CN106979639B - 大容水箱的高精度双级控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大容水箱的高精度双级控温方法，包括大容水箱，冷水机组，所述的冷水机组包括变频器和变频压缩机，所述的大容水箱的出水口通过出水管连接发热设备，所述的发热设备通过水管连接所述的冷水机组，所述的冷水机组通过回水管连接所述的大容水箱的回水口，还包括进行集中控制的控制器，以及安装在所述的出水管内的出水温度传感器，安装在所述的回水管内的回水温度传感器，所述的出水温度传感器、回水温度传感器和变频器与所述的控制器连接，所述的控制器内部设置温度控制算法，所述的温度控制算法设置4个步骤循环执行，采用双级控制原则，分别控制大容水箱温度和冷水机组的回水温度的方法，具有控温速度快，稳定性好，控制精度高的优点。

Description

大容水箱的高精度双级控温方法

技术领域

本发明涉及大容水箱的高精度水温控制方法。

背景技术

在工业领域，一些重要设备在工作过程中发热量大，为了不损坏其中的高温部件需要用特定水冷系统进行冷却。在一些特殊的应用场合，对水温的稳定性要求很高，比如进行蓝宝石晶体生长的长晶炉。传统的控制温度方式是采用PID算法，以当前水温跟目标水温的差值作为控制依据，进行水温调节，这种方法具有响应速度快、静差小以及算法成熟的优点。但是，对于水系统而言，水的热熔量大，并且对于大容水箱，具有严重的滞后性，导致水温的变化速度很慢，而PID算法调节速度快，导致经常调节过量，到水温来回波动。

发明内容

本发明的目的是为了解决高精度水温的控制问题，特别是大容水箱的高精度水温控制问题，基于传统PID控制方法，采用两级水温控制，实现控温目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

大容水箱的高精度双级控温方法，包括可以容纳大量冷却水的大容水箱，进行降温的冷水机组，所述的冷水机组包括变频器和变频压缩机，所述的变频器的工作频率为f，其工作范围为(f_min，f_max)，所述的大容水箱的目标温度为T，允许的误差为±δ，所述的大容水箱的出水口通过出水管连接发热设备，所述的出水管上设置进行开关控制的出水阀，所述的发热设备通过水管连接所述的冷水机组，所述的冷水机组通过回水管连接所述的大容水箱的回水口，所述的回水管上设置进行开关控制的回水阀，还包括进行集中控制的控制器，以及安装在所述的出水管内的出水温度传感器，所述的出水温度传感器测量的数据为出水温度t₁，安装在所述的回水管内的回水温度传感器，所述的回水温度传感器测量的数据为回水温度t₂，所述的出水温度传感器、回水温度传感器和变频器与所述的控制器连接，所述的控制器内部设置温度控制算法，所述的温度控制算法包括以下步骤：

S1：比较出水温度t₁和目标温度为T，如果|T-t₁|≤δ，进入步骤S2；如果出水温度t₁＞T+δ，进入步骤S3；如果出水温度t₁＜T-δ，进入步骤S4；

S2：启动所述的变频器，通过PID控制算法调节工作频率f，使回水温度t₂等于目标温度为T；如果|T-_t1|＞δ，返回步骤S1；

S3：启动所述的变频器，设置工作频率f＝f_max；当出水温度t₁＜T+δ后，进入步骤S1；

S4：关闭所述的变频器；当出水温度t₁＞T-δ后，进入步骤S1。

本发明的有益效果主要表现在：1、系统结构简单，硬件成本低；2、采用PID控制方法和两级温度控制策略，控制稳定性好，温度控制精度高。

附图说明

图1是大容水箱高精度双级控温的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，大容水箱的高精度双级控温方法，包括可以容纳大量冷却水的大容水箱1，进行降温的冷水机组2，所述的冷水机组2包括变频器和变频压缩机，所述的变频器驱动所述的变频压缩机工作，进行制冷。所述的大容水箱1的出水口通过出水管3连接发热设备7，所述的出水管3上设置进行开关控制的出水阀4，所述的发热设备7通过水管连接所述的冷水机组2，所述的冷水机组2通过回水管5连接所述的大容水箱1的回水口，所述的回水管5上设置进行开关控制的回水阀6。所述的大容水箱1的冷却水经过所述的出水管3、出水阀4进入所述的发热设备7，冷却水换走热量以后进入所述的冷水机组2，冷却水温度降低以后经过所述的回水管5、回水阀6进入所述的大容水箱1。采用这样的工作方式，有两个好处：第一，所述的大容水箱1的水容量很大，可以滤除各种对温度的干扰，减少波动，因此进入所述的发热设备7的温度稳定；第二，所述的冷水机组2设置在所述的发热设备7的后面，可以估计热负载的大小，提高制冷功率的的调节速度。

