CN107356035B

CN107356035B - 大型移动式液冷设备

Info

Publication number: CN107356035B
Application number: CN201710724296.5A
Authority: CN
Inventors: 张连军; 张德焦
Original assignee: Hefei Swan Refrigeration Technology Co Ltd
Current assignee: Hefei Swan Refrigeration Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: CN107356035A

Abstract

本发明公开了一种大型移动式液冷设备，包括有制冷装置、液冷装置、绞盘装置、热负载和底盘车装置，制冷装置包括有第一、二、三制冷系统，液冷装置包括有第一、二、三循环泵、水箱、第一、二、三常规换热器、分水器、集水器、第一、二、三旁通阀、第一、二、三参数检测装置和三通阀。本发明结构紧凑，是一种压缩机制冷冷量为750kW、常规风冷冷量为1000kW、供液流量为150m³/h、供液温度为25±0.1℃的高精度大型移动式液冷设备，能够完全满足大功率相控雷达高发热量的使用需求。

Description

大型移动式液冷设备

技术领域

本发明涉及移动式车载液冷领域，具体是一种大型移动式液冷设备。

背景技术

目前国内移动式车载液冷设备已在国内陆续使用，并且深入到各行各业。随着近年国内各种大型民用雷达站以及军用各种预警雷达的的建立，激光设备的大力发展，以及一些需临时供冷水、矿场冶炼等高发热设备使用，解决设备发热问题已被人们高度关注，常规的空调冷风已经不能满足要求，并且设备控温精度越来越高，对设备的集成度、可调节性要求、高效、多功能性、可靠性和环境适应性同样备受关注。

为满足以上所述场所的设备散热特殊性，高额费用安装大量小型特种液冷设备或空调设备，也很难满足设备散热量、控温精度等需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑的大型移动式液冷设备，当环境温度大于15℃时启用压缩机制冷模式，制冷量最高可达675kW，通过风机调速，电子膨胀阀在不同温度条件下手动给定开启度，以及每台压缩机四级能量调节，控温精度可达±0.5℃；当环境温度低于15℃时启用常规风冷模式，冷却液通过换热器直接与大气换热，风机无级变速，控温精度可达±0.1℃，最大制冷量可达1000kW；水箱容积为1m³，在循环泵两用一备情况下，可流量输出范围为50 m³/h—120 m³/h，压力在0—1MPa可调；绞盘装置完全展开后为18米，每一路管径为DN65，配备快速接头，实现快速对接，安全可靠。

本发明的技术方案如下：

一种大型移动式液冷设备，包括有制冷装置、液冷装置、绞盘装置、热负载和底盘车装置，其特征在于：所述的制冷装置包括有第一、二、三制冷系统，所述的液冷装置包括有第一、二、三循环泵、水箱、第一、二、三常规换热器、分水器、集水器、第一、二、三旁通阀、第一、二、三参数检测装置和三通阀；所述水箱的出水口分别与所述第一、二、三循环泵的进口端相连接，所述第一、二、三循环泵的出口端分别对应与所述第一、二、三旁通阀的进口端相连接，所述第一、二、三旁通阀的出口端分别与所述三通阀的进水口相连接，所述三通阀的一个出水口分别与所述第一、二、三制冷系统的进口端相连接，三通阀的另一个出水口分别与所述第一、二、三常规换热器的进口端相连接，所述第一、二、三制冷系统和第一、二、三常规换热器的出口端分别与所述分水器的进水口相连接，所述分水器的出水口分别与所述第一、二、三参数检测装置的进口端相连接，所述第一、二、三参数检测装置的出口端依次通过所述的绞盘装置、热负载和集水器与所述水箱的进水口相连接。

所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的制冷装置、液冷装置和绞盘装置集成于方舱内，方舱装在所述的底盘车装置上。

所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的绞盘装置包括有第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构，所述的第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构均包括有绞盘、驱动绞盘旋转的电机和缠绕于绞盘上的水管，电机驱动绞盘正转与反转，达到其上水管的收与放，从而达到与被冷却设备快速对接目的。

所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的底盘车装置采用一辆可载重20t的底盘车。

所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的第一、二、三制冷系统为两用一备，所述的第一、二、三循环泵为两用一备。

所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的第一、二、三参数检测装置均包括有检测水路供液流量、供液压力和供液温度参数的传感器。

