CN107894043A - 一种蒸发式冷凝系统及其控制方法、装置 - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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Abstract
本发明公开一种蒸发式冷凝系统及其控制方法、装置。其中，该系统包括：恒水量均液淋水装置，设置在蒸发式冷凝器上方，用于执行喷水操作；水位感应器，设置在恒水量均液淋水装置上，用于检测水位；电磁水阀，设置在系统的冷却水进水端；主控板，用于根据水位的高低控制电磁水阀的开度，以实现恒水量均液淋水装置的均匀喷水。应用本发明的技术方案，通过监测蒸发式冷凝系统的水位，根据水位对应的水流量控制电磁水阀的开度。使得系统在高负荷工况、异常工况下能够实现喷水均匀，系统运行稳定，结垢减少，寿命增加，维保减少。
Description
一种蒸发式冷凝系统及其控制方法、装置
技术领域 、
[0001] 本发明涉及机组技术领域，具体而言，涉及一种蒸发式冷凝系统及其控制方法、装 置。
背景技术
[0002] 近年来随着我国城市轨道交通的蓬勃发展，地铁车站通风空调设备逐渐引起人们 的关注，蒸发式冷凝机组解决了地铁空调系统存在的问题，例如:能效差、冷却塔占地大、投 资大，影响人居环境和城市景观等问题。
[0003] 但是，蒸发式冷凝机组也面临运行不稳定、喷淋水不均匀、换热器表面结垢、长期 运行换热量不足，维护费用高，设计寿命短，机组的区域通用性差等现象，这些问题阻碍蒸 发式冷却技术及其机组的推广应用。
[0004] 总的来说，蒸发式冷凝机组在制冷运行使用时，容易出现以下问题：
[0005] 1)淋水装置不均匀，导致换热效果差，结垢现象严重，维护困难；
[0006] 2)高温等高负荷运行情况下，机组运行换热量不足；
[0007] 3)器件异常波动导致高压过高，机组运行不稳定；
[0008] 针对现有技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0009] 本发明实施例中提供一种蒸发式冷凝系统及其控制方法、装置，以解决现有技术 中蒸发式冷凝机组如何在高负荷工况、异常工况下实现喷水均匀的问题。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明提供了 一种蒸发式冷凝系统，其中，该系统包括:蒸 发式冷凝器、恒水量均液淋水装置、水位感应器、电磁水阀、主控板;其中，所述恒水量均液 淋水装置，设置在所述蒸发式冷凝器上方，用于执行喷水操作;所述水位感应器，设置在所 述恒水量均液淋水装置上，用于检测水位;所述电磁水阀，设置在所述系统的冷却水进水 端;所述主控板，用于根据所述水位的高低控制所述电磁水阀的开度，以实现所述恒水量均 液淋水装置的均匀喷水。
[0011] 进一步地，所述主控板，用于在所述水位 < 预设低水位时，控制所述电磁水阀的开 度为全开;在所述水位 > 预设高水位时，控制所述电磁水阀的开度为第一预设开度;在预设 低水位 <所述水位< 预设高水位时，控制所述电磁水阀的开度为第二预设开度+AF;其中， 所述AF为变量。
[0012] 进一步地，所述系统还包括:压力传感器，环境温度传感器;其中，所述变量的取值 与所述压力传感器检测到的压力和所述环境温度传感器检测到的温度相关。
[0013] 进一步地，所述系统还包括:显示板，用于为用户提供交互平台。
[0014] 本发明提供了一种蒸发式冷凝系统的控制方法，其中，该方法包括:监测所述蒸发 式冷凝系统的水位;其中，所述水位与水流量存在对应关系;根据所述水位对应的水流量， 控制电磁水阀的开度。
[0015] 进一步地，所述水位与水流量存在如下对应关系:Q=k X h+x;其中，Q是指水流量， h是指水位感应器检测的水位高度;k是指流量换算系数，X是指流量基本常量。
[0016] 进一步地，根据所述水位对应的水流量，控制电磁水阀的开度，包括:如果所述水 位 < 预设低水位，则表示所述水位对应的水流量 < 预设低流量，控制所述电磁水阀的开度 为全开;如果所述水位多预设高水位，则表示所述水位对应的水流量多预设高流量，则控@ 所述电磁水阀的开度为第一预设开度;如果预设低水位<所述水位<预设高水位，则表示 预设低流量 < 所述水位对应的水流量< 预设高流量，则控制所述电磁水阀的开度为第二预 设开度+AF;其中，所述AF为变量。
