CN106642775B - 冷却系统及冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却系统及冷却控制方法，涉及冷却控制领域。其中冷却系统包括冷却支路和旁通支路，冷却支路上设有冷却装置，旁通支路的两端分别与冷却装置的入口和出口连通，以便使从旁通支路流出的冷却液与从冷却装置出口流出的冷却液相混合。本发明通过在冷却支路中增加旁通支路，从而使经过冷却的冷却液和未经冷却的冷却液相混合。由此可有效扩大了温度调节范围，提高了控制精度。

Description

冷却系统及冷却控制方法

技术领域

本发明涉及冷却控制领域，特别涉及一种冷却系统及冷却控制方法。

背景技术

在现代制造业中，机床是不可缺少的设备，例如CNC(Computer NumericalControl，数字控制机床)、磨床、线切割机床等。在机床作业的时候，刀具切削加工件、主轴的高速运转都会产生大量的热量，导致机床的导轨、主轴发生热变形，从而降低加工件的加工精度，也降低了刀具、主轴的寿命。因此就有了对机床进行冷却的需求。诸如油冷机(也称之为冷油机)的机床冷却机的作用是有效地降低机床切削产生的热量，提供机床加工精度。

目前的机床冷却机系统如图1所述，在机床冷却机系统中设有冷却支路1，在冷却支路1上设有冷却装置2和泵11。其中在泵11的作用下，冷却液在冷却支路1上流动，从而将机床所产生的热量通过冷却装置2进行释放。图1中的箭头表示冷却液的流动方向。

目前的冷却机系统存在以下不足：

1.控制精度偏低。在常见的机床冷却机系统中，一般只通过变频压缩机和电子膨胀阀来调节，因此调节的精度不高，一般做到±0.5℃。

2.冷量调节范围较小。由于变频压缩机的运行范围是一定的，若负荷变化较大的时候，可能存在压缩机降至最低频率，制冷量仍然大于热负荷，最终导致冷却液温度偏低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种冷却系统及冷却控制方法，通过在冷却支路中增加旁通支路，从而使经过冷却的冷却液和未经冷却的冷却液相混合。由此可有效扩大了温度调节范围，提高了控制精度。

根据本发明的一个方面，提供一种冷却系统，包括冷却支路和旁通支路，其中：

冷却支路上设有冷却装置；

旁通支路的两端分别与冷却装置的入口和出口连通，以便使从旁通支路流出的冷却液与从冷却装置出口流出的冷却液相混合。

在一个实施例中，旁通支路上设有旁通阀。

在一个实施例中，冷却装置包括制冷回路，其中在制冷回路上沿冷媒流动方向依次设有压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器。

在一个实施例中，冷却装置的入口和出口设置在蒸发器上，以便冷却液和冷媒进行热交换。

在一个实施例中，冷凝器为微通道冷凝器。

在一个实施例中，上述系统还包括温度传感器，其中：

温度传感器设置在冷却装置的出口处，以检测冷却液出口温度。

在一个实施例中，上述系统还包括控制装置，其中：

控制装置根据当前冷却液出口温度对旁通阀的阀门开度和/或压缩机的工作频率进行调节。

在一个实施例中，控制装置判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限，若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀的阀门开度进行调整。

在一个实施例中，控制装置具体在当前冷却液出口温度小于预设温度的情况下增大旁通阀的阀门开度，在当前冷却液出口温度不小于预设温度的情况下减小旁通阀的阀门开度。

在一个实施例中，控制装置在对旁通阀的阀门开度进行调整后延迟预定的时间，若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，则重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作。

在一个实施例中，控制装置还用于在当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限的情况下，若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，则对压缩机进行升频处理，然后重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作。

在一个实施例中，控制装置还用于在当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限的情况下，若压缩机当前运行频率不大于最低运行频率，则增大旁通阀的阀门开度，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作。

