专利名称：一种电制冷机压缩机变频自动调节装置的制作方法
技术领域 本实用新型涉及一种电制冷机压缩机变频的控制装置，具体的说，涉及了一种电制冷机压缩机变频自动调节装置。
背景技术：
制冷机是空调的主要辅属设备，它对企业的生产工艺指标及安全至关重要，其产生的冷冻水是空调的主要制冷动力；制冷机有很多种类，常用的有溴化锂制冷机和电制冷机，电制冷机主要包括蒸发器系统、冷凝器系统、给水系统、压缩机系统、制冷剂系统、控制系统等，其中，制冷机压缩机系统运行时，冷冻水流过蒸发器，由蒸发器内的制冷剂蒸发吸热，随后冷冻水被冷冻泵送到空调表冷器中，在翅化的盘管中流动，带走空气的热量，冷冻水吸热后温度升高，然后返回冷水机组，形成了闭环式冷冻水循环；来自蒸发器的制冷剂R134a蒸气流入压缩机，经旋转叶轮加压升温后排入冷凝器，届时，由冷却水吸收制冷剂蒸气的热量，使之冷却、冷凝；冷却水由外部水源，一般是冷却塔提供；冷凝后的制冷剂液体从冷凝器流入流量控制室，由里面的节流装置来控制蒸发器的制冷剂供液量，这样就完成了整个制冷剂的循环。
制冷机压缩机是利用电能使制冷剂从蒸发器压力提高到冷凝器压力，通常把这两个压力差称之为压缩机组压差，如果设法降低压差，那么能耗就可以减少；为了使离心式压缩机的运行效率达到最高，必须降低压缩机的转速，使之与负荷所需的“压头”相匹配，而这个“压头”是由冷冻水及冷却水的水温所决定的；如果压缩机的转速下降过大，会使制冷剂气流逆叶轮运转方向流动，造成喘振；喘振的危害喘振的发生可导致对导流叶片和滑动轴承的冲击，这是致命的，因此对于某一压头，在转速下降的过程中，必然对应存在一个最佳转速，理论上位于喘振临界点，使得机组的运行效率达到最佳；应用在定转速机组上的预旋转导流叶片的作用是，限制并控制流入压缩机的制冷剂流量。
对于电制冷机，压缩机与导叶阀的配比很重要，而现有技术中，通常是按照提前分析出的固定配比值，通过导叶阀的伺服电机执行器，对压缩机导叶阀和制冷剂流量进行开度控制，使制冷机运行效率达到最佳。
但采用该控制方法，在长期的使用过程中发现其存在两大弊端 一、通常，电制冷机电机采用的是大功率高速电机，转速比较高；当制冷机的负载降低时，导流叶片开启度逐渐减小，制冷剂流量减小，制冷量减小，在整个容量控制过程中压缩机电机仍维持固定高速恒定转速不变；这样将造成极大的电能浪费和噪音，噪音大多超过110dB，严重的影响了值班人员的正常工作，给他们的身心健康产生了严重的损害，同时，对周围的环境也造成了影响； 二、制冷机在设计中，考虑的是制冷机组的任务是输出给定温度的冷冻水1、假设机组的冷冻水出水温度为一定值，那么要降低机组压差，只有设法降低ECWT值，即冷冻水进水温度；降低ECWT取得的节能量是机组在较低的ECWT情况下运行的时间的函数，除了上面所谈到的降低ECWT值的办法以外，我们不能忽视另一点，即室外环境温度；必须设定好冷冻水的温度和冷却水系统，充分利用环境温度降低冷却水水温，有效地控制机组的负荷，使机组在最合理的状态下运行；由于制冷机在较高的蒸发温度下工作，制冷机的效率得到提高；蒸发温度每提高1℃，制冷机可提高3％-5％；导致每年会浪费数万度计的电能；2、电制冷机压缩机电机是以额定的转速来运行的，传动机构带动压缩机作高速恒定运行，启动方式为星-三角启动；一次启动电流高达满负荷电流的200-250％，二次启动电流甚至可能高达满负荷电流的500％，对电网冲击较大，这样不仅加大了对电网的冲击，还造成了电能的极大浪费。
为了解决以上技术难题，很多制冷机企业和使用单位都在潜心研究，均未能找出合理的、适合现有技术的解决方案。
发明内容