[0017] 进一步地，所述方法还包括:检测所述蒸发式冷凝系统的压力值和环境温度值;根 据所述压力值和所述环境温度值确定所述AF。
[0018] 进一步地，根据所述压力值和所述环境温度值确定所述AF，通过以下公式实现： AF=ki (p-p〇)+k2(t-t〇);其中，ki是指所述压力值对应的开度系数，p是指所述压力值，po是 指压力初始设定值，k2是指所述环境温度值对应的开度系数，t是指所述环境温度值，to是指 环境温度初始设定值。
[0019] 进一步地，？。=10001^»±100,1:。= 45。〇±2。
[0020] 进一步地，根据所述水位对应的水流量，控制电磁水阀的开度之前，所述方法还包 括:在系统上电后，控制所述电磁水阀按照预设开度运行预设时长。
[0021] 本发明提供了一种蒸发式冷凝系统的控制装置，其中，该装置包括:监测模块，用 于监测所述蒸发式冷凝系统的水位;其中，所述水位与水流量存在对应关系;控制模块，用 于根据所述水位对应的水流量，调整电磁水阀的开度。
[0022] 进一步地，所述控制模块包括:第一控制单元，用于在所述水位 <预设低水位的情 况下，则表示所述水位对应的水流量<预设低流量，控制所述电磁水阀的开度为全开;第二 控制单元，用于在所述水位多预设高水位的情况下，则表示所述水位对应的水流量>预设 高流量，控制所述电磁水阀的开度为第一预设开度;第三控制单元，用于在预设低水位 < 所 述水位 <预设高水位的情况下，则表示预设低流量 <所述水位对应的水流量< 预设高流 量，控制所述电磁水阀的开度为第二预设开度+△「;其中，所述AFS变量。
[0023] 进一步地，所述装置还包括:变量确定模块，用于检测所述蒸发式冷凝系统的压力 值和环境温度值;根据所述压力值和所述环境温度值确定所述AF。
[0024] 应用本发明的技术方案，通过监测蒸发式冷凝系统的水位，根据水位对应的水流 量控制电磁水阀的开度。使得系统在高负荷工况、异常工况下能够实现喷水均匀，系统运行 稳定，结垢减少，寿命增加，维保减少。
附图说明 _
[0025] 图1是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的结构示意图；
[0026] 图2是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的控制原理图；
[0027] 图3是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的控制方法流程图；
[0028] 图4是根据本发明实施例的电磁水阀运行时序图；
[0029] 图5是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的控制装置的结构框图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限 定。
[0031] 实施例一
[0032]图1是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的结构示意图，如图1所示，1是压缩 机，2是蒸发式冷凝器,3是电子膨胀阀，4是壳管蒸发器，5是冷却水栗，6是压力传感器，7是 恒水量均液淋水装置，8是水位感应器，9是电磁水阀，1〇是环境温度传感器。
[0033] 蒸发式冷凝系统与现有设备相比，增加了恒水量均液淋水装置，水位感应器和电 磁水阀。其中，恒水量均液淋水装置，设置在蒸发式冷凝器上方，用于执行喷水操作;水位感 应器，设置在恒水量均液淋水装置上，用于检测水位；电磁水阀，设置在系统的冷却水进水 端;主控板，用于根据水位的高低控制电磁水阀的开度，以实现恒水量均液淋水装置的均匀 喷水。
[0034] 对于主控板如何控制电磁水阀的开度，本实施例提供了一种优选实施方式，即在 水位 < 预设低水位时，主控板控制电磁水阀的开度为全开100%;在水位多预设高水位时， 主控板控制电磁水阀的开度为第一预设开度(例如30%);在预设低水位<水位<预设高水 位时，控制电磁水阀的开度为第二预设开度(例如6〇%)+AF;其中，AF为变量。
