CN108917221A - 一种用电设备余热利用的控温安全装置及控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电设备余热利用的控温安全装置及控温方法，属于用电设备工作性能优化及安全运行技术领域。由换热器、压缩机、空气换热器和分析控制仪等部件组成，通过在压缩机与空气换热器相连的管路上设置两条并联的支路，并在两条支路上设置正、反两向的止回阀；通过温度传感器采集电气箱内的温度信号，并利用分析控制仪对该温度信号进行比较、分析，从而控制其中一条支路上电磁阀的通断，进而控制管路中制冷剂的流动方向，实现换热器能够自动切换制冷和供热功能。该装置设计合理、节能环保、温控效果好。使用该装置进行控温的方法，自动化程度高，及时性好，提高了设备的寿命和安全性。

Description

一种用电设备余热利用的控温安全装置及控温方法

技术领域

本发明属于用电设备工作性能优化及安全运行技术领域，具体涉及一种用电设备余热利用的控温安全装置及控温方法。

背景技术

各种类的用电设备在工业、农业、国防业中被大量的应用。在酷暑季节，用电设备处于用电高峰，极容易发生过热现象。而在严寒天气，用电设备的工作启动常常需要很长时间。比如，在变频传动系统中，变频传动柜内整流和逆变单元的发热问题也是一直无法回避的问题。当用电设备投入到变频系统运行中时，整流变压器严重发热，变压器内部温度达到80°С，将导致高压系统的综合保护装置收到超高温跳闸信号，发生高压断路器跳闸事故。

因此，有必要对现有用电设备进行温度控制，以便于用电设备在环境温度高时能够安全稳定运行，在环境温度过低时能够正常启动、运转，同时对用电设备工作状态产生的余热进行有效利用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用电设备余热利用的控温安全装置及控温方法，该装置设计合理、节能环保、温控效果好；使用该装置进行控温的方法，自动化程度高能够及时对设备的工作温度进行控制，提高了设备的寿命和运行的安全性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种用电设备余热利用的控温安全装置，包括温度传感器、压缩机、空气换热器、换热器和分析控制仪；

换热器通过接管I与压缩机相连，接管I上设有四通阀；压缩机通过接管II与空气换热器连接，在接管II上设有并联的两条支路，一条支路上设有正向止回阀和电磁阀，正向止回阀导通方向由空气换热器至压缩机，另一条支路设有反向止回阀，反向止回阀的导通方向由压缩机至空气换热器；空气换热器通过接管III与换热器相连，在接管III上设有节流阀；

温度传感器、分析控制仪和电磁阀通过导线连通；使用时，温度传感器和换热器均安装于内设用电器的电气箱中，分析控制仪对温度传感器采集的电气箱内的温度数据进行比较分析后控制电磁阀开启和关闭。

优选地，接管III上设有双向泵。

优选地，分析控制仪为集成有断路器的PLC芯片板。

优选地，分析控制仪上还集成有报警电路。

优选地，电器箱上设有温度表。

优选地，电磁阀为带手动控制的电磁阀。

本发明还公开了使用上述的用电设备余热利用的控温安全装置进行控温的方法，当电气箱中的温度低于用电设备的工作温度时，温度传感器采集该温度信号并传递至分析控制仪，与分析控制仪中设定的温度阈值比较后产生接通信号，此时电磁阀接通，空气换热器内部的制冷剂吸热蒸发变为蒸汽，依次流经电磁阀、正向止回阀和接管II，进入压缩机升温升压后，流经接管I、四通阀进入换热器，冷凝放热后变为液体，液体流经接管III、节流阀，节流降温降压后流回到空气换热器中，经过若干次循环，直到电器箱内的温度高于分析控制仪中设定的温度阈值；

当电气箱中的温度高于用电设备的工作温度时，温度传感器采集该温度信号并传递至分析控制仪，与分析控制仪中设定的温度阈值比较后，产生断开信号，此时电磁阀断开，换热器内部的制冷剂吸热后变为蒸汽，经接管I、四通阀进入压缩机升温升压后流经反向止回阀进入空气换热器，冷凝放热后变为液体，液体流经接管III、节流阀，节流降温降压后进入换热器，经过若干次循环，直到电器箱内的温度低于分析控制仪中设定的温度阈值。

