)部軸承和齒輪的油，所述軸承和齒輪是和兩級壓縮機(jī)的每個壓縮室102，114隔離的。油通過油過濾器300，其中包括一些有螺紋的端口用于在操作上和管配合器301相連。管302和管配合器303相連，管配合器303和壓差開關(guān)304相連。
具有另一個有螺紋的端口在操作上和油過濾器相連，其中管配合器305和管306相連，管306和T形管307相連。T形管307的一路通到管308，其和管配合器309相連，管配合器309被旋入壓差開關(guān)304中。壓差開關(guān)304的用途是確定油過濾器300由于積聚的來自油的污物過多而需要維護(hù)和更換的時間?？刂葡到y(tǒng)52檢測來自壓差開關(guān)304的信號，從而指示這個條件。
T形管307的另一路通到管310，其和管配合器311相連，管配合器311在操作上例如通過旋入隔板適配器312和其相連。隔板適配器312具有在操作上和其相連的壓力傳感器。壓力傳感器用于在這一位置監(jiān)視油壓，并在無油兩級壓縮機(jī)組件1002的油壓大約低于10psi時提供關(guān)機(jī)信號。
圖1C是所述改進(jìn)的實(shí)施例的部分拆開的圖，控制系統(tǒng)檢測器的某些部分被取消了，因為這些部分是多余的，或者已經(jīng)改變路徑，或者為了實(shí)現(xiàn)更有效的結(jié)構(gòu)，特別是在最后的實(shí)施例中，管147和用于從冷卻器106向壓差開關(guān)145輸送壓力的相關(guān)的硬件被取消了，因為已經(jīng)確定對于合適的系統(tǒng)控制方法，不需要在冷卻器出口檢測壓差。此外，T形管192被取消了，并且管193和用于連接T形管192和控制屏中的壓力傳感器的相關(guān)的硬件也被取消了。管配合器190被在操作上和兩個單獨(dú)的管相連的T形管代替了，代替管191，196和193，分別直接和管配合器194，195相連。
圖2A是一個用于說明圖1所示的電子控制系統(tǒng)1004或POWER＄YNCⅡ控制系統(tǒng)52的原始實(shí)施例的電氣控制元件的示意的方塊圖。如圖2A所示，電子控制系統(tǒng)1004包括繼電器板400，微處理器板500，報警器板600，顯示板2002，組件壓力傳感器2004，第二級壓縮機(jī)排放壓力傳感器2006，第一級壓縮機(jī)出口溫度傳感器2008，組件溫度傳感器2010，調(diào)制解調(diào)器2011，電源和繼電器連接2012，網(wǎng)絡(luò)連接2013，油過濾器壓差開關(guān)304，空氣清潔器真空開關(guān)145，和指示燈試驗按鈕2024。微處理器板500還包括潤滑劑壓力傳感器2010，第一級壓縮機(jī)排放壓力傳感器2010B，第二級壓縮機(jī)入口溫度傳感器2010C，和第一級壓縮機(jī)出口溫度傳感器2010D。
電子控制系統(tǒng)1004和電動機(jī)2014相連，如圖所示，電動機(jī)2014由三相交流電源線L1，L2和L3供電。電源線通過合適的常規(guī)的過流保護(hù)電路(未示出)和電動機(jī)2014相連。提供有風(fēng)扇和風(fēng)扇電機(jī)2016，用于水冷和風(fēng)冷方式。對于水冷方式，風(fēng)扇通過排出電動機(jī)的熱量和來自其它熱源的熱量使機(jī)殼保持合理的溫度。
最好是，微處理器板500，報警器板600和顯示器板2002被安裝在控制機(jī)架2036內(nèi)(圖1B)，并通過合適的電纜和繼電器板400、溫度探針(2008，2010，2010C，2010D)、壓力傳感器(2004，2006，2010A，2010B)相連。繼電器板400和電源連接以及繼電器連接2012最好被連接在機(jī)架1006內(nèi)。調(diào)制解調(diào)器2011可被安裝在控制機(jī)架2036內(nèi)，或者作為一個單獨(dú)的元件。網(wǎng)絡(luò)連接2013用于鏈接多個電子控制系統(tǒng)1004的網(wǎng)絡(luò)接口連接。最好是網(wǎng)絡(luò)連接2013提供ARCNET標(biāo)準(zhǔn)的對等網(wǎng)絡(luò)接口。
微處理器板500具有連接器J11，其通過電纜和繼電器板400的連接器JP3相連。微處理器板500也通過連接2004L和2010L分別和組件壓力傳感器2004以及組件溫度探針2010相連。組件壓力傳感器2004測量由壓縮機(jī)組件系統(tǒng)50供應(yīng)的終端用戶的壓縮空氣管道中的壓力，組件溫度探針2010測量組件排出的空氣的溫度。類似地，微處理器板500通過線2006L和用于測量第二級壓縮機(jī)的出口壓力的第二級排放壓力傳感器2006在操作上相連，并通過線2008L和用于測量第二級壓縮機(jī)的出口溫度的第二級出口溫度探針2008相連。溫度探針2010，2008，2010C和2010D最好是電阻溫度測量裝置，例如由Minco．制造的。因而，微處理器板500可以在壓縮機(jī)組件的各種狀態(tài)下監(jiān)視所有的壓力和溫度，并相應(yīng)地控制壓縮機(jī)組件系統(tǒng)的操作。
微處理器板500具有另一個用標(biāo)號J7表示的連接器，其通過電纜和顯示器板2002的連接器J1相連。顯示器板2002目前包括被安裝在殼體2036的前面板上的4行乘40個字符的液晶顯示器(LCD)，并且還包括用于在液晶顯示器上顯示信息的驅(qū)動器電路。微處理器板500和顯示器板2002的連接使得微處理器板500能夠啟動顯示器板2002的驅(qū)動器電路，因而控制液晶顯示器，向壓縮機(jī)組件系統(tǒng)操作者以及維護(hù)人員提供信息。
微處理器板500具有用于連接調(diào)制解調(diào)器2011的串行接口，其可以是常規(guī)的電話線路調(diào)制解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器2011使得在電子控制系統(tǒng)1004和位于遠(yuǎn)方的站之間進(jìn)行通信，以便進(jìn)行實(shí)時地操作，進(jìn)行監(jiān)視、維護(hù)和維修診斷、傳送狀態(tài)報告、以及下載用于電子控制系統(tǒng)1004(圖8)的操作固件。在調(diào)制解調(diào)器操作方式中，電子控制系統(tǒng)1004可以通過電話線從遠(yuǎn)方的個人計算機(jī)調(diào)用。當(dāng)進(jìn)行連接時，遠(yuǎn)方PC可以訪問電子控制系統(tǒng)1004的所有信息，這些信息可以被本地操作者訪問。被存儲在電子控制系統(tǒng)1004中的所有的操作參數(shù)、維護(hù)信息和停機(jī)記錄被傳送給遠(yuǎn)方PC。所有檢測器輸入信息，包括檢測的溫度和壓力被實(shí)時地傳送給PC。對電子控制系統(tǒng)1004的操作者顯示的信息也在遠(yuǎn)方PC上顯示。電子控制系統(tǒng)1004的所有存儲的操作參數(shù)，可以由PC的操作者通過在由調(diào)制解調(diào)器2011建立的鏈路傳輸進(jìn)行修正。
此外，可以從遠(yuǎn)方PC對電子控制系統(tǒng)1004下載新的控制固件，并被存儲在微處理器板500上為此目的而提供的快速存儲器中。為了輸入固件下載方式，本地操作者必須使電子控制系統(tǒng)1004失電，保持在開關(guān)陣列704中的F3按鈕被按下，與此同時，對電子控制系統(tǒng)1004加電。在固件下載處理期間或在固件下載測量之后，電子控制系統(tǒng)1004還被編程用于檢查被下載的固件的完整性，例如逐個字節(jié)進(jìn)行檢驗與／或求和校驗，以便在重新啟動壓縮機(jī)組件1002之前確保新的固件的完整性。遠(yuǎn)方PC的詳細(xì)操作將在后面結(jié)合圖8進(jìn)行說明。
還以下面要詳細(xì)說明的方式提供本地的RS232端口，即圖5g中的P1，作為微處理器板500的一部分。這個本地RS232端口可以用于連接電子控制系統(tǒng)和本地PC。電子控制系統(tǒng)1004通過本地RS232端口提供同樣的控制、監(jiān)視和固件更新功能，唯一的差別在于，PC直接和電子控制系統(tǒng)1004相連，而不通過調(diào)制解調(diào)器2011相連。
微處理器板500的連接器J8通過電纜和報警器板600的連接器J2相連。報警器板600通過連接器J2和油過濾器壓差開關(guān)304以及空氣清潔器開關(guān)145相連。油過濾器壓差開關(guān)304和潤滑劑過濾器300相連(圖1所示)，當(dāng)過濾器300的前后具有大的壓力差時用于提供表示過濾器300需要維護(hù)的指示。具有和J3相連的指示燈試驗按鈕2024，用于檢查在報警器板600上的報警器指示燈。
作為電源和繼電器連接2012的一部分，提供有電源2018用于繼電器板400、微處理器板500、報警器板600和顯示器板2002上的電子元件。電源2018通過連接器J6和微處理器板500相連。