[0035] 变量AF的取值与压力传感器检测到的压力和环境温度传感器检测到的温度相 关。二者的关系通过以下公式体现：
[0036] AF = ki(p-p〇)+k2(t-tQ);其中，ki是指压力值对应的开度系数，P是指压力值，po是 指压力初始设定值，k2是指环境温度值对应的开度系数，t是指环境温度值，to是指环境温度 初始设定值。
[0037] 为了更方便用户的操作，蒸发式冷凝系统还可以包括显示板，用于为用户提供交 互平台。图2是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的控制原理图，如图2所示，由显示板作 为交互平台向主控板(也可称为控制主板)下达系统启停命令，主控板根据收到的水位感应 器的检测参数(水位高低）、压力传感器的检测参数(压力值）、环境温度传感器的检测参数 (环境温度值），实时调整循环水系统的水流量输出，以此来控制系统的运行状态平稳运行。
[0038] 实施例二
[0039] 图3是根据本发明实施例的蒸发式冷凝系统的控制方法流程图，如图3所示，该方 法包括以下步骤(步骤S301-步骤S302):
[0040] 步骤S301，监测蒸发式冷凝系统的水位;其中，水位与水流量存在对应关系；
[0041] 步骤S302，根据水位对应的水流量，控制电磁水阀的开度。
[0042] 在本实施例中，水位与水流量可以存在如下对应关系:Q = k X h+x;其中，Q是指水 流量，h是指水位感应器检测的水位高度;k是指流量换算系数，x是指流量基本常量。
[0043] 在步骤S302中，根据水位对应的水流量，控制电磁水阀的开度，可以通过以下优选 实施方式实现：
[0044] 如果水位 < 预设低水位，则表示水位对应的水流量 < 预设低流量，控制电磁水阀 的开度为全开； _
[0045] 如果水位多预设高水位，则表示水位对应的水流量 > 预设高流量，则控制电磁水 阀的开度为第一预设开度；
[0046]如果预设低水位 < 水位 < 预设高水位，则表示预设低流量 < 水位对应的水流量< 预设高流量，则控制电磁水阀的开度为第二预设开度+AF;其中，AF为变量，每隔预定时间 (例如30s)以AF为变量调节电磁水阀的开度大小。
[0047] 基于此，根据水位对应的水流量控制电磁水阀的开度。使得系统在高负荷工况、异 常工况下能够实现喷水均匀，系统运行稳定，结垢减少，寿命增加，维保减少。
[0048] 对于如何确定变量AF的值，本实施例提供了一种优选实施方式，即检测蒸发式冷 凝系统的压力值和环境温度值，根据压力值和环境温度值确定AF。也就是说，电磁水阀的 开度也会受系统压力、环境温度的影响，从而更进一步提高电磁水阀开度的准确性，更合理 的控制喷水均匀。具体地，根据压力值和环境温度值确定AF通过以下公式实现：A F = h (p-po) +k2 (t-to);其中，1^是指压力值对应的开度系数，p是指压力值，po是指压力初始设定 值，k2是指环境温度值对应的开度系数，t是指环境温度值，to是指环境温度初始设定值。优 选地，压力初始设定值和环境温度初始设定值可以采用如下取值:PQ=1000Kpa±100，to = 45°C ±2。当然，本发明对于任何预设值的取值均不做限定，可以根据实际需求进行设定。 [0049]图4是根据本发明实施例的电磁水阀运行时序图，如图4所示，在系统上电完成，机 组初始化后，电磁水阀按照预设开度（例如60%)运行预设时长(例如6min，假设机组开机 5min)，之后，根据实际工况调节电磁水阀的开度，使得喷水量逐步调至实时稳定水流量。基 于此，可以保证系统刚开机时，电磁水阀的开度合适，不至于引起喷水过多或多少，保证系 统的运行稳定性。
[0050] 下面通过优选实施例详细描述本发明的控制流程。
[0051] 系统上电后，电磁水阀的初始开度设置为60%，机组开启启动5min运行后，主控板 以30s检测水位感应器的水位高低，压力传感器PQ值，环境温度传感器to值，从而使主控板按 负荷需要调节电磁水阀的开度，以调整循环水流量，保证喷水均匀。