优选地，分析控制仪为集成有断路器的PLC芯片板；

当电气箱中的温度低于用电设备的工作温度时，温度传感器将采集的温度信号传递至PLC芯片板与设定的温度阈值比较后，给出断路器断开的信号；

当电气箱中的温度高于用电设备的工作温度时，温度传感器将采集的温度信号传递至PLC芯片板与设定的温度阈值比较后，给出断路器接通的信号。

与现有技术相比，本发明的有益的技术效果为：

本发明公开的用电设备余热利用的控温安全装置，由换热器、压缩机、空气换热器和分析控制仪等部件组成，通过在压缩机与空气换热器相连的管路上设置两条并联的支路，并在两条支路上设置正、反两向的止回阀；通过温度传感器采集电气箱内的温度信号，并利用分析控制仪对该温度信号进行比较、分析，从而控制其中一条支路上电磁阀的通断，进而控制管路中制冷剂的流动方向，实现换热器能够自动切换制冷和供热功能。通过本发明的控温装置能够调整电器箱内的温度，使得用电器在高温和低温环境中仍能保持正常运转，及时疏散用电器工作中产生的摩擦热，同时所回收的用电器的余热被加以利用，该装置设计合理、节能环保、温控效果好。

进一步地，接管III上设有双向泵，能够使接管III中的制冷剂快速切换流动方向，提高装置的工作效率。

进一步地，分析控制仪集成有PLC芯片板和断路器，PLC芯片板能够实现分析、运算、阈值比较及发送指令的功能，通过与设置的阈值进行比较，能够及时向断路器发出通断指令，自动化程度高。

进一步地，电器箱上设有温度表，能够实时监控电器箱内的温度。

进一步地，分析控制仪设有报警电路，能够在温度到达预设的报警值时发出警报信号。

更进一步地，电磁阀为带手动控制的电磁阀，能够在温度过高而换热器没有切换成制冷模式时手动进行切换，保证用电设备的安全。

使用本发明的用电设备余热利用的控温安全装置进行控温的方法，自动化程度高，能够及时对设备的工作温度进行控制，提高了设备的寿命和运行的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图：

图中：1为用电设备；2为导线；3为温度传感器；4为电器箱；5为四通阀；6为接管I；7为压缩机；8为接管II；9为电磁阀；10为正向止回阀；11为反向止回阀；12为空气换热器；13为接管III；14为节流阀；15为换热器；16为温度表；17为PLC芯片板；18为断路器。

具体实施方式

参见图1，为本发明的用电设备余热利用的控温安全装置，包括温度传感器、压缩机、空气换热器、换热器和分析控制仪；

使用时，温度传感器3和换热器15均设于电器箱4内，电器箱4内设有用电设备1；

换热器15通过接管I 6与压缩机7相连，接管I 6上设有四通阀5；压缩机7通过接管II 8与空气换热器12连接，在接管II 8上设有并联的两条支路，一条支路上设有正向止回阀10和电磁阀9，电磁阀9可以选用带手动控制的电磁阀，正向止回阀11导通方向为由空气换热器12至压缩机7；另一条支路设有反向止回阀11，反向止回阀11的导通方向为由压缩机7至空气换热器12；空气换热器12通过接管III 13与换热器15相连，在接管III 13上设有双向泵和节流阀14；在电器箱4上设有温度表16，电器箱4内设有温度传感器3，温度传感器3通过导线2与电磁阀9连接，在温度传感器3和电磁阀9之间还设有分析控制仪。

优选地，分析控制仪为集成有断路器18的PLC芯片板17。

本发明的用电设备余热利用的控温安全装置，工作原理如下：

在严寒天气下，用电设备1的启动需要很长时间，此时温度传感器3将电器箱4内的温度信号传递给PLC芯片板17，经寄存温度值、与设置好的阈值比较分析后发出让断路器18接通的信号，电磁阀9被接通，此时空气换热器12发挥蒸发器的功能，内部的制冷剂吸热蒸发，变为蒸汽，流经电磁阀9和正向止回阀10后，流入接管II 8，经压缩机7升温升压后，从接管I 6经四通阀5流入到换热器15中，内部制冷剂冷凝放热给用电设备1加热后，经接管III13流经节流阀14，降温降压后流回到空气换热器12中，继续下一个循环。

当用电设备1运转时，由于谐波生热或炎热气候而温度升高，温度传感器3将电器箱4内的温度信号传递给PLC芯片板17，经寄存温度值、与设置好的阈值比较分析后发出让断路器18断开的信号，电磁阀9被切断，此时换热器15将发挥蒸发器功能，内部的制冷剂吸收电器箱4中用电设备1产生的热量，蒸发变为蒸汽，从接管I 6经四通阀5流入压缩机7中，提升温度和压力后经反向止回阀11流入到空气换热器12中，在热用户处冷凝放热，变为液体，继续流入到接管III 13中，流径节流阀14，节流降温降压后，经节流阀14流入换热器15中，继续下一个循环，以此来冷却电器箱4中用电设备1的工作温度，并对余热进行了有效利用。