電源和繼電器連接2012還包括常開的啟動按鈕2026，常閉的停止按鈕2028和方式開關(guān)2030(SS1)。方式開關(guān)2030使操作者能夠選擇使用電子控制系統(tǒng)1004的自動操作方式，或者選擇備用操作方式。開關(guān)2030具有一組觸點(diǎn)2030C，用于在選擇備用方式時從繼電器板400除去功率。在電子控制系統(tǒng)1004或者其中的檢測器和開關(guān)故障的情況下使用備用方式。壓縮機(jī)組件50的管道系統(tǒng)包括冗余的氣動／機(jī)械控制系統(tǒng)，它們根據(jù)壓力開關(guān)操作。因而，如果電子控制系統(tǒng)1004故障并且要求壓縮機(jī)組件1002繼續(xù)工作，則壓縮機(jī)組件50可以備用方式下即在非電子控制方式下操作，以便維持服務(wù)空氣系統(tǒng)的氣源，同時等待維修電子控制系統(tǒng)1004。升閥211和215(圖1B)被連接成在沒有控制信號時是打開的，使得在控制故障的情況下，升閥被自動地保持打開，從而使壓縮機(jī)組件1002卸載。
風(fēng)扇電動機(jī)接觸器M2和啟動按鈕2026、停止按鈕2028、壓縮機(jī)電動機(jī)接觸器M1和過載檢測OL2串聯(lián)，并且當(dāng)壓縮機(jī)電動機(jī)2014運(yùn)行時被啟動，只要風(fēng)扇電動機(jī)2016不過載。具有來自繼電器板400的電源線2032，和過載檢測OL2、OL1和與啟動按鈕2026并聯(lián)的繼電器CR2、停止按鈕2028以及壓縮機(jī)電動機(jī)接觸器M1相連。因而，當(dāng)接觸器M1的觸點(diǎn)閉合時，該電路維持風(fēng)扇電動機(jī)接觸器M2的功率。最好在停止按鈕被按下或者收到停機(jī)指令之后，直到系統(tǒng)檢測到壓縮機(jī)電動機(jī)2014實(shí)際停機(jī)時，該電路維持向風(fēng)扇電動機(jī)接觸器M2供電。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果壓縮機(jī)電動機(jī)接觸器被粘住而處于閉合狀態(tài)，使得電動機(jī)不管按下停止按鈕或發(fā)出自動關(guān)機(jī)指令而繼續(xù)工作，如果風(fēng)扇電機(jī)2016遵守停機(jī)指令，則有發(fā)生過熱的危險。因而，本發(fā)明的系統(tǒng)被設(shè)計通過接觸器M1的輔助觸點(diǎn)維持風(fēng)扇電機(jī)2016所操作，直到通過切斷主電源完成壓縮機(jī)電動機(jī)2014的停止為止。
圖2A表示被提供用于確保在所有的水冷冷卻器中有水流動的方法。這些用于中間級以及所示的壓縮機(jī)組件的出口。啟動按鈕2026具有標(biāo)號為CR1的并聯(lián)的繼電器觸點(diǎn)、標(biāo)號為TR4的定時器觸點(diǎn)、和標(biāo)號為FS1的流量開關(guān)。流量開關(guān)FS1位于水流中，并且如果有水流動就閉合。控制系統(tǒng)還具有在電路本體中所示的水截止閥，當(dāng)裝置停機(jī)時，將切斷所有的水流以便節(jié)約用水。當(dāng)裝置被啟動時，沒有水流，因此定時器TR4提供一個短暫的延遲，以便允許通斷電磁閥被激勵，使水流入冷卻系統(tǒng)。當(dāng)這被完成時，流量開關(guān)FS1將閉合，并且在此后經(jīng)過一個短暫的時間，和啟動按鈕2026并聯(lián)的TR4定時繼電器觸點(diǎn)將打開，從而安全電路將使流量開關(guān)FS1打開，因為沒有水流。這將使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
在圖2B所示的實(shí)施例中，繼電器連接2012和壓縮機(jī)電機(jī)的電源連接的控制轉(zhuǎn)換器相連，使得壓縮機(jī)電機(jī)2014可以以星角結(jié)構(gòu)操作。繼電器板的連接器JP4和用于控制接觸器M1，S，以及M3的星角轉(zhuǎn)換電路2034相連，從而選擇地在壓縮機(jī)電機(jī)2014的星角連接之間轉(zhuǎn)換。如果不需要星角操作，該電路可被修改，使得提供圖3所示的交叉線路控制和電源結(jié)構(gòu)。在這種另外的結(jié)構(gòu)中，星角轉(zhuǎn)換電路2034被取消，并且壓縮機(jī)電機(jī)2014只使用接觸器M1操作，其通過過載保護(hù)OL1向壓縮機(jī)電機(jī)提供三相電源。在這種另外的結(jié)構(gòu)中，不和繼電器板400的連接器JP4進(jìn)行連接。定時繼電器TR2被取消。代替被連接到控制繼電器TR2和功率表HM，連接器JP5的管腳6通過繼電器CR2和OL1的常閉觸點(diǎn)的連接控制接觸器M1和功率表HM，并且沒有和星角轉(zhuǎn)換電路2034的連接。
在另一個實(shí)施例中(未示出)，通過在三相電源和壓縮機(jī)電機(jī)2014之間插入遠(yuǎn)方啟動器可以使用遠(yuǎn)方啟動器啟動壓縮機(jī)電機(jī)2014。在這個實(shí)施例中，提供有控制繼電器用于啟動遠(yuǎn)方啟動器。按照圖2所示的方式連接控制繼電器代替接觸器M1，從而提供遠(yuǎn)方啟動器的兩線控制。
后面說明在圖2B中所示的一種改進(jìn)的實(shí)施例。圖2A是用于本發(fā)明的壓縮機(jī)組件的控制系統(tǒng)的一種早期的形式，圖2B是星角結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品型式，它們之間的差別主要在于增加了備用控制器和水切斷電路。備用控制器在圖2B中標(biāo)號為5000。備用控制器包括在5002的標(biāo)號為PS1-PS4的4個壓力開關(guān)，其用于備用控制器5000，在微處理器控制系統(tǒng)故障的情況下臨時控制壓縮機(jī)。此外，還具有包括標(biāo)號為SV5的水截止電磁閥的新的水截止電路。
標(biāo)號為TR4的定時器在操作上被設(shè)置在電路中并且在操作上和具有標(biāo)號為TR3的另一個定時器的電路相連。標(biāo)號為CR3的線圈在操作上和定時器TR3以及一組觸點(diǎn)相連。當(dāng)壓縮機(jī)組件被關(guān)斷并且常閉的電磁閥SP5失電時，沒有水流。為了使流量開關(guān)檢測到任何水流，流量開關(guān)電路必須延遲電磁閥SP5被截止的信號。這通過使用定時器激勵用于使壓縮機(jī)組件啟動的繼電器CR3來實(shí)現(xiàn)。一旦壓縮機(jī)組件被啟動，水截止閥便被激勵而打開，使得水流入壓縮機(jī)組件。此時，定時器時間到，因而使CR3失電。一旦CR3失電，應(yīng)當(dāng)還具有水流，如果沒有水流，則和流量開關(guān)FS1相連的CR4也應(yīng)當(dāng)打開。CR4繼電器被加到電路中，因為具有流量開關(guān)FS1的接點(diǎn)的容量不足以承受此處的電流負(fù)載。另一個優(yōu)點(diǎn)在于，使用一組跨接在流量開關(guān)FS1上的常閉觸點(diǎn)M1首先激勵繼電器CR4，然后在壓縮機(jī)組件啟動之后打開繼電器CR4。如果沒有流量，則一組常閉觸點(diǎn)M1使繼電器CR4失電。
圖3A和圖3B分別和圖2A，圖2B相同，只是圖3A和3B說明壓縮機(jī)組件電機(jī)的非星角操作的結(jié)構(gòu)。
包括圖4a和圖4b的圖4是用于電子控制系統(tǒng)1004中的繼電器400中使用的繼電器電路的示意圖。現(xiàn)在參看圖4a，在繼電器板400上提供有一個串行的通信處理器402。串行的通信處理器402可以是由微型芯片制造的PIC16C57／HS／P微處理器或者其它至少具有相同功能的處理器。處理器402和20MHz的振蕩器406相連并由其控制。通過串行的通信電纜C1(圖1)和用于串行通信處理器402的連接器JP3以及繼電器板400上的其它元件提供常規(guī)的5VDC電源Vcc(未詳細(xì)示出)。電容器陣列410和保護(hù)二極管電路被連接在Vcc和地之間。
串行通信處理器402通過緩沖器404和連接器JP3相連，連接器JP3通過電纜C1和本申請的微處理器板500(下面參照圖5進(jìn)行說明)相連。連接器JP3的插頭2，3和5用于傳送TTL邏輯驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的串行數(shù)據(jù)。連接器JP3的插頭4和6-8接地，插頭1和Vcc相連。