[0052] 不同冷量机型的水位高低，对应不同水流量大小，归纳满足以下公式:Q=k X h+x; 其中，Q是指水流量，h是指水位感应器检测的水位高度;k是指流量换算系数，X是指流量基 本常量。
[0053]可根据以上公式计算：当检测到在低水位hi位置时，设计流量为Q1 (最低设计流 量）；当检测到高水位h2位置时，设计流量为Q2(最高设计流量）。
[0054]以下模拟机组开机后可能出现的运行状况：
[0055] (1)当检测水位h<hl时，主控板判断Q<Q1，电磁水阀的开度e = 100%。
[0056] ⑵当检测水位h彡h2时，主控板判断Q彡Q2,电磁水阀的开度e = 30%。
[0057] ⑶当检测水位h 1 <h<h2时，主控板判断Ql <Q<Q2，电磁水阀的开度e = 6〇% +△ F〇
[OO58]根据下列公式计算变量(开度调整值)AF的大小(单位％):
[0059] AI^kdp-M+fea-t。）；其中，1^是指压力值对应的开度系数，P是指压力值，P〇是 指压力初始设定值，k2是指环境温度值对应的开度系数，t是指环境温度值，to是指环境温度 初始设定值。优选地，压力初始设定值和环境温度初始设定值可以采用如下取值：P〇 = 1000Kpa±100，t〇=45°C±2。
[0060]基于此，可以有效的稳定冷却水循环水系统的喷水量，减少换热器表面干斑现象， 减少高压保护产生运行不稳定状态，提高机组运行后的可靠性，提高用户体验。
[0061] 实施例三
[0062] 对应于图3介绍的蒸发式冷凝系统的控制方法，本实施例提供了一种蒸发式冷凝 系统的控制装置，如图5所示的蒸发式冷凝系统的控制装置的结构框图，该装置包括：
[0063] 监测模块1〇，用于监测蒸发式冷凝系统的水位；其中，水位与水流量存在对应关 系；
[0064] 控制模块20，连接至监测模块1〇，用于根据水位对应的水流量，调整电磁水阀的开 度。
[0065] 优选地，上述控制模块20可以包括:第一控制单元，用于在水位 < 预设低水位的情 况下，则表示水位对应的水流量<预设低流量，控制电磁水阀的开度为全开;第二控制单 元，用于在水位多预设高水位的情况下，则表示水位对应的水流量多预设高流量，控制电磁 水阀的开度为第一预设开度;第三控制单元，用于在预设低水位 < 水位 <预设高水位的情 况下，则表示预设低流量 < 水位对应的水流量 < 预设高流量，控制电磁水阀的开度为第二 预设开度+AF;其中，AF为变量。
[0066] 基于此，根据水位对应的水流量控制电磁水阀的开度。使得系统在高负荷工况、异 常工况下能够实现喷水均匀，系统运行稳定，结垢减少，寿命增加，维保减少。
[0067] 上述装置还可以包括:变量确定模块，用于检测蒸发式冷凝系统的压力值和环境 温度值;根据压力值和环境温度值确定AF。基于此，可以根据系统压力和环境温度调整电 磁水阀的开度，在保证喷水均匀的前提下进一步确保系统运行的稳定性。对于如何根据压 力值和环境温度值确定AF，前面已进行了详细描述，在此不再赘述。
[0068]从以上的描述中可知，本发明能达到的效果主要如下:提高机组能效，保障循环水 系统供水稳定，减少换热器表面出现干斑，减少机组飘水量，减缓机组结垢现象，提高设计 寿命，解决区域通用性差，满足高负荷换热量下机组正常运行，以及避免高压过高导致的运 行不稳定的状况，减少机组的运维费用，推动间接蒸发式冷凝技术的发展。
[0069]当然i以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1. 一种蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述系统包括:蒸发式冷凝器、恒水量均液淋水 装置、水位感应器、电磁水阀、主控板;其中， 所述恒水量均液淋水装置，设置在所述蒸发式冷凝器上方，用于执行喷水操作； 所述水位感应器，设置在所述恒水量均液淋水装置上，用于检测水位； 所述电磁水阀，设置在所述系统的冷却水进水端； 所述主控板，用于根据所述水位的高低控制所述电磁水阀的开度，以实现所述恒水量 均液淋水装置的均匀喷水。