所述的大容水箱1的目标温度为T，允许的误差为±δ，所述的变频器的工作频率为f，其工作范围为(f_min，f_max)。

还包括进行集中控制的控制器，以及安装在所述的出水管3内的出水温度传感器，所述的出水温度传感器测量的数据为出水温度t₁，出水温度t₁与所述的大容水箱1的水温一致，安装在所述的回水管5内的回水温度传感器，所述的回水温度传感器测量的数据为回水温度t₂，所述的出水温度传感器、回水温度传感器和变频器与所述的控制器连接，所述的控制器采集温度信号，控制所述的变频器工作，实现温度调节。

所述的控制器内部设置温度控制算法，所述的温度控制算法包括以下步骤：

S1：比较出水温度t₁和目标温度为T，如果|T-t₁|≤δ，进入步骤S2；如果出水温度t₁＞T+δ，进入步骤S3；如果出水温度t₁＜T-δ，进入步骤S4；

S2：启动所述的变频器，通过PID控制算法调节工作频率f，使回水温度t₂等于目标温度为T；如果|T-t₁|＞δ，返回步骤S1；

S3：启动所述的变频器，设置工作频率f＝f_max；当出水温度t₁＜T+δ后，进入步骤S1；

S4：关闭所述的变频器；当出水温度t₁＞T-δ后，进入步骤S1。

在步骤S1中，进行所述的大容水箱1的水温判断，根据与目标温度T的大小关系，进行策略选择。

在步骤S2中，出水温度t₁位于允许的范围之内，因此只需要采用传统的PID算法，以t₂-T作为输入，工作频率f为调节对象，控制回水温度t₂。即使存在回水温度t₂与T的偏差，这个偏差传导到所述的大容水箱1也会是非常漫长的过程。

步骤S3处理出水温度t₁向上漂移，高于允许的工作范围的情况，采用最大制冷功率的策略，将出水温度t₁控制到允许范围，然后再进入步骤S1更换控制策略。

步骤S4处理出水温度t₁向下漂移，低于允许的工作范围的情况，采用关闭所述的变频器的策略，将出水温度t₁控制到允许范围，然后再进入步骤S1更换控制策略。

本发明基于传统的PID控制算法，加上系统结构的特殊设计，以及两级温度控制策略，能够快速准确的达到温度控制效果，并且稳定性好，不会出现大幅波动。

Claims (1)

1.大容水箱的高精度双级控温方法，包括可以容纳大量冷却水的大容水箱，进行降温的冷水机组，所述的冷水机组包括变频器和变频压缩机，所述的变频器的工作频率为f，其工作范围为(f_min，f_max)，所述的大容水箱的目标温度为T，允许的误差为±δ，其特征在于：所述的大容水箱的出水口通过出水管连接发热设备，所述的出水管上设置进行开关控制的出水阀，所述的发热设备通过水管连接所述的冷水机组，所述的冷水机组通过回水管连接所述的大容水箱的回水口，所述的回水管上设置进行开关控制的回水阀，还包括进行集中控制的控制器，以及安装在所述的出水管内的出水温度传感器，所述的出水温度传感器测量的数据为出水温度t₁，安装在所述的回水管内的回水温度传感器，所述的回水温度传感器测量的数据为回水温度t₂，所述的出水温度传感器、回水温度传感器和变频器与所述的控制器连接，所述的控制器内部设置温度控制算法，所述的温度控制算法包括以下步骤：

S1：比较出水温度t₁和目标温度为T，如果|T-t₁|≤δ，进入步骤S2；如果出水温度t₁＞T+δ，进入步骤S3；如果出水温度t₁＜T-δ，进入步骤S4；

S2：启动所述的变频器，通过PID控制算法调节工作频率f，使回水温度t₂等于目标温度为T；如果|T-t₁|＞δ，返回步骤S1；

S3：启动所述的变频器，设置工作频率f＝f_max；当出水温度t₁＜T+δ后，进入步骤S1；

S4：关闭所述的变频器；当出水温度t₁＞T-δ后，进入步骤S1。