處理器402的4個輸入／輸出端口RB0到RB3和輸入模塊408的DC輸出相連(IN1到IN4)。輸入模塊408被連接用于檢測在系統(tǒng)中的特定點(diǎn)AC電流的存在，并提供表示有無電流的數(shù)字信號。處理器402根據(jù)來自可以根據(jù)檢測的信號進(jìn)行控制的那個板的請求向微處理器板500傳遞關(guān)于這些檢測的信號的信息。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入模塊408可被連接分別用于檢測由系統(tǒng)啟動按鈕提供的電源、AC電源過載的存在、電機(jī)接觸器的接合和電機(jī)接觸器的短路，并且微處理器402向微處理器板500發(fā)送從這些檢測信號得到的狀態(tài)信息。輸入模塊408通過連接器JP4和JP5和繼電器板400外部的壓縮機(jī)系統(tǒng)100的元件相連(例如啟動按鈕2026，接觸器M1等)。
在圖4a中的標(biāo)號為SSR1-SSR10的處理器402的10個附加輸出端口通過下面要說明的裝置和繼電器板400上的繼電器CRX1-CRX10相連。圖4b詳細(xì)地表示這10個端口的連接。如圖4b所示，每個端口SSR1-SSR10通過一個4．7KΩ的下拉電阻414接地。SSR1-SSR10還和集成電路驅(qū)動器416和418的各個輸入相連。相應(yīng)于SSA1-SSA10的驅(qū)動器416和418的輸出分別和10個5VDC啟動的AC繼電器420相連。繼電器CRX2和CRX8由緩沖電路保護(hù)，所述緩沖電路由跨接在繼電器的電源端子上的串聯(lián)的電阻和電容構(gòu)成。還有一個金屬氧化物壓敏電阻和緩沖器電路并聯(lián)，用于保護(hù)防止電源浪涌電壓。每個繼電器420的電源端子和交流火線或交流中性線相連。每個繼電器的另一個電源端子通過連接器JPP4，JP5和JP6和系統(tǒng)100的其它元件相連。
包括圖5a到5j的圖5是上面參照圖2進(jìn)行過一般性說明的微處理器板500的示意圖。微處理器板500包括用于控制系統(tǒng)100的專用計算系統(tǒng)。
圖5a表示作為電子控制系統(tǒng)1004的主要處理裝置的系統(tǒng)處理器502。系統(tǒng)處理器502是一種數(shù)字處理器，其具有能夠運(yùn)行存儲在固件中的程序的輸入輸出端口，用于監(jiān)視壓縮機(jī)系統(tǒng)的操作并產(chǎn)生合適的控制信號用于控制壓縮機(jī)系統(tǒng)。在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)處理器502是由Motorola，Inc．of Schaumberg Illinois制造的MC68332微控制器。系統(tǒng)處理器502通過總線和微處理器板500上的其它元件相連，所述總線包括地址線(A0-A18)，數(shù)據(jù)線(D0-D15)，和控制線(AxD，Txd，IRQI-IRQ7，IRQ1*IRQ7*)。在圖5a到5j中，在不同頁中的相同的線的標(biāo)記用于表示相同標(biāo)號的端子之間的連接。
圖5b表示通過總線和系統(tǒng)處理器502相連的集成存儲電路的連接。引導(dǎo)ROM504含有用于初始化系統(tǒng)處理器和與其相連的元件的固件指令。引導(dǎo)ROM504可以是由AMD制造的AM27C256-150DC150納秒的CMOS EPROM。地址譯碼集成電路506被連接用于產(chǎn)生并向兩個固件存儲芯片508和兩個隨機(jī)訪問存儲芯片510發(fā)送地址信號，其可以是型號為PEEL 18CVP-15芯片。最好固件存儲芯片508是能夠升級的快閃存儲器，從而能夠進(jìn)行系統(tǒng)操作固件的更新。如果系統(tǒng)50配備有上述的調(diào)制解調(diào)器2011，固件更新可以從系統(tǒng)制造者的遠(yuǎn)方的站或者維修中心發(fā)送。固件存儲芯片508可以是AT29C010-12PC 120K×8快閃EEPROM，存取時間為120納秒。隨機(jī)存取存儲器芯片510最好是具有100ns的存取時間的SRM20100LC100低功率128K×8靜態(tài)RAM集成電路，其比在本實(shí)施例中使用的存儲器集成電路能夠提供更多的存儲容量，為將來的系統(tǒng)擴(kuò)充留有余地。如果需要，可以使用32K×8RAM芯片代替，因為一個較小的存儲器便足夠用于此處披露的實(shí)施例的操作。
隨機(jī)存取存儲器芯片510用于存儲操作數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、用于網(wǎng)絡(luò)多級控制的順序數(shù)據(jù)和調(diào)度數(shù)據(jù)以及在電子控制系統(tǒng)1004的操作期間的中間運(yùn)算結(jié)果。執(zhí)行在本說明中描述的特征的操作固件被存儲在引導(dǎo)ROM504和固件存儲芯片508中。這個固件的優(yōu)選實(shí)施例的文件的源代碼被提供在作為本說明的一部分的附錄中。通過參閱源代碼并結(jié)合作為本說明的主要部分的文字說明個附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可完全理解本發(fā)明的特點(diǎn)和操作特性。
圖5c表示微處理器板500的附加的譯碼和驅(qū)動器電路，用于提供對報警器板600和顯示器板202的接口。地址譯碼芯片512(可以是PEEL 18CV8P-15)產(chǎn)生液晶顯示接口的地址信號?？刂菩酒?14(可以是SN74LS245N)在系統(tǒng)處理器502的控制下選擇地向LCD接口發(fā)送數(shù)據(jù)。驅(qū)動電路516(可以是SN74LS273N)被連接用于選擇地輸送用于信號器LED，LCD E1和LCD-A／W的驅(qū)動信號，這些將在下面參照圖6詳細(xì)說明。
輸入處理芯片518(可以是SN74LS244N芯片)接收來自報警器板600的輸入信息，并使該輸入信息可以以數(shù)字形式為系統(tǒng)處理器502所利用。具體地說，輸入處理芯片518被連接用于接收報警器板輸入，即空氣清潔器真空開關(guān)2022、油過濾器壓差開關(guān)304、和內(nèi)部級冷卻器壓差開關(guān)145(圖2)的狀態(tài)。輸入處理芯片518還被連接用于接收和發(fā)送通過光隔離器520發(fā)送的4個一般輸入GEN IN1-GIN IN4，隔離器520可以是由NEC制造的PS2502-4型集成電路。在本實(shí)施例中一般輸入不被連接，但是被提供用于將來的擴(kuò)展。
圖5d表示在微處理器板500上的和系統(tǒng)處理器502有關(guān)的串行數(shù)據(jù)傳輸和輪詢電路。一種雙向通用異步接收器發(fā)送器(DUART)522通過總線和系統(tǒng)處理器502相連。總線包括數(shù)據(jù)線D0-D15和地址線A0-A3。DUART 522和相關(guān)的3．6864MHz的振蕩器523相連。DUART 522還分別和鍵盤輸入以及輸出線KEYIN0-KEYIN3和KEYOUT0-KEYOUT3相連，它們被用于輪詢操作員鍵開關(guān)，如在下面表示輪詢開關(guān)的圖7中詳細(xì)說明的。
DUART 522還通過反向器和驅(qū)動器電路524(包括74 LS14芯片和7406芯片)被連接用于發(fā)送和接收微處理器板500和繼電器板400的處理器402之間的串行通信數(shù)據(jù)。最后，RS232條件電路(可以是MAX232CPE芯片)連接DUART 522到調(diào)制解調(diào)器2011(圖2)的接收和發(fā)送線路，以便幫助由系統(tǒng)和在離開系統(tǒng)50的不同位置的計算機(jī)之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信。RS232條件電路526還連接DUART 522到本地RS232端口的接收和發(fā)送線路CPU_TD和CPU_RD，從而幫助和用于診斷、維修與／或操作監(jiān)視的直接連接的計算機(jī)進(jìn)行通信。
圖5e表示ARC網(wǎng)通信接口電路，其和系統(tǒng)處理器502相連并被安裝在微處理器板500上。由ARC網(wǎng)接口電路528(可以是COM20020LJP ARC網(wǎng)控制器)和RS485接口電路530(可以是SN75176AP RD422／485接收器／發(fā)送器)一起提供標(biāo)準(zhǔn)的ARC網(wǎng)接口。該接口和網(wǎng)絡(luò)連接2013相連(圖2)，從而使得在多個具有電子控制系統(tǒng)52的壓縮機(jī)當(dāng)中進(jìn)行對等通信。
圖5f表示用于微處理器板500的電源和信息備用電路。電壓發(fā)生器電路532產(chǎn)生12VDC電壓Vpp，如果使用的存儲器芯片使用這個編程電壓，其可被用于編程快速存儲器固件存儲芯片508(圖5b)。電壓發(fā)生器電路532基于集成電路534，Maxim零件號為MAX 732。電容器陣列536被連接用于減少在系統(tǒng)中使用的電源電壓Vcc，AVdd和Avss的瞬變。
