CN105201773A

CN105201773A - 一种水冷却系统冷却器控制方法及控制模块

Info

Publication number: CN105201773A
Application number: CN201410249814.9A
Authority: CN
Inventors: 高晟辅; 陈维威; 焦鑫艳; 柏传军; 肖建民
Original assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd; Changzhou NR Electric Power Electronics Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd; Changzhou NR Electric Power Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明公开了一种大功率电力电子设备用纯水冷却系统中冷却器的控制方法，所述冷却器控制包括温度监视模块、冷却器状态监测模块以及控制各组冷却器工作状态的冷却器控制模块；所述方法包括如下步骤(1)实时监测冷却系统中冷却介质的温度以及各组冷却器工作状态，并对每组冷却器的运行时间进行计算；(2)将采集的冷却系统中冷却介质的温度和计算出的各组冷却器运行时间分别与对应的设定值进行比较，获得比较结果；(3)根据温度比较结果或者各组冷却器运行时间比较结果对冷却器进行启停控制。本发明提高了冷却系统的稳定性。

Description

一种水冷却系统冷却器控制方法及控制模块

技术领域

本发明涉及大功率电力电子设备冷却装置的控制领域，具体而言涉及一种水冷却系统冷却器控制方法及控制模块。

背景技术

大功率电力电子设备运行系统中冷却系统关乎被冷却装置的安全运行和使用寿命，是非常必要的配套设备。

水冷却系统的冷却器工作状况直接影响到冷却效果，进而关系到被冷却设备的安全运行以及带负荷能力。传统冷却器控制模式根据温度达到对应温度启停定值控制相应的组数冷却器启停，在环境温度较低的情况下冷却器冷却效果较强，冷却器快速降低系统温度，系统温度的大幅度变化将导致冷却器频繁启停，进而减少冷却器寿命；当环境温度偏高的情况下冷却器冷却效果较弱，冷却器必须达到相应的温度才能启动对应组数冷却器，系统温度调整较慢；另外当温度长期保持一定区间内会让运行冷却器持续运行，这种工况下会导致冷却器的磨损程度不同，不利于整个冷却系统长期稳定运行。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种冷却器控制的方法及控制模块，能够让冷却器在不同环境温度下相应的调整冷却器的启停速度，保证冷却系统在一定温度范围内稳定，同时所有冷却器具有较为均衡的使用效率，投入运行的有效期基本保持一致，从而让冷却系统能够稳定的长期运行。

为达成上述目的，本发明的解决方案是：一种水冷却系统冷却器的控制方法，所述冷却器是根据冷却方式的要求采用风机、喷淋泵或者由两者的组合方式形成的机电设备单元，其特征在于，有如下步骤：

(1)实时监测冷却系统中冷却介质的温度以及各组冷却器工作状态，并对每组冷却器的运行时间进行计算；

(2)将采集的冷却系统中冷却介质的温度和计算出的各组冷却器运行时间分别与对应的设定值进行比较，获得比较结果；

(3)根据温度比较结果或者各组冷却器运行时间比较结果对冷却器进行启停控制：

其中根据温度比较结果的步骤为：

(a1)当监测到冷却系统中冷却介质的温度处于设定的温度控制范围之内时，保持当前运行冷却器数量不变；

(a2)当监测到冷却系统中冷却介质的温度超过设定的温度控制范围上限后，变时限启动闲置的冷却器，直至冷却器全部启动或者温度重新回到温度控制范围之内，启动冷却器原则为先停先启；

(a3)当监测到冷却系统中冷却介质的温度低于设定的温度控制范围下限后，变时限停止当前运行的冷却器，直至冷却器全部停止或者温度重新回到温度控制范围之内，停止冷却器的原则为先启先停；

其中根据各组冷却器运行时间比较结果的步骤为：

(b1)当监测到某组冷却器的持续运行时间小于冷却器最长工作时间，该组冷却器保持工作；

(b2)当监测到某组冷却器的持续运行时间超过冷却器最长工作时间，该组冷却器停止工作，同时启动一组无故障的闲置冷却器；

(b3)当监测到某组冷却器的持续运行时间超过冷却器最长工作时间，同时没有无故障的闲置冷却器，则该组冷却器保持运行，并且冷却器控制模块发出冷却器运行时间过长的告警信号。

上述方案中，步骤(a2)和步骤(a3)中所述变时限启停冷却器表现为启停温度的时间间隔与温度偏差为反时限关系；当监测到冷却系统温度偏离设定温度范围越多，启停冷却器的间隔时间越短；当检测到冷却系统偏离设定温度范围越小，启停冷却器的间隔时间越长；变时限的启停冷却器时间间隔存在上下限。

