用於壓縮機的系統和方法

2023-12-03 21:11:11

用於壓縮機的系統和方法
【專利摘要】本發明的系統(100和200)和方法(1600-1900)涉及診斷壓縮機。方法可包括：運行壓縮機(110)，以將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器(266)中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器(180)中；監測中間級儲蓄器的中間級壓力；以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況。還提供運載工具系統(100)，其包括發動機、操作性地連接到發動機上的壓縮機，以及可運行來識別壓縮機的狀況的控制器(130)。
【專利說明】用於壓縮機的系統和方法

【技術領域】
[0001]本文公開的主題的實施例涉及壓縮機診斷。

【背景技術】
[0002]壓縮機壓縮氣體，諸如空氣。壓縮機可由電動馬達驅動，並且可由空氣冷卻。一些壓縮機包括三個具有兩個級的缸體。例如，壓縮機可具有兩個低壓缸體，低壓缸體將中間壓力空氣供應輸送到單個高壓缸體進行進一步壓縮，以最終輸送到空氣儲蓄器。壓縮機和壓縮機構件會經歷多種失效模式，這增大了保持壓縮機健康的難度。
[0003]具有一種不同於目前可獲得的那些系統和方法的系統和方法可為合乎需要的。


【發明內容】

[0004]在實施例中，提供一種用於壓縮機的方法(例如，用於控制和/或運行壓縮機的方法)，其包括以下步驟:運行壓縮機，以將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中。方法進一步包括監測中間級儲蓄器的中間級壓力，以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況。(在實施例中，方法由其它控制器自動執行或者以別的方式執行)。
[0005]在實施例中，提供一種控制器，其可與壓縮機相關聯地運行，壓縮機包括:第一級壓縮機，其構造成將空氣壓縮到中間級儲蓄器中，使其處於第一壓力；以及第二級壓縮機，其構造成接收來自中間級壓縮機的處於第一壓力的空氣，以及將空氣進一步壓縮到壓縮機的主儲蓄器中，使其處於第二壓力；第二壓力大於第一壓力。在該實施例中，控制器可構造成接收與壓縮機的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號，以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況。
[0006]在實施例中，一種系統包括壓縮機系統，其具有第一級壓縮機，其構造成將空氣壓縮到中間級儲蓄器中，使其處於第一壓力；以及第二級壓縮機，其構造成接收來自中間級壓縮機的處於第一壓力的空氣，以及將空氣進一步壓縮到壓縮機系統的主儲蓄器中，使其處於第二壓力；第二壓力大於第一壓力。系統進一步包括控制器，控制器構造成接收與壓縮機系統的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號，以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機系統運行的時期期間的變化來識別壓縮機系統的狀況。
[0007]在實施例中，提供一種壓縮機系統，其包括:用於運行壓縮機以進行下者的器件:將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中；以及用於監測中間級儲蓄器的中間級壓力的器件。在該實施例中，壓縮機系統可包括用於通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況的器件。
[0008]在實施例中，一種方法(例如，用於運行和/或控制壓縮機的方法)包括監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力，以及促動壓縮機的缸體內的活塞。方法進一步包括通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況。(在其它實施例中，方法進一步包括基於和/或響應於檢測到的洩漏狀況來自動地或以別的方式控制壓縮機。在另外的其它實施例中，備選地或另外，方法由控制器自動執行或者以別的方式執行)。
[0009]另一個實施例涉及可與壓縮機相關聯地運行的控制器(例如，控制器可接收來自壓縮機的數據和/或關於壓縮機的數據，基於該數據來診斷狀況，以及基於診斷的狀況來控制壓縮機)。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號。壓縮機進一步構造成通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞在缸體內被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的缸體的排氣閥的洩漏狀況。
[0010]在另一個實施例中，系統包括操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括構造成存儲壓縮空氣的儲蓄器。系統進一步包括可運行來確定壓縮機的狀況的控制器。控制器構造成接收與儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞在缸體內被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的缸體的排氣閥的洩漏狀況。
[0011]在另一個實施例中，壓縮機系統包括用於監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的器件，以及用於促動缸體內的活塞的器件。壓縮機系統進一步包括用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況的器件。
[0012]在實施例中，提供一種方法(例如，用於控制和/或運行壓縮機的方法)，其包括以下步驟:監測壓縮機的曲軸箱壓力；分析監測的曲軸箱壓力；以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。(方法可由控制器自動執行或者以別的方式執行。)
另一個實施例涉及可與壓縮機相關聯地運行的控制器(例如，控制器可接收來自壓縮機的數據和/或關於壓縮機的數據，以及基於該數據來控制壓縮機或其它系統)。控制器構造成接收與壓縮機的曲軸箱內的監測壓力對應的信號，以及分析監測的曲軸箱壓力。控制器可進一步構造成基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。
[0013]在實施例中，系統包括操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括曲軸箱，曲軸箱具有曲軸箱壓力傳感器。系統進一步包括控制器，控制器構造成接收來自曲軸箱壓力傳感器的對應於壓縮機的曲軸箱內的監測壓力的信號。控制器進一步構造成分析監測的曲軸箱壓力，以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。
[0014]在實施例中，提供一種壓縮機系統，其包括用於監測壓縮機的曲軸箱壓力的器件和用於分析監測的曲軸箱壓力的器件。壓縮機系統進一步包括用於基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況的器件。
[0015]在實施例中，提供一種識別壓縮機的洩漏狀況的方法。(例如，方法可包括基於識別的洩漏狀況來控制壓縮機。)該方法包括監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力，以及促動壓縮機的卸荷閥。方法進一步包括通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。
[0016]另一個實施例涉及可與壓縮機相關聯地運行的控制器。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號。控制器進一步構造成通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在壓縮機的卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。控制器可進一步構造成基於和/或響應於檢測到的洩漏狀況，來控制壓縮機。
[0017]另一個實施例涉及一種系統。該系統包括操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括構造成存儲壓縮空氣的儲蓄器和構造成從壓縮機的一部分釋放壓力的卸荷閥。系統進一步包括控制器，控制器可與壓縮機相關聯地運行。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。
[0018]在另一個實施例中，可提供一種壓縮機系統，其有利於基於卸荷閥的循環來識別壓縮機的洩漏狀況。壓縮機系統可包括用於監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的器件，以及用於促動壓縮機的卸荷閥的器件。壓縮機系統可進一步包括用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況的器件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]參照附圖，在附圖中示出本發明的特定實施例和另外的好處，它們在以下描述中更詳細地描述，其中:
圖1是具有壓縮機的運載工具系統的實施例的示意圖；
圖2是包括壓縮機的系統的實施例的示意圖；
圖3是基於壓縮機的檢測構件來控制馬達的曲線圖；
圖4是示出隨時間推移的測量壓力的曲線圖，其中指示壓縮機的壓縮衝程或吸氣衝程;
圖5是包括壓縮機的系統的實施例的示意圖；
圖6是包括壓縮機的系統的實施例的示意圖；
圖7是描繪壓縮機的測量的曲軸箱壓力的曲線圖；
圖8是描繪壓縮機的測量的曲軸箱壓力的曲線圖；
圖9是包括壓縮機的系統的實施例的示意圖；
圖10是描繪壓縮機的測量的曲軸箱壓力的曲線圖；
圖11是包括壓縮機的系統的實施例的示意圖，其中卸荷閥處於打開位置；
圖12是示出無洩漏狀況的壓縮機的儲蓄器的監測壓力的曲線圖；
圖13是示出有洩漏狀況的壓縮機的儲蓄器的監測壓力的曲線圖；
圖14是示出壓縮機的監測壓力的曲線圖；
圖15是示出壓縮機的監測壓力的曲線圖；
圖16是用於監測壓縮機的中間級的壓力以識別其狀況的方法的實施例的流程圖；
圖17是用於基於循環活塞來識別壓縮機的洩漏狀況的方法的實施例的流程圖；
圖18是用於基於測量的曲軸箱壓力來識別壓縮機的狀況的方法的實施例的流程圖；
以及圖19是用於基於循環卸荷閥來識別壓縮機的洩漏狀況的方法的實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0020]本文公開的主題的實施例涉及這樣的系統和方法，S卩，其有利於識別壓縮機的狀況，而且特別地，通過監測的中間級壓力來識別壓縮機的狀況。控制器可構造成促動壓縮機的活塞，同時監測壓縮機的中間級壓力。此外，壓力傳感器(例如，也被稱為檢測構件)可構造成監測中間級的壓力，以便檢測壓力的變化(例如，波動、提高、降低等)。基於中間級的監測壓力的檢測到的變化，控制器可構造成識別壓縮機的與檢測到的壓力變化相關聯的狀況。在實施例中，控制器可進一步構造成傳送與中間級壓力的檢測到的變化有關的警告，以及使該變化與活塞的位置相關聯。警告可為指示壓縮機的中間級壓力的監測到的變化的信號(例如，診斷代碼、聲音、文本、視覺、觸覺等)。這個警告可用來對壓縮機或其一部分提供維護。在實施例中，控制器可構造成基於中間級的檢測到的壓力變化和/或傳送的警告來安排維護操作，以便執行預防性維護。
[0021]本文公開的主題的實施例涉及這樣的系統和方法，S卩，其有利於識別壓縮機內的洩漏狀況，而且特別地，通過在促動活塞的同時監測壓力來識別洩漏狀況。控制器可構造成促動壓縮機的活塞，同時保持儲蓄器內的壓力。此外，壓力傳感器(例如，也更一般地被稱為檢測構件)可構造成監測儲蓄器中的壓力，以便檢測被監測壓力的變化(例如，波動、提高、降低等)。基於檢測到的監測壓力的變化，控制器可構造成檢測與檢測到的壓力變化相關聯的洩漏狀況。在實施例中，控制器可進一步構造成傳送與儲蓄器在活塞促動期間的檢測到的壓力變化有關的警告。警告可為指示壓縮機的儲蓄器的監測壓力的變化的信號(例如，診斷代碼、聲音、文本、視覺、觸覺等)。這個警告可用來對壓縮機或其一部分提供維護。在實施例中，控制器可構造成基於檢測到的壓力變化和/或傳送的警告來安排維護操作，以便執行預防性維護。另外，控制器可構造成基於檢測到的洩漏狀況來自動地控制壓縮機，例如，壓縮機的工作循環可自動減少。
[0022]本文公開的主題的實施例涉及這樣的系統和方法，S卩，其有利於識別壓縮機內的洩漏狀況或其它狀況，而且特別地，通過監測曲軸箱壓力來識別洩漏狀況。控制器可構造成基於監測的曲軸箱壓力來識別壓縮機狀況。此外，曲軸箱壓力傳感器(例如，也更一般地稱為檢測構件)可構造成監測壓縮機的曲軸箱壓力，以便檢測壓力變化(例如，波動、提高、降低等)。基於監測的曲軸箱壓力的檢測到的變化，控制器可構造成確定壓縮機的狀況。在實施例中，控制器可進一步構造成傳送與曲軸箱壓力的檢測到的變化有關的警告。警告可為指示壓縮機的曲軸箱的監測壓力的變化的信號(例如，診斷代碼、聲音、文本、視覺、觸覺等)。這個警告可用來對壓縮機或其一部分提供維護。在實施例中，控制器可構造成基於曲軸箱壓力的檢測到的變化和/或傳送的警告來安排維護操作，以便執行預防性維護。還是另外，控制器可構造成基於和/或響應於監測的空氣壓力，自動地或以別的方式控制壓縮機。
