CN109520192A - 一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 - Google Patents
一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109520192A CN109520192A CN201811467724.1A CN201811467724A CN109520192A CN 109520192 A CN109520192 A CN 109520192A CN 201811467724 A CN201811467724 A CN 201811467724A CN 109520192 A CN109520192 A CN 109520192A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- detecting device
- pressure
- temperature
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 201
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 100
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 33
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 49
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 6
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
- B23Q11/1038—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality
- B23Q11/1061—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality using cutting liquids with specially selected composition or state of aggregation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
- F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
- F25D3/102—Stationary cabinets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法，系统包括温度检测装置、压力检测装置、油位检测装置、控制器和控制器，方法包括：通过温度检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；通过压力检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；通过油位检测装置检测油箱内的油量；通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制。本发明能根据实时检测的压力、温度和油量等配合动作执行结构来自动使得系统管路中二氧化碳始终处于超临界状态，更加可靠且智能化程度更高。本发明可广泛应用于金属加工领域。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其是一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法。
背景技术
随着现代先进制造技术的突飞猛进，各类新材料、新工艺应运而生，对机床切削速度，刀具寿命以及加工效率提出了更高的要求。清洁生产、绿色制造已成为发展先进制造技术的主题之一。采用低温冷却润滑切削技术，已被证实为解决高硬高强度材料强烈切削热冲击和振动以及塑性材料切削易产生加工毛刺等难加工特性有效方案。
目前常用的低温切削技术主要为：低温冷风(-30℃)冷却技术、液氮(-179℃)冷却技术、液态二氧化碳(-78.5℃)冷却技术等。其中液态二氧化碳冷却技术采用压力为5.0-6.5MPa的液态CO2经管路输送并在喷嘴前端释放，可在喷嘴处迅速膨胀吸热产生-78.5℃(理论值)低温，已经被成功应用于难加工材料切削冷却。为尽可能接近其理论低温值，需严格控制输送管路内部的液态CO2压降速率，并且需对输送管路进行有效保温，以避免液态CO2在管路内部因快速压降而结冰堵塞管路。由于液态CO2冷却技术上述缺点，目前该技术尚未实现大面积推广应用。针对上述问题，近年来采用超临界CO2流体进行冷却获得了关注。将低压的CO2气体通过增压系统增压至7.4MPA以上并将其升温至31.7℃以上，CO2即可处于超临界状态。将超临界状态的CO2喷射出去，由于超临界CO2流体的快速压降而瞬间吸热膨胀，从而使喷射区域达到瞬间低温(-78.5℃)的效果。
虽然超临界CO2已在制药工业、化学工程和半导体工业萃取、蚀刻和清洁过程中广泛应用，但将超临界CO2应用于加工冷却，实现加工过程的高效降温尚处于深入开发阶段。目前的超临界二氧化碳冷却技术未能确保管路中CO2始终处于超临界状态，容易导致管路堵塞等问题，不够可靠且智能化程度低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种可靠和智能化程度高的超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法。
