CN107084564A - 一种双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双回路冷水机组及双温冷却系统，用于设备供冷，包括水箱以及通过管路将压缩机、蒸发器、冷凝器、控制器、服务器、节流阀连接起来的压缩制冷循环回路，所述蒸发器位于主水箱内，低温水循环供给回路的出水管路上接有通向副水箱的温度补偿管路，所述副水箱内设有第一温度传感器和液位传感器，所述主水箱内设有第二温度传感器，温度补偿管路上设有控制阀，所述控制器分别与服务器、第一温度传感器、第二温度传感器、液位传感器和控制阀相连接。本发明将水箱分为主水箱和副水箱，两个水箱中分别连接两条循环水回路，当副水箱温度过高时控制控制阀打开，低温的输出水通过温度补偿管路输入至副水箱中对高温循环水进行冷却。

Description

一种双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法。

背景技术

水冷式冷水机是利用压缩制冷的原理对循环水降温，并使输出的低温循环水与空调机组或用冷的终端进行热交换的方式来工作。在一些场合中有时候具有两个用户终端，需要提供两种温度有差异的循环水，现有的做法要么是配置两套机组来满足需要，然而该方法需要的设备成本较高；要么是采用CN 201463385U所公开的方案，在低温回路与高温回路之间设置比例积分三通阀，使得低温回路中的相对低温的回水直接能够进入高温回路中，但是该方式难以实现温度较为准确的控制，高温用户终端的需求的温度不容易得到保障。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种有利于保障高温用户终端需求冷量的双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种双回路冷水机组智能控制系统，包括水箱以及通过管路将压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀连接起来的压缩制冷循环回路，还包括控制器和服务器，所述水箱被分隔成主水箱和副水箱，所述蒸发器位于主水箱内，主水箱外接有低温水循环供给回路，副水箱外接有高温水循环供给回路，低温水循环供给回路的出水管路上接有通向副水箱的温度补偿管路，所述副水箱内设有第一温度传感器和液位传感器，所述主水箱内设有第二温度传感器，温度补偿管路上设有控制阀，所述控制器分别与服务器、第一温度传感器、第二温度传感器、液位传感器和控制阀相连接。

作为本发明的进一步改进，低温水循环供给回路的出水管路上接有低温水泵，温度补偿管路接于低温水泵的出口管路上，所述压缩制冷循环回路上设有压力维持阀，所述压力维持阀位于压缩机的出口管路上且压力维持阀设有连通压缩机入口管路的接口。

作为本发明的进一步改进，所述主水箱还设有补水管，补水管上设有过滤器。

作为本发明的进一步改进，所述低温水循环供给回路的管道和高温水循环供给回路的管道外壁均包覆有保温层。

作为本发明的进一步改进，所述压缩制冷循环回路为双级压缩制冷循环回路。

作为本发明的进一步改进，所述节流阀包括第一节流阀和第二节流阀，所述压缩机包括低压压缩机和高压压缩机，低压压缩机、高压压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二节流阀、蒸发器通过管道依次相通从而形成双级压缩制冷循环回路。

作为本发明的进一步改进，所述双级压缩制冷循环回路还包括中间冷却装置，所述中间冷却装置具有低压入口、低压出口、高压入口和高压出口，低压入口通向低压压缩机，低压出口通向高压压缩机，高压入口通向第一节流阀，高压出口通向第二节流阀。

作为本发明的进一步改进，所述中间冷却装置包括换热器和混合容器，高压出口和高压入口位于换热器上，低压入口和低压出口位于混合容器上，换热器和混合容器通过管路连接。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种根据所述的双回路冷水机组智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：

低温水处理步骤：蒸发器作为冷源对主水箱内的水进行制冷，制冷后的低温水通过低温水循环供给回路输送至需求温度较低的用户终端，然后吸热后返回至主水箱，由蒸发器重新降温；

