CN103103568B - 一种高温炉水电缆的恒温控制系统 - Google Patents

Abstract

一种高温炉水电缆的恒温控制系统，所述控制系统包括冷却系统和温度控制系统，冷却系统由压缩机（1）进行制冷，制冷剂进入到水箱中的蒸发器（8）中用于冷却水箱中的水，水箱中的冷却水用来冷却高温炉水电缆，所述冷却水循环使用；温度控制系统包括设定有需要调整的冷却水目标温度T1的CPU，压力传感器和温度传感器，通过温度控制系统可以保持冷却水于恒定的压力。本发明的高温炉水电缆的恒温控制系统采用自动控制系统的实现方式，可直接提供5℃～20℃的低温水，替代了以前的冷却塔冷却的方式，既节约了能源又降低了初投资。

Description

一种高温炉水电缆的恒温控制系统

技术领域

本发明涉及高温炉电解冷却领域，尤其涉及一种高温炉水电缆的恒温控制系统。

背景技术

高温炉电解生产线电解过程中,电解需要的直流电流是非常重要的，否则不能完成电解生产。而供给直流电流的通路—水电缆显得尤其重要，水电缆除了选型重要外，就是运行时的冷却水必须保持低温状态，否则温度过高，就会烧断水电缆，引起电解生产的中断，就会给生产造成极大影响。这样，水电缆温度的控制就会显得非常重要，由于现有技术中的水电缆冷却水采用的是冷却塔冷却水，与高温炉冷却水一起供水，温度是逐渐升高的，而且水质较差，高温炉冷却水温度过高时造成水电缆温度更高，水电缆产生的热量散发不出去，进而造成水电缆损坏，影响了正常的生产，将给企业带来不可弥补的损失。因此水电缆温度检测和控制显得十分重要。现有技术的水电缆温度控制系统采用传统的冷却塔控制技术，不能满足生产需要，制约了生产的正常运行，而且系统庞大，占地多，控制困难，故障率高，耗电大，不能保证正常生产。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种高温炉水电缆的恒温控制系统，所述控制系统包括冷却系统和温度控制系统，其特征在于：冷却系统包括：压缩机（1），经过压缩机（1）压缩后的制冷剂在冷凝器（4）中冷凝，冷却风机（5）用于对冷凝器（4）进行散热，冷凝后的制冷剂通过干燥器（6）、膨胀阀（7）后，进入到水箱中的蒸发器（8）中用于冷却水箱中的水，蒸发器（8）中的制冷剂蒸发制冷后流回压缩机；还包括水泵（9），用于泵送所述水箱中的冷却水来冷却高温炉水电缆，所述冷却水循环使用；温度控制系统包括：CPU，在所述CPU中设定有需要调整的冷却水目标温度T1，所述CPU启动水泵（9）后，CPU接收相序检测板检测到的三相电源的电压信号，判定三相电源的A、B、C三相是否齐全；CPU还接收冷却水的水压的报警信号；若三相电源的三相齐全且冷却水的水压无报警信号，则CPU发出启动信号，依次启动第一和第二压缩机；还包括压力传感器，用于监测所述第一和第二压缩机的高压压力和低压压力，如果所述压力传感器检测到的低压压力低于预定值，或者高压压力大于预定值，则给CPU发送报警信号并终止所述压缩机的工作，若无报警信号则CPU维持压缩机的正常工作；还包括温度传感器，用于监测水电缆冷却水的温度，随着所述第一和第二压缩机的工作，冷却水温度逐渐降低，温度传感器将水电缆冷却水的温度信号t传导到所述CPU，当温度t接近控制值T2时，CPU发出信号控制先停掉第一压缩机，其中T2大于T1；当温度t控制达到冷却水目标温度T1时，即t-T1=0时，CPU发出信号控制停掉第二压缩机，停止制冷；

当冷却水经过水电缆后，温度t升高，当温度t高于冷却水目标温度第一特定值时，启动第一压缩机；当温度t高于冷却水目标温度第二特定值时，启动第二压缩机,两台压缩机同时制冷，补充制冷量，降低水箱温度，当温度t再次达到目标温度T1时，即t-T1=0时，第一和第二压缩机就会自动停机，依次循环。

特别地，控制值T2=T1+3，所述第一特定值为3℃，即当t-T1>3时，启动第一压缩机；所述第二特定值为5℃，即当t-T1>5时，启动第二压缩机，两台压缩机同时制冷。