该装置还可以根据实际情况选做以下改进：

1)在接管III 13上设置双向泵，当装置工作状态改变时能够使接管III 13中的制冷剂快速切换流动方向，提高装置的工作效率。

2)电磁阀9选用带手动控制的电磁阀，通过设置在电器箱4上的温度表16，能够实时监控电器箱4内的温度，当电器箱4内的温度过高而装置中有部件出现故障而造成电磁阀9不能关闭时，使用手动功能控制电磁阀9关闭。

3)分析控制仪设置报警电路，电磁阀9选用带手动控制的电磁阀，通过设置温度报警值，在电器箱4内的温度过高而装置中有部件出现故障而造成电磁阀9不能关闭时，发出警报信号，使用手动功能控制电磁阀9关闭。

4)换热器和空气换热器的换热部件采用铜质换热管，热交换的效率高。

Claims (8)

1.一种用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，包括温度传感器(3)、压缩机(7)、空气换热器(12)、换热器(15)和分析控制仪；

换热器(15)通过接管I(6)与压缩机(7)相连，接管I(6)上设有四通阀(5)；压缩机(7)通过接管II(8)与空气换热器(12)连接，在接管II(8)上设有并联的两条支路，一条支路上设有正向止回阀(10)和电磁阀(9)，正向止回阀(11)导通方向由空气换热器(12)至压缩机(7)，另一条支路设有反向止回阀(11)，反向止回阀(11)的导通方向由压缩机(7)至空气换热器(12)；空气换热器(12)通过接管III(13)与换热器(15)相连，在接管III(13)上设有节流阀(14)；

温度传感器(3)、分析控制仪和电磁阀(9)通过导线(2)连通；使用时，温度传感器(3)和换热器(15)均安装于内设用电器(1)的电气箱(4)中，分析控制仪对温度传感器(3)采集的电气箱(4)内的温度数据进行比较分析后控制电磁阀(9)开启和关闭。

2.如权利要求1所述的用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，接管III(13)上设有双向泵。

3.如权利要求1所述的用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，分析控制仪为集成有断路器(18)的PLC芯片板(17)。

4.如权利要求1或3所述的用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，分析控制仪上还集成有报警电路。

5.如权利要求1所述的用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，电器箱(4)上设有温度表(16)。

6.如权利要求5所述的用电设备余热利用的控温安全装置，其特征在于，电磁阀(9)为带手动控制的电磁阀。

7.使用权利要求1所述的用电设备余热利用的控温安全装置进行控温的方法，其特征在于：

当电气箱(4)中的温度低于用电设备(1)的工作温度时，温度传感器(3)采集该温度信号并传递至分析控制仪，与分析控制仪中设定的温度阈值比较后产生接通信号，此时电磁阀(9)接通，空气换热器(12)内部的制冷剂吸热蒸发变为蒸汽，依次流经电磁阀(9)、正向止回阀(10)和接管II(8)，进入压缩机(7)升温升压后，流经接管I(6)、四通阀(5)进入换热器(15)，冷凝放热后变为液体，液体流经接管III(13)、节流阀(14)，节流降温降压后流回到空气换热器(12)中，经过若干次循环，直到电器箱(4)内的温度高于分析控制仪中设定的温度阈值；

当电气箱(4)中的温度高于用电设备(1)的工作温度时，温度传感器(3)采集该温度信号并传递至分析控制仪，与分析控制仪中设定的温度阈值比较后，产生断开信号，此时电磁阀(9)断开，换热器(15)内部的制冷剂吸热后变为蒸汽，经接管I(6)、四通阀(5)进入压缩机(7)升温升压后流经反向止回阀(11)进入空气换热器(12)，冷凝放热后变为液体，液体流经接管III(13)、节流阀(14)，节流降温降压后进入换热器(15)，经过若干次循环，直到电器箱(4)内的温度低于分析控制仪中设定的温度阈值。

8.根据权利要求7所述的控温的方法，其特征在于，分析控制仪为集成有断路器(18)的PLC芯片板(17)；

当电气箱(4)中的温度低于用电设备(1)的工作温度时，温度传感器(3)将采集的温度信号传递至PLC芯片板(17)与设定的温度阈值比较后，给出断路器(18)断开的信号；

当电气箱(4)中的温度高于用电设备(1)的工作温度时，温度传感器(3)将采集的温度信号传递至PLC芯片板(17)与设定的温度阈值比较后，给出断路器(18)接通的信号。