EEPROM 538提供用于系統(tǒng)的狀態(tài)信息、所有的操作參數(shù)、系統(tǒng)的序列號和配置信息例如可利用的存儲容量的非易失存儲。EEPROM 538可被用于存儲傳感器偏移值、配置信息和包括壓力設(shè)置點(diǎn)和激活窗口的缺省的參數(shù)值。此外，在由于檢測到故障而使系統(tǒng)停機(jī)時，EEPROM 538可被用于存儲系統(tǒng)狀態(tài)信息以及日期和時間信息。然后，該信息可被檢索以便幫助指出精確的時間和停機(jī)或故障的原因。最好是，在EEPROM 538中存儲關(guān)于最后16次停機(jī)的信息。在附錄的模塊EEPROM．C中提供有EEPROM 538的完整的存儲地址表，用于規(guī)定在EEPROM 538中存儲的信息。
最好是，所有這些信息都可以通過調(diào)制解調(diào)器2011由遠(yuǎn)方的維護(hù)人員檢索，以便幫助問題的診斷，如果需要進(jìn)行現(xiàn)場維修，幫助指出需要攜帶的合適的零部件。EEPROM 538可以是X25040P集成電路8-位串行的EEPROM。
實(shí)時時鐘539和系統(tǒng)處理器502相連，它可以是DS1202集成電路。監(jiān)控電路540監(jiān)視系統(tǒng)電壓，如果電源發(fā)生故障，并向?qū)崟r時鐘539和隨機(jī)存取存儲器(例如圖5b所示的隨機(jī)存取RAM芯片510)提供來自電池542的備用電池，以便維持足夠的電壓。監(jiān)控電路540最好是Maxim MAX 691 ACPE集成電路。
圖5g表示用于連接微處理器板500的電路和在電子控制系統(tǒng)52中的其它元件的連接器。如圖5g所示，連接器J1提供用于組件溫度探針2010的連接。連接器J2提供用于第二級出口探針208的連接。連接器J3提供用于組件壓力傳感器2004的連接。連接器J4提供用于第二級出口壓力傳感器2006的連接。連接器J11通過電纜C1提供上面參照圖2所述的繼電器板400的接口。連接器J5用于為上述的輸入裝置(一般輸入1-4)擴(kuò)展提供連接。微處理器板500的各個總線和端座JP2的插針相連，用于實(shí)現(xiàn)和微處理器板500的溫度與壓力的另外的模擬輸入的可能的連接，如下面參照圖5j和圖5k所述。
提供連接器P1用于連接微處理器板500和調(diào)制解調(diào)器2011。提供連接器J10作為網(wǎng)絡(luò)連接2013(圖2)的一部分，用于進(jìn)行兩線ARC網(wǎng)絡(luò)通信，并且一個網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展連接器J12可以被選擇地激活用于通過使用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議或光纖接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作。
連接器J7提供和顯示器板2002的連接。顯示器板2002的連接將在下面參照圖7詳細(xì)說明。連接器J6提供微處理器板500和電源2018的連接(圖2)。提供的電源線包括Vcc(+5VDC)，AVdd(+12VDC)，AVss(-12VDC)以及地和Agnd(兩者都是0VDC)。連接器J8提供微處理器板500和報警器板600的連接，在下面結(jié)合圖6將詳細(xì)說明。
圖5h和圖5j表示條件電路544和546，用于和系統(tǒng)有關(guān)的電阻型溫度裝置，即第二級出口溫度探針2008和組件溫度探針2010。按照有關(guān)電阻溫度裝置的常識可以理解，這些條件電路的設(shè)計可以根據(jù)所使用的電阻溫度特性而改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二級出口溫度探針2008和組件溫度探針2010都是由Minco制造的100歐姆的鉑電阻溫度傳感器。條件電路546的操作和元件將被詳細(xì)說明。因為條件電路544和條件電路546從在兩種應(yīng)用中使用相同的電阻溫度裝置的觀點(diǎn)看來基本相同，所以只詳細(xì)說明條件電路544。
圖5h表示溫度測量電路。電路544包括用于標(biāo)號為550的墊片褐色芯片(burr brown chip)No．XTR103和標(biāo)號為552的墊片褐色芯片No．RCV420的元件。這兩種芯片的功能和應(yīng)用是公知的。標(biāo)號為548的電路部分包含和芯片550聯(lián)合使用的電阻值用于控制被測量的溫度范圍。在電路548中還包括電容器和其它電阻，用于形成濾波器以便從電路中除去不需要的電噪聲。電路549的輸入是T槽(sump)1，T槽2和T槽3。這3個輸入連接和100歐姆的RTD型溫度探針相連。T槽1，T槽2和T槽3是直接引到溫度探針電阻元件的兩個引線和引到探針中的一個電阻連接點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)的第三個引線。這個連接的用途是消除從這個連接的T槽1，T槽2和T槽3到溫度探針的電阻。標(biāo)號為546的這個電路的輸出是T槽，并且該輸出是和從與T槽1，T槽2和T槽3相連的RTD溫度探針測量的溫度直接相關(guān)的電壓。這同一個電路被用于4個不同的控制電路中，所有這些電路的工作方式都相同。
現(xiàn)在參看圖5i，RTD接收器552的輸出T槽然后被濾波器電路554進(jìn)行低通濾波，并被傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器556，從而使系統(tǒng)處理器502可以用數(shù)字方式監(jiān)視壓縮機(jī)組件1002的第二級出口溫度2008。還提供一個相同的濾波電路用于組件溫度2006以及第二級的慣性溫度2010C和第一級的出口溫度2010D，其以類似方式被傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器556。模數(shù)轉(zhuǎn)換器556從參考電壓發(fā)生器電路558獲得一個精確的5VDC參考電壓，發(fā)生器電路558可以是Maxim MAX675CPA集成電路。
圖5i還表示組件壓力傳感器2004、組件出口壓力傳感器2006和模數(shù)轉(zhuǎn)換器556的連接。這些連接以類似方式把由這些傳感器檢測到的壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換為可為系統(tǒng)處理器502利用的數(shù)字形式。如圖5i所示，組件壓力傳感器2004的輸出通過阻抗匹配和低通濾波器電路560被傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器556，第二級壓力傳感器2006的輸出通過阻抗匹配和低通濾波器電路562被傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器556。上述情況對于潤滑劑壓力2010A和第一級出口壓力2010B是相同的。提供DIP管座開關(guān)564，使得分別在阻抗匹配電路和低通濾波器電路560和562的輸入端形成電阻分壓器。這通過分別改變DIP開關(guān)2和3的位置來實(shí)現(xiàn)，并且具有補(bǔ)償由于不同類型的壓力傳感器而產(chǎn)生的不同的輸出電壓的效果。在這方面，可以設(shè)計單個微處理器板500，用于同至少兩個類型的具有不同的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓值的壓力傳感器一道工作。
圖5j表示和微處理器板500相連的子板的完整的電路。所述子板通過位于子板上的JP1連接器和板500相連，并和主處理器板上的JP2相連。這個電路板提供4個附加的模擬輸入，如前所述。這些輸入包括兩個溫度輸入和兩個壓力輸入。這些溫度和壓力是潤滑劑壓力，其壓力傳感器201A和所述的板相連。第一級壓縮機(jī)出口壓力，其壓力傳感器2010B和該板相連。第二級壓縮機(jī)入口溫度，其溫度探針2010C和該板相連，以及第一級壓縮機(jī)出口溫度，其溫度探針2010D和子板相連。
參見圖5j，T輔助-1是第一級壓縮機(jī)出口溫度，并具有和上述電路548相同的電路，其使用和上述相同的集成電路550和552。信號被傳遞給前述的低通濾波器電路554。P輔助1，2，3是第二級壓縮機(jī)溫度輸入，并被連到相同的電路548、相同的芯片550和552，接著被傳遞給和前述相同的低通濾波器電路554。信號被傳遞給連接板500上的JP2的端座JP1上的插頭49和51。P輔助1是潤滑劑壓力傳感器輸入連接，其被連接到上述的電路560，該電路是一個電壓緩沖高阻抗電路，具有和其輸出相連的低通濾波器。P輔助2是第一級壓縮機(jī)出口壓力，其被連接到和上述相同類型的電路560。這些信號分別被傳遞給端座JP1和55。在該電路中還有一個電路用于提供負(fù)電源電壓，標(biāo)記為電路570，這是一個使用Maxim 786芯片的常規(guī)的電路，把+5V電壓轉(zhuǎn)換為-12V。在該電路板上還包括連接器J1A，其被用于第一級壓縮機(jī)出口溫度探針，J2A，其被用于潤滑劑壓力傳感器連接，J3A，其被用于第一級壓縮機(jī)出口壓力，以及J4A，其被用于第二級壓縮機(jī)入口溫度。因而，微處理器板500提供電子控制系統(tǒng)52的主要的控制和處理電路。