特别地，所述的水电缆为裸露的铜电缆外穿橡胶套管，所述冷却水流入橡胶管套中对铜电缆进行冷却。

特别地，所述冷却水目标温度T1在0—25℃的范围内可调。

特别地，所述冷却水的水压＜0.2MPa时，向CPU发送报警信号。

特别地，其中当所述压力传感器监测到第一和第二压缩机的低压压力低于0.2MPa，或者高压压力大于2.4MPa时，向CPU发送报警信号。

本申请综合国内外先进技术而开发设计的新一代高效、节能、环保高温冷水机组。温度自动控制系统的实现方式，可直接提供5℃～20℃的低温水，替代了以前的冷却塔冷却的方式，既节约了能源又降低了初投资,综合节能效率可达25～55%。实践证明,本发明的控制系统，使得温度控制变得经济高效稳定，且维护方便，这是一种控制性能较好的控制方式，对于改善传统的温度控制系统有非常大的价值。

附图说明

图1是本发明的高温炉水电缆的冷却系统的结构示意图；

其中，1、压缩机；2、高压表；3、高压保护器；4、冷凝器；5、冷却风机；6、干燥过滤器；7、膨胀阀；8、蒸发器；9、水泵；10、低压表；11、低压保护器

图2是本发明的高温炉水电缆的冷却系统的温度控制原理图。

图3是本发明的温度控制系统中的微电脑系统及控制线路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的高温炉水电缆的冷却系统以风冷式冷水机组为冷源，风冷式冷水机组通过内部水泵9将内部水箱（盘管式蒸发器8位于水箱内）中的冷却水传送到水冷电缆进行冷却；而后冷却水冷却水电缆后（温度升高）再次回到风冷式冷水机组内部水箱中，循环使用。机组往复循环使系统中的冷却水保持在一定温度范围内，逐步接近设定的恒温状态，从而实现对水电缆的冷却。风冷式冷水机组是通过机组外转子风机5对冷水机组翅片式冷凝器4进行自身冷却降温。此系统关键的部分是温度控制系统。

第一压缩机启动后，根据控制系统设定的温度信号，开始制冷，如高压表2显示的压缩机1的高压压力正常，则高压保护器3不动作，风机5启动，对冷凝器4进行散热，压缩机制冷量通过干燥器6、膨胀阀7后，进入水箱中的蒸发器8，蒸发器散发压缩机制冷剂，水箱中的水开始降温，蒸发器8的制冷剂散发冷量后流回压缩机，如果低压表10显示的低压压力正常，低压保护器11不会动作，第一压缩机继续循环制冷。

CPU接收到启动水泵9命令后，控制系统启动水泵9，水泵9抽取水箱中的冷水向水电缆供水，经过水电缆并带走大量的热量后流回水箱。

水电缆是用流动的水来进行冷却的电缆，此电缆通常用于大电流的负载，电缆散热大，普通电缆无法承受，其结构是裸露的铜电缆外穿橡胶套管，冷却水流在橡胶管套中。

参照图2，本发明的高温炉水电缆的冷却系统的温度控制系统包括：微电脑（CPU）系统、控制线路系统、温度传感器、压力传感器、压缩机等组成。

温度控制实现过程：首先在CPU中设定需要调整的冷却水目标温度T1（在0—25℃的范围内可调），然后启动水泵，进行无相序/缺相保护，即通过电源上的相序检测板将电源电压信号处理后送控制信号给CPU，确保电源的A、B、C三相齐全，进行水压报警（报警值为＜0.2MPa），即将水压的报警信号传输给CPU，若无报警信号，则CPU发出启动信号，依次启动第一和第二压缩机，进行无高低压力（报警值P1为低压0.2MPa、高压P2为2.4MPa）报警，即压缩机的高压压力P2大于2.4MPa或低压压力P1小于0.2MPa则报警；若电源三相齐全，无水压报警，无压缩机报警，则CPU启动压缩机工作。压缩机制冷开始后，水箱温度降低，温度传感器将水电缆冷却水的温度信号t传导到微电脑系统（CPU），CPU显示温度逐渐降低，经过系统计算（CPU控制），温度t接近控制值T2时(T1=T2-3)，控制系统先停掉第一压缩机制冷，当t温度控制达到给定值T1时（t-T1=0），控制系统停掉第二压缩机，停止制冷。等冷却水循环水电缆后温度t升高，达到温度偏离3℃时（t-T1>3）启动第一压缩机，如果达到偏离值较高5℃时（t-T1>5），启动第二压缩机,两台压缩机制冷，补充制冷量，降低水箱温度，温度t达到控制值T1（t-T1=0），就会自动停机，周而复始进行，系统控制温度上升，防止水电缆过热造成故障，精确控制水电缆温度t在设定的范围内（t≤T1）。