为了克服现有变频技术在制冷机运用中存在的不足，本实用新型提供一种能使制冷机噪音降低且节约电能的、结构设计灵巧、变频精度高的电制冷机压缩机变频自动调节装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，包括压缩机电机，三相电源，制冷机程序控制器，与制冷机程序控制器连接的制冷机安全信息采集系统，由制冷机程序控制器控制的导流叶片伺服电机，在压缩机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接导流叶片伺服电机执行动作传感器以获取变频信息； 所述传感器是角度传感器，所述角度传感器的轴柄安装在连动机构一端，所述连动机构的另一端安装在导流叶片伺服电机的执行动作输出轴上； 所述连动机构包括安装在导流叶片伺服电机的执行动作输出轴上的扇形轮，设置在扇形轮扇面上的扇形轨道，设置在扇形轨道上的轨道轮，连杆和一端固定的复位拉簧，其中，所述连杆一端呈直角与角度传感器的轴柄固定连接，所述连杆另一端呈直角设置有安装轴，所述轨道轮安装在所述安装轴上，所述连杆另一端连接复位拉簧的另一端。
基于上述，所述扇形轨道夹设在不少于三块可调夹块上，所述扇形轮扇面上设置有不少于三条可调夹块滑移槽，每块所述可调夹块设置在对应的可调夹块滑移槽内，所述可调夹块上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮扇形端面对应每一条可调夹块滑移槽处均设置有一个丝杠孔，穿过每一个所述丝杠孔均设置有一条丝杠，所述丝杠一端穿过所述可调夹块的丝杠丝孔设置并顶在所述可调夹块滑移槽末端。
基于上述，所述丝杠伸出扇形轮扇形端面一端的端面上设置有可调螺丝孔。
基于上述，所述扇形轨道一端固定于扇形轮扇面上。
基于上述，所述丝杠伸出扇形轮扇形端面一端的直径大于丝杠孔的直径。
基于上述，所述扇形轮上设置有丝杠定位销钉，所述丝杠的侧面设置有定位槽，所述丝杠定位销钉穿过扇形轮设置在丝杠的定位槽内。
基于上述，该变频自动调节装置还包括有输出轴固定装置，所述输出轴固定装置包括固定板和设置在固定板上的轴孔座，所述固定板上设置有螺栓孔，所述轴孔座设置有用于连接导流叶片伺服电机执行动作输出轴的轴孔；所述扇形轮上设置有长条螺栓孔，所述固定板通过穿过螺栓孔和长条螺栓孔的螺栓固定在所述扇形轮上；所述扇形轮上设置有两条长条螺栓孔，所述固定板上对应长条螺栓孔设置有两排螺栓孔。
基于上述，所述连杆包括上连杆和下连杆，所述上连杆和所述下连杆上分别设置有长条孔，所述上连杆和所述下连杆通过穿过长条孔的连接螺栓固定在一起。
基于上述，所述轨道轮的轮面上设置有一层绝缘层。
经过实用新型人的潜心钻研和不断的改进，本实用新型相对于现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，其有益效果主要在于 1、采用该装置的变频功能，可使制冷机节约大量电能，给使用者节约巨大的成本； 2、采用该装置的变频功能，可使制冷机时刻处于变频状态，这样也使得压缩机的电机所产生的噪音大大降低，利于工作人员身心健康，给周围创造良好的工作环境； 3、该装置结构设计灵巧，巧妙的利用了现有技术的不足，并结合现有技术的特点进行技术改造，其改造简单，改造成本低，效果突出，且遇到故障恢复到原控制结构相当简单，利于现有技术的更新换代； 4、该装置采用的带有可调轨道的扇形轮，可根据某个工作点的需要进行制冷量的微调节，以达到制冷机的精准控制，可以很好的控制喘振的发生，为使用者带来了极大的方便； 5、解决了导流叶片不好控制的问题为防止R134a制冷剂的泄漏，导叶阀的设计是全封闭结构，即导流叶片一经安装完毕从外表是无法调整的，想要调整则必须停机，停机后，首先把R134a制冷剂回收到储液灌中，然后才能打开导流管进行调整；而该装置可以在线调试，不用停机，更不用把R134a制冷剂回收到储液灌中，就可以进行精确调整； 6、导流叶片是美国约克制冷机专利产品，价格昂贵，成本高；而该装置不再使用导流叶片，在今后的设备维修中又可节约一大笔开支。