本发明一方面所采取的技术方案是：
一种超临界二氧化碳冷却系统，包括：
温度检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
压力检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
油位检测装置，用于检测油箱内的油量；
控制器，用于根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量触发控制信号，以实现自动化控制，所述控制信号包括增压控制信号、加热升温控制信号、出油控制信号和喷嘴打开控制信号；
动作执行结构，用于根据所述控制信号执行相应的动作，所述执行相应的动作包括增压、加热、出油和喷出二氧化碳气体；
所述温度检测装置的输出端、压力检测装置的输出端和油位检测装置的输出端均连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接动作执行结构的输入端。
进一步，所述动作执行结构包括第一继电器、第一加热器、第二继电器和第二加热器，所述第一加热器用于加热第一气瓶，所述第二加热器用于加热第二气瓶，所述第一继电器的输入端连接控制器的第一输出端，所述第一继电器的输出端连接第一加热器的输入端，所述第二继电器的输入端连接控制器的第二输出端，所述第二继电器的输出端连接第二加热器的输入端。
进一步，所述动作执行结构包括第三继电器、第一喷嘴电磁阀、第四继电器和第二喷嘴电磁阀，所述第三继电器的输入端连接控制器的第三输出端，所述第三继电器的输出端连接第一喷嘴电磁阀的输入端，所述第四继电器的输入端连接控制器的第四输出端，所述第四继电器的输出端连接第二喷嘴电磁阀的输入端。
进一步，所述动作执行结构包括第五继电器、油泵电磁阀和油泵，所述控制器的第五输出端依次通过第五继电器和油泵电磁阀进而与油泵的输入端连接。
进一步，所述动作执行结构包括第六继电器、增压电磁阀和增压泵，所述控制器的第六输出端依次通过第六继电器和增压电磁阀进而与增压泵的输入端连接。
进一步，所述动作执行结构包括报警器，所述报警器的输入端连接控制器的第七输出端。
进一步，所述动作执行结构包括人机界面，所述人机界面与控制器通讯连接。
本发明一方面所采取的技术方案是：
一种超临界二氧化碳冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
通过温度检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
通过压力检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
通过油位检测装置检测油箱内的油量；
通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制，所述自动化控制包括增压控制、加热升温控制、出油控制和二氧化碳气体喷出控制。
进一步，所述通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制这一步骤，具体包括：
通过控制器控制增压泵对二氧化碳入口进入的低压二氧化碳进行增压；
通过控制器控制第一加热器和/或第二加热器对增压后的二氧化碳进行升温；
通过控制器分别控制油泵以及第一喷嘴电磁阀或第二喷嘴电磁阀，以使油和升温后的二氧化碳从喷嘴喷出。
进一步，所述增压控制的压力在7.4MPa以上，所述加热升温控制的温度在31.7℃以上。
本发明的有益效果是：本发明一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法，通过控制器来根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量来进行增压控制、加热升温控制、出油控制和二氧化碳气体喷出控制等自动化控制操作，能根据实时检测的压力、温度和油量等配合动作执行结构来自动使得系统管路中CO2始终处于超临界状态，避免了管路堵塞等现象的发生，更加可靠且智能化程度更高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超临界二氧化碳冷却系统的控制结构框图；
图2为本发明实施例提供的超临界二氧化碳冷却系统的主要管路结构示意图；
图3为本发明控制器及外围电路的一种具体实现电路原理图；
图4为本发明人机界面、压力检测装置及温度检测装置的一种具体实现电路原理图；
图5为本发明实施例提供的超临界二氧化碳冷却系统的控制方法流程图。
具体实施方式
参照图1，一种超临界二氧化碳冷却系统，包括：
温度检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
压力检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
油位检测装置，用于检测油箱内的油量；
控制器，用于根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量触发控制信号，以实现自动化控制，所述控制信号包括增压控制信号、加热升温控制信号、出油控制信号和喷嘴打开控制信号；
动作执行结构，用于根据所述控制信号执行相应的动作，所述执行相应的动作包括增压、加热、出油和喷出二氧化碳气体；
所述温度检测装置的输出端、压力检测装置的输出端和油位检测装置的输出端均连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接动作执行结构的输入端。