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述主控板，用于在所述水位 < 预设低水位时，控制所述电磁水阀的开度为全开;在所 述水位多预设高水位时，控制所述电磁水阀的开度为第一预设开度;在预设低水位 < 所述 水位<预设高水位时，控制所述电磁水阀的开度为第二预设开度+AF;其中，所述AF为变 量。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括:压力传感器，环境温度传 感器;其中，所述变量的取值与所述压力传感器检测到的压力和所述环境温度传感器检测 到的温度相关。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括： 显示板，用于为用户提供交互平台。
5. —种权利要求1至4中任一项所述的蒸发式冷凝系统的控制方法，其特征在于，所述 方法包括： 监测所述蒸发式冷凝系统的水位;其中，所述水位与水流量存在对应关系； 根据所述水位对应的水流量，控制电磁水阀的开度。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水位与水流量存在如下对应关系： Q二kXh+x;其中，Q是指水流量，h是指水位感应器检测的水位高度;k是指流量换算系 数，x是指流量基本常量。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述水位对应的水流量，控制电磁水 阀的开度，包括： 如果所述水位 < 预设低水位，则表示所述水位对应的水流量 < 预设低流量，控制所述 电磁水阀的开度为全开； 如果所述水位多预设高水位，则表示所述水位对应的水流量多预设高流量，则控制所 述电磁水阀的开度为第一预设开度； 如果预设低水位< 所述水位< 预设高水位，则表示预设低流量 < 所述水位对应的水流 量< 预设高流量，则控制所述电磁水阀的开度为第二预设开度+△&其中，所述AF为变量。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 检测所述蒸发式冷凝系统的压力值和环境温度值； 根据所述压力值和所述环境温度值确定所述AF。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述压力值和所述环境温度值确定所 述AF，通过以下公式实现： A F = ki (p-p〇) +k2 (t_t〇);其中，ki是指所述压力值对应的开度系数，P是指所述压力值， P〇是指压力初始设定值，k2是指所述环境温度值对应的开度系数，t是指所述环境温度值，to 是指环境温度初始设定值。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于， p〇=1000Kpa±l〇〇，t〇=45°C±2。
11. 根据权利要求5所述的方'法，其特征在于，根据所述水位对应的水流量，控制电磁水 阀的开度之前，所述方法还包括： 在系统上电后，控制所述电磁水阀按照预设开度运行预设时长。
12. 一种蒸发式冷凝系统的fe制装置，其特征在于，所述装置包括： 监测模块，用于监测所述蒸发式冷凝系统的水位;其中，所述水位与水流量存在对应关 系； 控制模块，用于根据所述水位对应的水流量，调整电磁水阀的开度。
13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括： 第一控制单元，用于在所述水位<预设低水位的情况下，则表示所述水位对应的水流 量 < 预设低流量，控制所述电磁水阀的开度为全开； 第二控制单元，用于在所述水位>预设高水位的情况下，则表示所述水位对应的水流 量多预设高流量，控制所述电磁水阀的开度为第一预设开度； 第三控制单元，用于在预设低水位<所述水位<预设高水位的情况下，则表示预设低 流量 <所述水位对应的水流量< 预设高流量，控制所述电磁水阀的开度为第二预设开度+ △F;其中，所述AF为变量。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 变量确定模块，用于检测所述蒸发式冷凝系统的压力值和环境温度值;根据所述压力 值和所述环境温度值确定所述AF。
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