圖6是電子控制系統(tǒng)52的報警器板600的示意圖。報警器板600被構(gòu)成在一個電路板上，并且包括被包含在電路624A、604B、604C中的集成電路驅(qū)動器602。這些電路用于驅(qū)動和電路驅(qū)動器602相連的LED組。每個LED組含有5個LED。這個電路板通過在電路板500上的連接器J8和系統(tǒng)52，即電路板500相連。J8通過電纜和電路板600上的J2相連。數(shù)字信號通過J2，使得5個數(shù)字信號AN0、AN1、AN2、AN3、AN4包含用于使合適的LED導(dǎo)通的信號。數(shù)字信號AND5、AND6和芯片U7A相連，U7A是一個2到4倍的乘法器，只使用其中的3個輸出，并且把這些輸出傳遞給電路626。電路626包含兩個芯片，它們是2對1的4通道乘法器，其中的一個芯片用于選擇包括5個LED的要被尋址的組，另一個芯片傳遞信號，使合適的LED導(dǎo)通。
報警器板600被安裝在殼體2036上，使得LED604到LED618可以從殼體2036的外面看到。LED的位置最好和簡化的無油兩級壓縮機(jī)組件系統(tǒng)50的示意圖對應(yīng)地被提供在殼體2036的外面，使得每個LED位于系統(tǒng)上的一個和該LED最相關(guān)的部分上。例如，過載停機(jī)LED612可以位于相應(yīng)于壓縮機(jī)電機(jī)的位置。表示第一級出口溫度高的LED610位于相應(yīng)于第一級的管道出口的位置，第二級入口溫度高而停機(jī)的LED614可以位于相應(yīng)于壓縮機(jī)組件中間級管道的位置。其它的停機(jī)LED614A表示第二級出口停機(jī)溫度，LED614B表示中間級壓力高停機(jī)，LED614C表示流體壓力低停機(jī)，LED614D表示流體溫度高停機(jī)，這些LED位于所述壓縮機(jī)組件的示意地表示中的合適的位置。
表示維修的LED，例如LED604，表示空氣過濾器的位置，并且應(yīng)當(dāng)表示空氣過濾器需要維修。LED606表示油過濾器需要維修，LED608表示中間級冷卻器需要維修。此外，可以選擇LED的顏色，使得通過LED的發(fā)光表示問題的嚴(yán)重性。停機(jī)指示燈例如由LED612表示過載和其它的停機(jī)用紅的LED表示，其余的表示需要在近期維修的LED可以使用黃色表示。
連接器J1通過J2提供輸入，接著通過J8和板500相連。輸入包括用于該單元的壓差開關(guān)，還包括冷卻劑溫度差，空氣過濾器壓力差，油過濾器壓力差，以及中間級冷卻劑壓力差。圖6的電路618表示用于測試電路板600上的所有的LED的方法。向電路626發(fā)出一個信號，其對所有的3組LED提供高的輸入，當(dāng)由電路620表示的時鐘電路循環(huán)時，這使得在由電路624A，624B，624C表示的3組中的所有的LED導(dǎo)通。這使得終端用戶能夠確認(rèn)所有的指示燈都工作正常。由電路622表示的旁路電容器組用于使在這些電路上使用的電壓VCC穩(wěn)定。在電路616中所示的電容器提供旁路，用于消除可能由和連接器J1相連的壓差開關(guān)引起的瞬變沖擊。
包括圖7a和圖7b的圖7是顯示器板202的示意圖。首先參看圖7a，該圖表示用于使顯示器板202和微處理器板500(圖2)相連的34個插頭的連接器J1。連接器J1的插頭1-16直接和與顯示器702相連的端座J2的插頭1-16相連。顯示器702可以是由Solomon制造的LM 1190-SGL 4×40個字符的背光液晶顯示器裝置。插頭13和14分別接地和5VDC電源，在這些電源端子之間連接有33uF的濾波電容器。
開關(guān)陣列704和在一個陣列中排列的連接器J1的插頭相連，其中最好包括7個單極單擲微型開關(guān)，從而使得系統(tǒng)處理器502能夠輪詢7個開關(guān)。開關(guān)陣列704被這樣設(shè)置，使得其開關(guān)可以從殼體236的前面板接近(圖2)，并且這些開關(guān)由操作人員和維修人員用于系統(tǒng)的控制操作和選擇并存儲操作參數(shù)值。
7個開關(guān)最好被分配給下列功能上、下、輸入、停機(jī)和功能F1、F2、F3。停機(jī)按鈕啟動被順序編程的自動停機(jī)程序，該程序和該系統(tǒng)還具有的通過按下緊急停機(jī)按鈕而被啟動的停機(jī)程序相反。該程序?qū)⒃谙旅鎱⒄請D12詳細(xì)說明。輸入按鈕表示數(shù)據(jù)輸入完成，并使系統(tǒng)對輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生作用。數(shù)據(jù)使用Up、Down按鈕輸入，Up、Down按鈕用于通過操作增加或減少系統(tǒng)操作參數(shù)值。功能鍵F1、F2、F3根據(jù)在當(dāng)時執(zhí)行的操作功能具有不同的用途。一般地說，系統(tǒng)微處理器的固件提供菜單驅(qū)動操作，顯示器702在任何給定的時間顯示表示由F1、F2、F3執(zhí)行的功能的菜單。
連接器J1的插頭31-34和顯示器板2002的附加的元件相連，這些將參照圖7b進(jìn)行說明。如圖7b所示，連接器J1的合適的插頭被連接，以便使得系統(tǒng)處理器502能夠發(fā)送串行數(shù)據(jù)用于控制LED顯示器驅(qū)動器706。顯示器驅(qū)動器706可以是MAX 7219 CNG集成電路。顯示器驅(qū)動器706和6個7段LED數(shù)字顯示相連，其被分為兩組，每組包括3個數(shù)字溫度顯示LED 708和壓力顯示LED 710。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，希望以容易被看到的形式連續(xù)地顯示壓縮機(jī)組件操作時的壓縮機(jī)的輸出空氣壓力和輸出空氣溫度。LED顯示器驅(qū)動器706的連接及其和系統(tǒng)處理器502相關(guān)的LED使得系統(tǒng)502能夠在使顯示器702顯示其它用途的同時維持溫度和壓力的連續(xù)顯示。
圖8是表示用于多個壓縮機(jī)組件系統(tǒng)3000，目前多達(dá)9個壓縮機(jī)組件的一種典型的網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信的結(jié)構(gòu)的示意的方塊圖。在圖8中，示出了在一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的包括4個壓縮機(jī)組件50的4壓縮機(jī)組件系統(tǒng)3000，該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)線路802相連。網(wǎng)絡(luò)線路802按照EIA RS-485標(biāo)準(zhǔn)以多站結(jié)構(gòu)的形式連接每個壓縮機(jī)組件50，并使用標(biāo)準(zhǔn)的ARC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在壓縮機(jī)組件系統(tǒng)50之間傳遞信息。
為了能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和網(wǎng)絡(luò)控制，一個壓縮機(jī)組件50和調(diào)制解調(diào)器2011相連，調(diào)制解調(diào)器2011和電話插座804相連。電話插座804和電話系統(tǒng)806相連，電話系統(tǒng)提供和位于遠(yuǎn)方個人計算機(jī)808的電話線路連接。調(diào)制解調(diào)器2010通過操作向個人計算機(jī)808傳送信息并以上面參照圖2所述的方式接收來自個人計算機(jī)808的指令和控制信號。當(dāng)多個壓縮機(jī)組件50如圖所示被連接在網(wǎng)絡(luò)中時，由和調(diào)制解調(diào)器211相連的壓縮機(jī)組件50通過調(diào)制解調(diào)器2011接收的指令可以通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給網(wǎng)絡(luò)3000中的其它的壓縮機(jī)組件系統(tǒng)50，從而通過調(diào)制解調(diào)器對網(wǎng)絡(luò)3000中的所有的壓縮機(jī)組件50提供所有功能的遠(yuǎn)程控制。