上述方案中，所述变时限的启停冷却器时间间隔取值范围依据实际应用要求而定。

上述方案中，所述温度控制范围的上下限范围依据实际应用要求而定。

上述方案中，步骤(b2)中启动无故障的闲置冷却器的顺序为先启先停、轮换工作的方式。

上述方案中，所述冷却器最长工作时间取值范围依据实际应用要求而定。

另外,本发明还提供一种水冷却系统冷却器的控制模块，所述冷却器是根据冷却方式的要求采用风机、喷淋泵或者由两者的组合方式形成的机电设备单元，所述控制模块和温度监视模块、冷却器工作状态监测模块构成水冷却系统冷却器的控制系统；其特征在于，控制模块接收采集到的冷却系统中冷却介质的温度值和监测到的各组冷却器工作状态信号和故障信号；实时监测冷却系统中冷却介质的温度以及各组冷却器工作状态，并对每组冷却器的运行时间进行计算；将采集的冷却系统中冷却介质的温度和计算出的各组冷却器运行时间分别与对应的设定值进行比较，获得比较结果；根据温度比较结果或者各组冷却器运行时间比较结果对冷却器进行启停控制：

其中根据温度比较结果的步骤为：

(c1)当监测到冷却系统中冷却介质的温度处于设定的温度控制范围之内时，保持当前运行冷却器数量不变；

(c2)当监测到冷却系统中冷却介质的温度超过设定的温度控制范围上限后，变时限启动闲置的冷却器，直至冷却器全部启动或者温度重新回到温度控制范围之内，启动冷却器原则为先停先启；

(c3)当监测到冷却系统中冷却介质的温度低于设定的温度控制范围下限后，变时限停止当前运行的冷却器，直至冷却器全部停止或者温度重新回到温度控制范围之内，停止冷却器的原则为先启先停；

其中根据各组冷却器运行时间比较结果的步骤为：

(d1)当监测到某组冷却器的持续运行时间小于冷却器最长工作时间，该组冷却器保持工作；

(d2)当监测到某组冷却器的持续运行时间超过冷却器最长工作时间，该组冷却器停止工作，同时启动一组无故障的闲置冷却器；

(d3)当监测到某组冷却器的持续运行时间超过冷却器最长工作时间，同时没有无故障的闲置冷却器，则该组冷却器保持运行，并且冷却器控制模块发出冷却器运行时间过长的告警信号。

上述方案中，所述温度监视模块是由温度传感器和数据采集系统组成，采用温度传感器和数据采集系统实时采集冷却系统中冷却介质的温度，并将该温度值发送至控制各组冷却器工作状态的冷却器控制模块。

上述方案中，所述冷却器工作状态监测模块是由工作状态接点和I/O接口模块组成，采用I/O接口模块，将监测到的各组冷却器工作状态信号和故障信号发送至冷却器控制模块。

上述方案中，步骤(c2)和步骤(c3)中所述变时限启停冷却器表现为启停温度的时间间隔与温度偏差为反时限关系；当监测到冷却系统温度偏离设定温度范围越多，启停冷却器的间隔时间越短；当检测到冷却系统偏离设定温度范围越小，启停冷却器的间隔时间越长；变时限的启停冷却器时间间隔存在上下限。

上述方案中，步骤(d2)中启动无故障的闲置冷却器的顺序为先启先停、轮换工作的方式。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于通过变时限控制冷却器启停以及定时切换冷却器实现根据环境温度变化幅度的不同采用相应的变时限处理方式，保证冷却器快速响应，同时能够保证所有冷却器具有较为均衡的使用效率，投入运行的有效期基本保持一致，有效提高冷却系统稳定性。

附图说明

图1为本发明的冷却器控制系统结构框图。

图2为本发明的冷却器温度控制原理图。

图3为本发明的冷却器工作状态控制流程图。

具体实施方式

为了详细的了解本发明的技术内容，特举具体实施例说明如下。

一种水冷却系统冷却器的控制方法，如图1所示，所述水冷却系统冷却器的控制包括温度监视模块、冷却器工作状态监测模块以及控制各组冷却器工作状态的冷却器控制模块。所述冷却器是根据冷却方式的要求采用风机、喷淋泵或者由两者的组合方式形成的机电设备单元。所述冷却器控制方法有如下步骤：

(3)根据温度比较结果或者各组冷却器运行时间比较结果对冷却器进行启停控制:

其中根据温度比较结果的步骤为：

其中根据各组冷却器运行时间比较结果的步骤如图3所示,为：

该实施例中，所述温度监视模块是由温度传感器和数据采集系统组成，采用温度传感器和数据采集系统实时采集冷却系统中冷却介质的温度，并将该温度值发送至控制各组冷却器工作状态的冷却器控制模块。

该实施例中，所述冷却器工作状态监测模块是由工作状态接点和I/O接口模块组成，采用I/O接口模块，将监测到的各组冷却器工作状态信号和故障信号发送至冷却器控制模块，控制模块根据接受到的冷却器工作信号计算每组冷却器的实际运行时间。

该实施例中，(a1)到(a3)中所述冷却器启停时间间隔为Δt，如图2，

Δt = f (x) = \{\begin{matrix} \frac{k}{t - t_{\max}} & (t > t_{\max}) \\ A & (t_{\min} \leq t \leq t_{\max}) \\ \frac{K}{t_{\min} - t} & (t < t_{\min}) \end{matrix}\}