[0023]本文公開的主題的實施例涉及這樣的系統和方法，S卩，其有利於識別壓縮機內的洩漏狀況，而且特別地，通過在促動卸荷閥的同時監測壓力來識別洩漏狀況。控制器可構造成促動壓縮機的用於保持儲蓄器內的壓力的卸荷閥。此外，壓力傳感器(例如，也更一般地稱為檢測構件)可構造成監測儲蓄器的壓力，以檢測變化(例如，波動、提高、降低等)。基於檢測到的監測壓力的變化，控制器可構造成檢測與檢測到的壓力變化相關聯的洩漏狀況。在實施例中，控制器可進一步構造成傳送與儲蓄器在卸料器促動期間的檢測到的壓力變化有關的警告。警告可為指示壓縮機的儲蓄器的監測壓力的變化的信號(例如，診斷代碼、聲音、文本、視覺、觸覺等)。這個警告可用來對壓縮機或其一部分提供維護。在實施例中，控制器可構造成基於檢測到的壓力變化和/或傳送的警告來安排維護操作，以便執行預防性維護。
[0024]參照附圖，相同參考標號在若干視圖中指示相同或相應的部件。但是，不同視圖中包括相同元件不表示給定的實施例必須包括這樣的元件或本發明的所有實施例都包括這樣的元件。
[0025]如本文所用，用語「構件」可定義為硬體的一部分、軟體的一部分或它們的組合。硬體的一部分可至少包括處理器和存儲器的一部分，其中，存儲器包括用以執行的指令。如本文所用，用語「運載工具」可定義為是移動機器的任何資產，移動機器運送人、人群或貨物中的至少一個，或者構造成可從一個位置移動到另一個位置。例如，運載工具可為(但不限於)機車或其它軌道運載工具、聯運貨櫃、海船、採礦裝備、固定的可攜式功率產生裝備、工業裝備、建築裝備等。如本文所用，用語「加載」可定義為其中空氣壓縮到儲蓄器中的壓縮機系統模式。如本文所用，用語「加載啟動」可定義為在壓縮機啟動階段期間的加載狀況的壓縮機系統模式。如本文所用，用語「空載」可定義為其中空氣未壓縮到儲蓄器中的壓縮機系統模式。
[0026]壓縮機壓縮氣體，諸如空氣。在一些實施例中，供應壓縮氣體，以運行由壓縮氣體提供功率的氣動裝置或者其它裝備。壓縮機可用於移動應用，諸如運載工具。以示例的方式，使用壓縮機的運載工具包括機車、公路用運載工具、非公路用運載工具、採礦裝備和海船。在其它實施例中，壓縮機可用於固定應用，例如用於需要壓縮空氣用於氣動裝備等用途的製造或工業應用中。下面的圖中描繪的壓縮機是對各個缸體使用彈簧復位入口和排出閥的壓縮機，其中，各個缸體上的壓差使這些閥移動，這與壓縮機曲柄軸的機械聯接件相反。本發明可應用於具有任一種類型的閥(例如，彈簧復位閥、機械聯接閥等)的機器，而且僅描繪了例如彈簧復位閥，並且這不限制本發明。
[0027]壓縮機的構件可能隨時間的推移而退化，導致壓縮機的性能降低和/或最終失效。例如在運載工具應用中，壓縮機失效可引起道路失效，從而對業主或運營商產生較大的費用。在此語境中，道路失效包括運載工具(諸如機車)在需要使用時不工作，因為壓縮機系統失效或退化，這防礙運行，或者需要停止運載工具，直到可進行修理。在完全失效之前，對壓縮機的退化構件或其它劣化的檢測可用來識別指示劣化的初期故障或其它狀況。響應於對這樣的狀況的檢測，可採取補救措施來減輕壓縮機失效的風險和相關聯的成本。
[0028]目前公開的系統和方法也可用來在壓縮機完全失效之前診斷和/或預測壓縮機中的問題。如果在系統中檢測到壓縮機的劣化或退化，可採取行動來減小問題的發展和/或進一步識別形成的問題。照這樣，客戶通過在初始階段預測壓縮機問題，以減少壓縮機構件的損傷，以及避免壓縮機失效和意外停止，來實現成本節約。此外，如果在早期就檢測和解決了壓縮機問題，則可避免其它壓縮機構件(例如，活塞、閥、襯套等)的二次損傷或依賴於來自壓縮機的壓縮氣體的可用性的裝備的損傷。
[0029]圖1示出運載工具系統100的實施例的框圖。將運載工具系統100描繪成軌道運載工具106 (例如機車)，其構造成通過多個輪子108在軌道102上運行。軌道運載工具包括具有壓縮機110的壓縮機系統。在實施例中，壓縮機是輸送處於高壓的空氣的往復式壓縮機。在另一個實施例中，壓縮機是具有雙向驅動系統的往復式壓縮機，雙向驅動系統沿向前方向和相反的方向驅動活塞。在實施例中，壓縮機接收來自周圍空氣進氣114的空氣。然後空氣被壓縮到大於周圍壓力的壓力，並且壓縮空氣存儲在儲蓄器180中，儲蓄器180由儲蓄器壓力傳感器185監測。在一個實施例中，壓縮機是兩級壓縮機(諸如圖2中示出的)，其中，周圍空氣在第一級中壓縮到第一壓力水平，並且輸送到第二級，第二級將空氣進一步壓縮到高於第一壓力水平的第二壓力水平。處於第二壓力水平的壓縮空氣存儲在儲蓄器中。然後壓縮空氣可按需要提供給一個或多個氣動裝置。在其它實施例中，壓縮機110可為單級或多級壓縮機。
[0030]壓縮機包括曲軸箱160。曲軸箱是用於曲柄軸(未在圖1中顯示)的封殼，曲柄軸連接到壓縮機的缸體(未在圖1中顯示)上。採用馬達104(例如電動馬達)來使曲柄軸旋轉，以驅動缸體內的活塞。在另一個實施例中，曲柄軸可聯接到發動機的驅動軸或者其它功率源上，其它功率源構造成使壓縮機的曲柄軸旋轉。在各個實施例中，可用壓縮機油潤滑曲柄軸，壓縮機油由油泵(未顯示)泵送且噴射到曲柄軸上。曲柄軸通過相應的連接杆以機械的方式聯接到多個活塞上。在曲柄軸旋轉，以在一個或多個級中壓縮氣體時，活塞在它們的相應的缸體內被推拉。
[0031]軌道運載工具進一步包括用於控制與運載工具系統有關的多種構件的控制器130。在實施例中，控制器是計算機化控制系統，其具有處理器132和存儲器134。存儲器可為計算機可讀存儲介質，並且可包括易失性和/或非易失性存儲器。在實施例中，控制器包括多個控制單元，而且控制系統可分布在各個控制單元之中。在又一個實施例中，多個控制器可協作，作為與分布在多個運載工具上的多個壓縮機交互的單個控制器。除了別的特徵以外，控制器可包括用於使得能夠對運載工具運行進行機載監測和控制的指令。固定應用還可包括用於管理一個或多個壓縮機和有關裝備或機器的運行的控制器。
[0032]在實施例中，控制器接收來自一個或多個傳感器150的信號，以監測運行參數和運行狀況，以及相應地調節促動器152，以控制軌道運載工具和壓縮機的運行。在多種實施例中，控制器接收來自一個或多個傳感器的與壓縮機速度、壓縮機負載、增壓壓力、排氣壓力、周圍壓力、排氣溫度，或者與壓縮機或周圍系統的運行有關的其它參數對應的信號。在另一個實施例中，控制器接收來自曲軸箱壓力傳感器170的對應於曲軸箱內的壓力的信號。在又一個實施例中，控制器接收來自曲柄軸位置傳感器172的指示曲柄軸的位置的信號。曲柄軸的位置可由曲柄軸相對於已知位置的角移位識別，使得控制器能夠基於曲柄軸的位置，來確定各個活塞在其相應的缸體內的位置。在一些實施例中，控制器通過對多種構件發送命令來控制運載工具系統。例如在機車上，這樣的構件可包括牽引馬達、交流發電機、缸體閥和節流控制器等。控制器可通過導線連接到傳感器和促動器上，導線可捆在一起形成一個或多個線束，以減小運載工具系統中的用來接線的空間，以及保護信號線不受腐蝕和振動。在其它實施例中，控制器通過有線或無線網絡來進行通信，這可允許添加構件，而不需要專用接線。
[0033]控制器可包括用於記錄壓縮機的運行特性的機載電子診斷。運行特性可包括來自傳感器的與壓縮機或系統的其它構件相關聯的度量。這樣的運行特性可存儲在存儲器中的資料庫中。在一個實施例中，可比較當前運行特性與以往運行特性，以確定壓縮機性能的趨勢。
[0034]控制器可包括用於識別和記錄運載工具系統的構件的潛在退化和失效的機載電子診斷。例如，當識別到潛在退化的構件時，診斷代碼可存儲在存儲器中。在一個實施例中，與別個不同的診斷代碼可對應於可由控制器識別的多種類型的退化。例如，第一診斷代碼可指示缸體的排氣閥有故障，第二診斷代碼可指示缸體的進氣閥有故障，第三診斷代碼可指示活塞劣化或缸體引起漏氣狀況。可定義額外的診斷代碼，以指示其它劣化或失效模式。在另外的其它實施例中，診斷代碼可動態地產生，以提供關於不對應於預定診斷代碼的檢測到的問題的信息。在一些實施例中，控制器基於諸如其它壓縮機系統(諸如在相鄰機車發動機上)的狀況或可用性、環境狀況和整體氣動供應需求的參數，諸如通過減少壓縮機的工作循環來修改來自壓縮機的加壓空氣的輸出。
[0035]控制器可進一步連結到顯示器140上，諸如診斷界面顯示器，從而將用戶界面提供給操作人員和/或維護人員。控制器可響應於通過用戶輸入控制器142輸入的操作員輸入，通過發送命令相應地調節多種壓縮機促動器，來控制壓縮機。用戶輸入控制器的非限制性示例可包括節流控制器、制動控制器、鍵盤和功率開關。另外，可通過顯示器對操作員和/或維修人員報告壓縮機的運行特性，諸如對應於退化構件的診斷代碼。
[0036]運載工具系統可包括連結到控制器上的通信系統144。在一個實施例中，通信系統可包括用於傳輸和接收聲音和數據消息的無線電和天線。例如，數據通信可介於運載工具系統和軌道的控制中心、另一個機車、衛星和/或路旁裝置(諸如軌道開關)之間。例如，控制器可使用來自GPS接收器的信號來估計運載工具系統的地理坐標。作為另一個示例，控制器可通過從通信系統傳輸出的消息，將壓縮機的運行特性傳輸給控制中心。在一個實施例中，當檢測到壓縮機的退化構件時，消息可通過通信系統而傳輸到指揮中心，而且可對運載工具系統安排維護。
[0037]如上面論述的那樣，用語「加載」指的是其中空氣被壓縮到儲蓄器中的壓縮機模式。所描繪的壓縮機是對各個缸體使用彈簧復位入口和排出閥的壓縮機，其中，閥上的壓差使這些閥移動，這與壓縮機曲柄軸的機械聯接件相反。本公開可應用於具有任一種類型的閥的機器，但為了簡潔，在這裡將示出彈簧復位類型。
[0038]控制器可構造成調節下者中的至少一個:壓縮機的運行；壓縮機的計劃維護；壓縮機的維護；壓縮機的保養；壓縮機的診斷代碼；壓縮機的警告等。在實施例中，控制器可構造成基於對壓縮機的中間級在一段持續時間裡的壓力變化的檢測，來調節壓縮機。在更具體的實施例中，控制器可構造成基於中間級的監測的壓力變化和壓縮機的活塞的位置來調節壓縮機。
[0039]控制器可構造成調節下者中的至少一個:壓縮機的運行；壓縮機的計劃維護；壓縮機的維護；壓縮機的保養；壓縮機的診斷代碼；壓縮機的警告等。在實施例中，控制器可構造成基於對儲蓄器在活塞促動期間的壓力變化的檢測來調節壓縮機。在更具體的實施例中，控制器可構造成基於監測的壓力變化和壓縮機的活塞的位置來調節壓縮機。
[0040]控制器可構造成調節下者中的至少一個:壓縮機的運行；壓縮機的計劃維護；壓縮機的維護；壓縮機的保養；壓縮機的診斷代碼；壓縮機的警告等。在實施例中，控制器可構造成基於對曲軸箱壓力變化的檢測來調節壓縮機。在更具體的實施例中，控制器可構造基於監測的壓力變化和壓縮機的活塞的位置來調節壓縮機。
[0041]控制器可構造成調節下者中的至少一個:壓縮機的運行；壓縮機的計劃維護；壓縮機的維護；壓縮機的保養；壓縮機的診斷代碼；壓縮機的警告等。在實施例中，控制器可構造成基於對儲蓄器的壓力變化的檢測來調節壓縮機。在更具體的實施例中，控制器可構造成基於監測的壓力變化和壓縮機的卸荷閥的位置來調節壓縮機。
[0042]壓縮機110可包括檢測構件128，檢測構件128可構造成檢測下者中的至少一個:與在中間級內測量的壓力有關的型式(pattern)、特徵(signature)、水平等,其中，這種檢測指示壓縮機的狀況(在下面更詳細地論述)。可對壓縮機採用檢測構件和/或壓力傳感器(例如壓力傳感器266)來收集數據，數據指示諸如漏氣狀況、進氣閥劣化、排氣閥劣化等的狀況。在實施例中，控制器可構造成基於檢測構件和/或壓力傳感器來調節壓縮機。
[0043]壓縮機110可包括檢測構件128，檢測構件128可構造成檢測下者中的至少一個:與測量的壓力有關的型式、特徵、水平等，其中，這種檢測指示壓縮機的洩漏狀況。特別地，洩漏狀況可涉及壓縮機的儲蓄器的洩漏(例如，排氣閥洩漏等)(在下面更詳細地論述)。可對壓縮機採用檢測構件和/或壓力傳感器(例如壓力傳感器185)來收集指示洩漏狀況的數據。在實施例中，控制器可構造成基於檢測構件和/或壓力傳感器來調節壓縮機。
[0044]壓縮機110可包括檢測構件128，檢測構件128可構造成檢測下者中的至少一個:與測量的曲軸箱壓力有關的型式、特徵、水平等，其中，這種檢測指示壓縮機的洩漏狀況。特別地，洩漏狀況可涉及曲軸箱通氣閥或漏氣狀況(在下面更詳細地論述)。可對壓縮機採用檢測構件和/或壓力傳感器(例如壓力傳感器170)來收集指示洩漏狀況的壓力數據。在實施例中，控制器可構造成基於檢測構件和/或壓力傳感器來調節壓縮機。
[0045]壓縮機110可包括檢測構件128，檢測構件128可構造成檢測下者中的至少一個:與測量的壓力有關的型式、特徵、水平等，其中，這種檢測指示壓縮機的洩漏狀況。特別地，洩漏狀況可涉及壓縮機的儲蓄器的洩漏(在下面更詳細地論述)。可對壓縮機採用檢測構件和/或壓力傳感器(例如壓力傳感器185)來收集指示洩漏狀況的數據。在實施例中，控制器可構造成基於檢測構件和/或壓力傳感器來調節壓縮機。
[0046]檢測構件可為獨立構件(如所描繪的那樣)、結合到控制器構件中或它們的組合。控制器構件可為獨立構件(如所描繪的那樣)、結合到檢測構件中或它們的組合。在另一個實施例中，檢測構件和/或壓力傳感器可為獨立構件(如所描繪的那樣)、結合到控制器構件中或它們的組合。
[0047]圖2示出上面在圖1中闡述的壓縮機的詳細視圖。壓縮機包括三個缸體210、220、230。各個缸體容納活塞218、228、238，活塞通過連接杆240、242、244聯接到曲柄軸250上。曲柄軸被馬達驅動，以循環地將相應的活塞拉到下死點(BDC)，以及將活塞推到上死點(TDC)，以輸出加壓空氣，加壓空氣通過空氣管線280、282、284、286輸送到儲蓄器。在這個實施例中，壓縮機分成兩個級:低壓級和高壓級，以逐步產生加壓空氣。低壓級將空氣壓縮到第一壓力水平，空氣進一步被高壓級壓縮到第二壓力水平。在這個示例中，低壓級包括缸體220、230，而高壓級則包括缸體210。