本发明中，所述的制冷装置和液冷装置分别可通过调节第一、二、三旁通阀来调节所需流量、压力。

所述第一、二、三常规换热器的风机可无级调速，实现高控温精度。

所述第一、二、三制冷系统的电子膨胀阀的开启度可手动给定，使得第一、二、三制冷系统的压缩机冷量可最大化。

本发明的制冷方式有两种，分别为压缩机制冷方式和常规风冷换热方式。其中，压缩机制冷模式与常规风冷换热模式共用散热风机，风机可无级调速。

本发明的供液温度、流量、压力可进行调节，控制精度高。

第一、二、三循环泵与第一、二、三制冷系统的压缩机具有轮岗功能，运行时间自均衡。

本发明实现了配电及控制系统的强电与弱电分开，安全可靠，降低信号干扰。

第一、二、三循环泵两用一备，启动按照累计运行时间轮岗，优先启动运行时间较少的两台循环水泵作为在线使用，另外一台作为下线备用，当在线水泵出现报警，则关闭报警循环水泵，开启备用水泵，保证供液流量、压力。两台循环泵开启后最大供液流量为150m3/h，通过循环水泵出水口调节阀来调节实际所需使用流量、压力。

压缩机制冷模式与常规风冷模式由环境温度决定，当T环＞T界，设备启动压缩机制冷模式，当T环＜（T界-T容），设备转为常规风冷模式。

T环为环境温度；

T界为模式转换设定温度，通常设定为12℃可满足供液温度25℃要求；

T容为模式转换容差温度，通常设定为4℃，对模式切换起保护作用；

设备启动后根据上述判断制冷模式，按10秒间隔启动两台循环水泵，如果为常规风冷模式则三通阀转向风冷换热器，供液流经换热器直接，开启散热风机，直接与空气换热，通过0-10V信号调节风机转速，达到25±1的控温精度。常规风冷模式下最大换热量可达1000kW。

如果为压缩机制冷模式，则三通阀转向压缩机制冷系统板式换热器，相应启动电子膨胀阀、散热风机、压缩机，根据用户大功率发热设备热量来决定压缩机数量与压缩机卸载情况，每台压缩机制冷量为250kW，且具有四级能调（25%，50%，75%）功能，通过压缩机的卸载能调、电子膨胀阀开启度以及风机调速来满足用户实际发热需求，从而达到25±1℃控精度。压缩机制冷模式下最大制冷量可达750kW。

加载条件：T供>T设+t且V>0；。

减载条件：T供<T设-t且V<0；

T供为供液温度实际值，T设为供液温度设定值，t为回差值

制冷系统加减载：当两台循环泵稳定运行1分钟后，启动压机系统前根据3台压缩机累计运行时间判断三台压缩机的启动顺序A-B-C（累计运行时间A＜B＜C）。先开启A制冷系统，在A制冷系统满载2分钟T供>T设+t且V>0或者A制冷系统出现报警时（关闭A系统）开B制冷系统，在B制冷系统满载2分钟T供>T设+t且V>0或者B制冷系统出现报警时（关闭B系统）开C制冷系统。

压缩机能量调节：压缩机运行1min后，需要减载时1min后打开压缩机旁通阀。如果压缩机已开启旁通阀，需要加载时则1min关闭旁通阀，需要减载时则1min后关闭旁通阀同时打开75%卸载阀。如果压缩机已开启75%卸载阀，需要加载时则1min后关闭75%卸载阀同时打开旁通阀，需要减载时1min后打开50%卸载阀。如果压缩机已开启50%卸载阀，需要加载时则1min后关闭50%卸载阀，需要减载时1min后打开25%卸载阀。如果1#压缩机已开启25%卸载阀，需要加载时则1min后关闭25%卸载阀，需要减载时1min后关闭制冷系统。

制冷系统冷凝器与常规风冷换热器并排安装，结构紧凑，并且可共用散热风机，达到风机使用效率最大化。

强电柜与弱电柜分别布于方舱两侧，通过安装线槽对其分开布线，有效避免强电对弱电信号干扰，提高安全性。

本发明具有压缩机制冷与常规风冷两种换热模式，制冷量大，供液流量大并可根据实际需求卸载或调节，控温精度高，机动性强，特别适合一些需液冷冷却高发热量设备，如大功率相控雷达等，具有良好的市场应用价值。