图1是本实用新型的实施例的结构示意图； 图2是本实用新型的扇形轮的平面结构示意图； 图3是本实用新型的图2中A部分的放大结构示意图； 图4是本实用新型所述输出轴固定装置的结构示意图； 图5是本实用新型所述连杆的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，包括制冷机的压缩机电机6，三相电源9，制冷机程序控制器2，与制冷机程序控制器2连接的制冷机安全信息采集系统1，由制冷机程序控制器2控制的导流叶片伺服电机3，其中，在压缩机电机6和三相电源9之间连接电机变频器5，电机变频器5连接导流叶片伺服电机执行动作传感器4以获取变频信息； 所述制冷机安全信息采集系统1包括用于制冷机安全信息采集的各种传感器； 所述传感器4是角度传感器，所述角度传感器的轴柄8安装在连动机构一端，所述连动机构的另一端安装在导流叶片伺服电机3的执行动作输出轴7上； 所述连动机构包括安装在导流叶片伺服电机3的执行动作输出轴7上的扇形轮11，设置在扇形轮11扇面上的扇形轨道12，设置在扇形轨道12上的轨道轮13，固定架10，连杆14和一端固定的复位拉簧17，其中，所述连杆14一端呈直角与角度传感器4的轴柄8固定连接，所述连杆14另一端呈直角设置有安装轴15，所述轨道轮13安装在所述安装轴15上，所述连杆14另一端连接复位拉簧17的另一端；其中，所述角度传感器4固定在固定架10上，所述复位拉簧17一端固定在固定架10上； 基于上述，所述轨道轮13的轮面上设置有一层绝缘层，以防止静电对本装置变频精度的干扰。
如图2和图3所示，基于上述，所述扇形轨道12一端固定在扇形轮11的扇面上，其余部分活动夹设在六块可调夹块18上； 所述扇形轮11扇面上设置有六条可调夹块滑移槽21，每块所述可调夹块18设置在对应的可调夹块滑移槽21内； 所述可调夹块18上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮11扇形端面23对应每一条可调夹块滑移槽21处均设置有一个丝杠孔，其中，穿过每一个所述丝杠孔均设置有一条丝杠16，所述丝杠16一端穿过所述可调夹块18的丝杠丝孔咬合设置，并且，所述丝杠16该端顶在所述可调夹块滑移槽21末端，以防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止出现通过所述丝杠16达不到调节可调夹块18的作用； 基于上述，所述丝杠16伸出扇形轮11扇形端面23的一端20的端面上设置有可调螺丝孔，用于调节丝杠16，便于使丝杠16旋转，并带动可调夹块18上下移动； 基于上述，所述丝杠16伸出扇形轮11扇形端面23的一端20的直径大于所述丝杠孔的直径，该结构的目的在于防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止出现通过所述丝杠16达不到调节可调夹块18的作用； 基于上述，所述扇形轮11上设置有丝杠定位销钉22，所述丝杠16的侧面设置有定位槽，所述丝杠定位销钉22穿过扇形轮11上的销钉孔插设在丝杠16的定位槽内；根据需要，该结构可以设计在丝杠的任何适合位置；该结构的目的在于防止丝杠16在旋转调节过程中向下移动，进而防止出现通过所述丝杠16达不到调节可调夹块18的作用； 如图1、图2和图4所示，基于上述，该变频自动调节装置还包括有输出轴固定装置，所述输出轴固定装置包括固定板25和设置在固定板25上的轴孔座26，所述固定板25上设置有两排螺栓孔28，所述轴孔座26设置有用于连接导流叶片伺服电机3执行动作输出轴7的轴孔29； 所述扇形轮11上设置有两条长条螺栓孔24，所述固定板25通过穿过螺栓孔28和长条螺栓孔24的螺栓27固定在所述扇形轮11上；两排所述螺栓孔28依次对应两条所述长条螺栓孔24设置； 通过该结构，可根据需要，随意调节所述扇形轮11与所述导流叶片伺服电机3执行动作输出轴7的连接位置，利于所述扇形轮11的安装调试，利于提高变频精度。
如图5所示，基于上述，所述连杆14包括上连杆30和下连杆31，所述上连杆30和所述下连杆31上分别设置有长条孔，所述上连杆30和所述下连杆31通过穿过长条孔的连接螺栓32固定在一起；该结构设计是为了使所述连杆14的长短调节方便，利于安装调试，利于提高变频精度。