調(diào)制解調(diào)器2011能夠遠(yuǎn)程監(jiān)視壓縮機(jī)組件的操作，用于診斷和維修，使得維修人員在到達(dá)現(xiàn)場之前作好準(zhǔn)備。遠(yuǎn)程監(jiān)視和數(shù)據(jù)檢索可被用來優(yōu)化壓縮機(jī)組件的控制。數(shù)據(jù)被存儲在電子控制系統(tǒng)1004中，并且可以被檢索用于細(xì)調(diào)或者計算卸載和加載壓力、自動的／雙向的計時值以及多個壓縮機(jī)組件的配置。此外，可以從遠(yuǎn)方設(shè)置壓縮機(jī)組件的參數(shù)。在檢查由壓縮機(jī)組件系統(tǒng)3000傳遞的數(shù)據(jù)之后，遠(yuǎn)方操作者可以調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，以便改進(jìn)壓縮機(jī)組件的操作。最后，如果在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)任何固件問題，這種調(diào)制解調(diào)器連接的獨(dú)特的組合和在本申請的實(shí)施例中提供的快速存儲器使得能夠立即更新網(wǎng)絡(luò)3000中的一個或所有壓縮機(jī)組件的固件而不需預(yù)約維修。此外，這個特征使得能夠根據(jù)需要對一個或所有壓縮機(jī)組件50增加專用的固件，而不需親臨現(xiàn)場。
當(dāng)然，調(diào)制解調(diào)器2011的上述的用途不限于網(wǎng)絡(luò)操作，并且調(diào)制解調(diào)器2011可被提供在一個獨(dú)立的壓縮機(jī)組件系統(tǒng)50上，作為一個獨(dú)立的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些相同的功能。可以用于一個或幾個以網(wǎng)絡(luò)方式工作的無油兩級壓縮機(jī)的遠(yuǎn)程控制的調(diào)制解調(diào)器通信軟件的細(xì)節(jié)在Centers等人1998，9，30申請的序列號為09／163704名稱為Systems and Methods for Remotely Controlling a Machine的美國專利中描述了，該專利披露的內(nèi)容在此列為參考。
在微處理器板500上的控制固件的操作提供了極大的優(yōu)點(diǎn)。所述根據(jù)的操作在下面詳細(xì)的流程圖和附錄中的文件源代碼中被詳細(xì)說明了。
如圖9所示，在4000，程序被開始執(zhí)行。在4002，微處理器開始工作而配置地址范圍和各個定時器。在4003，報警器液晶顯示器(LCD)接通，LED顯示器(溫度壓力)被設(shè)置為(‘……’)指示，從而表示已經(jīng)執(zhí)行程序的第一部分。在4004，LCD顯示模塊被測試以便確保其是有效的。如果在4005沒有響應(yīng)，則琥珀色的LCD閃爍，中止程序執(zhí)行，因為主顯示不工作。在4006，如果LCD響應(yīng)，但是表示顯示器RAM故障，則在4006紅色LCD閃爍，并中止程序執(zhí)行。在4008，如果主顯示(LCD)或RAM故障，則在因致命故障的程序停止點(diǎn)，使主程序中止。在4010，根據(jù)在4007確定的范圍測試RAM，并且如果有錯誤，則在4009停止。在4012，對快速存儲器進(jìn)行校驗和的計算，如果在4014快速存儲器中不存在數(shù)值，則把數(shù)值寫入，并設(shè)置快速存儲器的軟件寫保護(hù)(SWP)特征。設(shè)置快速存儲器的SWP特征使得快速存儲器能夠進(jìn)行大容量編程和以后的SWP／校驗和布置。在4016，校驗和與存儲的值進(jìn)行比較，如果不一致，在4018，LCD屏幕顯示錯誤信息。這不是一種致命錯誤，允許用戶選擇地小心繼續(xù)。在4019，如果鍵盤上的F3鍵被保持按下，則程序進(jìn)入下載子程序，使快速存儲器通過MODEM端口利用來自外部程序源的程序?qū)Π寮虞d。在4020，結(jié)束BOOTROM程序，跳到快速存儲器中的主程序。
如圖10所示，4021是由圖9的BOOTROM部分跳到主程序的起點(diǎn)。在4022，微處理器(U1)設(shè)置要被使用的特定端口，并且LCD顯示器被加電。在4024，進(jìn)入測試傳感器的有效輸入條件的循環(huán)。在所述循環(huán)中，測試所有的輸入，在4026給出錯誤信息，直到所有輸入被通過。小的錯誤(過濾器DP開關(guān))將允許機(jī)器操作，但對于其它致命錯誤，則壓縮機(jī)組件不操作，直到這些錯誤(電機(jī)過載，溫度和壓力傳感器錯誤)被清除。在4028，ARCNET網(wǎng)絡(luò)處理器利用當(dāng)前表之外的偽數(shù)被初始化，然后在4030測試重復(fù)的ID。這是查找重復(fù)的第一部分，在3個或多個系統(tǒng)配置中有效。如果發(fā)現(xiàn)重復(fù)，則在4032通知操作者選擇另一個ID。在4034，系統(tǒng)定時器、時間和日期被設(shè)立，并設(shè)置調(diào)度和調(diào)制解調(diào)器的配置。監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和傳感器輸入的背景操作也被啟動。在4036，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)節(jié)點(diǎn)數(shù)，并在4038和4039再次測試。這一測試對于2節(jié)點(diǎn)或更多的節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)是有效的。在4040，進(jìn)入主菜單(未運(yùn)行的空狀態(tài))。如果收到壓縮機(jī)組件啟動指令，則壓縮機(jī)組件將進(jìn)入最后選擇的運(yùn)行方式。在4050，如果進(jìn)入訪問隱含的鍵參數(shù)菜單的輸入鍵程序，則它們在4052被處理。在4054，在操作菜單上的F1選擇壓縮機(jī)組件的操作方式。在4056，和4057，執(zhí)行“繼續(xù)運(yùn)行”，在4058和4060，執(zhí)行“自動-雙定時停止”，在4062和4064，執(zhí)行“網(wǎng)絡(luò)方式”。在4066，F(xiàn)2選擇維修菜單，所述菜單在4068允許設(shè)置和配置不包括在方式菜單中的參數(shù)。在4070，在時間到時(3分鐘)，顯示器從任何子菜單轉(zhuǎn)換到主菜單。
圖11說明隱含的菜單程序4052。在4072，通過輸入方式類型、馬力、壓力范圍、初始化“生產(chǎn)準(zhǔn)備”，允許設(shè)置小時計時器，允許設(shè)置停機(jī)記錄壓力與溫度報警點(diǎn)，如果和缺省值不同的話。在4074，設(shè)置鍵盤口令觸發(fā)器。設(shè)置鍵盤口令觸發(fā)器使得鍵盤忽略輸入，直到利用相同程序復(fù)位。這防止使用者改變操作參數(shù)。在4076，是用于校準(zhǔn)壓力傳感器的服務(wù)菜單。在4078，可以進(jìn)行溫度探針的校準(zhǔn)。在4080，是允許操作者直接改變EEPROM的內(nèi)容的“編輯”。任何位置都可以被改變和輸入；菜單對所述改變發(fā)出一個警告。在4082，EEPROM刪除程序進(jìn)行EEPROM的完全刪除，使之成為空狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)容被攪亂時，或者在對于不同的線路需要對板進(jìn)行重新配置時，這是有用的。在4084，如果沒有鍵輸入匹配，則結(jié)果不起作用，并返回主菜單。
圖12所示是操作方式的流程圖。這部分在4090從主菜單調(diào)用，并且在4092，允許操作者選擇壓縮機(jī)組件的操作方式為自動／雙重方式，在4094檢查是否繼續(xù)運(yùn)行，在4096檢查是否網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。在4098，自動雙重方式具有兩個能夠設(shè)置操作參數(shù)的子菜單。在4100按下F1，能夠設(shè)置加載和卸載壓力。在4102按下F2，能夠設(shè)置自動雙重停機(jī)定時器，其設(shè)置壓縮機(jī)組件在為停機(jī)而卸載之后運(yùn)行多長時間。在4104，繼續(xù)運(yùn)行方式具有一個子菜單，通過按下F1在4106被訪問，從而建立加載和卸載壓力。當(dāng)壓縮機(jī)組件不停機(jī)時，不需要其它的參數(shù)。