本发明的有益效果：

1、本发明的供液流量、压力均可调节，具有多功能适应性。

2、本发明的循环泵与压缩机均在线备份，可无缝在线切换，设备适用寿命较长。

2、本发明的风机无级调速，噪音较小，节能环保。

3、本发明的制冷量较大，高精度控温，大大提升了能效比。

4、本发明集成于方舱内，连接方便，节省了空间。

5、本发明控制简单、方便、可靠，容易实现模块设计。

附图说明

图1为本发明结构原理框图。

具体实施方式

参见图1，一种大型移动式液冷设备，包括有制冷装置、液冷装置、绞盘装置19、热负载20和底盘车装置22，制冷装置包括有第一、二、三制冷系统9、10、11，液冷装置包括有第一、二、三循环泵2、3、4、水箱1、第一、二、三常规换热器12、13、14、分水器15、集水器21、第一、二、三旁通阀5、6、7、第一、二、三参数检测装置16、17、18和三通阀8；水箱1的出水口分别与第一、二、三循环泵2、3、4的进口端相连接，第一、二、三循环泵2、3、4的出口端分别对应与第一、二、三旁通阀5、6、7、的进口端相连接，第一、二、三旁通阀5、6、7、的出口端分别与三通阀8的进水口相连接，三通阀8的一个出水口分别与第一、二、三制冷系统9、10、11的进口端相连接，三通阀8的另一个出水口分别与第一、二、三常规换热器12、13、14的进口端相连接，第一、二、三制冷系统9、10、11和第一、二、三常规换热器12、13、14的出口端分别与分水器15的进水口相连接，分水器15的出水口分别与第一、二、三参数检测装置16、17、18的进口端相连接，第一、二、三参数检测装置16、17、18的出口端依次通过绞盘装置19、热负载20和集水器21与水箱1的进水口相连接。

本发明中，配电系统有弱电柜23和强电柜24。

制冷装置、液冷装置和绞盘装置19集成于方舱内，方舱装在底盘车装置22上，可吊装，也可采用卡车底盘运输或使用。

绞盘装置19包括有第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构，第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构均包括有绞盘、驱动绞盘旋转的电机和缠绕于绞盘上的水管，电机驱动绞盘正转与反转，达到其上水管的收与放，从而达到与被冷却设备快速对接目的。

底盘车装置22采用一辆可载重20t的底盘车。

第一、二、三制冷系统9、10、11为两用一备，第一、二、三循环泵2、3、4为两用一备。

第一、二、三参数检测装置16、17、18均包括有检测水路供液流量、供液压力和供液温度参数的传感器。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

水箱1内部的冷却液，通过第一、二、三循环泵2、3、4（两用一备）的输送，经过第一、二、三旁通阀5、6、7的调节，输出流量和压力一定范围内的冷却液至三通阀8，再进入到第一、二、三制冷系统9、10、11或者第一、二、三常规换热器12、13、14中通过降温，随后进入到分水器15中，通过分水器15对外输出三路冷却液，三路的冷却液分别通过第一、二、三参数检测装置16、17、18后再通过绞盘装置19输送给热负载20，三路冷却液吸收完热负载20的热量后，汇总到集水器21后回到水箱1内部。

具体工作过程如下：

设备运行前通过其内部的绞盘装置19，快速的与外部热负载20进行对接，供电可以采用一定额度的市电或者发电机。设备自动运行后，根据设备上装有的环境温度传感器，通过检测到的环境温度值，对三通阀8进行切换：压缩机制冷模式与常规风冷模式由环境温度决定，当T_环＞T_界，设备启动压缩机制冷模式（三通阀8向压缩机制冷系统侧开启），当T_环＜（T_界-T_容），设备转为常规风冷模式（三通阀8向常规风冷换热系统侧开启）。