技术改造时，首先，把原制冷机上的导流叶片控制连杆去掉，把导流叶片锁定到最大位置，开度为100％；然后，在导流叶片伺服电机上加装一个扇形轮，并在扇形轮上通过连动机构加装一个开度为0-90度的角度传感器(DC24V/4-20mA)，当导流叶片伺服电机动作时，带动扇形轮运行，扇形轮带动角度传感器动作；然后，由角度传感器输出4-20mA反馈信号给电机变频器(日本富士FRN450P11S-4)；角度传感器输出的4-20mA反馈信号传输到电机变频器，以此来控制制冷机压缩机电机的运转，根据负荷情况，由制冷机程序控制器、导流叶片伺服电机、角度传感器和电机变频器一起共同控制制冷机压缩机电机频率进行变频调节。
经过大量数据采集和多次反复的试验，该结构的优点是制冷量可以调整，制冷充分，喘震能很好的控制在正常范围以内；尤其是安装简单且扇形轮可以左右任意移动，这样可以更加精确的提高精度，这将给其它制冷机的改造提供了宝贵的数据和成功的经验。
采用本技术的效果 1、设备现状采用1台型号YKFCFBH55CRF电制冷机，制冷量2437KW生产厂家是无锡约克制冷机有限公司，制冷机压缩机电机是ABB公司电机，型号QA280S2A/442KW，电压380V，电流918A，转速2967转/分；该制冷机压缩机电机原来采用星-三角启动(定风量)，然后一直保持在工频状态下运转。
2、测试工具1、噪声测试设备声级计，型号PS-1A，串号0789； 2、三相有功功率DT862-4； 3、电流互感器150A/5AV，精度0.5。
3、节能估算按354KW计算
以节电26.38％来计算W＝354×21×150×0.2638＝333385.164kw.h； 以每千瓦时电价0.66元，每年可节约电费333385.164×0.66＝220034.20824元； 投资回报分析一台制冷机变频投资284500元；投资回报率＝节电效益÷投资成本＝220034÷284500≈78％；投资回报周期＝12个月÷投资回报率＝12÷78％＝15个月。
改造效果 电制冷机电机系统的改造，采用的是变频控制运行方式；08年3月，对3号约克电制冷机进行变频自动控制装置进行实验，经过近4个月的努力，通过对上百个数据的分析，找到了导流叶片与流量之间关系和导流叶片与频率的变量之间的关系，摸清了电机转速与角度的渐开线关系。
首先，把制冷机的导流叶片固定在全开位置不变，当制冷机运行时，通过导流叶片伺服电机的转动来带动扇形轮作同步运动，由传感器输出的4-20mA电流信号反馈到电机变频器控制输入端来控制制冷机电机转速，实现了电制冷机在各种负荷下，功率及制冷量的不断变化，从而达到节电降噪的目的；经过3个多月的运行，节电率达到了26％，噪声由原来的110分贝，降到了83分贝以下；实验取得了圆满成功，而且，因为本实用新型已不再使用导流叶片的控制方式来控制负荷量，打破了约克制冷机导流叶片的专利技术制约；经测算，单台改造电制冷机总投资约28万元，每年实际使用大约5个月左右，可节约用电量33万度，折合人民币近22万元；噪音由原来的110分贝，降到83分贝以下，使职工的身心健康得到了保证。
改造前后数据对比
安装变频自动装置系统后的节电计算 变频装置系统投入运行后，于2008年7月、8月对3号制冷机电机用电情况进行了统计，并与2007年同月份用电情况经行了对比
通过对2007年7月、8月3号制冷机电机用电量对比，计算出变频后节约用电26.38％。
2007年与2008年9月-10月耗电量对比表
2008年9月-10月，单台同比节电113340-79493＝33837度，由此可见采用该装置，使得制冷机具有良好的节能降噪性能，在工作中，可以为企业节约大量能源消耗。
最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，包括压缩机电机，三相电源，制冷机程序控制器，与制冷机程序控制器连接的制冷机安全信息采集系统，由制冷机程序控制器控制的导流叶片伺服电机，其特征在于在压缩机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接导流叶片伺服电机执行动作传感器以获取变频信息；
所述传感器是角度传感器，所述角度传感器的轴柄安装在连动机构一端，所述连动机构的另一端安装在导流叶片伺服电机的执行动作输出轴上；