[0048]在運行中，來自周圍進氣的空氣首先通過進氣閥222、232被吸到低壓缸體中，進氣閥在進氣埠 223、233內打開和關閉。在低壓缸體被拉向BDC時，周圍空氣被吸入，並且進氣閥222、232與進氣埠 223、233分開，以允許空氣進入各個缸體220、230。一旦活塞到達BDC，進氣閥222、232就關閉進氣埠 223、233，以將空氣容納在各個缸體內。然後，活塞228、238被推向TDC，從而壓縮最初被吸入缸體中的周圍空氣。一旦缸體已經將周圍空氣壓縮到第一壓力水平，排氣埠 225、235內的排氣閥224、234就打開，以將低壓空氣釋放到低壓管線280,282中。
[0049]被壓縮到第一壓力水平的空氣發送到中間級儲蓄器260。中間級儲蓄器260接收來自多級壓縮機的一個級的空氣，並且將壓縮空氣提供給多級壓縮機的後面的級。在實施例中，中間級儲蓄器260是通過空氣管線而連接在連續的級之間的罐或其它容積。在其它實施例中，諸如低壓管線280、282的空氣管線提供足以用作中間級儲蓄器的容積，不需要罐或其它結構。
[0050]在實施例中，壓縮機系統還包括中間冷卻器264，中間冷卻器264通過基本恆定壓力的冷卻過程來移除壓縮熱。可與一個或多個中間冷卻器控制器262 —起提供一個或多個中間冷卻器。在一些實施例中，中間冷卻器264與中間級儲蓄器260結合。壓縮空氣的溫度降低會提高空氣密度，從而允許較多質量吸入高壓級中，從而提高壓縮機的效率。中間冷卻器的運行由中間冷卻器控制器262控制，以管理冷卻運行。在實施例中，中間冷卻器控制器262採用通過機械手段進行的恆溫控制，諸如通過金屬的熱膨脹。在具有不止兩個級的多級壓縮機系統中，可在各個中間級處提供中間冷卻器。
[0051]處於第一壓力水平的空氣(例如低壓空氣)從中間冷卻器排到低壓空氣管線284中，然後被吸入高壓缸體210中。更特別地，在活塞218被拉向BDC時，進氣閥212打開，從而允許低壓空氣通過進氣埠 213吸入缸體210中。一旦活塞218到達BDC，進氣閥212就關閉，以密封缸體210內的低壓空氣。然後活塞被推向上，從而將低壓空氣壓縮成高壓空氣。高壓空氣是處於大於第一壓力水平的第二壓力水平的空氣，但是壓縮量將基於應用的要求而改變。隨著壓縮增加，排氣閥214打開，以允許高壓空氣通過排氣埠 215排到高壓管線286中。後冷器270使高壓空氣冷卻，以有利於通過高壓空氣管線288將較大密度輸送到儲蓄器。
[0052]在曲柄軸250旋轉時，以上過程循環地重複，以對儲蓄器180提供高壓空氣，儲蓄器180由儲蓄器壓力傳感器185監測。一旦儲蓄器達到特定的壓力水平(例如140 psi)，壓縮機運行就中斷。
[0053]在一些實施例中，壓縮機包括構造成從壓縮機系統的中間級排出壓縮空氣的一個或多個閥。卸荷閥和/或卸壓閥可在壓縮機運行中斷之後操作，或者可在壓縮機運行期間操作，以減輕壓縮機系統中的壓力。在實施例中，卸荷閥268設置在中間級儲蓄器260中，並且構造成從中間級儲蓄器、低壓空氣管線280、282和中間冷卻器264中排出低壓壓縮空氣。排出壓縮空氣會在壓縮機不工作的期間減小系統構件上的應力，而且可延長系統壽命。在另一個實施例中，卸荷閥268作為卸壓閥操作，以限制中間級儲蓄器260中的壓力增大。在又一個實施例中，進氣閥222、232作為缸體220、230的卸荷閥操作，以允許缸體中的壓縮空氣排回周圍進氣114。在另一個實施例中，系統200可包括卸壓閥(諸如通氣閥174)、在中間冷卻器264上的卸壓閥(在圖4中顯示)、空氣管線286的卸壓閥、在中間冷卻器264上的快速卸荷閥(在圖4中顯示)。
[0054]壓縮機(諸如圖2中示出的壓縮機)運行來對儲蓄器180填充壓縮空氣或其它氣體。一旦壓縮機使儲蓄器填充到確定的壓力值，壓縮機運行就中斷。在一些實施例中，當壓縮機運行中斷時，一個或多個卸荷閥打開，以使壓縮機的中間級通到大氣。缸體的進氣閥和中間級儲蓄器的卸荷閥全部都可作為卸荷閥操作，以使壓縮機的缸體通到大氣。一旦卸荷閥被促動且壓縮機的缸體和中間級已經通到大氣，則儲蓄器內的壓力預計保持恆定，如前面論述的那樣。
[0055]壓縮機110可包括圖1和2中未示出的額外的特徵和/或構件。例如，系統可包括控制管理閥(CMV)、恆溫控制式中間冷卻器系統(TCIS)旁路、快速卸荷閥、用於缸體230的卸荷閥、用於缸體220的卸荷閥、卸壓閥(一個或多個)等。
[0056]曲柄軸可包括第一端，第一端與第二端相對，其中，第一端聯接到各個相應的缸體的一個或多個連接杆上。基於第一端的位置，示出了曲柄軸、缸體和活塞處於BDC位置。BDC位置是第一端處於大約負九十度(-90度)或270度的位置。要理解的是，圖2中示出第一端處於大約三十度(30度)。TDC位置是第一端處於大約九十度(90度)或-270度的位置。
[0057]如上面論述的那樣，控制器可構造成基於下者中的至少一個來調節壓縮機:中間級中的檢測到的壓力變化，或者中間級中的與活塞的位置相關聯的檢測到的壓力變化。在實施例中，壓力傳感器266可在識別或不識別活塞的位置的情況下監測中間級的壓力。在檢測到壓力變化之後，控制器可基於檢測到的變化對壓縮機進行調節，以及/或者傳送警生口 ο
[0058]如上面論述的那樣，控制器可構造成基於下者中的至少一個來調節壓縮機:儲蓄器中的檢測到的壓力變化，或者儲蓄器中在活塞促動期間的檢測到的壓力變化。在實施例中，壓力傳感器可在有或沒有活塞循環的情況下監測儲蓄器的壓力。在檢測到壓力變化之後，控制器可基於檢測到的變化對壓縮機進行調節，以及/或者傳送警告。
[0059]如上面論述的那樣，控制器可構造成基於下者中的至少一個來調節壓縮機:曲軸箱中的檢測到的壓力變化，或者曲軸箱中的與活塞的位置相互關聯的檢測到的壓力變化。在實施例中，壓力傳感器可在有或沒有活塞循環的情況下監測曲軸箱的壓力。在檢測到曲軸箱中有壓力變化之後，控制器可基於檢測到的變化對壓縮機進行調節，以及/或者傳送敬生目口 ο
[0060]如上面論述的那樣，控制器可構造成基於下者中的至少一個來調節壓縮機:儲蓄器中的檢測到的壓力變化，或者儲蓄器中在卸荷閥的促動期間的檢測到的壓力變化。在實施例中，壓力傳感器可在有或沒有卸荷閥循環的情況下監測儲蓄器的壓力。在檢測到壓力變化之後，控制器可基於檢測到的變化對壓縮機進行調節，以及/或者傳送警告。
[0061]在又一個實施例中，一種用於壓縮機的方法包括:運行壓縮機來將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中；監測中間級儲蓄器的中間級壓力；以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來確定壓縮機的狀況。在諸如圖2中示出的兩級壓縮機中，中間級儲蓄器260設置在至少一個低壓缸體和至少一個高壓缸體之間。在一些實施例中，中間級儲蓄器260包括中間冷卻器264。中間級儲蓄器內的壓力由壓力傳感器266測量。在運行中，第一級壓縮機(諸如缸體220、230)將空氣壓縮到中間級儲蓄器260中，使其處於第一壓力。第二級壓縮機(例如缸體210)構造成接收來自中間級儲蓄器的處於第一壓力的空氣，以及將空氣進一步壓縮到主儲蓄器180中，使其處於第二壓力。在正常運行期間，第二壓力大於第一壓力，而且它們都大於周圍空氣壓力。在多級壓縮機中，在處於持續提高的壓力水平的各個連續的壓縮級之間採用中間級儲蓄器。
[0062]通過添加來自壓縮機的第一級的空氣，以及將空氣移到壓縮機的第二級中，來確定中間級儲蓄器260中的壓力。現在參照圖3中的曲線圖300，示出壓縮機110的中間級儲蓄器260的預計壓力380。如顯示的那樣，預計壓力在第一級壓縮機將壓縮空氣排到中間級儲蓄器中時提高，而且預計壓力在空氣從中間級儲蓄器吸入第二級壓縮機中時降低。通過使用圖2的壓縮機110來進行說明，在活塞238在缸體230中完成壓縮衝程時，中間級儲蓄器壓力從初始壓力水平388經歷第一次提高382。在活塞228在缸體220中完成其壓縮衝程時，中間級儲蓄器壓力經歷第二次提高384。最後，在缸體210中的活塞218的吸氣衝程期間，在空氣從中間級儲蓄器中抽出且被抽到缸體210中時，中間級儲蓄器壓力經歷降低386。如果壓力提高382、384匹配降低386，則中間級儲蓄器壓力將回到初始壓力水平388，並且過程隨壓縮機的各周旋轉重複。
[0063]壓縮機系統中的多種故障會影響測量的中間級壓力。在實施例中，診斷壓縮機的方法包括通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來確定壓縮機的狀況。在運行期間，壓縮機I1運行來用壓縮空氣將主儲蓄器180填充到確定的壓力值。在許多實施例中，中間級壓力與儲蓄器壓力成比例地改變。例如，取決於由各個級提供的相對壓縮，中間級儲蓄器260中的壓力可為主儲蓄器180中的壓力的大約15%、25%或50%。因而隨著主儲蓄器中的壓力提高，中間級儲蓄器中的壓力預計也成比例地提高。平均中間級儲蓄器壓力和主儲蓄器壓力之間的預計關係也可受環境和運行狀況的影響。
[0064]在一個實施例中，計算中間級壓力的平均值，並且將其與標稱中間級平均壓力，以及在平均中間級儲蓄器壓力偏離標稱中間級平均壓力的預計值時，識別故障。可根據諸如周圍空氣壓力和周圍空氣溫度的環境狀況來確定標稱中間級平均壓力。也可根據諸如主儲蓄器壓力或壓縮機速度的運行狀況來確定標稱中間級平均壓力。在一個實施例中，標稱中間級壓力是主儲蓄器壓力的百分比，如前面論述的那樣。
[0065]在一些實施例中，根據中間級壓力的平均值和標稱中間級平均壓力之間的偏差來確定壓縮機故障的性質和量級。例如，如果確定平均中間級壓力高於預計值，則高壓缸體210可每個衝程從中間級儲蓄器獲得減小的質量。當獲得減小的質量時，降低386減小，使得平均壓力提高。這種狀況可由多種失效模式造成。例如，在活塞218的吸氣衝程期間的漏氣狀況可允許空氣從曲軸箱160進入到缸體210中，從而降低從中間級儲蓄器中抽出的空氣的質量。在另一個示例中，進氣閥212的失效可阻止空氣吸入到缸體210中。相反，如果確定中間級壓力低於預計值，則低壓缸體220、230可每個衝程對中間級儲蓄器輸送減小的質量。當輸送減小的質量時，提高382、384減小，使得平均壓力降低。如同高壓故障一樣，這種狀況可由多種失效模式造成。例如，在一個或多個活塞228、238的壓縮衝程期間的漏氣狀況可降低輸送到中間級儲蓄器的空氣的質量，因為空氣經過活塞洩漏且進入到曲軸箱160中，如前面論述的那樣。在另一個示例中，排氣閥224、234的失效可阻止壓縮空氣排到中間級儲蓄器中。
[0066]在另一個實施例中，使監測的中間級壓力與壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯，以進一步診斷故障。曲柄軸位置傳感器可用來確定各個活塞的位置。通過使各個活塞的位置與監測的中間級壓力相互關聯，可確定各個活塞的影響，以定位故障。例如，缸體220或缸體230上的漏氣狀況都會導致減小的質量輸送到中間級儲蓄器，以及產生低於預計的平均中間級壓力。當中間級儲蓄器壓力與相應的活塞的位置相互關聯時，可識別造成質量減小的活塞。使用平均中間級壓力以及中間級壓力和活塞位置之間的相互關聯的組合，可識別一個或多個缸體的狀況，以提供關於維護和修理操作的詳細信息。另外，中間級壓力的頻率分析可用來基於壓縮機運行的速率來識別頻率分量。可識別相對於與各個缸體在中間級上的周期性影響相關聯的正常頻率分量的偏差，並且使其與失效模式相互關聯。因而中間級壓力的時域和頻域分析可在完全失效之前提供對壓縮機失效的了解。在又一個實施例中，中間級儲蓄器壓力的分析可與監測的曲柄軸壓力的分析結合，以進一步識別單獨的缸體的洩漏狀況。通過對維護工作人員提供關於需要注意哪些構件的指導，這樣的方法會減少尋找故障的時間和修理成本。
[0067]在又一個實施例中，提供控制器，以確定(例如識別)壓縮機的狀況。控制器構造成接收與壓縮機的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號。控制器進一步構造成通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來確定壓縮機的狀況。在實施例中，控制器與一個或多個中間級壓力傳感器266通信，並且接收來自一個或多個中間級壓力傳感器的對應於監測的中間級壓力的信號。控制器可包括處理器，處理器分析中間級壓力數據，如上面描述的那樣。在一個實施例中，控制器計算中間級壓力在一時期裡的平均值，並且比較該時期裡的平均中間級壓力與標稱中間級平均壓力。在另一個實施例中，控制器使監測的中間級壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯，以進一步確定多個缸體中的一個或多個中的識別的故障的位置和性質。在又一個實施例中，控制器對監測的中間級壓力執行頻率分析，並且基於識別的頻率分量來確定壓縮機的狀況。
[0068]現在參照圖4-6，示出用於壓縮機的方法的一方面。壓縮機(諸如圖1和2中示出的壓縮機)運行來對儲蓄器180填充壓縮空氣或其它氣體。一旦壓縮機使儲蓄器填充到確定的壓力值，壓縮機運行就中斷。在一些實施例中，當壓縮機運行中斷時，一個或多個卸荷閥打開，以使壓縮機的中間級通到大氣。缸體的進氣閥和中間級儲蓄器的卸荷閥全部都可作為卸荷閥操作，以使壓縮機的缸體通到大氣。一旦卸荷閥被促動且壓縮機的缸體和中間級已經通到大氣，則儲蓄器內的壓力預計保持恆定，如前面論述的那樣。