在一个实施例中，控制装置还用于在压缩机当前运行频率大于最低运行频率的情况下，对压缩机进行降频处理，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作。

根据本发明的另一方面，提供一种冷却控制方法，包括：

检测冷却装置出口处的冷却液出口温度；

根据当前冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀的阀门开度和/或设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节；

其中，冷却装置设在冷却支路上，旁通支路的两端分别与冷却装置的入口和出口连通，以便使从旁通支路流出的冷却液与从冷却装置出口流出的冷却液相混合。

在一个实施例中，根据当前冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀阀门开度和/或设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节包括：

判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限；

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀的阀门开度进行调整。

在一个实施例中，根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀的阀门开度进行调整包括：

若当前冷却液出口温度小于预设温度，则增大旁通阀的阀门开度；

若当前冷却液出口温度不小于预设温度，则减小旁通阀的阀门开度。

在一个实施例中，在对旁通阀的阀门开度进行调整后延迟预定的时间，进一步判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限；

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，则重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的步骤。

在一个实施例中，若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限，则进一步判断当前冷却液出口温度减去预设温度的差值是否大于第一门限；

若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，则对压缩机进行升频处理，然后重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的步骤。

在一个实施例中，若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限，则进一步判断压缩机当前运行频率是否大于最低运行频率；

若压缩机当前运行频率不大于最低运行频率，则增大旁通阀的阀门开度，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的步骤。

在一个实施例中，若压缩机当前运行频率大于最低运行频率，则对压缩机进行降频处理，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的步骤。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中机床冷却机系统一个实施例的示意图。

图2为本发明冷却系统一个实施例的示意图。

图3为本发明冷却系统另一实施例的示意图。

图4为本发明冷却系统又一实施例的示意图。

图5为本发明冷却系统又一实施例的示意图。

图6为本发明冷却控制方法一个实施例的示意图。

图7为本发明冷却控制方法另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本发明冷却系统一个实施例的示意图。如图2所示，冷却系统可包括冷却支路1和旁通支路3，其中：

冷却支路1上设有冷却装置2，旁通支路3的两端分别与冷却装置2的入口和出口连通，以便使从旁通支路3流出的冷却液与从冷却装置2出口流出的冷却液相混合。

其中，图中的箭头表示冷却液的流动方向。

基于本发明上述实施例提供的冷却系统，通过在冷却支路中增加旁通支路，从而使经过冷却的冷却液和未经冷却的冷却液相混合。由此可有效扩大了温度调节范围，提高了控制精度。

图3为本发明冷却系统另一实施例的示意图。与图2所示实施例相比，在图3所示实施例中，在旁通支路3上还设有旁通阀31。其中，可通过调节旁通阀31的阀门开度调节冷却液的流量，从而调节冷却装置2的出口处的具有不同温度的冷却液占比。

图4为本发明冷却系统又一实施例的示意图。在该实施例中，冷却装置2可包括制冷回路21，其中在制冷回路21上沿冷媒流动方向依次设有压缩机22、冷凝器23、电子膨胀阀24和蒸发器25。冷却装置2中还可包括风机26。

可选地，冷却装置2的入口和出口均设置在蒸发器25上，以便冷却液和冷媒进行热交换。

可选地，冷凝器23为微通道冷凝器。在相同换热量下，微通道冷凝器的体积要优于常规的翅片冷凝器，从而可显著减少整机尺寸，便于放置在狭小空间中。

图5为本发明冷却系统又一实施例的示意图。与图4所示实施例相比，在图5所示实施例中，冷却系统还包括温度传感器4。其中温度传感器4设置在冷却装置2的出口处，以检测冷却液出口温度。

其中，冷却系统中还包括控制装置(未在图中示出)，该控制装置与温度传感器4、旁通阀31和压缩机22相连接。控制装置根据当前冷却液出口温度对旁通阀31的阀门开度和/或压缩机22的工作频率进行调节。