在4108，訪問網(wǎng)絡(luò)方式，即最復(fù)雜的操作方式，其具有5個子菜單，用于配置操作參數(shù)。在4110，通過使用在控制屏上的UP和DOWN箭頭，訪問各個子部分。在這部分中，所有的子菜單返回較高的調(diào)用菜單，只有菜單5例外，其返回菜單1。在4112，如果沒有進(jìn)行選擇，則在3分鐘后程序退回主運(yùn)行菜單。在4114，網(wǎng)絡(luò)菜單1，F(xiàn)1，訪問停機(jī)定時器，其確定在達(dá)到停機(jī)條件之后還運(yùn)行多長時間。在4116，網(wǎng)絡(luò)菜單1，F(xiàn)2，在A-F的范圍內(nèi)，利用特定的‘-’的ID設(shè)置要被壓縮機(jī)組件使用的網(wǎng)絡(luò)ID，從而從網(wǎng)絡(luò)中除去該壓縮機(jī)組件。在4118，網(wǎng)絡(luò)菜單2，F(xiàn)1，表示調(diào)度程序1-9的編輯。這個編輯特征使操作者能夠選擇需要使用的任何指令。在4123，網(wǎng)絡(luò)菜單2，F(xiàn)2，允許進(jìn)行一周內(nèi)的調(diào)度編輯，用于改變程序，每天可以多達(dá)9次被編程。在前面的菜單中，程序按照其設(shè)置的號數(shù)被引用。在4120，網(wǎng)絡(luò)菜單3，F(xiàn)1，允許操作者傳遞在上述各種調(diào)度中輸入的參數(shù)，從而確保所有的機(jī)器都具有輸入的數(shù)據(jù)。否則，數(shù)據(jù)便從機(jī)器“A”發(fā)送，并且可以不反映通過不同的壓縮機(jī)組件節(jié)點(diǎn)輸入的改變。在4122，網(wǎng)絡(luò)菜單3，F(xiàn)2，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中的壓縮機(jī)組件的靜帶壓力范圍。這些范圍是在網(wǎng)絡(luò)上的每個壓縮機(jī)組件的加載和卸載值。在4124，網(wǎng)絡(luò)菜單4，F(xiàn)1，清除壓縮機(jī)組件中的所有程序。在4126，網(wǎng)絡(luò)菜單4，F(xiàn)2，從系統(tǒng)中清除所有程序和調(diào)度。在4128，網(wǎng)絡(luò)菜單5，設(shè)置可以單獨(dú)編程的壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò)延遲時間。該時間規(guī)定在指針到達(dá)下一個機(jī)器之前需要等待多長時間。包括這個特征用于對付短暫的瞬時壓力，這種壓力在壓力下降期間可以引起停機(jī)的壓縮機(jī)組件的不需要的加載。
圖13表示維護(hù)菜單流程圖4150。在4152，提供對菜單子部分1-4的輸入。在4154，子菜單允許以小時為單位設(shè)置和壓縮機(jī)組件的加載與卸載時間、流體過濾器的使用時間、空氣過濾器的使用時間等相關(guān)的各個小時計時器。這一特征還允許當(dāng)過濾器被更換時把維修過濾器小時計時器復(fù)位為0。在4156，允許用戶在壓縮機(jī)組件上瀏覽或改變當(dāng)前時間和日期。改變?nèi)掌冢瘯r間需要一個額外的響應(yīng)以便確保所述改變是需要的。在4158，控制閥測試允許用戶通過啟動排放和卸載電磁閥來改變空氣出口的控制閥的操作。在4160，壓縮機(jī)組件信息允許操作者瀏覽壓縮機(jī)組件設(shè)置參數(shù)、容量、馬力、電壓、報警斷開點(diǎn)等。在4162，菜單允許操作者設(shè)置用于調(diào)制解調(diào)器通信的波特速率。在4164，壓縮機(jī)組件診斷菜單進(jìn)入4168，允許用戶在4170瀏覽按照輸入的16次的順序存儲在EEPROM中的停機(jī)記錄，以便瀏覽網(wǎng)絡(luò)連接的當(dāng)前狀態(tài)，并評定通信的可靠性，并在4174，如果改變了電動機(jī)的類型等等，則改變壓縮機(jī)組件的操作參數(shù)。在4176，菜單允許進(jìn)行調(diào)制解調(diào)器初始化字符串編輯，從而把調(diào)制解調(diào)器配置成所需的操作方式。
圖14是背景操作(中斷)流程圖。主定時中斷程序4180調(diào)用若干個子程序，其中主要的一個是4182的基本定時器功能。這些子程序保持從各個程序部分調(diào)用的時間。這些定時器是減計數(shù)定時器，并且在達(dá)到0時停止。其它的定時器每秒調(diào)用一次，以便維持小時計時器對加載、卸載和過濾器時間的計時。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)被計算，并和操作條件一道被存儲在在有效的壓縮機(jī)組件保持的表中。在4194，由中斷調(diào)用讀鍵盤、傳感器、并控制操作環(huán)境的子程序。此外，停機(jī)條件被測試，并根據(jù)需要被啟動。按照接收的關(guān)于壓力讀數(shù)的數(shù)據(jù)控制運(yùn)行狀態(tài)。
在4186，調(diào)制解調(diào)器中斷，通過調(diào)制解調(diào)器端口接收的數(shù)據(jù)或指令在4188通過該子程序傳遞。字符過濾器排除不屬于有效字符串的字節(jié)，并且在被接收之前，檢查字符串的格式是否正確。在收到有效指令時向回發(fā)出合適的響應(yīng)。在4190執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)中斷子程序，該子程序在4192通過ARCNET接口向其它壓縮機(jī)組件發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。每個壓縮機(jī)組件的操作參數(shù)被發(fā)送和存儲，用于由其它程序進(jìn)行快速確定。
雖然本系統(tǒng)和方法是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明的，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些具體的系統(tǒng)和方法，在所附權(quán)利要求限定的構(gòu)思內(nèi)，可以作出各種改變和改型。
權(quán)利要求
1．一種用于單個無油兩級壓縮機(jī)組件或無油兩級壓縮機(jī)組件網(wǎng)絡(luò)的電子控制系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)組件在操作上和壓力系統(tǒng)相連，在所述壓力系統(tǒng)中，需要把壓力維持在一個所需的范圍內(nèi)，所述電子控制系統(tǒng)用于控制單個壓縮機(jī)組件或壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò)的操作，所述電子控制系統(tǒng)包括測量裝置，其在操作上和第一、第二壓縮機(jī)級相連，用于確定在第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力；處理裝置，其在操作上和測量裝置相連，用于從測量裝置接收信號，用于比較被確定的第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力和一個預(yù)定的可能的壓力范圍；以及在操作上和無油兩級壓縮機(jī)組件以及處理裝置相連的裝置，用于在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
2．如權(quán)利要求1所述的電子控制系統(tǒng)，其中如果在第一和第二壓縮機(jī)級出口的壓力超過一個預(yù)定的可能壓力范圍，控制系統(tǒng)將關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
3．如權(quán)利要求3所述的電子控制系統(tǒng)，其中在第一和第二壓縮機(jī)級的出口空氣壓力通過借助于測量第二級壓縮機(jī)的出口壓力和第一級壓縮機(jī)的出口壓力被確定，使得當(dāng)大約在10秒的時間內(nèi)，第二級壓縮機(jī)出口壓力大于大約80psi，第一級壓縮機(jī)出口壓力小于10psi時，發(fā)出報警，并且控制系統(tǒng)關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
4．如權(quán)利要求1所述的電子控制系統(tǒng)，還包括測量裝置，其在操作上和第一、第二壓縮機(jī)級相連，用于確定在第一、第二壓縮機(jī)級的出口的氣體的溫度；其中處理裝置比較被確定的在第一和第二壓縮機(jī)級出口的溫度和預(yù)定的溫度限制值；以及在操作上和無油兩級壓縮機(jī)組件以及處理裝置相連的裝置，如果所述的溫度超過所述預(yù)定的溫度時，用于在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
5．如權(quán)利要求4所述的電子控制系統(tǒng)，其中在第一、第二壓縮機(jī)級出口的預(yù)定的溫度限制值被設(shè)置為大約435°F。
6．如權(quán)利要求4所述的電子控制系統(tǒng)，其中進(jìn)入第二級壓縮機(jī)的空氣的預(yù)定溫度限制值和壓縮機(jī)組件出口溫度被設(shè)置為大約120°F。