[0069]在實施例中，一種診斷壓縮機的方法包括監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力，促動壓縮機的缸體內的活塞，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況。可通過使儲蓄器180內的壓縮空氣的監測壓力與缸體210內的活塞218的位置的指示相互關聯，來檢測缸體210的排氣閥214的洩漏狀況。轉到圖4，曲線圖400示出壓縮衝程和隨著時間的推移的測量壓力。在壓縮機的正常運行或加載運行期間，在高壓缸體210的各個壓縮衝程(丨)上，儲蓄器180中的測量壓力342提高，因為額外的壓縮空氣品質被迫通過排氣埠 215且進入到儲蓄器180中。在各個吸氣衝程(丨)期間，排氣埠 215關閉，並且儲蓄器180內的測量壓力340預計保持恆定。因而，測量的儲蓄器壓力預計活塞218每旋轉一周而大體逐步地提高一次。因而，在壓縮機的加載運行期間，與各個壓縮衝程相互關聯的監測壓力的變化或無變化可指示壓縮機的故障運行。
[0070]在另一個實施例中，通過使缸體內的活塞在壓縮機處於空載狀況時循環來促動活塞。通過打開一個或多個卸荷閥以使缸體和中間級儲蓄器(如果存在)通到大氣，來保持空載狀況。在空載狀況中，壓縮機的曲柄軸250旋轉，使得活塞218、228、238在它們的相應的缸體內移動，但是，空氣通過打開的卸荷閥來流進和流出缸體。
[0071]如圖5中顯示的那樣，描繪系統500。在活塞238的吸氣衝程期間，空氣流324通過進氣埠 233進入缸體230。類似地，在活塞228的壓縮衝程期間，空氣流326通過進氣埠 223離開缸體220。在這個實施例中，進氣閥222、232用作它們的相應的缸體的卸荷閥。關於缸體210，示出活塞218在吸氣衝程期間使空氣流328通過卸荷閥268、中間級儲蓄器260和進氣埠 213而抽入缸體210中。
[0072]在空載運行期間，缸體210的排氣埠 215和排氣閥214預計保持關閉，以在儲蓄器內保持封閉容積和恆定壓力，只要空氣目前不從儲蓄器180供應到氣動裝置。如果排氣埠 215和/或排氣閥214諸如由於腐蝕或磨損而退化，則排氣閥可能無法在空載運行期間保持不透氣密封，並且壓縮空氣可通過排氣埠 215從儲蓄器洩漏回到缸體210中。取決於儲蓄器內的壓力和排氣閥或排氣埠的退化性質，洩漏可為間歇的，或者難以識別。
[0073]在實施例中，通過使儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力與缸體內的活塞的位置的指示相互關聯來檢測排氣閥214的洩漏狀況。在吸氣衝程期間，在缸體210中產生減小的壓力。減小的壓力是暫時性的，因為通過進氣埠進入的空氣流將使缸體內的壓力恢復為大氣壓力。但在減小壓力的時期期間，具有足夠的洩漏狀況的排氣閥214將允許空氣流322從儲蓄器進入到缸體中。在空氣從儲蓄器中抽出時，空氣流322使儲蓄器壓力降低。即使排氣閥214在靜止狀況下不展示洩漏也可出現這種空氣流322。
[0074]參照圖6，提供系統600，其示出壓縮衝程期間的壓縮機。在活塞218的壓縮衝程期間，在缸體210中產生提高的壓力。以與上面描述的類似的方式，提高的壓力是暫時性的，因為通過進氣埠 213和通過卸荷閥268離開的空氣流338會使缸體內的壓力恢復為大氣壓力。但在壓力提高的時期期間，具有足夠的洩漏狀況的排氣閥214將允許空氣流332從缸體210通過排氣埠 215且進入到儲蓄器180中，使儲蓄器壓力提高。即使排氣閥214在靜止狀況下不展示洩漏狀況，或者當如上面描述的那樣使卸荷閥循環時，也可出現這種空氣流332。取決於壓縮機系統的構造，在活塞218的壓縮衝程期間，活塞228、238可處於它們的相應的旋轉的多種階段。如圖6中顯示的那樣，活塞228已經到達上死點，使得空氣流334通過進氣埠 223離開缸體220。活塞238可如顯示的那樣進行壓縮衝程，使得空氣流336通過進氣埠 233離開缸體230。照這樣，進氣閥222、232繼續用作它們的相應的缸體的卸荷閥。
[0075]在一些實施例中，即使在不可單獨地識別空氣流322 (如在圖5中看到的那樣)和332 (如在圖6中看到的那樣)時，也可檢測到與活塞218的壓縮衝程和吸氣衝程對應的儲蓄器壓力提高和降低。在實施例中，活塞218以已知速率循環，並且在與吸氣衝程或壓縮衝程期間的排氣閥洩漏對應的監測的壓力數據的頻率分析中識別每旋轉一周出現一次的特徵。在其它實施例中，如果排氣閥在活塞的吸氣衝程和壓縮衝程期間洩漏，則可識別每旋轉一周出現兩次的特徵。可改變活塞循環的速率，使得可調節對應於洩漏的頻率分量，以有利於檢測洩漏狀況。在一個示例中，活塞218在第一時期部分期間以第一速率循環，並且在第二時期部分期間以第二速率循環。通過在時域或頻域中比較測量的儲蓄器壓力數據，對於兩個時期中的各個，可考慮測量的儲蓄器壓力中的噪聲或其它變化，使得隔離對應於活塞移動的變化。在其它實施例中，測量的儲蓄器壓力可受來自壓縮機環境的振動或噪聲或者周圍裝備引起的其它失真的影響。在這樣的環境中，活塞以兩個或更多個不同的速率循環可使得能夠識別本來已經被掩蓋的洩漏。另外，活塞218可按小於監測壓力的採樣速率的速率循環，以便對與活塞的移動相互關聯的壓力變化提供充分檢測。照這樣，對測量的儲蓄器壓力的時域分析和頻域分析兩者都可用來識別排氣閥的洩漏狀況。
[0076]在一些實施例中，通過排氣閥214的洩漏可取決於儲蓄器壓力。當儲蓄器壓力高時，可阻止空氣流332從缸體210進入到儲蓄器180中，但是，仍然可導致空氣流322從儲蓄器180進入到缸體210中。當儲蓄器壓力低時，不可導致空氣流322從儲蓄器180進入到缸體210中，但可檢測到空氣流332從缸體210進入到儲蓄器180中。因此，在一些實施例中，診斷壓縮機的方法包括在活塞如上面論述的那樣循環之前，用壓縮空氣將儲蓄器填充到確定的壓力值。正如可改變活塞循環的速率以協助檢測洩漏狀況那樣，可在不止一個儲蓄器壓力水平下執行診斷方法，以檢測在不同的狀況下的洩漏。
[0077]在又一個實施例中，提供控制器來確定壓縮機的狀況。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞在缸體內被促動的時期的變化，來檢測壓縮機的缸體的排氣閥的洩漏狀況。在實施例中，控制器與運載工具系統成一體，諸如控制器130。在又一個實施例中,控制器設有用於維護和修理或診斷操作的測試套件。照這樣，控制器可進一步構造成在至少一部分時期期間促動壓縮機的缸體內的活塞。
[0078]在多種實施例中，控制器可與控制器130、壓縮機促動器152或馬達104相互作用，以促動活塞。另外，控制器構造成與一個或多個儲蓄器壓力傳感器185通信，以及接收對應於監測壓力的信號。控制器還可使與儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號與壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯。活塞的位置可由曲柄軸或馬達的旋轉位置指示，或者由構造成識別壓縮機的缸體內的活塞的位置的傳感器指示。在一個實施例中，曲柄軸位置傳感器172用來確定在缸體中的活塞的位置。
[0079]為了評價壓縮機在多種運行狀況下的健康，控制器可構造成促動處於加載或空載狀況的往復式壓縮機的缸體內的活塞。控制器進一步構造成確認與缸體中的活塞的吸氣衝程對應的監測壓力的降低，以及確認與缸體中的活塞的壓縮衝程對應的監測壓力的提高，如前面論述的那樣。控制器還可構造成對在活塞被促動的時期期間監測的壓力數據執行頻域分析。在一些實施例中，控制器包括能夠分析監測的壓力數據的頻率分量的數位訊號處理器。照這樣，控制器實施診斷方法，並且構造成產生關於壓縮機的診斷信息。
[0080]現在參照圖7-10，示出用於壓縮機的系統的方法的實施例和/或對用於壓縮機的系統的採用。在實施例中，用於壓縮機的方法包括監測壓縮機的曲軸箱壓力，分析監測的曲軸箱壓力，以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。當往復式壓縮機(諸如圖2中顯示的壓縮機110)運行時，曲柄軸250旋轉，使得活塞218、228、238在它們的相應的缸體內移動。在活塞在各周旋轉中移動時，曲軸箱160的有效容積改變。
[0081]為便於說明，在圖7的曲線圖700中示出具有僅一個缸體(諸如缸體210)的單級壓縮機的曲軸箱壓力350。在活塞在壓縮衝程中上升時，曲軸箱的有效容積增加(例如，因為離開曲軸箱的活塞的體積)，從而使得由曲軸箱壓力傳感器(諸如曲軸箱壓力傳感器170)測量的曲軸箱壓力降低。曲軸箱壓力350下降，直到活塞到達上死點，在該點處，曲軸箱壓力達到最小，如波谷352顯示的那樣。在活塞在吸氣衝程中移動時，曲軸箱的有效容積減小，從而使得曲軸箱壓力提高。曲軸箱壓力350升高，直到活塞到達下死點，在此點處，曲軸箱壓力達到波峰354。如圖7中示出的那樣，在對應於活塞的一周旋轉的時期362裡，曲軸箱壓力對應於活塞在缸體內的位置而升高和下降。在多級壓縮機中，諸如具有兩個或更多個缸體的壓縮機，各個活塞的移動會以類似的方式影響曲軸箱壓力。在圖2中示出的壓縮機中，三個活塞218、228、238中的各個將產生類似的周期性壓力變化，它們將取決於曲柄軸的構造而彼此偏移。因此對應的曲軸箱壓力將反映與壓縮機的一個、兩個或更多個活塞的位置相互關聯的多個波峰和波谷。在多級壓縮機中，曲軸箱壓力可與一個或多個活塞的位置的指示相互關聯，以識別各個活塞對曲軸箱壓力的影響。通過使用相互關聯，可確定壓縮機的多個缸體中的一個的狀況。
[0082]如圖7的曲線圖700中顯示的那樣，在健康的壓縮機系統中，曲軸箱壓力350典型地保持低於大氣壓力，大氣壓力被指示為「O」。在多種實施例中，壓縮機包括曲軸箱通氣閥，諸如圖2中的通氣閥174，曲軸箱通氣閥通過在曲軸箱壓力升高時容許空氣離開曲軸箱，以及在曲軸箱壓力下降時限制空氣進入曲軸箱，來調整曲軸箱壓力。照這樣，避免曲軸箱內的壓力過大，以便提高壓縮機系統的效率。因此，在壓縮機系統的運行期間的平均曲軸箱壓力保持在期望範圍中。
[0083]在一個實施例中，分析監測的曲軸箱壓力包括計算在一時期裡的曲軸箱壓力的平均值，以及比較平均曲軸箱壓力與標稱曲軸箱平均壓力。然後可基於計算出的曲軸箱平均壓力和標稱曲軸箱平均壓力之間的差來確定(例如識別)壓縮機的狀況。在實施例中，標稱曲軸箱平均壓力是基於壓縮機和曲軸箱的設計的預計平均壓力。可在壓縮機嶄新或以別的方式知道壓縮機運行良好時，根據經驗測試，確定標稱曲軸箱平均壓力，以建立基線。基線可存儲在存儲器中，並且定期比較基線與實際曲軸箱平均壓力，以監測壓縮機運行。在又一個實施例中，基於環境或運行狀況來計算標稱曲軸箱平均壓力。例如，在一些設計中，曲軸箱壓力可基於周圍空氣溫度或周圍空氣壓力改變。因而可調節標稱曲軸箱平均壓力，以考慮這樣的環境狀況。在其它實施例中，壓縮機運行速度、儲蓄器壓力或壓縮機溫度中的一個或多個與標稱或預計曲軸箱平均壓縮機相互關聯。而在其它實施例中，標稱曲軸箱壓力是預定極限，如果超過預定極限，則需要中斷壓縮機運行。因此可根據壓縮機的這些或其它環境或運行參數中的至少一個或多個來確定標稱曲軸箱平均壓力。
[0084]在健康的壓縮機系統中，曲軸箱平均壓力以及曲軸箱壓力與活塞的位置的相互關聯性可保持基本恆定，如圖7的曲線圖700中示出的那樣。但通氣閥的失效或退化可幹擾對曲軸箱壓力的恰當調整。如果通氣閥被堵塞，則空氣在曲軸箱壓力升高時無法釋放，使得測量的曲軸箱壓力有偏移，例如圖8的曲線圖800中示出的那樣。如顯示的那樣，仍然可在測量的曲軸箱壓力356 (也被稱為曲軸箱壓力356)中檢測到與活塞移動相互關聯的周期性波峰360和波谷358。但曲軸箱平均壓力升高，因為通氣閥無法排出曲軸箱內的多餘壓力。照這樣，曲軸箱通氣閥失效由提高的平均壓力識別，並且可安排合適的維護或修理操作。隨著時間的推移，提高的曲軸箱平均壓力可損害密封件和壓縮機系統的其它構件，而且如果沒有檢查到就可導致壓縮機系統無法運行。提高的曲軸箱壓力還可降低壓縮機系統的效率，因為在活塞在其吸氣衝程中被拉動時該壓力壓在各個活塞上，從而提高馬達104或驅動曲柄軸250的其它功率源上的負載。
[0085]在其它實施例中，使用包括監測曲軸箱壓力的用於壓縮機的方法來識別其它壓縮機失效模式。在一個實施例中，基於監測的曲軸箱壓力和往復式壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯，來識別多個缸體中的一個的狀況。在運行期間，在活塞在壓縮衝程中行進時，空氣在缸體內被壓縮，以對儲蓄器180填充壓縮空氣。為了保持高效運行，其中發生壓縮的缸體的容積基本諸如用內襯密封，或者密封件可用來限制在活塞在缸體內行進時的空氣洩漏。
[0086]現在參照圖9的系統900，示出在壓縮衝程期間的圖2的高壓缸體210。在活塞218的壓縮衝程的至少一部分期間，進氣閥212關閉，從而密封進氣埠 213，而且排氣閥214關閉，從而密封排氣埠 215。在進氣埠和排氣埠密封的情況下，缸體210的內部容積預計基本密封，使得缸體內的空氣可被壓縮。由於活塞218和缸體內壁290之間的磨損或用來保持封閉容積的內襯或密封件的其它退化，空氣可在活塞218和缸體內壁290之間洩漏到曲軸箱160中，如箭頭370示出的那樣。活塞或缸體壁的磨損可由多種問題引起，例如活塞未對齊，或者在潤滑油不夠的情況下或者在油溫過高時運行。另外，密封件或缸體內襯可由於曲軸箱壓力過高而退化，諸如這可由前面論述的通氣閥的失效引起。不管根本原因如何，在空氣從缸體210洩漏經過活塞218且進入到曲軸箱160中時，形成活塞漏氣狀況(如箭頭370示出的那樣)。