高温水处理步骤：将主水箱中的低温水通过温度补偿管路输送至副水箱中与副水箱的高温水进行混合，从而进行降温。

作为本发明的进一步改进，所述高温水处理步骤，其具体包括以下步骤：

S1、实时检测副水箱中的高温水温度，判断是否超过设定值，若是，则执行步骤S2；反之，则保持控制阀关闭；

S2、根据当前的高温水温度和预设的降温目标温度，检测副水箱中当前的高温水液位，并检测主水箱中的低温水温度，计算得出所需的低温水量；

S3、根据所需的低温水量和当前的高温水液位，计算低温水传输至副水箱中需达到的目标液位；

S4、将控制阀打开，并实时检测副水箱中的高温水液位，当达到目标液位后将控制阀关闭。

本发明的有益效果是：

本发明将水箱分为主水箱和副水箱，两个水箱中分别连接两条循环回路，并且在副水箱设置第一温度传感器，当副水箱温度过高时控制控制阀打开，低温的输出水通过温度补偿管路输入至副水箱中对高温循环水进行冷却，而且本发明能通过第一温度传感器、第二温度传感器和液位传感器实时采集主水箱和副水箱中的数据，从而能精确控制水温。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种双回路冷水机组智能控制系统的控制原理方框图；

图2是本发明一种双回路冷水机组智能控制系统中冷水机组第一实施例的示意图；

图3是本发明一种双回路冷水机组智能控制系统中冷水机组第二实施例的示意图；

图4是本发明一种双回路冷水机组智能控制系统中冷水机组第三实施例的示意图；

图5是本发明一种所述的双回路冷水机组智能控制系统中高温水处理步骤的流程图。

具体实施方式

参考图1，本发明一种双回路冷水机组智能控制系统，包括水箱以及通过管路将压缩机、蒸发器1、冷凝器2、节流阀连接起来的压缩制冷循环回路，其特征在于：还包括控制器和服务器，所述水箱被分隔成主水箱3和副水箱4，所述蒸发器1位于主水箱3内，主水箱3外接有低温水循环供给回路，副水箱4外接有高温水循环供给回路，低温水循环供给回路的出水管路上接有通向副水箱4的温度补偿管路5，所述副水箱4内设有第一温度传感器19和液位传感器，所述主水箱3内设有第二温度传感器21，温度补偿管路5上设有控制阀6，所述控制器分别与服务器、第一温度传感器19、第二温度传感器21、液位传感器和控制阀6相连接。

参考图2至图4所示的双回路冷水机组，包括水箱以及压缩制冷循环回路。压缩制冷循环回路至少具有压缩机、蒸发器1、冷凝器2、节流阀以及将这些部件连接起来的管路，压缩制冷循环回路属于本领域的惯用技术手段，在此不详细描述。

水箱被一块竖向的隔板分隔成主水箱3和副水箱4。上述的蒸发器1位于主水箱3内，能够对主水箱3内的循环水制冷。主水箱3外接有低温水循环供给回路，由于作为冷源的蒸发器1位于主水箱3内，制冷后的低温水通过低温水循环供给回路输送至需求温度较低的用户终端，然后吸热后返回至主水箱3，由蒸发器1重新降温。

上述的副水箱4外接有高温水循环供给回路，需求温度较高的用户终端由副水箱4中的温度较高的循环水进行供冷。副水箱4中的水体由于不断吸热而温度会不断的升高，为了保持其较低的水温，实施例通过温度补偿管路5对副水箱4中的水体进行降温。

所述的温度补偿管路5具有入口端和输出端，其入口端连接低温水循环供给回路的出水管路，其出口端连接副水箱4并通向副水箱4的内腔，副水箱4内还设有第一温度传感器19，温度补偿管路5上设有控制阀6。

由此，蒸发器1不断对主水箱3的水体降温，当副水箱4的第一温度传感器19检测到高温水温度超过设定值后，执行高温水处理步骤，如图5所示，根据当前的高温水温度T2和预设的降温目标温度Tx，检测副水箱4中当前的高温水液位，并检测主水箱3中的低温水温度T1，计算得出所需的低温水量V1，；根据高温水液位和副水箱4的尺寸计算得到当前的高温水量V2，这时计算低温水传输至副水箱4后需要达到的目标水量Vx，其中Vx的计算公式为：