作为一种示例，控制装置首先判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限X。即，判断下列条件

|当前冷却液出口温度－预设温度|≤X

是否成立。

1)若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀31的阀门开度进行调整。

具体地，控制装置具体在当前冷却液出口温度小于预设温度的情况下，增大旁通阀31的阀门开度；而在当前冷却液出口温度不小于预设温度的情况下，减小旁通阀31的阀门开度。

控制装置在对旁通阀(31)的阀门开度进行调整后，延迟预定的时间，然后判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第二门限Y。即，判断下列条件

|当前冷却液出口温度－预设温度|≤Y

是否成立。

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，则重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作。即当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不满足维持旁通阀的阀门开度维持不变的要求，从而需要继续进行循环控制。

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第二门限，则表明当前冷却液出口温度与预设温度的温度差满足维持旁通阀的阀门开度维持不变的要求，在这种情况下维持旁通阀的阀门开度不变，直到当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限为止。

2)控制装置还用于在当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限X的情况下，若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，即，满足：

当前冷却液出口温度－预设温度>X

则对压缩机22进行升频处理，然后重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作，以便进一步进行循环控制。

控制装置还用于在当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限的情况下，进一步判断压缩机的当前运行频率与最低运行频率Z之间的关系。即，判断下列条件：

压缩机频率≤Z

是否满足。

若压缩机22的当前运行频率不大于最低运行频率，此时无法再降低压缩机22的运行频率，这时需要增大旁通阀31的阀门开度，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作，以便进一步进行循环控制。

若压缩机22当前运行频率大于最低运行频率，则控制这种对压缩机22进行降频处理，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作，以便进一步进行循环控制。

图6为本发明冷却控制方法一个实施例的示意图。其中：

步骤601，检测冷却装置出口处的冷却液出口温度。

步骤602，根据当前冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀的阀门开度和/或设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节。

其中，冷却装置设在冷却支路上，旁通支路的两端分别与冷却装置的入口和出口连通，以便使从旁通支路流出的冷却液与从冷却装置出口流出的冷却液相混合。

基于本发明上述实施例提供的冷却控制方法，通过在冷却支路中增加旁通支路，并根据冷却装置出口处的冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀的阀门开度和/或设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节。由此可有效扩大了温度调节范围，提高了控制精度。

图7为本发明冷却控制方法另一实施例的示意图。

步骤701，冷却系统开机，这里以油冷机为例进行说明。

步骤702，判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限X。即，判断下列条件

|当前冷却液出口温度－预设温度|≤X

是否成立。

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则执行步骤703。若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限，则执行步骤708。

步骤703，判断当前冷却液出口温度是否小于预设温度。若当前冷却液出口温度小于预设温度，则执行步骤704；若当前冷却液出口温度不小于预设温度，则执行步骤705。

步骤704，增大旁通阀的阀门开度。然后执行步骤706。

步骤705，减小旁通阀的阀门开度。

步骤706，延迟预定的时间后，进一步判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限Y。即，判断下列条件

|当前冷却液出口温度－预设温度|≤Y

是否成立。

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，返回步骤702。若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第二门限，则执行步骤707。

步骤707，维持旁通阀的阀门开度不变。

若当前冷却液出口温度发生变化，其与预设温度的温度差大于第二门限，则返回步骤702。

步骤708，判断当前冷却液出口温度减去预设温度的差值是否大于第一门限。即，判断

当前冷却液出口温度－预设温度>X

是否满足。

若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，则执行步骤709；若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限，则执行步骤710。

步骤709，对压缩机进行升频处理，然后返回步骤702。

步骤710，判断压缩机当前运行频率是否大于最低运行频率。若压缩机当前运行频率大于最低运行频率，则执行步骤711；若压缩机当前运行频率不大于最低运行频率，则执行步骤712。