其中t为实际测量冷却介质的温度；tmax为设定的温度控制范围上限；tmin为设定的温度控制范围下限，A为常数。

冷却器启停时间间隔Δt在设定温度范围内为恒定值A，当实际测量冷却介质的温度t超过设定温度控制范围上下限时，启停时间间隔Δt随着温度差值增大而减小，与温度偏差为反时限关系；当监测到冷却系统温度偏离设定温度范围越多，启停冷却器的间隔时间越短；当检测到冷却系统偏离设定温度范围越小，启停冷却器的间隔时间越长；变时限的启停冷却器时间间隔存在上下限，如图2所示Δtmax为上限值，Δtmin为下限值。

上述变时限的启停冷却器时间间隔上下限Δtmax和Δtmin依据实际应用要求而定。

上述变时限的启停冷却器时间间隔常数A依据实际应用要求而定。

上述温度控制范围的上下限范围tmax和tmin依据实际应用要求而定。

此外，根据温度比较结果，对冷却器进行控制的具体步骤还包括：当监测到冷却系统温度超过处于设定的温度控制范围后，在超出一定时间后温度还处于控制范围外时发出报警信号进行报警，并进行显示，告之操作人员，使操作人员实时了解冷却器状况并进行处理。

该实施例中，(b1)到(b3)中所述冷却器最长工作时间的取值范围依据实际应用要求而定。

该实施例中，(b1)到(b3)中所述无故障的闲置冷却器的启动顺序为先启先停、轮换工作。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种水冷却系统冷却器的控制方法，所述冷却器是根据冷却方式的要求采用风机、喷淋泵或者由两者的组合方式形成的机电设备单元，其特征在于，有如下步骤：

其中根据温度比较结果的步骤为：

其中根据各组冷却器运行时间比较结果的步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种水冷却系统冷却器的控制方法，其特征在于，步骤(a2)和步骤(a3)中所述变时限启停冷却器表现为启停温度的时间间隔与温度偏差为反时限关系；当监测到冷却系统温度偏离设定温度范围越多，启停冷却器的间隔时间越短；当检测到冷却系统偏离设定温度范围越小，启停冷却器的间隔时间越长；变时限的启停冷却器时间间隔存在上下限。

3.根据权利要求2所述的一种水冷却系统冷却器的控制方法，其特征在于，所述变时限的启停冷却器时间间隔取值范围依据实际应用要求而定。

4.根据权利要求1所述的一种水冷却系统冷却器的控制方法，其特征在于，所述温度控制范围的上下限范围依据实际应用要求而定。

5.根据权利要求1所述的一种水冷却系统冷却器的控制方法，其特征在于，步骤(b2)中启动无故障的闲置冷却器的顺序为先启先停、轮换工作的方式。

6.根据权利要求1所述的一种水冷却系统冷却器的控制方法，其特征在于，所述冷却器最长工作时间取值范围依据实际应用要求而定。

7.一种水冷却系统冷却器的控制模块，所述冷却器是根据冷却方式的要求采用风机、喷淋泵或者由两者的组合方式形成的机电设备单元，所述控制模块和温度监视模块、冷却器工作状态监测模块构成水冷却系统冷却器的控制系统；其特征在于，控制模块接收采集到的冷却系统中冷却介质的温度值和监测到的各组冷却器工作状态信号和故障信号；实时监测冷却系统中冷却介质的温度以及各组冷却器工作状态，并对每组冷却器的运行时间进行计算；将采集的冷却系统中冷却介质的温度和计算出的各组冷却器运行时间分别与对应的设定值进行比较，获得比较结果；根据温度比较结果或者各组冷却器运行时间比较结果对冷却器进行启停控制：

其中根据温度比较结果的步骤为：

其中根据各组冷却器运行时间比较结果的步骤为：

8.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，所述温度监视模块是由温度传感器和数据采集系统组成，采用温度传感器和数据采集系统实时采集冷却系统中冷却介质的温度，并将该温度值发送至控制各组冷却器工作状态的冷却器控制模块。

9.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，所述冷却器工作状态监测模块是由工作状态接点和I/O接口模块组成，采用I/O接口模块，将监测到的各组冷却器工作状态信号和故障信号发送至冷却器控制模块。

10.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，步骤(c2)和步骤(c3)中所述变时限启停冷却器表现为启停温度的时间间隔与温度偏差为反时限关系；当监测到冷却系统温度偏离设定温度范围越多，启停冷却器的间隔时间越短；当检测到冷却系统偏离设定温度范围越小，启停冷却器的间隔时间越长；变时限的启停冷却器时间间隔存在上下限。

11.根据权利要求10所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，所述变时限的启停冷却器时间间隔取值范围依据实际应用要求而定。

12.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，所述温度控制范围的上下限范围依据实际应用要求而定。

13.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，步骤(d2)中启动无故障的闲置冷却器的顺序为先启先停、轮换工作的方式。

14.根据权利要求7所述的一种水冷却系统冷却器的控制模块，其特征在于，所述冷却器最长工作时间取值范围依据实际应用要求而定。