CN104121736A - 具有精确控制温度的液冷源机组及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有精确控制温度的液冷源机组及控制方法，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、发热设备，所述蒸发器出液口与压缩机进液口连接；所述压缩机排气口与冷凝器进气口连接，与蒸发器之间设有电控阀门；所述冷凝器出液口与蒸发器进液口连接，冷凝器与蒸发器之间设有节流装置；所述发热设备出液口与水箱进液口连接；所述水箱出液口与供液泵进液口连接；所述供液泵出液口与蒸发器另一进液口连接；所述蒸发器另一出液口与发热设备进液口连接，且之间设有温度传感器，温度传感器和电控阀门连接于系统控制装置。本发明通过设置电控阀门和温度传感器，在不增加额外加热等设备，使制冷系统存在热负荷变化情况下实现了高精度控制温度的目的。

Description

具有精确控制温度的液冷源机组及控制方法

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种精确控制温度的液冷源机组。

 

背景技术

激光器等高精密设备对为其降温的冷却液温度有着严格的要求，不同温度的冷却液会造成其工作性能的大幅变化。随着激光器等精密设备的日益发展，为其降温的液冷源对供液温度精确控制的要求也越来越高，而使用侧发热设备的热负荷往往是实时变化的，因此供液温度精确控制存在一定难度。

要保证使用侧较为恒定的温度，现有的措施主要有三种：

一是制冷系统不做调整，而在使用侧加装加热设备来平衡制冷系统超出使用侧热负荷的部分制冷量。该方法优点是制冷与加热是两套单独的系统，可保证使用侧的温度非常恒定，即控温精度高；缺点是加入了额外的加热设备，造成了设备本身的复杂性，并造成能源的浪费。

二是根据使用侧温度的高低等因素，控制制冷系统的启停来达到使用侧温度在一个范围内变化。该方法优点是控制方式简单易于实现，缺点是温度控制精度较低，供液温度波动较大，而且频繁启停会造成压缩机使用寿命的降低。

三是根据使用侧热负荷的变化来调节制冷系统的制冷量，以保证使用侧较恒定的温度。该方法的实现措施主要有调节压缩机排气量及制冷系统内部卸载两种：调节压缩机排气量的方式主要包括压缩机变频、活塞压缩机缸体的卸载、螺杆压缩机的滑阀卸载及涡旋压缩机中的数码涡旋技术，这些方式均在使用中均有一定的局限性：变频在考虑电磁兼容性的特殊场合不能使用，而且使用变频器的初期投入和后期维护成本较高；活塞压缩机缸体的卸载是级数卸载，控温精度不高；而市场上具有滑阀卸载功能的螺杆压缩机制冷量往往非常大，在小系统中无法使用，数码涡旋压缩机仅有个别实力强的大厂提供的产品具有这些功能，大部分厂家的产品不具备调节能力，使用具有一定的局限性。

制冷系统内部卸载是采用旁通能量调节阀来实现，阀的入口连接压缩机排气管，阀的出口连接压缩机回气；当热负荷降低时，压缩机的吸气压力下降至设定值时旁通能量调节阀开启，压缩机排出的温度较高的气态制冷剂回流到压缩机吸气侧，用于补偿部分热负荷；使用旁通能量调节阀的优势是该阀的开启是通过吸气压力来自动进行调节不需要额外设置，但缺点是该阀的开启不能人工进行干预，其工作点不能进行动态调整，导致在使用侧的要求控制温度发生较大变化时，其能量旁通量不能满足要求，最终导致控温精度出现较大偏差。

 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种具有精确控制温度的液冷源机组，有效解决制冷系统存在热负荷变化情况下控制温度精度不高的不足，可以在热负荷大范围（0~100%）无极变化情况的下，仍能保证高控温精度的制冷系统。

为达到上述效果，本发明提供一种具有精确控制温度的液冷源机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、发热设备，所述蒸发器出液口与压缩机进液口连接；所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接；所述压缩机的排气口与蒸发器的进液口之间还设有电控阀门；所述冷凝器的出液口与蒸发器的进液口连接。

进一步，所述冷凝器与蒸发器之间设有节流装置。

上述方案构成本发明的制冷系统。

所述发热设备的出液口与水箱的进液口连接；所述水箱的出液口与供液泵的进液口连接；所述供液泵的出液口与蒸发器的另一进液口连接；所述蒸发器的另一出液口与发热设备的进液口连接。

进一步，所述蒸发器与发热设备之间设有温度传感器。

上述方案构成本发明的冷却液循环系统。

所述电控阀门和温度传感器连接于系统控制装置。

在制冷系统的控制中，采用合适的控制方法根据使用侧温度与设定温度之间的差值及使用侧温度变化率等参数来控制压缩机排气口与蒸发器入口之间电控阀门的启闭或开启大小，实现将压缩机排气口出来的温度较高的气态制冷剂直接进入蒸发器，为蒸发器提供一个除使用侧发热设备之外的热负荷；同时该额外热负荷可实时电动调节，实现总的热负荷和制冷量相匹配，保证使用侧很高的控温精度。

