CN111665440B - 用于识别由直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种识别由电子换向直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行的方法，其中通过集成式电动机电子组件来控制所述燃气风机的所述直流电动机，其中通过所述电动机电子组件对所述直流电动机在运行过程中为了达到所述燃气风机的预定风机转速而需要的电流消耗进行测量以作为被测变量，其中通过所述电动机电子组件对所述测得的电流消耗进行似真检验，将在所述预定风机转速下测得的电流消耗值与保存在所述电动机电子组件中的电流消耗参考值特性曲线进行比较，并且当所述测得的电流消耗值偏离于所述参考特性曲线周围的公差范围以外时，由所述电动机电子组件输出报警和/或缺陷代码。

Description

用于识别由直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行的 方法
技术领域
本发明涉及一种利用电动机电子组件(Motorelektronik)来识别由电子换向直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行(fehlerhafter Betrieb)的方法。
背景技术
供暖锅炉使用燃气风机来为供暖锅炉的燃烧器输送与负载相关的燃气-空气混合物量。其中，有诸多影响因素会导致燃气混合物风机在额定范围以外运行。
第一组这样的影响因素基于直流电动机所存在的缺陷，例如错误换向，转子上持续整个使用寿命之久的磁体强度下降，绕组或磁体发热而引起的磁场减弱，或者欠压。再者，第二组是由于转子的轴承摩擦增大而形成的缺陷或者有损于风机叶轮的干扰体
Figure GDA0003712755200000011
所存在的缺陷。第三组影响因素是基于改变了的空气动力特性的影响因素，例如基于变化着的空气密度或者基于堵塞了的吸入区或排气管。
发明内容
因此，本发明的目的是通过直流电动机的电动机电子组件来识别燃气风机由于电动机缺陷、机械缺陷或空气动力缺陷而引起的有缺陷的运行。
这个目的通过根据如下所述的特征组合而达成。
本发明提出一种识别由电子换向直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行的方法，其中通过集成式电动机电子组件来控制所述燃气风机的所述直流电动机。通过所述电动机电子组件对所述直流电动机在运行过程中为了达到所述燃气风机的预定风机转速而需要的电流消耗进行测量以作为被测变量。其中，通过所述电动机电子组件对所述测得的电流消耗进行似真检验，将在所述预定风机转速下测得的电流消耗值与保存在所述电动机电子组件中的电流消耗参考值特性曲线进行比较，并且当所述测得的电流消耗值偏离于所述参考特性曲线周围的公差范围(Toleranzkorridor)以外时，由所述电动机电子组件输出报警和/或缺陷代码。其中，报警也可以触发缺陷代码。
作为电流消耗的替代，也可以总是使用与电流消耗成比例的物理变量，例如直流电动机的功率。本案所涉及的电流消耗始终是定子绕组中流动的电流。
每个前文所述的影响因素或缺陷均会导致直流电动机在特定风机转速下的电流消耗高于或低于保存在参考值特性曲线上的参考值。其中存在以下趋势：第一组与电动机相关的缺陷和第二组机械缺陷导致电流消耗增加，第三组基于空气动力特性的缺陷导致电流消耗下降。因此作为所述方法的一部分，本发明进一步提出：将所述偏差分类成超过所述参考值特性曲线和低于所述参考值特性曲线，并且根据所述分类测定缺陷类型。超过参考特性曲线的参考极限值时，可推断出前两组缺陷，低于参考特性曲线的参考极限值时，可推断出与空气动力特性有关的第三组缺陷。
燃气风机主要是在各种与负载相关的状态下运行，但基本上总是在恒定转速下运行。电动机电子组件优选连续地检测各转速下实际存在的电流消耗并且将该电流消耗与参考值特性曲线的参考值进行比较。当在所述预定风机转速下测得的电流消耗值以最大偏差超过或低于所述参考特性曲线在所述预定风机转速下的参考值时，输出所述报警和/或所述缺陷代码。其中，最大偏差确定了公差范围。上述观察考虑的是准稳态情况，也就是转速在一定时间内不改变。在非稳态情况下也允许存在更高且处于公差范围以外的电流消耗，因为燃气风机的高动力性能是所希望的，此时叶轮能够迅速加速至更高的转速。