[0087]由活塞漏氣狀況引起的進入到曲軸箱中的空氣流會影響曲軸箱壓力傳感器170測量的曲軸箱壓力。以說明的方式，圖10的曲線圖1000示出健康的曲軸箱壓力372，這類似於圖7的曲線圖700中示出的那個。當缸體已經退化時，曲軸箱壓力可形成漏氣指示374。在一個實施例中，漏氣指示374是測量的曲軸箱壓力在活塞的壓縮衝程期間提高。通過使用曲柄軸位置傳感器172，可確定各個活塞的位置，使得識別各個位置的壓縮衝程。通過使識別的漏氣狀況374與給定活塞的壓縮衝程相互關聯，可識別給定缸體的漏氣狀況。識別其中出現漏氣狀況的特定缸體有利於修理和提高維護操作的效率。
[0088]除了識別漏氣狀況的存在之外，可估計漏氣狀況的嚴重性。如圖10的曲線圖1000中示出的那樣，漏氣狀況可作為曲軸箱壓力在壓縮衝程期間的提高而呈現。在漏氣狀況不那麼嚴重的其它實施例中，漏氣指示可為曲軸箱壓力在壓縮衝程期間的降低幅度的減小。換句話說，測量的曲軸箱壓力的波峰376和波谷378之間的差減小可指示漏氣狀況，即使曲軸箱壓力在壓縮衝程期間不升高。
[0089]圖7-8和10中的相應的曲線圖700、800和1000中的監測的曲軸箱壓力的圖示展示了單個缸體的作用。在具有兩個或更多個缸體的壓縮機系統中，各個缸體對曲軸箱壓力產生類似的作用，使得產生的曲軸箱壓力反映那些作用的組合。在另一個實施例中，通過識別監測的曲軸箱壓力在一個或多個已知頻率下的頻率含量，來分析監測的曲軸箱壓力。基於壓縮機運行的速率來確定已知頻率。如上面提到的那樣，監測的曲軸箱壓力預計在活塞在缸體內循環時升高和下降。因而監測的曲軸箱壓力包括和與活塞移動相關聯的每旋轉一周出現一次的特徵對應的周期性改變。如圖10的曲線圖1000中顯示的那樣，活塞漏氣狀況可產生額外的波峰374 (也被稱為漏氣狀況)。因此可基於壓縮機運行的速率的頻率分析來識別漏氣狀況。在一個實施例中，漏氣狀況可在每旋轉一周出現一次的特徵中引起可檢測的變化。在其它實施例中，漏氣狀況可產生可檢測的每旋轉一周出現兩次的特徵。也可產生與壓縮機運行速度有關的頻率分量的範圍，因為曲軸箱壓力受一個或多個活塞、一個或多個漏氣狀況、通氣閥失效或在壓縮機的運行期間的其它作用的影響。照這樣，監測的曲軸箱壓力的頻率分析用來確定(例如識別)壓縮機的狀況。除了監測的曲軸箱壓力的時域分析或作為其備選方案，可使用頻率分析。為了進一步協助識別故障，在不同的運行狀況下監測曲軸箱壓力，例如在不同的儲蓄器壓力水平下，以及當活塞在加載狀況和空載狀況下循環時。照這樣，目前公開的用於壓縮機的方法提供高級的故障檢測，而且有利於尋找故障和修理，因為識別了失效性質，而且很有可能識別了有故障的構件。
[0090]在又一個實施例中，提供控制器來確定壓縮機的狀況。控制器構造成接收對應於壓縮機的曲軸箱內的監測壓力的信號。在實施例中，控制器構造成與一個或多個曲軸箱壓力傳感器170通信，以及接收來自一個或多個曲軸箱壓力傳感器的對應於監測壓力的信號。控制器還構造成分析監測的曲軸箱壓力，以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來確定壓縮機的狀況。在一個實施例中，控制器執行頻率分析，並且基於壓縮機運行的速率來識別監測的曲軸箱壓力中的頻率分量。
[0091]在另一個實施例中，控制器使監測的曲軸箱壓力與壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯。控制器可與曲柄軸位置傳感器172通信，以確定缸體中的活塞的位置。在實施例中，控制器與運載工具系統成一體，例如控制器130。在又一個實施例中，控制器設有用於維護和修理或診斷操作的測試套件。照這樣，控制器可進一步構造成促動處於加載狀況或空載狀況的壓縮機，同時監測曲軸箱壓力。在實施例中，控制器能夠識別壓縮機的至少一個缸體的漏氣狀況，以及通過如上面描述的那樣分析測量的曲軸箱壓力，來識別曲軸箱通氣閥失效。控制器可包括處理器，並且可構造成計算在一時期裡的曲軸箱壓力的平均值，以及比較該時期裡的平均曲軸箱壓力與標稱曲軸箱平均壓力。在一些實施例中，時期由操作員確定，但在其它實施例中，時期由控制器基於壓縮機的運行狀況來確定。在一些應用中，測量的曲軸箱壓力還將受到振動和來自有關系統構件的噪聲的影響。通過對一時期裡的測量的曲軸箱壓力取平均數，可減小這樣的影響，對曲軸箱壓力提供較準確的估計。
[0092]現在參照圖11-15，公開一種用於壓縮機的系統和方法的一方面，其可協助診斷壓縮機。在運行中，壓縮機(例如圖1、2、11等中示出的壓縮機)壓縮空氣，如前面描述的那樣，空氣存儲在儲蓄器180中。儲蓄器180內的壓縮空氣的壓力水平由儲蓄器壓力傳感器185監測。當儲蓄器內的壓力水平已經達到確定的壓力值時，壓縮機的運行中斷。此時，儲蓄器中的測量壓力預計保持恆定，直到壓縮機重新啟動，或者直到壓縮空氣供應到氣動裝置或連接到儲蓄器上的其它裝備。
[0093]曲柄軸250可包括第一端，第一端與第二端相對，其中，第一端聯接到各個相應的缸體的一個或多個連接杆上。基於第一端的位置，示出了曲柄軸、缸體和活塞處於圖11中的BDC位置。BDC位置是第一端處於大約負九十度(-90度)或270度的位置。TDC位置是第一端處於大約九十度(90度)或-270度的位置。
[0094]在實施例中，診斷壓縮機中的洩漏的方法包括監測壓縮機的儲蓄器180內的壓縮空氣的壓力，以及促動卸荷閥，諸如卸荷閥268。通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力(由儲蓄器壓力傳感器185測量)在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。在一個實施例中，通過在卸荷閥被促動的時期的至少一部分期間，使卸荷閥在打開位置和閉合位置之間循環，來促動卸荷閥268。在打開位置上，卸荷閥對中間級儲蓄器通氣，從而減輕缸體210內的壓力。在閉合位置上，卸荷閥268保持中間級儲蓄器和缸體210中的封閉容積。在另一個實施例中，諸如單級壓縮機，缸體的進氣閥是缸體的卸荷閥。在一些實施例中，儲蓄器壓力傳感器185以基於傳感器設計確定的採樣速率，測量或報告儲蓄器內的測量壓力。在這樣的系統中，卸荷閥可以小於監測壓力的採樣速率的速率循環，以便充分地檢測與卸荷閥的移動相互關聯的壓力變化。在另外的其它實施例中，卸荷閥保持處於打開位置達第一持續時間，並且保持處於閉合位置達不同於第一持續時間的第二持續時間。可選擇第一持續時間和第二持續時間，以在監測壓力中產生期望響應，以有利於檢測洩漏狀況。在另外的其它實施例中，卸荷閥可按單個已知速率在打開位置和閉合位置之間循環。在其它實施例中，卸荷閥在至少第一時期部分期間以第一速率循環，並且在至少第二時期部分期間以第二速率循環，同時監測儲蓄器壓力。可直接監測卸荷閥的位置，或者可根據在執行方法時用來指示打開和關閉卸荷閥的命令來推斷卸荷閥的位置。照這樣，可調節打開和關閉卸荷閥的作用，以對儲蓄器的測量壓力產生期望結果，以有利於檢測洩漏。為了隔離卸荷閥的促動和測量的儲蓄器壓力之間的關係，在一些實施例中，禁止活塞218在卸荷閥被促動的時期期間在缸體210內移動。在另一個實施例中，通過曲柄軸位置傳感器172來監測活塞移動，並且活塞在卸荷閥處於閉合位置時的移動可用來識別缸體210的排氣閥214中的洩漏。
[0095]參照圖12-15，曲線圖1200、1300、1400和1500示出在卸荷閥被促動的時期期間標繪的監測的儲蓄器壓力，以示出壓縮機(例如圖1的壓縮機110)的選定狀況。在實施例中，儲蓄器壓力可由壓力傳感器185監測，變化、數據(例如壓力讀數、壓力特徵、壓力度量等)可由檢測構件128 (圖1、2等中示出的)評價，而且控制器130可基於該評價和/或監測壓力來調節壓縮機110。
[0096]如圖12中顯示的那樣，示出曲線圖1200，其描繪壓縮機的隨著時間推移的壓力。測量壓力1202保持恆定，其展示了即使在卸荷閥(例如卸荷閥268)被促動時，儲蓄器(例如儲蓄器180)也使壓縮空氣保持處於恆定壓力。圖12中的曲線圖表示健康的壓縮機，壓縮機的設置在儲蓄器和壓縮機的缸體之間的閥無洩漏(例如排氣閥214、排氣埠 215、進氣埠 213、進氣閥212等)。
[0097]圖13中的曲線圖1300示出不斷降低的測量壓力502，其與卸荷閥268的移動(例如促動)不相互關聯。測量壓力502的穩定下降可指示儲蓄器或通往氣動裝置的空氣管線中有洩漏，該洩漏不受卸荷閥268的移動的影響。與圖12和13相反，圖14和15中示出的測量壓力與卸荷閥的促動相互關聯。如曲線圖1400中顯示的那樣，當卸荷閥處於閉合位置時，測量壓力604、606和608保持恆定，從而指示儲蓄器185無洩漏。但當卸荷閥處於打開位置時，測量壓力605和607降低指示壓縮空氣從儲蓄器185洩漏，如由空氣流295顯示的那樣(如在圖11中看到的那樣)。照這樣，通過使儲蓄器中的壓縮空氣的監測壓力的變化與處於打開位置或閉合位置的卸荷閥的位置的指示相互關聯，來檢測壓縮機的洩漏狀況。
[0098]作為一個示例，在圖11的實施例中，卸荷閥的促動和測量的儲蓄器壓力之間的相互關聯展示設置在儲蓄器180和往復式壓縮機的缸體210之間的排氣閥214的洩漏狀況。在又一個實施例中，測量的儲蓄器壓力和卸荷閥的促動之間的相互關聯可指示儲蓄器中和在儲蓄器和缸體之間的閥中都有洩漏。在圖15中，曲線圖1500示出在卸荷閥的促動期間，儲蓄器的壓力變化。當卸荷閥處於閉合位置時，測量壓力710、712和714降低，從而指示儲蓄器185中有洩漏，這類似於圖13中的曲線圖1300。但是，當卸荷閥處於打開位置時，測量壓力711和713以不同的速率降低，從而指示諸如在儲蓄器和缸體210之間的閥中有額外的洩漏。
[0099]圖12-15在時域中示出測量壓力，但也可使用頻域分析。圖14和15中的監測壓力的頻域分析包括對應於卸荷閥被促動的速率的頻率分量。可基於已知速率或卸荷閥被促動的速率來識別頻率分量。通過使卸荷閥以不同速率運行，可產生和識別不同的頻率分量，以有利於確定洩漏狀況的性質和識別需要維護的構件。
[0100]如圖12-15中示出的那樣，測量的儲蓄器壓力和卸荷閥的促動之間的相互關聯使得能夠診斷壓縮機系統內的洩漏。另外，相互關聯使得能夠辨別不同的潛在失效模式，從而改進可用於指導維護和修理操作的信息。在一個實施例中，每當壓縮機在儲蓄器達到確定壓力值之後停止運行，就採用使用卸荷閥來診斷壓縮機的方法。在其它實施例中，定期採用診斷壓縮機的方法，諸如每小時一次，或者每天一天，這取決於使用壓縮機的應用。
[0101]在又一個實施例中，提供控制器(例如控制器130)來確定壓縮機的狀況。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在壓縮機的卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。在實施例中，控制器與運載工具系統成一體，諸如控制器130。在又一個實施例中，控制器設有用於維護和修理或診斷操作的測試套件。控制器可進一步構造成促動壓縮機的卸荷閥，而且可與控制器130相互作用，或者直接與壓縮機促動器152相互作用。另外，控制器構造成與一個或多個儲蓄器壓力傳感器185通信，以及接收對應於監測壓力的信號。另夕卜，控制器構造成與檢測構件(在圖1和2中示出)通信。在實施例中，控制器構造成使與儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號的變化與卸荷閥的位置相互關聯。控制器可在時域、頻域中分析監測壓力，或者在它們兩者中分析監測壓力，如上面描述的那樣。照這樣，控制器實施預測方法，並且構造成在壓縮機失效之前，產生關於壓縮機的診斷信息。
[0102]中間級壓力的分析可檢測故障，諸如進氣閥或排氣閥失效、漏氣狀況和壓縮機中的各個缸體的其它失效。當檢測到故障時，可採取步驟來減少對壓縮機系統的進一步損傷或磨損。在一個實施例中，響應於下者來產生信號:通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來確定壓縮機的狀況。產生的信號可基於狀況對中間級壓力的影響來指示狀況的嚴重水平。在另一個實施例中，如果識別的狀況嚴重，則壓縮機的工作循環減少，以便在可進行修理之前減少壓縮機的進一步退化。在壓縮機系統中檢測到洩漏或潛在故障之後，可採取多個步驟來減少構件的進一步退化，以及有利於修理。在實施例中，響應於確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來產生信號。產生的信號可指示排氣閥的洩漏狀況的嚴重水平，其中，嚴重水平對應於在活塞被促動時的監測壓力的變化。在實施例中，響應於該信號，壓縮機的工作循環減少，以便在可進行修理之前減少壓縮機的進一步退化。當檢測到故障時，例如漏氣狀況或通氣閥失效，可採取多個步驟，以減少壓縮機系統的進一步退化。在一個實施例中，響應於基於對監測的曲軸箱壓力的分析而確定壓縮機的狀況，來產生信號。產生的信號可指示狀況的嚴重水平，例如，漏氣狀況的嚴重性，如由在活塞的壓縮衝程期間，曲軸箱壓力的升高所指示的那樣。在實施例中，響應於該信號，壓縮機的工作循環減少，以便在可進行修理之前減少壓縮機的進一步退化。在檢測到壓縮機系統中的洩漏或潛在故障之後，可採取多個步驟來減少構件的進一步退化，以及有利於修理。在實施例中，響應於確認監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化來產生信號。產生的信號指示洩漏狀況的嚴重水平，其中，嚴重水平對應於監測壓力在卸荷閥被促動時的變化。在實施例中，響應於該信號，壓縮機的工作循環減少，以便在可進行修理之前減少壓縮機的進一步退化。
[0103]工作循環可減少固定量，諸如減少25%、50%或更多，或者可與識別的失效的嚴重性成比例地減少。如果洩漏狀況嚴重，則可對壓縮機斷電，使得壓縮機停止運行，直到已經進行了合適的修理為止。在另一個實施例中，用聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息、電話或其它適合運行環境的方法來通知工作人員。在具有多個壓縮機的系統中，響應於對一個壓縮機檢測到的洩漏，可調節其它壓縮機的運行，以補償一個壓縮機的降低的性能，從而允許系統在可安排修理之前保持工作。