7．如權(quán)利要求4所述的電子控制系統(tǒng)，其中在關(guān)斷壓縮機(jī)組件之后，控制系統(tǒng)記錄4個測量溫度中的那個引起停機(jī)的溫度以及發(fā)生停機(jī)的時間和日期。
8．如權(quán)利要求1所述的電子控制系統(tǒng)，包括至少一個冷卻裝置，其在操作上位于第一級壓縮機(jī)和第二級壓縮機(jī)之間，用于在空氣進(jìn)入第二級壓縮機(jī)之前冷卻空氣；至少一個第二冷卻裝置，其在操作上位于第二級壓縮機(jī)出口和壓縮機(jī)組件出口之間，用于在空氣進(jìn)入終端用戶的空氣系統(tǒng)之前冷卻空氣；在操作上和每個冷卻裝置相連的裝置，用于確定對于每個冷卻裝置中的空氣的一個高的預(yù)定溫度限制值；以及測量裝置，在操作上和每個冷卻裝置相連，用于測量每個冷卻裝置出口的空氣的溫度；以及在操作上和測量裝置以及處理器裝置相連的裝置，當(dāng)每個出口溫度超過預(yù)定的高的溫度限制值時，用于在壓縮機(jī)組件被破壞之前關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
9．如權(quán)利要求1所述的電子控制系統(tǒng)，還包括含有潤滑油的裝置，其在操作上位于第一級以及第二級壓縮機(jī)中，用于潤滑和每個壓縮機(jī)壓縮室隔離的部件；測量裝置，其在操作上和每個含有潤滑油的裝置相連，用于測量潤滑油的壓力；在操作上和含有潤滑油的裝置、測量裝置以及處理裝置相連的裝置，用于確定操作的油壓范圍；以及在操作上和測量裝置以及處理器裝置相連的裝置，當(dāng)油壓偏離預(yù)定的油壓范圍時，用于在壓縮機(jī)組件被破壞之前關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
10．如權(quán)利要求1所述的電子控制系統(tǒng)，還包括在操作上和處理裝置相連的裝置，用于測量在第二級冷卻裝置之后的壓縮機(jī)組件的出口的空氣壓力；在操作上和處理裝置相連的裝置，用于測量在第二級冷卻裝置之后的壓縮機(jī)組件出口的空氣的溫度；在操作上和處理裝置相連的裝置，用于確定壓縮機(jī)組件出口溫度和壓力的范圍；以及在操作上和組件出口溫度與壓力測量裝置相連的裝置，當(dāng)溫度或壓力超過預(yù)定限制值時用于關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
11．如權(quán)利要求11所述的電子控制系統(tǒng)，其中組件出口壓力用于確定用于加載和卸載兩級壓縮機(jī)的時間。
12．一種用于控制單個的無油兩級壓縮機(jī)組件或無油兩級壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò)的方法，所述壓縮機(jī)組件或網(wǎng)絡(luò)在操作上和一個壓力系統(tǒng)相連，在所述壓力系統(tǒng)中，需要把壓力維持在一個所需的壓力范圍內(nèi)，用于控制單個的壓縮機(jī)組件或壓縮機(jī)組件網(wǎng)絡(luò)的操作，所述方法包括以下步驟在操作上把一個電子控制系統(tǒng)和至少一個兩級壓縮機(jī)組件相連；確定在第一、第二壓縮機(jī)級出口的壓力；比較被確定的第一、第二壓縮機(jī)級的出口壓力和一個預(yù)定的可能的壓力范圍；以及如果被確定的在第一或者第二壓縮機(jī)級的出口壓力等于或大于所述預(yù)定的可能壓力范圍時，在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中在第一和第二壓縮機(jī)級的出口空氣壓力通過借助于測量第二級壓縮機(jī)的出口壓力和第一級壓縮機(jī)的出口壓力被確定，使得當(dāng)大約在10秒的時間內(nèi)，第二級壓縮機(jī)出口壓力大于大約80psi，第一級壓縮機(jī)出口壓力大約小于10psi時，發(fā)出報警，并且控制系統(tǒng)關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
14．如權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟確定在第一、第二壓縮機(jī)級的出口的氣體的溫度；比較被確定的在第一和第二壓縮機(jī)級的出口溫度和預(yù)定的溫度限制值；以及如果所述的溫度超過所述預(yù)定的溫度時，在壓縮機(jī)組件被損壞之前使壓縮機(jī)組件停機(jī)。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其中在第一、第二壓縮機(jī)級出口的預(yù)定的溫度限制值被設(shè)置為大約435°F。
16．如權(quán)利要求14所述的方法，其中進(jìn)入第二級壓縮機(jī)的空氣的預(yù)定溫度限制值和壓縮機(jī)組件出口溫度被設(shè)置為大約120°F。
17．如權(quán)利要求14所述的方法，其中在關(guān)斷壓縮機(jī)組件之后，控制系統(tǒng)記錄4個測量溫度中的那個引起停機(jī)的溫度以及發(fā)生停機(jī)的時間和日期。
18．如權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟通過在操作上位于第一級壓縮機(jī)和第二級壓縮機(jī)之間的至少一個冷卻裝置，在空氣進(jìn)入第二級壓縮機(jī)之前冷卻空氣；通過在操作上位于第二級壓縮機(jī)出口和壓縮機(jī)組件出口之間的至少一個第二冷卻裝置，在空氣進(jìn)入終端用戶的空氣系統(tǒng)之前冷卻空氣；在操作上和每個系統(tǒng)相連的裝置，用于確定對于每個冷卻裝置中的空氣的一個高的預(yù)定溫度限制值；以及通過在操作上使測量裝置和冷卻裝置相連，測量每個冷卻裝置出口的空氣的溫度；以及當(dāng)每個出口溫度超過預(yù)定的高的溫度限制值時，在壓縮機(jī)組件被破壞之前關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
19．如權(quán)利要求12所述方法，還包括以下步驟設(shè)置在操作上位于第一級以及第二級壓縮機(jī)中含有潤滑油的裝置，用于潤滑和每個壓縮機(jī)壓縮室隔離的部件；通過在操作上和每個含有潤滑油的裝置相連的測量裝置，測量第一級壓縮機(jī)和第二級壓縮機(jī)的潤滑油的壓力；確定預(yù)定的操作的油壓范圍；以及當(dāng)油壓偏離預(yù)定的油壓范圍時，在壓縮機(jī)組件被破壞之前關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
20．如權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟測量在第二級冷卻裝置之后的壓縮機(jī)組件的出口的空氣壓力；測量在第二級冷卻裝置之后的壓縮機(jī)組件出口的空氣的溫度；確定壓縮機(jī)組件出口溫度和壓力的范圍；以及當(dāng)溫度或壓力超過預(yù)定限制值時用于關(guān)斷壓縮機(jī)組件。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種電子控制系統(tǒng),用于控制獨(dú)立的無油兩級壓縮機(jī)組件或無油兩級壓縮機(jī)組件的網(wǎng)絡(luò),并用于防止所述壓縮機(jī)組件的破壞。所述電子控制系統(tǒng)使用壓力傳感器和溫度傳感器檢測實(shí)際的停機(jī)條件或根據(jù)壓縮機(jī)組件的操作狀態(tài)以及在壓縮機(jī)組件的關(guān)鍵位置的當(dāng)前溫度或壓力預(yù)測停機(jī)條件。通過實(shí)難已經(jīng)確定,如果第二級壓縮機(jī)的入口壓力小于第二級壓縮機(jī)的出口壓力超過一個允許值,則在第二級壓縮機(jī)組件中將發(fā)生高溫條件,因而使壓縮機(jī)停機(jī)。還已經(jīng)確定,在這種情況下,首先發(fā)生壓力差,并且電子控制系統(tǒng)根據(jù)壓力差數(shù)據(jù)可以預(yù)測故障,并在第二級壓縮機(jī)發(fā)生故障之前關(guān)斷壓縮機(jī)。然后電子控制系統(tǒng)在非易失存儲器中記錄停機(jī)事件,并在LCD顯示器上性操作性顯示停機(jī)的原因。在對等的網(wǎng)絡(luò)中可以連接多個電子控制系統(tǒng),用于協(xié)調(diào)控制被連接在同一個空氣分配系統(tǒng)的多個壓縮機(jī)。本發(fā)明還披露了一種使用所述電子控制系統(tǒng)控制壓縮機(jī)組件的操作的方法。
文檔編號F04B49/10GK1290328SQ98812061
公開日2001年4月4日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者斯蒂芬·D·森特斯, 鮑爾·G·莫法特 申請人:科爾特克工業(yè)公司