在一个实施变体中，所述方法进一步具有以下特征：随着时间的推移定期或连续测量所述预定风机转速下的所述电流消耗值，并且当所述电流消耗值在预定时长内一直处于所述参考特性曲线周围的所述公差范围以外时，才输出所述报警和/或所述缺陷代码。特别是对于与空气动力特性有关的缺陷类型而言，时间这个因素起着重要作用，因为例如由污染引起的变化通常进展缓慢，相应地，直流电动机为达到一定转速所需要的电流消耗只是缓慢减小。上文中所提出的方法步骤通过检测测得电流消耗的时间梯度来将这一点考虑在内，因此是在检测到相对于参考特性曲线的偏差持续了规定时长时，才输出报警和/或缺陷代码。
针对每台所使用的直流电动机，分别在其各自的安装状况下以实验室技术单独测定所述参考特性曲线并存储在所述电动机电子组件中。这样就可以尽可能精确地与电流消耗的额定值进行比较。
在所述方法的进一步方案中，如下设置：所述电动机电子组件具有与所述燃气风机的转速相关的最大电流限制。所述电流限制是将在所述预定风机转速下测得的电流消耗值与允许最大值进行比较，并且在超过所述最大值时，将所述直流电动机的电流消耗限制为所述最大值。这能保证例如在直流电动机阻塞时避免过高电流并限制燃气混合物风机的转速。此外，电流限制还能防止直流电动机过度发热。
在有利的实施中，在所述电动机电子组件上设置具有接口的传输装置，所述传输装置用于将所述测得的且在所述电动机电子组件上经过分析的电流消耗值传输给连接至所述燃气风机的供暖锅炉。例如通过总线***来实现通信以及将测得的且经分析的值传输至供暖锅炉。其中有利的是：可以将直流电动机的以电子方式被检测到的且通过似真检验被检验或分析过的电流消耗值传输至外部设备(供暖锅炉)，该外部设备自身由控制设备控制。如此一来，该设备或者说供暖锅炉自身不必具有缺陷识别装置，确切而言，供暖锅炉的控制设备可对电动机电子组件所提供的信号或者说报警和缺陷代码加以利用。借此可减少该设备或者说供暖锅炉上的应用程序。
在进一步的方案中，所述方法进一步具有以下特征：所述电动机电子组件包括可读出的缺陷存储器，将所述似真检验的所述报警和/或所述缺陷代码存储在所述缺陷存储器中。这样就可以在维护时借助读出设备来确定，在运行过程中检测到并存储了哪些缺陷。
附图说明
关于本发明其他有利改进方案的特征请参阅上文，下面参照附图并结合本发明的优选实施方案予以详细说明。其中：
图1为缺陷类型为空气密度减小时增压与燃气风机的体积流量的关系图，
图2为缺陷类型为排气管堵塞时增压与燃气风机的体积流量的关系图，
图3为缺陷类型为直流电动机效率下降时增压与燃气风机的体积流量的关系图，
图4为在图1至图3的缺陷情况下直流电动机在不同转速下的电流消耗特性曲线以及参考特性曲线的图；
图5为在根据图3的缺陷情况下直流电动机的电流消耗特性曲线以及参考特性曲线和一个方向上的公差范围的图，
图6为用于示意性图示直流电动机的相对于参考值随时间变化的电流消耗值的图。
具体实施方式
图1至图3分别示出形成为径流式风机的燃气风机在出现各种作为影响变量的缺陷类型时的风机特性曲线和设备特性曲线的图，其中纵坐标是增压dp，横坐标是输送体积流量Vpkt。
图1以示意图例示性地示出空气密度改变这一缺陷情况。设备特性曲线10(又称“***特性曲线”)简单地被假设为恒定的。此外，参考特性曲线30和更小空气密度特性曲线40分别在恒定转速N下被图示成参考变量。
图2示出基于***相关缺陷情况(例如供暖锅炉上的排气管堵塞或热交换器变脏)的上升压力损失，该***相关缺陷情况使得标称设备特性曲线10在燃气风机随供暖锅炉启动时就已向左朝更小体积流量偏移(特性曲线50)，并且在运行过程中进一步远离标称设备特性曲线10(特性曲线60)。
在图3中，设备和环境均未受到影响，但图中例示性地示出燃气风机的电动机例如由于发热而引起的效率下降作为缺陷类型。在此，设备特性曲线10保持恒定。参考特性曲线70在恒定转速N下同样保持不变。
图1至图3中例示性所示出的缺陷类型对燃气风机的直流电动机的电流消耗I的影响图示于根据图4的图中。曲线80示出直流电动机在非稳态运行时(也就是在加速或者说燃气风机的风机转速提高期间)与转速N的变化有关的最大允许电流消耗。这个电流极限是在电动机电子组件上实行并且用于例如在直流电动机阻塞时防止过高的电流并限制转速。准稳态运行时恒定转速N下的固定电流消耗是更小的。特性曲线90是与此相关的参考特性曲线。根据图1的空气密度减小以及根据图2的排气管堵塞这两种缺陷类型造成相同转速N_ref下更小的电流，反之，直流电动机发热以及由此引起的效率下降则导致相同转速N_ref下电流消耗增加。特性曲线110表示的是根据图1的缺陷类型，特性曲线120表示的是根据图2的缺陷类型，特性曲线130表示的是根据图3的缺陷类型。