[0104]在多種其它實施例中，前面描述的系統和方法的各方面也可單獨用來或共同用來診斷壓縮機的狀況。在一個實施例中，用於診斷壓縮機的方法包括通過使活塞在它們的相應的缸體內循環來運行處於空載狀況的壓縮機，至少監測儲蓄器壓力和曲軸箱壓力，以及基於對監測儲蓄器壓力和曲軸箱壓力兩者的分析來確定壓縮機的狀況。在另一個實施例中，用於診斷壓縮機的方法包括運行多級壓縮機來對儲蓄器填充壓縮空氣，至少監測曲軸箱壓力和中間級壓力，以及基於對監測的曲軸箱壓力和監測的中間級壓力兩者的分析來確定壓縮機的狀況。在又一個實施例中，用於診斷壓縮機的方法包括監測來自主儲蓄器壓力傳感器、中間儲蓄器壓力傳感器、曲軸箱壓力傳感器和曲柄軸位置傳感器中的至少兩個的信號，以及使監測信號與壓縮機的識別失效狀況相互關聯。在又一個實施例中，用於診斷壓縮機的方法包括促動卸荷閥，至少監測儲蓄器壓力傳感器和曲柄軸位置傳感器，以及識別設置在壓縮機的缸體和儲蓄器之間的閥的洩漏狀況。以示例而非限制的方式，本公開可單獨使用，或者與美國臨時專利申請N0.61/636，192中公開的系統和/或方法結合起來使用，該申請於2012年4月20日提交，其名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR A COMPRESSOR(用於壓縮機的系統和方法)」，該申請通過引用而整體地結合在本文中。
[0105]本文公開的方法和系統可應用於具有一個或多個壓縮機級的往復式壓縮機，如圖2中示出的壓縮機。在其它實施例中，方法和系統可應用於其它類型的壓縮機。例如，壓縮機可為隔膜或膜片壓縮機，其中，壓縮由柔性膜片的移動產生。壓縮機也可為氣密性地密封或半氣密性地密封的壓縮機。另外，壓縮機類型可包括離心壓縮機、斜流或混合流壓縮機、軸向流壓縮機、旋轉螺杆壓縮機、旋轉導葉壓縮機和螺旋壓縮機等。
[0106]目前公開的方法還可包括產生對應於失效狀況的信號，以及警告操作員或其它工作人員，使得可採取補救措施。上面描述的這些系統和方法中的各個也可在運載工具系統上實施，例如上面描述的軌道運載工具106。在另外的其它實施例中，提供測試套件，其包括控制器，控制器具有存儲器和構造成執行上面描述的方法的處理器。
[0107]在目前公開的各個實施例中，可記錄構件故障數據。在一個實施例中，構件故障數據可存儲在包括歷史性壓縮機數據的資料庫中。例如，資料庫可存儲在控制器130的存儲器134中。作為另一個示例，資料庫可存儲在軌道運載工具106遠處的地點。例如，歷史性壓縮機數據可封裝在消息中，並且用通信系統144傳輸。照這樣，指揮中心可實時地監測壓縮機的健康狀況。例如，指揮中心可使用以通信系統144傳輸的壓縮機數據，來執行用以診斷壓縮機的狀況的步驟。例如，指揮中心可接收壓縮機數據，其包括來自軌道運載工具106的缸體壓力數據、儲蓄器壓力、中間級壓力、曲軸箱壓力、一個或多個活塞的位移和/或曲柄軸的移動，以診斷壓縮機的潛在退化。另外，指揮中心可安排維護，以及按優化資金投資的方式部署健康的機車和維修隊。歷史性壓縮機數據可進一步用來評價在壓縮機維修、壓縮機修改和壓縮機構件更換之前和之後的壓縮機健康狀況。
[0108]如果洩漏或其它故障狀況存在，則可執行進一步的診斷和響應。例如，可報告潛在故障閥狀況，以通知合適的工作人員。在實施例中，報告以指示存在故障狀況的信號輸出發起。報告例如通過顯示器140或以通信系統144傳輸的消息呈現。一旦接到通知，操作員可調節軌道運載工具106的運行，以減少壓縮機進一步退化的可能性。
[0109]在一個實施例中，指示潛在故障的消息通過通信系統144傳輸到指揮中心。另外，可報告潛在故障的嚴重性。例如，基於上面描述的方法來診斷故障可允許比用以前可獲得的手段診斷故障更早地檢測到故障。在一些應用中，當診斷潛在故障處於早期退化階段時，容許壓縮機繼續運行。在其它應用中，壓縮機停止，或者可立即安排維護，諸如當潛在故障被診斷為嚴重時。照這樣，可通過及早且準確的檢測來避免壓縮機二次損害的成本。
[0110]可用一個或多個診斷方法基於對一個或多個參數的分析，來確定潛在故障的嚴重性。例如，與使退化缸體以可對壓縮機引起額外損傷的方式失效相比，關閉壓縮機可更合乎需要。在一個實施例中，可確定指示壓縮機繼續運行不合需要的閾值或一個或多個監測參數，因為潛在故障嚴重。作為一個示例，如果排氣閥的洩漏超過預定閾值，則可判斷潛在故障嚴重。
[0111]在一些實施例中，諸如用通過通信系統144發送的消息，來發送安排維修的請求。另外，通過發送潛在故障狀況和潛在故障的嚴重性，可減少的軌道運載工具106停工時間。例如，當潛在故障嚴重性低時，對軌道運載工具106的維修可推遲。諸如通過基於診斷的狀況來調節壓縮機運行參數來使壓縮機的功率下降，可進一步減少停工時間。
[0112]在另外的其它實施例中，可獲得備用系統或冗餘系統。在一示例中，可評價備用系統，以確定是否存在充分的替代資源來取代受損的壓縮機。在一些情況下，使用備用系統的預訂列表來優先安排備用系統(諸如構造成將壓縮空氣供應到多個軌道運載工具上的氣動裝置的其它壓縮機)的使用。可採用多種備用系統，其包括使有故障的壓縮機停止，以及接收來自另一個源的加壓空氣。在一個示例中，另一個源是設置在附近的機車發動機上的壓縮機。在另一個示例中，另一個源是在同一機車上用於此目的冗餘壓縮機。備用程序可設計成最大程度地減小對機車運行的系統級不利後果。對於關鍵任務系統尤其如此。
[0113]已經關於若干個構件和/或元件之間的相互作用來描述了前述系統、構件(例如控制器、檢測構件等)等。應當理解，這樣的裝置和元件可包括在其中規定的那些元件或者子元件、一些規定的元件或子元件和/或額外的元件。而且另外，一個或多個元件和/或子元件可結合到單個構件中，以提供綜合功能性。元件還可與本文未具體描述的一個或多個其它元件相互作用。
[0114]考慮到前面描述的示例性裝置和元件，參照圖16-19的流程圖，將更好地理解可根據公開的主題實施的方法。將方法顯示和描述成一系列方框，聲明的主題不受方框的順序限制，因為一些方框可按不同的順序出現，以及/或者與本文描繪和描述的其它方框同時出現。此外，可能不需要所有示出的方框來實施下面描述的方法。方法可由至少包括處理器、存儲器和存儲在存儲器上供處理器執行的指令的構件或構件的一部分實施。
[0115]圖16示出方法1600的流程圖，方法1600用於監測壓縮機的中間級的壓力，以識別壓縮機的狀況。在參考標號1602處，壓縮機可運行來將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中。在參考標號1604處，可監測中間級儲蓄器的中間級壓力。例如，壓縮機的中間級壓力可由壓力傳感器266監測(在圖2中示出)。在參考標號1606處，可通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化，來識別壓縮機的狀況。
[0116]在實施例中，提供一種用於壓縮機的方法,其包括運行壓縮機來將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中；監測中間級儲蓄器的中間級壓力；以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化，來識別壓縮機的狀況。
[0117]在實施例中，方法包括用壓縮空氣將主儲蓄器填充到確定的壓力值，其中，儲蓄器構造成存儲壓縮空氣，以將其提供給至少一個氣動裝置。在實施例中，方法包括通過使監測的中間級壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯來識別壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括基於中間級壓力和指示壓縮機的缸體中的活塞的位置的相互關聯，來識別壓縮機的多個缸體中的一個的狀況。
[0118]在實施例中，方法包括計算在一時期裡的中間級壓力的平均值；以及比較該時期裡的平均中間級壓力與標稱中間級平均壓力。在實施例中，方法包括根據周圍空氣溫度和周圍空氣壓力中的至少一個來確定標稱中間級平均壓力。在實施例中，方法包括根據壓縮機速度、主儲蓄器壓力和油溫中的至少一個來識別標稱中間級平均壓力。
[0119]在實施例中，方法包括通過識別低壓缸體的有故障的排氣閥來識別壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括通過識別壓縮機的至少一個缸體的活塞漏氣狀況來識別壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括通過識別高壓缸體的進氣閥失效來識別壓縮機的狀況。
[0120]在實施例中，方法包括響應於通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化而識別壓縮機的狀況，來產生信號。在實施例中，方法包括響應於通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化而識別壓縮機的狀況，來減少壓縮機的工作循環。在實施例中，方法包括響應於通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化而確定壓縮機的狀況，通過聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息或電話中的一個或多個，來通知工作人員。
[0121]在實施例中，提供可運行來識別壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收與壓縮機的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號；以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況。在實施例中，壓縮機是兩級壓縮機，以及其中，中間級儲蓄器設置在至少一個低壓缸體和至少一個高壓缸體之間。在實施例中，控制器進一步構造成使監測的中間級壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯。在實施例中，控制器進一步構造成基於中間級壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯，來識別壓縮機的多個缸體中的一個的狀況。
[0122]在實施例中，控制器進一步構造成計算在一時期裡的中間級壓力的平均值；以及比較該時期裡的平均中間級壓力與標稱中間級平均壓力。在實施例中，控制器進一步構造成與一個或多個中間級壓力傳感器通信，以及接收來自一個或多個中間級壓力傳感器的對應於監測的中間級壓力的信號。
[0123]在實施例中，提供一種系統，其中，系統包括發動機；操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括:第一級壓縮機，其構造成將空氣壓縮到中間級儲蓄器中，使其處於第一壓力；以及第二級壓縮機，其構造成接收來自中間級壓縮機的處於第一壓力的空氣，以及將空氣進一步壓縮到壓縮機的主儲蓄器中，使其處於第二壓力，其中，第二壓力大於第一壓力；以及可運行來識別壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收與壓縮機的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號，以及通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化，來識別壓縮機的狀況。
[0124]在實施例中，提供壓縮機系統，其包括:用於運行壓縮機來進行下者的器件:將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及將第二級壓縮機中的空氣進一步壓縮到主儲蓄器中(例如，控制器130可控制和壓縮壓縮機系統內的空氣)；用於監測中間級儲蓄器的中間級壓力的器件(例如，中間傳感器266、檢測構件128等可監測中間級壓力)；以及用於通過確認監測的中間級壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況的器件(例如，控制器130和/或檢測構件128可識別壓縮機的狀況)。
[0125]在實施例中，提供壓縮機，其包括設置在第一級壓縮機和第二級壓縮機之間的至少一個中間級儲蓄器，其中，第一級壓縮機構造成將空氣壓縮到中間級儲蓄器中，並且第二級壓縮機構造成接收來自中間級儲蓄器的空氣，以及將空氣進一步壓縮到主儲蓄器中；構造成測量中間級儲蓄器中的壓力的壓力傳感器；以及用於通過確認監測的中間級儲蓄器壓力在壓縮機運行的時期期間的變化來識別壓縮機的狀況的器件。在實施例中，方法包括可為兩級往復式壓縮機的壓縮機，以及其中，第一級壓縮機包括至少一個低壓缸體，並且第二級壓縮機包括至少一個高壓缸體。在實施例中，壓縮機進一步包括曲軸箱；構造成測量壓縮機的曲軸箱中的壓力的傳感器；以及用於基於監測的曲軸箱壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯來識別壓縮機的狀況的器件。
[0126]圖17示出方法1700的流程圖，方法1700用於基於循環活塞來識別壓縮機的洩漏狀況。在參考標號1702處，可監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力。在參考標號1704處，可促動壓縮機的缸體內的活塞。在參考標號1706處，可通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況。