步骤711，对压缩机进行降频处理，然后返回步骤702。

步骤712，增大旁通阀的阀门开度，然后返回步骤702。

本发明通过在常规冷却系统中增加旁通支路，并根据冷却装置出口处的冷却液温度对旁通支路上的旁通阀和/或冷却装置中的压缩机频率进行调节，扩大了温度调节范围，提高了控制精度。同时冷却装置中的冷凝器采用微通道冷凝器，有效减小冷却系统体积。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括冷却支路(1)、旁通支路(3)、温度传感器(4)和控制装置，其中：

冷却支路(1)上设有冷却装置(2)，冷却装置(2)包括制冷回路(21)，其中在制冷回路(21)上沿冷媒流动方向依次设有压缩机(22)、冷凝器(23)、电子膨胀阀(24)和蒸发器(25)；

旁通支路(3)的两端分别与冷却装置(2)的入口和出口连通，以便使从旁通支路(3)流出的冷却液与从冷却装置(2)出口流出的冷却液相混合，旁通支路(3)上设有旁通阀(31)；

温度传感器(4)设置在冷却装置(2)的出口处，以检测冷却液出口温度；

控制装置根据当前冷却液出口温度对旁通阀(31)的阀门开度和压缩机(22)的工作频率进行调节，其中判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限，在当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限的情况下，若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限，则在压缩机(22)当前运行频率不大于最低运行频率的情况下增大旁通阀(31)的阀门开度，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作，在压缩机(22)当前运行频率大于最低运行频率的情况下对压缩机(22)进行降频处理，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

冷却装置(2)的入口和出口设置在蒸发器(25)上，以便冷却液和冷媒进行热交换。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

冷凝器(23)为微通道冷凝器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

控制装置还用于若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀(31)的阀门开度进行调整。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

控制装置还用于在当前冷却液出口温度小于预设温度的情况下增大旁通阀(31)的阀门开度，在当前冷却液出口温度不小于预设温度的情况下减小旁通阀(31)的阀门开度。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

控制装置在对旁通阀(31)的阀门开度进行调整后延迟预定的时间，若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，则重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的系统，其特征在于，

控制装置还用于若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，则对压缩机(22)进行升频处理，然后重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的操作。

8.一种冷却控制方法，其特征在于，包括：

检测冷却装置出口处的冷却液出口温度；

根据当前冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀的阀门开度和设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节；

其中，冷却装置设在冷却支路上，旁通支路的两端分别与冷却装置的入口和出口连通，以便使从旁通支路流出的冷却液与从冷却装置出口流出的冷却液相混合；

其中，根据当前冷却液出口温度对设在旁通支路上的旁通阀阀门开度和设在冷却装置制冷回路上的压缩机的工作频率进行调节包括：

判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否大于第一门限；

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第一门限，则进一步判断当前冷却液出口温度减去预设温度的差值是否大于第一门限；

若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值不大于第一门限，则进一步判断压缩机当前运行频率是否大于最低运行频率；

若压缩机当前运行频率不大于最低运行频率，则增大旁通阀的阀门开度，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的步骤；

若压缩机当前运行频率大于最低运行频率，则对压缩机进行降频处理，然后重复执行判断冷却液出口温度与预设温度的温度差是否在第一设定范围内的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差不大于第一门限，则根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀的阀门开度进行调整。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

根据当前冷却液出口温度与预设温度的大小关系对旁通阀的阀门开度进行调整包括：

若当前冷却液出口温度小于预设温度，则增大旁通阀的阀门开度；

若当前冷却液出口温度不小于预设温度，则减小旁通阀的阀门开度。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在对旁通阀的阀门开度进行调整后延迟预定的时间，进一步判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限；

若当前冷却液出口温度与预设温度的温度差大于第二门限，则重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的步骤。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

若当前冷却液出口温度减去预设温度的差值大于第一门限，则对压缩机进行升频处理，然后重复执行判断当前冷却液出口温度与预设温度的温度差是否小于第一门限的步骤。

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