例如：如果水电缆控制温度T1设定为5℃，送电后控制系统没有报警，（即电源不缺项，相序正常，）开启水泵，无压力报警（即水压大于0.2MPa），即可开启压缩机，压缩机开启后如果无报警（即压缩机压力>0.2MPa而小于2.4MPa），开始制冷，水箱温度开始降低，水电缆温度随之降低，当温度传感器检测温度t反馈给控制系统，控制系统比较后，当t达到T2=8度时（T2=T1+3)，控制系统停止第一压缩机，当达到T1时，停止第二压缩机，保持水温，当水电缆温度发生变化时，如果温度升高超过3℃（即温度升高到8度以上），就会启动一台压缩机，温升超过5℃（即温度升高到10度以上），就会同时开启两台压缩机。控制系统根据水电缆温度变化控制压缩机运转。

控制系统硬件电路的实现

微电脑控制系统的构成：温度控制系统中的微电脑系统及控制线路部分，采用的是国际上知名的电气系统集成商法国SCHNEIDER(施耐德）的系统（如图3所示），温度传感器控制系统采用的是德国PUNP(邦普)系统，压力传感器系统采用的是中国(台资HONGSEN（洪森）)，压缩机采用美国COMPALAND（谷轮），硬件采用模块化设计概念，配合多种特殊功能模块，实现温度模拟量、数字化控制技术，使得控制系统可靠性高、抗干扰性强，系统配置性价比高，实现了精确控制。

总之，本公司水电缆温度控制系统采用了成熟的微电脑技术和电力电子技术相结合，采用软硬件结合，成功地解决了采用传统控制技术控制温度不稳、精确度不高的问题。

尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，本发明并非仅限于特定实施例，相反，在没有超出本申请精神和实质的各种修正，变形和替换都落入到本申请的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高温炉水电缆的恒温控制系统，所述控制系统包括冷却系统和温度控制系统，其特征在于：

冷却系统包括：第一和第二压缩机(1)，经过压缩机(1)压缩后的制冷剂在冷凝器(4)中冷凝，冷却风机(5)用于对冷凝器(4)进行散热，冷凝后的制冷剂通过干燥器(6)、膨胀阀(7)后，进入到水箱中的蒸发器(8)中用于冷却水箱中的水，蒸发器(8)中的制冷剂蒸发制冷后流回所述压缩机；还包括水泵(9)，用于泵送所述水箱中的冷却水来冷却高温炉水电缆，所述冷却水循环使用；

温度控制系统包括：CPU，在所述CPU中设定有需要调整的冷却水目标温度T1，所述CPU启动水泵(9)后，CPU接收相序检测板检测到的三相电源的电压信号，判定三相电源的A、B、C三相是否齐全；CPU还接收冷却水的水压的报警信号；若三相电源的三相齐全且冷却水的水压无报警信号，则CPU发出启动信号，依次启动第一和第二压缩机；

还包括压力传感器，用于监测所述第一和第二压缩机的高压压力和低压压力，如果所述压力传感器检测到的低压压力低于预定值，或者高压压力大于预定值，则给CPU发送报警信号并终止所述压缩机的工作，若无报警信号则CPU维持压缩机的正常工作；

还包括温度传感器，用于监测水电缆冷却水的温度，随着所述第一和第二压缩机的工作，冷却水温度逐渐降低，温度传感器将水电缆冷却水的温度信号t传导到所述CPU，当温度t接近控制值T2时，CPU发出信号控制先停掉第一压缩机，其中T2大于T1；当温度t控制达到冷却水目标温度T1时，即t-T1＝0时，CPU发出信号控制停掉第二压缩机，停止制冷；

当冷却水经过水电缆后，温度t升高，当温度t高于冷却水目标温度第一特定值时，启动第一压缩机；当温度t高于冷却水目标温度第二特定值时，启动第二压缩机,两台压缩机同时制冷，补充制冷量，降低水箱温度，当温度t再次达到目标温度T1时，即t-T1＝0时，第一和第二压缩机就会自动停机，依次循环；所述控制值T2＝T1+3，所述第一特定值为3℃，即当t-T1>3时，启动第一压缩机；所述第二特定值为5℃，即当t-T1>5时，启动第二压缩机，两台压缩机同时制冷。

2.如权利要求1所述的高温炉水电缆的恒温控制系统，其中所述的水电缆为裸露的铜电缆外穿橡胶套管，所述冷却水流入橡胶管套中对铜电缆进行冷却。

3.如权利要求1所述的高温炉水电缆的恒温控制系统，其中冷却水目标温度T1在0—25℃的范围内可调。

4.如权利要求1所述的高温炉水电缆的恒温控制系统，其中冷却水的水压＜0.2MPa时，向CPU发送报警信号。

5.如权利要求1所述的高温炉水电缆的恒温控制系统，其中当所述压力传感器监测到第一和第二压缩机的低压压力低于0.2MPa，或者高压压力大于2.4MPa时，向CPU发送报警信号。