[0127]在實施例中，提供一種用於壓縮機的方法，其包括:監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力；促動壓縮機的缸體內的活塞；以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況。在實施例中，方法可進一步包括通過使儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力與缸體中的活塞的位置的指示相互關聯，來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況。在實施例中，方法包括用壓縮空氣將儲蓄器填充到確定的壓力值，其中，儲蓄器構造成存儲待提供給至少一個氣動裝置的壓縮空氣。
[0128]在方法的實施例中，促動缸體內的活塞可包括在第一時期部分期間，使缸體內的活塞以第一速率循環；以及在第二時期部分期間，使缸體內的活塞以第二速率循環。在實施例中，檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況包括在對監測壓力的頻率分析中確認每旋轉一周出現一次的特徵，其中每旋轉一周出現一次的特徵對應於活塞在缸體內被促動的速率。
[0129]在實施例中，促動缸體內的活塞包括使處於空載狀況的缸體內的活塞循環。在實施例中，促動缸體內的活塞可包括使處於加載狀況的缸體內的活塞循環。在實施例中，檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況進一步包括確認與缸體中的活塞的吸氣衝程對應的監測壓力的降低。在實施例中，檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況進一步包括確認與缸體中的活塞的壓縮衝程對應的監測壓力的提高。
[0130]在實施例中，方法還包括響應於確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來產生信號。在實施例中，方法包括響應於確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，來減少壓縮機的工作循環。在實施例中，方法包括響應於確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化，通過聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息或電話中的一個或多個，通知工作人員。
[0131]在實施例中，公開一種可運行來確定壓縮機的狀況的控制器。控制器構造成接收與壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力對應的信號；以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞在缸體內被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的缸體的排氣閥的洩漏狀況。在實施例中，控制器進一步構造成在至少一部分時期期間，促動壓縮機的缸體內的活塞。控制器130可促動壓縮機內的活塞，使得促動在壓縮機的用於壓縮空氣的正常工作循環之外。在正常工作循環之外的這個促動期間，系統可基於監測壓力的比較來檢測洩漏狀況。在另一個實施例中，控制器130可促動壓縮機內的活塞，使得促動在壓縮機的用於壓縮空氣的正常工作循環之內。在正常工作循環之內的這個促動期間，系統可基於監測壓力的比較來檢測洩漏狀況。因而，控制器130可在壓縮機的正常工作循環之外，在壓縮機的正常工作循環之內促動活塞,在正常工作循環之內或之外交替地促動活塞，或者以它們的組合的方式促動活塞。在實施例中，控制器進一步構造成使對應於儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的信號與壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯。在實施例中，控制器進一步構造成促動處於空載狀況的壓縮機的缸體內的活塞。在實施例中，控制器進一步構造成促動處於加載狀況的壓縮機的缸體內的活塞。
[0132]在實施例中，控制器進一步構造成確認與缸體中的活塞的吸氣衝程對應的監測壓力的降低。在實施例中，控制器進一步構造成確認與缸體中的活塞的壓縮衝程對應的監測壓力的提高。在實施例中，控制器進一步構造成在對監測壓力的頻率分析中確認每旋轉一周出現一次的特徵，其中每旋轉一周出現一次的特徵對應於活塞在缸體內被促動的速率。在實施例中，控制器進一步構造成與一個或多個儲蓄器壓力傳感器通信，以及接收來自一個或多個儲蓄器壓力傳感器的對應於監測壓力的信號。
[0133]在實施例中，公開一種系統，其包括；發動機；操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括構造成存儲壓縮空氣的儲蓄器；可運行來確定壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收對應於儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞在缸體內被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的缸體的排氣閥的洩漏狀況。
[0134]在實施例中，公開一種壓縮機系統，其包括用於監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的器件(例如，壓力傳感器185可監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力)；用於促動缸體內的活塞的器件(例如，控制器130可促動缸體內的活塞)；以及用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在活塞被促動的時期期間的變化來檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況的器件(例如，檢測構件128可檢測缸體的排氣閥的洩漏狀況)。
[0135]在實施例中，可提供一種壓縮機，其包括:儲蓄器，其構造成接收和存儲用於至少一個氣動裝置的壓縮空氣；以及構造成監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的傳感器。壓縮機另外可包括壓縮機級，壓縮機級具有排氣埠和構造成密封排氣埠的排氣閥，其中，壓縮機級構造成壓縮空氣，以及通過排氣埠將壓縮空氣排到儲蓄器中。在該實施例中，壓縮機可進一步包括用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在壓縮機級在空載狀況中運行的時期期間的變化來檢測壓縮機的洩漏狀況的器件。
[0136]在該實施例中，壓縮機級可包括缸體和活塞，其中，活塞在缸體中被促動，以壓縮空氣，空氣通過排氣埠排到儲蓄器中。在該實施例中，壓縮機可包括用於通過使壓縮機級通到大氣壓力來對壓縮機級卸載的器件。
[0137]圖18示出方法1800的流程圖，方法1800用於基於測量的曲軸箱壓力來識別壓縮機的狀況。在參考標號1802處，可監測壓縮機的曲軸箱壓力。在參考標號1804處，可分析監測的曲軸箱壓力。在參考標號1806處，可基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。
[0138]在實施例中，提供一種用於壓縮機的方法，其包括:監測曲壓縮機的軸箱壓力；分析監測的曲軸箱壓力；以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來確定壓縮機的狀況。在實施例中，方法可包括通過計算一時期裡的平均曲軸箱壓力來分析監測的曲軸箱壓力；以及比較該時期裡的平均曲軸箱壓力與標稱曲軸箱平均壓力。在實施例中，方法包括基於計算出的曲軸箱平均壓力和標稱曲軸箱平均壓力之間的差來確定壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括根據周圍空氣溫度和周圍空氣壓力中的至少一個，來確定標稱曲軸箱平均壓力。在實施例中，方法包括根據壓縮機速度、儲蓄器壓力和油溫中的至少一個，來確定標稱曲軸箱平均壓力。
[0139]在實施例中，方法包括通過識別處於一個或多個已知頻率的監測的曲軸箱壓力的頻率分量，來分析監測的曲軸箱壓力。在實施例中，方法包括基於壓縮機運行的速率來確定一個或多個已知頻率。在實施例中，方法包括通過使監測的曲軸箱壓力與壓縮機的一個或多個活塞在一個或多個活塞運行的時期期間的位置的指示相互關聯，來分析監測的曲軸箱壓力。在實施例中，方法包括通過基於監測的曲軸箱壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯來識別壓縮機的一個多個缸體的狀況，來確定壓縮機的狀況。
[0140]在實施例中，方法包括通過基於對監測的曲軸箱壓力的分析而識別壓縮機的至少一個缸體的活塞漏氣狀況，來確定壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括通過基於對監測的曲軸箱壓力的分析而識別曲軸箱通氣閥失效，來確定壓縮機的狀況。在實施例中，方法包括在活塞在處於空載狀況的壓縮機的缸體內循環時監測壓縮機的曲軸箱壓力。在實施例中，方法包括在活塞在處於加載狀況的壓縮機的缸體內循環時監測壓縮機的曲軸箱壓力。
[0141]在實施例中，方法包括在活塞在處於空載的壓縮機的缸體內循環的第一時期期間，監測壓縮機的曲軸箱壓力；在活塞在處於加載狀況的壓縮機的缸體內循環的第二時期期間，監測壓縮機的曲軸箱壓力；以及基於對來自第一時期和第二時期的監測的曲軸箱壓力的分析，來確定壓縮機的狀況。
[0142]在實施例中，方法包括響應於基於對監測的曲軸箱壓力的分析而確定壓縮機的狀況，來產生信號。在實施例中，方法包括響應於基於對監測的曲軸箱壓力的分析而確定壓縮機的狀況，來減少壓縮機的工作循環。在實施例中，方法包括響應於基於對監測的曲軸箱壓力的分析而確定壓縮機的狀況，通過聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息或電話中的一個或多個，通知工作人員。
[0143]在實施例中，提供一種可運行來確定壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收對應於壓縮機曲軸箱內的監測壓力的信號；分析監測的曲軸箱壓力；以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析來識別壓縮機的狀況。在實施例中，壓縮機的狀況是壓縮機的至少一個缸體的活塞漏氣狀況。在實施例中，壓縮機的狀況是曲軸箱通氣閥失效。在實施例中，控制器進一步構造成計算一時期裡的平均曲軸箱壓力；以及比較該時期裡的平均曲軸箱壓力與標稱曲軸箱平均壓力。在實施例中，控制器進一步構造成與一個或多個曲軸箱壓力傳感器通信，以及接收來自一個或多個曲軸箱壓力傳感器的對應於監測壓力的信號。
[0144]在實施例中，公開一種系統。該系統包括發動機；操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括曲軸箱，曲軸箱具有曲軸箱壓力傳感器；可運行來確定壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收來自曲軸箱壓力傳感器的對應於壓縮機的曲軸箱內的監測壓力的信號，分析監測的曲軸箱壓力；以及基於對監測的曲軸箱壓力的分析，來確定壓縮機的狀況。
[0145]在實施例中，公開一種壓縮機系統，其包括:監測壓縮機的曲軸箱壓力的器件(例如，壓縮機的曲軸箱壓力可由壓力傳感器170、傳感器172、檢測構件128等監測)；用於分析監測的曲軸箱壓力的器件(例如，控制器130、檢測構件128等可提供對監測的曲軸箱壓力的分析)；以及用於基於對監測的曲軸箱壓力的分析來確定壓縮機的狀況的器件(例如，壓縮機的狀況可由控制器130確定)。
[0146]在實施例中，可提供一種壓縮機，其包括構造成測量壓縮機的曲軸箱中的壓力的傳感器，以及用於確定壓縮機的缸體中的活塞的位置的器件，其中，活塞可操作地連接到壓縮機的曲軸箱中的曲柄軸上。在實施例中，壓縮機可進一步包括用於基於監測的曲軸箱壓力和壓縮機的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯來確定壓縮機的狀況的器件。此外，用於確定壓縮機的缸體中的活塞的位置的器件可包括曲柄軸位置傳感器。
[0147]圖19示出方法1900流程圖，方法1900用於基於循環的卸荷閥來識別壓縮機的洩漏狀況。在參考標號1902處，可監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力。例如，壓力傳感器185可監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力。在參考標號1904處，可促動壓縮機的卸荷閥。例如，可將卸荷閥促動到打開位置和閉合位置之間，其中，各次促動(例如，打開位置、閉合位置、在打開位置和/或閉合位置之間的過渡等)可持續一段時間。在示例中，控制器130可促動卸荷閥。在參考標號1906處，可通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。例如，檢測構件128可檢測在一時期期間的壓縮空氣的監測壓力的型式。