所述连动机构包括安装在导流叶片伺服电机的执行动作输出轴上的扇形轮，设置在扇形轮扇面上的扇形轨道，设置在扇形轨道上的轨道轮，连杆和一端固定的复位拉簧，其中，所述连杆一端呈直角与角度传感器的轴柄固定连接，所述连杆另一端呈直角设置有安装轴，所述轨道轮安装在所述安装轴上，所述连杆另一端连接复位拉簧的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轨道夹设在不少于三块可调夹块上，所述扇形轮扇面上设置有不少于三条可调夹块滑移槽，每块所述可调夹块设置在对应的可调夹块滑移槽内，所述可调夹块上设置有丝杠丝孔，所述扇形轮扇形端面对应每一条可调夹块滑移槽处均设置有一个丝杠孔，穿过每一个所述丝杠孔均设置有一条丝杠，所述丝杠一端穿过所述可调夹块的丝杠丝孔设置并顶在所述可调夹块滑移槽末端。
3.根据权利要求2所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述丝杠伸出扇形轮扇形端面一端的端面上设置有可调螺丝孔。
4.根据权利要求1或2所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轨道一端固定于扇形轮扇面上。
5.根据权利要求2或3所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述丝杠伸出扇形轮扇形端面一端的直径大于丝杠孔的直径。
6.根据权利要求2所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轮上设置有丝杠定位销钉，所述丝杠的侧面设置有定位槽，所述丝杠定位销钉穿过扇形轮设置在丝杠的定位槽内。
7.根据权利要求1所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于该变频自动调节装置还包括有输出轴固定装置，所述输出轴固定装置包括固定板和设置在固定板上的轴孔座，所述固定板上设置有螺栓孔，所述轴孔座设置有用于连接导流叶片伺服电机执行动作输出轴的轴孔；所述扇形轮上设置有长条螺栓孔，所述固定板通过穿过螺栓孔和长条螺栓孔的螺栓固定在所述扇形轮上。
8.根据权利要求7所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述扇形轮上设置有两条长条螺栓孔，所述固定板上对应长条螺栓孔设置有两排螺栓孔。
9.根据权利要求1所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述连杆包括上连杆和下连杆，所述上连杆和所述下连杆上分别设置有长条孔，所述上连杆和所述下连杆通过穿过长条孔的连接螺栓固定在一起。
10.根据权利要求1所述的一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，其特征在于所述轨道轮的轮面上设置有一层绝缘层。
专利摘要本实用新型提供一种电制冷机压缩机变频自动调节装置，它包括压缩机电机，三相电源，制冷机程序控制器，与制冷机程序控制器连接的制冷机安全信息采集系统，由制冷机程序控制器控制的导流叶片伺服电机，在压缩机电机和三相电源之间连接电机变频器，电机变频器连接导流叶片伺服电机执行动作传感器以获取变频信息；所述传感器是角度传感器，所述角度传感器的轴柄安装在连动机构一端，所述连动机构的另一端安装在导流叶片伺服电机的执行动作输出轴上；该变频自动调节装置结构设计灵巧，变频精度高，节约电能，能使制冷机噪音大大降低，而且利于技术改造，打破了现有专利技术的制约。
文档编号F25B49/02GK201561611SQ20092008992
公开日2010年8月25日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者王建忠, 蔡永强, 马少军, 宁守庆, 王宏涛, 喻涛, 庞朝阳 申请人:河南中烟工业公司郑州卷烟厂