Vx=(T2-T1)*V2/(Tx-T1)；

然后根据计算得到的目标水量Vx，计算需达到的目标液位；将控制阀6打开并同时需要暂停副水箱4中高温水的加热和注入，并实时检测副水箱4中的高温水液位，当达到目标液位后将控制阀6关闭。由于高低温水之间融合传温需要时间，只采用第一温度传感器19实时检测会造成注入的低温水过多，不能有效满足需要温度较高用户的需求，而通过提前计算所需的低温水量后能精确计算达到目标温度所需的达到目标液位，从而能精准控制副水箱4中的水温。

温度补偿的过程中，副水箱4的水位会不断升高，为此，在隔板上较高的位置可以开设一溢流孔20，当副水箱4的水位到达溢流孔20时能自动流入主水箱3。

上述的控制阀6可以为电磁阀；上述的主水箱3内也设有第二温度传感器21，根据主水箱3的水温控整个压缩制冷循环回路的制冷量。

由于副水箱4内的水温是依靠主水箱3输出的低温循环水的一部分进行降温，同时确保作为需冷较充分的用户终端的需求，上述的主水箱3的容积大于副水箱4的容积，一般为两倍以上。

进一步优选的，低温水循环供给回路的出水管路上接有低温水泵7，温度补偿管路5接于低温水泵7的出口管路上，低温水循环供给回路的回水管路还设有水流开关22。高温水循环供给回路的出水管路上同时亦接有高温水泵23。

进一步优选的，主水箱3还设有并未图示的补水管，用于对整个冷水机组补充循环水，补水管上设有过滤器，对进入机组内的循环水进行初步或者深度的过滤，避免积垢或者杂质对机组各部件产生的影响。

进一步优选的，低温水循环供给回路的管道和高温水循环供给回路的管道外壁均包覆有并未图示的保温层，减少冷量在管路中的损失，从而在一定程度上节约能源。

图2所示的第一实施例中，压缩机、节流阀均只有单台、单个，如图2中的压缩机24和节流阀25，由此压缩制冷循环回路为单级制冷回路，冷水机组能够满足一般空调机组、用户终端的需求。

在如图3和图4所示的第二实施例和第三实施例中，压缩制冷循环回路为双级压缩制冷循环回路，能够应用于深度制冷的需求。

在双级压缩制冷循环回路中，节流阀有两个，包括第一节流阀9和第二节流阀10，压缩机有两台，包括低压压缩机11和高压压缩机12。低压压缩机11、高压压缩机12、冷凝器2、第一节流阀9、第二节流阀10、蒸发器1通过管道依次相通从而形成双级压缩制冷循环回路。

参考图3，双级压缩制冷循环回路还包括中间冷却装置，中间冷却装置为一台中间冷却器26，其具有低压入口13、低压出口14、高压入口15和高压出口16，低压入口13通向低压压缩机11，低压出口14通向高压压缩机12，高压入口15通向第一节流阀9，高压出口16通向第二节流阀10。

工作时，蒸发器1的蒸汽被低压压缩机11吸入，压缩到中间压力并通过低压入口13进入中间冷却器，与中间冷却器26出来的干饱和蒸汽混合并从低压出口14输出；之后高压压缩机12吸入混合气体，经压缩到冷凝压力后进入冷凝器2；冷凝后的高压制冷剂液体经过第一节流阀9后从高压入口15进入中间冷却器26进行再冷却；之后从高压出口16输出经第二节流阀10进入蒸发器1吸热蒸发。

参考图4的第三实施例，与第二实施例的不同之处在于中间冷却装置的构造。第三实施例中，中间冷却装置包括换热器17和混合容器18，换热器17可以为板式换热器17或者其他类型的换热器17。高压出口16和高压入口15位于换热器17上，低压入口13和低压出口14位于混合容器18上，换热器17和混合容器18通过管路连接。

该实施例中，混合容器18设置于高压压缩机12前，用换热器17作为中间冷却器，从换热器17和低压压缩机11排出的气体可以在混合容器18中混合再被高压压缩机12吸入，保证了气体（冷媒）在混合容器18内、管路中内混合均匀。