[0148]在另一個實施例中，方法包括用壓縮空氣將儲蓄器填充到確定的壓力值。在另一個實施例中，檢測壓縮機的洩漏狀況包括使儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的變化與卸荷閥的位置的指示相互關聯。
[0149]在另一個實施例中，檢測壓縮機的洩漏狀況包括檢測壓縮機的設置在儲蓄器和壓縮機的缸體之間的閥的洩漏狀況。在另一個實施例中，檢測壓縮機的洩漏狀況包括檢測壓縮機的儲蓄器的洩漏狀況。
[0150]在另一個實施例中，促動壓縮機的卸荷閥包括在時期的至少一部分期間，使卸荷閥在打開位置和閉合位置之間循環。在另一個實施例中，在該時期的所述至少一部分期間，卸荷閥保持處於打開位置達第一持續時間，並且保持處於閉合位置達第二持續時間，其中，第一持續時間不等於第二持續時間。
[0151]在另一個實施例中，促動壓縮機的卸荷閥包括在時期的至少一部分期間，使卸荷閥以已知速率在打開位置和閉合位置之間循環。在另一個實施例中，促動壓縮機的卸荷閥包括在第一時期部分期間，使卸荷閥以第一速率在打開位置和閉合位置之間循環，而在至少第二時期部分期間，使卸荷閥以第二速率在打開位置和閉合位置之間循環。在另一個實施例中，促動壓縮機的卸荷閥包括使壓縮機卸載。
[0152]在另一個實施例中，方法進一步包括響應於確認監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來產生信號，其中，信號對應於洩漏狀況的嚴重水平。在另一個實施例中，方法進一步包括響應於確認監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來減少壓縮機的工作循環。在另一個實施例中，方法進一步包括響應於確認監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，通過聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息或電話中的一個或多個，通知工作人員。
[0153]在實施例中，公開可與壓縮機相關聯地運行的控制器。控制器構造成接收對應於壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的信號；以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在壓縮機的卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。在實施例中，控制器進一步構造成促動壓縮機的卸荷閥。在另一個實施例中，控制器進一步構造成使對應於儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的信號的變化與卸荷閥的位置相互關聯。在另一個實施例中，控制器進一步構造成檢測壓縮機的設置在儲蓄器和壓縮機的缸體之間的閥的洩漏狀況。在另一個實施例中，控制器進一步構造成通過在至少一部分時期期間，使卸荷閥以已知頻率在打開位置和閉合位置之間循環，來促動卸荷閥。在實施例中，控制器進一步構造成與一個或多個儲蓄器壓力傳感器通信，以及接收來自一個或多個儲蓄器壓力傳感器的對應於監測壓力的信號。
[0154]在實施例中，一種系統包括:發動機；操作性地連接到發動機上的壓縮機，其中，壓縮機包括構造成存儲壓縮空氣的儲蓄器，以及構造成從壓縮機的一部分中釋放壓力的卸荷閥；以及可運行來確定壓縮機的狀況的控制器，其中，控制器構造成接收對應於壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力的信號，以及通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況。
[0155]在實施例中，公開一種壓縮機系統，其包括用於監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的器件(例如，壓力傳感器185可監測壓縮機的儲蓄器內的壓縮空氣的壓力)；用於促動壓縮機的卸荷閥的器件(在示例中，控制器130可促動卸荷閥)；以及用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在卸荷閥被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況的器件(例如，檢測構件128可檢測在一時期期間的壓縮空氣的監測壓力的型式)。
[0156]在實施例中，提供一種壓縮機系統，其包括構造成接收和存儲用於至少一個氣動裝置的壓縮空氣的儲蓄器，以及構造成監測儲蓄器內的壓縮空氣的壓力的至少一個傳感器。壓縮機系統可包括壓縮機級，壓縮機級具有排氣埠和構造成密封排氣埠的排氣閥，其中，壓縮機級構造成壓縮空氣，以及通過排氣埠將壓縮空氣排到儲蓄器中。另外，壓縮機系統可包括:用於通過使壓縮機級通到大氣壓力來使壓縮機級卸載的器件，以及用於通過確認儲蓄器內的壓縮空氣的監測壓力在用於使壓縮機級卸載的器件被促動的時期期間的變化，來檢測壓縮機的洩漏狀況的器件。
[0157]在壓縮機系統中，壓縮機級可包括缸體和活塞，其中，活塞在缸體中被促動，以壓縮空氣，空氣通過排氣埠排到儲蓄器中。在壓縮機系統中，用於使壓縮機卸載的器件可包括至少一個卸荷閥。此外，在壓縮機系統中，至少一個卸荷閥可構造成在至少一部分時期期間，在打開位置和閉合位置之間循環。
[0158]如本文所用，用語「高壓」和「低壓」是彼此相對而言的，S卩，高壓高於低壓，而低壓則低於高壓。在空氣壓縮機中，低壓可表示高於大氣壓力但低於壓縮機中的另一個高壓的壓力。例如，處於大氣壓力的空氣可壓縮到第一低壓(仍然高於大氣壓力)，並且從第一低壓進一步壓縮到高於低壓的第二高壓。軌道運載工具語境中的高壓的示例為140 psi (965kPa)。
[0159]在說明書和權利要求中，將參照具有以下含義的多個用語。單數形式「一」、「一個」和「該」包括複數的所指對象，除非上下文清楚地另有說明。可應用本文在整個說明書和權利要求中使用的近似語來修飾在得到許可的情況下可改變的任何數量表示，而不會導致與其有關的基本功能有變化。因此，諸如「大約」的用語所修飾的值不限於規定的確切值。在一些情況下，近似語可對應於用於測量值的儀器的精度。此外，除非另有明確的陳述，使用用語「第一」、「第二」等不表示順序或重要性，用語「第一」、「第二」等而是用來區分一個元件與另一個兀件。
[0160]如本文所用，用語「可」和「可能」表示可能出現在一組情況內；擁有規定的屬性、特性或功能；以及/或通過表達能力、性能或與所修飾的動詞相關聯的可能性中的一個或多個來修飾另一個動詞。因此，使用「可」和「可能」來表示所修飾的用語顯然適合、能夠或適合所指示的性能、功能或用途，同時考慮到了所修飾的用語可能有時不合適、不能夠或不適合的一些情形。例如，在一些情況下，可預計有某一事件或性能，而在其它情況下，則可能不會出現該事件或性能，這個區別由用語「可」或「可能」獲取。
[0161]本書面描述使用示例來公開本發明，包括最佳模式，並且還使本領域普通技術人員能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統，以及實行任何結合的方法。本發明的可取得專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異於權利要求的字面語言的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構要素，則它們意於處在權利要求的範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於壓縮機系統的方法，包括: 運行所述壓縮機系統，以將空氣從第一級壓縮機壓縮到中間級儲蓄器中，將空氣從所述中間級儲蓄器輸送到第二級壓縮機，以及進一步將所述第二級壓縮機中的空氣壓縮到主儲蓄器中； 監測所述中間級儲蓄器的中間級壓力；以及 通過確認監測的中間級壓力在所述壓縮機系統運行的時期期間的變化，來識別所述壓縮機系統的狀況。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括用壓縮空氣填充所述主儲蓄器達確定的壓力值，其中，所述主儲蓄器構造成存儲待提供給至少一個氣動裝置的壓縮空氣。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，識別所述壓縮機系統的狀況進一步包括使監測的中間級壓力和在所述壓縮機系統的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括基於所述中間級壓力和在所述壓縮機系統的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯，來識別所述缸體的狀況。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過下者來確認監測的中間級壓力的變化: 計算所述中間級壓力在所述時期裡的平均值；以及 比較所述時期裡的平均中間級壓力與標稱中間級平均壓力。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步根據周圍空氣溫度或周圍空氣壓力中的至少一個來識別所述標稱中間級平均壓力。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括根據壓縮機速度、主儲蓄器壓力或油溫中的至少一個來識別所述標稱中間級平均壓力。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，識別所述壓縮機系統的狀況包括識別低壓缸體的有故障的排氣閥。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，識別所述壓縮機系統的狀況包括識別所述壓縮機的至少一個缸體的活塞漏氣狀況。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，識別所述壓縮機系統的狀況包括識別高壓缸體的進氣閥失效。
11.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括響應於識別所述壓縮機系統的狀況來產生信號。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括用所述信號通知工作人員，所述信號包括下者中的一個或多個:聲音警報、視覺警報、文本消息、電子郵件、即時消息或電話。
13.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括響應於識別所述壓縮機系統的狀況來減少所述壓縮機系統的工作循環。
14.一種系統,其包括: 壓縮機系統，其包括:第一級壓縮機，其構造成將空氣壓縮到中間級儲蓄器中，使其處於第一壓力；以及第二級壓縮機，其構造成接收來自所述中間級壓縮機的處於所述第一壓力的空氣，以及進一步將所述空氣壓縮到所述壓縮機系統的主儲蓄器中，使其處於第二壓力，其中，所述第二壓力大於所述第一壓力；以及 控制器，其構造成: 接收與所述壓縮機系統的中間級儲蓄器的監測的中間級壓力對應的信號；以及 通過確認監測的中間級壓力在所述壓縮機系統運行的時期期間的變化，來識別所述壓縮機系統的狀況。
15.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述壓縮機系統是兩級壓縮機系統，以及其中，所述中間級儲蓄器設置在至少一個低壓缸體和至少一個高壓缸體之間。
16.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述控制器進一步構造成基於與在所述壓縮機系統的缸體中的活塞的位置的指示相互關聯的監測的中間級壓力，來確認監測的中間級壓力的變化。
17.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述控制器進一步構造成: 基於所述中間級壓力與在所述壓縮機系統的缸體中的活塞的位置的指示的相互關聯，來識別所述壓縮機系統的缸體的狀況。
18.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述控制器進一步構造成通過下者來確認監測的中間級壓力的變化: 計算所述中間級壓力在所述時期裡的平均值；以及 比較所述時期裡的平均中間級壓力與標稱中間級平均壓力。
19.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述控制器進一步構造成與一個或多個中間級壓力傳感器通信，以及接收來自所述一個或多個中間級壓力傳感器的對應於監測的中間級壓力的信號。
20.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述壓縮機系統的狀況是所述壓縮機系統的至少一個缸體的漏氣狀況。
21.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述壓縮機系統的狀況是缸體閥失效。
22.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述中間級儲蓄器包括中間冷卻器。
【文檔編號】F04B25/00GK104364523SQ201380032394
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2012年4月20日
【發明者】N.W.伯克爾, M.卡魯納拉特內, D.E.彼得森, R.C.皮普爾斯, J.M.斯特羅德, B.D.沃爾登 申請人:通用電氣公司