图5示出例如在根据图3的缺陷情况下直流电动机的电流消耗I的准稳态特性曲线98与以实验室技术测定的参考特性曲线95的对比图。在参考特性曲线95周围提供两条偏移的特性曲线82和85，这两条特性曲线确定了公差范围。在相同转速N_ref下具有更高电流消耗I的范围200以及在相同转速N_ref下具有较小电流消耗I的范围300处于公差范围以外。一旦特性曲线98与特性曲线85相交并且直流电动机在公差范围以外的范围200中运行，即输出报警和缺陷代码。图中仅示出根据图3的缺陷类型，当出现根据图1或图2的缺陷类型时，特性曲线98会进入范围300中。此时也会输出报警和/或缺陷代码。
图6以示意图例示性地示出：直流电动机在恒定转速N下的电流消耗值相对于参考值会随着时间t的推移而缓慢改变。虚线150形成参考值。实际连续测得的电流消耗140仅轻微波动并且可处于公差范围内，但是随着时间的推移明显下降，参见平均线160所示。当电流消耗值过长时间地距离参考线150太远时，也会输出报警和缺陷代码。
直接通过燃气风扇的电动机电子组件来进行将测得的电流消耗与参考值特性曲线的参考值比较的似真检验。为此，电动机电子组件也具有电流测量装置和电子控制模块(特别是比较器)，但不限于此。
在电动机电子组件处，在通过微控制器中的比较器进行过电流监测的同时，将电动机电流(电流消耗)施加到微控制器的模/数转换器(ADC)上。用分流器测量电动机电流。而后在PWM循环(PWM＝脉冲宽度调制)的中期分接并换算信号。此外，需要时测量中间电路电压并利用电动机电流算出电动机效率。

Claims (10)

1.一种识别由电子换向直流电动机驱动的燃气风机的有缺陷的运行的方法，其中通过集成式电动机电子组件来控制所述燃气风机的所述直流电动机，其中通过所述电动机电子组件对所述直流电动机在运行过程中为了达到所述燃气风机的预定风机转速而需要的电流消耗或电动机功率进行测量以作为被测变量，其中通过所述电动机电子组件对所测得的电流消耗进行似真检验，将在所述预定风机转速下测得的电流消耗值与保存在所述电动机电子组件中的电流消耗参考特性曲线进行比较，并且当所述测得的电流消耗值偏离于所述参考特性曲线周围的公差范围以外时，由所述电动机电子组件输出报警和/或缺陷代码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在所述预定风机转速下测得的电流消耗值以预定义的最大偏差超过或低于所述参考特性曲线在所述预定风机转速下的参考值时，输出所述报警和/或缺陷代码。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述测得的电流消耗值与所述参考特性曲线的偏差分类成超过所述参考特性曲线和低于所述参考特性曲线，并且根据所述分类测定缺陷类型。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，随着时间的推移定期或连续测量所述预定风机转速下的所述电流消耗值，并且当所述电流消耗值在预定时长内一直处于所述参考特性曲线周围的所述公差范围以外时，才输出所述报警和/或所述缺陷代码。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，针对具体所用的直流电动机以实验室技术测定所述参考特性曲线并存储在所述电动机电子组件中。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机电子组件具有与所述燃气风机的转速相关的最大电流限制，所述最大电流限制是将在所述预定风机转速下测得的电流消耗值与允许最大值进行比较，并且在超过所述允许最大值时，将所述直流电动机的电流消耗限制为所述允许最大值。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机电子组件上设有具有接口的传输装置，所述传输装置用于将所述报警和/或所述缺陷代码传输给连接至所述燃气风机的供暖锅炉，其中通过所述接口可进一步地将在所述电动机电子组件上测得的且在所述似真检验中经检验的所述电流消耗值传输给连接至所述燃气风机的供暖锅炉。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机电子组件包括可读出的缺陷存储器，将所述似真检验的所述报警和/或所述缺陷代码存储在所述缺陷存储器中。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机电子组件包括电流测量装置和电子控制模块。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电子控制模块是比较器或IC控制模块。
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