本发明的另一个目的在于提供一种液冷源机组精确控制温度的控制方法，包括如下步骤：

1）机组稳定运行后，冷却液流经发热设备升温后，进入蒸发器进行换热，换热后的冷却液流经温度传感器，温度传感器采集冷却液的实际温度，将温度传至系统控制装置； 

2）系统控制装置将采集的冷却液的实际温度与供液温度设定值进行分析；

3）依据使用侧实际温度与设定温度之间的差值及该差值的变化趋势，通过控制电控阀门的开启频率或开启度来实现额外热负荷的适时调节；

4）依据电动阀门的调节实现额外热负荷的适时控制，控制总的热负荷和制冷量相匹配，则使用侧供液温度可以根据设定温度值进行精确控制。

本发明的有益效果：

1、本发明在制冷系统存在热负荷变化情况下实现了高精度控制温度的目的。

2、本发明不需要添加额外加热设备、不需要使用排气量调节压缩机及旁通能量调节阀等设备来实现高精度控制温度。

3、本发明通过设置电控阀门，实现了额外热负荷的实时电动控制，最终实现总的热负荷和制冷量相匹配，保证为使用侧提供精确控制的供液温度。

4、本发明通过设置温度传感器实现了冷却液实际温度与工业温度设定值的比较判断，再通过智能控制对电控阀门的开启频率或开启度进行判断。

 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明结构示意图；

图中：1-压缩机，2-冷凝器，3-电控阀门，4-节流装置，5-系统控制装置，6-温度传感器，7-蒸发器，8-供液泵，9-水箱，10-发热设备。

 

具体实施方式

如图1所示，一种具有精确控制温度的液冷源机组，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器7、发热设备10，所述蒸发器7出液口与压缩机1进液口连接；所述压缩机1的排气口与冷凝器2的进气口连接；所述压缩机1的排气口与蒸发器7的进液口之间还设有电控阀门3，通过电控阀门3的调节实现额外热负荷的实时电动控制，最终实现总的热负荷和制冷量相匹配，保证为使用侧提供精确控制的供液温度；所述冷凝器2的出液口与蒸发器7的进液口连接；所述冷凝器2与蒸发器7之间设有节流装置4。

所述发热设备10的出液口与水箱9的进液口连接；所述水箱9的出液口与供液泵8的进液口连接；所述供液泵8的出液口与蒸发器7的另一进液口连接；所述蒸发器7的另一出液口与发热设备10的进液口连接；所述蒸发器7与发热设备10之间设有温度传感器6，用于实时检测送入发热设备10的供液温度。

所述电控阀门3和温度传感器6连接于系统控制装置5。

本发提供一种液冷源机组精确控制温度的控制方法，包括如下步骤：

1）机组稳定运行后，冷却液流经发热设备升温后，进入蒸发器进行换热，换热后的冷却液流经温度传感器，温度传感器采集冷却液的实际温度，将温度传至系统控制装置； 

2）系统控制装置将采集的冷却液的实际温度与供液温度设定值进行分析；

3）依据使用侧实际温度与设定温度之间的差值及该差值的变化趋势，通过控制电控阀门的开启频率或开启度来实现额外热负荷的适时调节；

4）依据电动阀门的调节实现额外热负荷的适时控制，控制总的热负荷和制冷量相匹配，则使用侧供液温度可以根据设定温度值进行精确控制。

以上所述的方案仅仅是对本专利的优选方式进行描述，并非对本专利的范围进行限定，在不脱离本专利设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种精确控制温度的液冷源机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、发热设备，其特征在于：所述压缩机出液口与蒸发器进液口之间设有电控阀门；所述发热设备出液口与水箱进液口连接；所述水箱出液口与供液泵进液口连接；所述供液泵进液口与蒸发器的一个进液口连接；所述蒸发器的一个出液口与发热设备的进液口连接，之间设有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种精确控制温度的液冷源机组，其特征在于：所述电控阀门和温度传感器连接于系统控制装置。

3.根据权利要求1、2所述的一种液冷源机组精确控制温度的控制方法，包括如下步骤：

1）机组稳定运行后，冷却液流经发热设备升温后，进入蒸发器进行换热，换热后的冷却液流经温度传感器，温度传感器采集冷却液的实际温度，将温度传至系统控制装置；

2）系统控制装置将采集的冷却液的实际温度与供液温度设定值之间的差值及该差值的变化趋势进行分析；

3）依据使用侧实际温度与设定温度之间的差值及该差值的变化趋势，通过控制电控阀门的开启频率或开启度来实现额外热负荷的适时调节；

4）依据电动阀门的调节实现额外热负荷的适时控制，控制总的热负荷和制冷量相匹配，则使用侧供液温度可以根据设定温度值进行精确控制。