在以上实施例的基础上，压缩制冷循环回路上还设有压力维持阀8。如图1所示，压力维持阀8位于压缩机24的出口管路上且压力维持阀8设有连通压缩机入口管路的接口。当压缩机24开机后，可在短时间内简历足够的高低压差，达到压缩机最低安全供油压差要求，保证压缩机不会因失油或者供油不良而产生严重故障，达到提高机组系统的可靠性的目的。

如图3和图4所示，在第二实施例和第三实施例中，压力维持阀8设置于低压压缩机11的出口管路上，且压力维持阀8的接口连通低压压缩机11的入口管路。当然，高压压缩机12的对应位置也可以设置对应的压力维持阀8，以达到相同的效果。

以上所述的冷水机组还可以用于双温冷却系统中，该双温冷却系统包括两个用户终端，每个用户终端需求两种不同的温度，上述的双回路冷水机组中的低温水循环供给回路连接需求温度较低的用户终端，高温水循环供给回路连接需求温度较高的用户终端。上述的用户终端可以为空调等设备。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种双回路冷水机组智能控制系统，包括水箱以及通过管路将压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀连接起来的压缩制冷循环回路，其特征在于：还包括控制器和服务器，所述水箱被分隔成主水箱和副水箱，所述蒸发器位于主水箱内，主水箱外接有低温水循环供给回路，副水箱外接有高温水循环供给回路，低温水循环供给回路的出水管路上接有通向副水箱的温度补偿管路，所述副水箱内设有第一温度传感器和液位传感器，所述主水箱内设有第二温度传感器，温度补偿管路上设有控制阀，所述控制器分别与服务器、第一温度传感器、第二温度传感器、液位传感器和控制阀相连接。

2.根据权利要求1所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：低温水循环供给回路的出水管路上接有低温水泵，温度补偿管路接于低温水泵的出口管路上，所述压缩制冷循环回路上设有压力维持阀，所述压力维持阀位于压缩机的出口管路上且压力维持阀设有连通压缩机入口管路的接口。

3.根据权利要求1所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述主水箱还设有补水管，补水管上设有过滤器。

4.根据权利要求1所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述低温水循环供给回路的管道和高温水循环供给回路的管道外壁均包覆有保温层。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述压缩制冷循环回路为双级压缩制冷循环回路。

6.根据权利要求5所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述节流阀包括第一节流阀和第二节流阀，所述压缩机包括低压压缩机和高压压缩机，低压压缩机、高压压缩机、冷凝器、第一节流阀、第二节流阀、蒸发器通过管道依次相通从而形成双级压缩制冷循环回路。

7.根据权利要求6所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述双级压缩制冷循环回路还包括中间冷却装置，所述中间冷却装置具有低压入口、低压出口、高压入口和高压出口，低压入口通向低压压缩机，低压出口通向高压压缩机，高压入口通向第一节流阀，高压出口通向第二节流阀。

8.根据权利要求7所述的一种双回路冷水机组智能控制系统，其特征在于：所述中间冷却装置包括换热器和混合容器，高压出口和高压入口位于换热器上，低压入口和低压出口位于混合容器上，换热器和混合容器通过管路连接。

9.一种根据权利要求1或2或3或4或6或7或8所述的双回路冷水机组智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

低温水处理步骤：蒸发器作为冷源对主水箱内的水进行制冷，制冷后的低温水通过低温水循环供给回路输送至需求温度较低的用户终端，然后吸热后返回至主水箱，由蒸发器重新降温；

高温水处理步骤：将主水箱中的低温水通过温度补偿管路输送至副水箱中与副水箱的高温水进行混合，从而进行降温。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述高温水处理步骤，其具体包括以下步骤：

S1、实时检测副水箱中的高温水温度，判断是否超过设定值，若是，则执行步骤S2；反之，则保持控制阀关闭；

S2、根据当前的高温水温度和预设的降温目标温度，检测副水箱中当前的高温水液位，并检测主水箱中的低温水温度，计算得出所需的低温水量；

S3、根据所需的低温水量和当前的高温水液位，计算低温水传输至副水箱中需达到的目标液位；

S4、将控制阀打开，并实时检测副水箱中的高温水液位，当达到目标液位后将控制阀关闭。