T_环为环境温度；

T_界为模式转换设定温度，通常设定为12℃可满足供液温度25℃要求；

T_容为模式转换容差温度，通常设定为4℃，对模式切换起保护作用；

根据第一、二、三循环泵2、3、4的运行累计时间进行比较，优先启动运行时间少的两台循环泵，如果在开启的过程中其中一台循环泵出现故障则无缝切换到备用的一台循环泵上，隔离故障循环泵。两台循环泵运行后，水箱1内部的冷却液被水泵输送至第一、二、三旁通阀5、6、7时，通过第一、二、三旁通阀5、6、7的开度大小来对供液压力和流量进行调节，随后输出的冷却液进入到三通阀8，并且根据原先三通阀8的状态，冷却液进入到第一、二、三制冷系统9、10、11或者第一、二、三常规换热器12、13、14被冷却，随后进入到分水器15，再通过分水器15对外输出三路冷却液，而每一路冷却液的水压、流量和温度等经过第一、二、三参数检测装置16、17、18检测上传，三路冷却液通过绞盘装置19的输送进入到热负载20中，吸收负载热量后，汇总到集水器21中，最后回到水箱1，再经过第一、二、三循环泵2、3、4运输，从而完成冷却液一个周期的循环。

压缩机制冷模式及加减载：当两台循环泵稳定运行1分钟后，启动压机系统前根据3台压缩机累计运行时间判断三台压缩机的启动顺序A-B-C（累计运行时间A＜B＜C）。先开启A制冷系统，在A制冷系统满载2分钟T_供>T_设+t且V>0或者A制冷系统出现报警时（关闭A系统）开B制冷系统，在B制冷系统满载2分钟T_供>T_设+t且V>0或者B制冷系统出现报警时（关闭B系统）开C制冷系统。

压缩机能量调节：压缩机运行1min后，需要减载时1min后打开压缩机旁通阀。如果压缩机已开启旁通阀，需要加载时则1min关闭旁通阀，需要减载时则1min后关闭旁通阀同时打开75%卸载阀。如果压缩机已开启75%卸载阀，需要加载时则1min后关闭75%卸载阀同时打开旁通阀，需要减载时1min后打开50%卸载阀。如果压缩机已开启50%卸载阀，需要加载时则1min后关闭50%卸载阀，需要减载时1min后打开25%卸载阀。如果1#压缩机已开启25%卸载阀，需要加载时则1min后关闭25%卸载阀，需要减载时1min后关闭制冷系统。控温精度可达±0.5℃。

常规风冷模式：第一、二、三常规换热器12、13、14：冷却液流向常规风冷换热器，在空冷散热器中冷却液通过与冷空气的强迫空气对流被冷却变成低温冷却液，设备根据第一、二、三参数检测装置16、17、18的供液温度值来提高或降低风机的转速，进而使供液精度达到±0.1℃，设备在常规时的制冷量能够达到1000kw。

Claims

1.一种大型移动式液冷设备，包括有制冷装置、液冷装置、绞盘装置、热负载和底盘车装置，其特征在于：所述的制冷装置包括有第一、二、三制冷系统，所述的液冷装置包括有第一、二、三循环泵、水箱、第一、二、三常规换热器、分水器、集水器、第一、二、三旁通阀、第一、二、三参数检测装置和三通阀；所述水箱的出水口分别与所述第一、二、三循环泵的进口端相连接，所述第一、二、三循环泵的出口端分别对应与所述第一、二、三旁通阀的进口端相连接，所述第一、二、三旁通阀的出口端分别与所述三通阀的进水口相连接，所述三通阀的一个出水口分别与所述第一、二、三制冷系统的进口端相连接，三通阀的另一个出水口分别与所述第一、二、三常规换热器的进口端相连接，所述第一、二、三制冷系统和第一、二、三常规换热器的出口端分别与所述分水器的进水口相连接，所述分水器的出水口分别与所述第一、二、三参数检测装置的进口端相连接，所述第一、二、三参数检测装置的出口端依次通过所述的绞盘装置、热负载和集水器与所述水箱的进水口相连接；

所述的制冷装置、液冷装置和绞盘装置集成于方舱内，方舱装在所述的底盘车装置上；

所述的绞盘装置包括有第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构，所述的第一管路收放机构、第二管路收放机构和第三管路收放机构均包括有绞盘、驱动绞盘旋转的电机和缠绕于绞盘上的水管；

所述的第一、二、三参数检测装置均包括有检测水路供液流量、供液压力和供液温度参数的传感器。

2.根据权利要求1所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的底盘车装置采用一辆可载重20t的底盘车。

3.根据权利要求1所述的大型移动式液冷设备，其特征在于：所述的第一、二、三制冷系统为两用一备，所述的第一、二、三循环泵为两用一备。