具体地，超临界二氧化碳冷却系统的主要管路结构如图2所示，包括低温低压二氧化碳源、增压泵、第一气瓶、第二气瓶、第一喷嘴、第二喷嘴和油泵等。其中，低温低压二氧化碳源，用于提供低温低压二氧化碳，其可采用装有低温低压二氧化碳的瓶子来实现。增压泵，用于对低温低压二氧化碳进行增压，以满足超临界二氧化碳的压力要求。第一气瓶和第二气瓶，用于存储增压后的二氧化碳。第一气瓶和第二气瓶还可对增压后的二氧化碳进行加热升温，以满足超临界二氧化碳的温度要求。第一气瓶和第二气瓶这里采用了2个气瓶是为了增大容量。油泵，用于将油箱内的油泵出，以提供金属加工所需的润滑油。第一喷嘴和第二喷嘴，用于将油以及超临界二氧化碳(位于第一气瓶和/或第二气瓶内的)一起喷出。第一喷嘴和第二喷嘴可以提供2个不同的喷出方向供用户选择。
为了使得第一喷嘴或第二喷嘴喷出的二氧化碳符合超临界二氧化碳的温度及压力要求，本发明增加了温度检测装置、压力检测装置和控制器。同时，本发明还增加了油位检测装置，以在泵油的过程中实时检测油箱内的油量。具体地，温度检测装置至少有3个，分别安装于增压泵的二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶；压力检测装置至少有3个，分别安装于增压泵的二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶。温度检测装置可采用铂电阻来实现，其与控制器的AD采样口连接。压力检测装置可采用现有的压力变送器来实现，其与控制器的AD采样口连接。油位检测装置可采用不锈钢浮球开关来实现，其与控制器的通用I/O口连接。控制器可采用现有的可编程逻辑控制器PLC、单片机、ARM处理器等来实现。
动作执行结构，包括增压泵、加热器、油泵和报警器等，其可与控制器的通用I/O口连接。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括第一继电器、第一加热器、第二继电器和第二加热器，所述第一加热器用于加热第一气瓶，所述第二加热器用于加热第二气瓶，所述第一继电器的输入端连接控制器的第一输出端，所述第一继电器的输出端连接第一加热器的输入端，所述第二继电器的输入端连接控制器的第二输出端，所述第二继电器的输出端连接第二加热器的输入端。
具体地，第一继电器和第二继电器，用于根据控制器的控制信号控制第一加热器和第二加热器是否进行加热，以使第一气瓶和第二气瓶内二氧化碳的温度符合超临界二氧化碳的温度要求。第一继电器和第二继电器均可采用现有的固态继电器来实现，其均可连接到控制器的通用I/O口或控制接口。第一加热器和第二加热器均可采用现有的加热片(如硅胶加热片等)来实现，其可通过热传导作用加热第一气瓶和第二气瓶内的二氧化碳。第一加热器和第二加热器可分别安装在第一气瓶和第二气瓶上。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括第三继电器、第一喷嘴电磁阀、第四继电器和第二喷嘴电磁阀，所述第三继电器的输入端连接控制器的第三输出端，所述第三继电器的输出端连接第一喷嘴电磁阀的输入端，所述第四继电器的输入端连接控制器的第四输出端，所述第四继电器的输出端连接第二喷嘴电磁阀的输入端。
具体地，第三继电器和第四继电器，用于根据控制器的控制信号控制第一喷嘴电磁阀和第二喷嘴电磁阀是否打开，进而控制二氧化碳和润滑油是否从第一喷嘴或第二喷嘴喷出。第三继电器和第四继电器均可采用现有的固态继电器来实现，其均可连接到控制器的通用I/O口或控制接口。第三喷嘴电磁阀和第四喷嘴电磁阀均可采用现有的电磁阀来实现，其可控制二氧化碳和润滑油是否从第一喷嘴或第二喷嘴喷出。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括第五继电器、油泵电磁阀和油泵，所述控制器的第五输出端依次通过第五继电器和油泵电磁阀进而与油泵的输入端连接。
具体地，第五继电器根据控制器的控制信号控制油泵电磁阀是否打开，进而控制油泵是否将油箱内的润滑油泵出。第五继电器可采用现有的固态继电器来实现，其可连接到控制器的通用I/O口或控制接口。油泵电磁阀可采用现有的常规电磁阀(如3口2位电磁阀)来实现，其可控制油泵是否将油箱内的润滑油泵出。油泵可采用现有的油泵来实现。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括第六继电器、增压电磁阀和增压泵，所述控制器的第六输出端依次通过第六继电器和增压电磁阀进而与增压泵的输入端连接。
具体地，第六继电器根据控制器的控制信号控制增压电磁阀是否打开，进而控制增压泵泵是否进行增压。第六继电器可采用现有的固态继电器来实现，其可连接到控制器的通用I/O口或控制接口。增压泵电磁阀可采用现有的常规电磁阀(如2口2位电磁阀)来实现，其可控制增压泵是否对低温低压二氧化碳进行增压。增压泵可采用现有的增压泵来实现。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括报警器，所述报警器的输入端连接控制器的第七输出端。
具体地，报警器，用于根据控制器的控制信号进行异常告警，例如当入口压力较低时或者当检测到油位过低时通过声音等方式进行报警提示。报警器可以采用蜂鸣器等来实现，其可连接到控制器的通用I/O口或控制接口。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述动作执行结构包括人机界面，所述人机界面与控制器通讯连接。
具体地，人机界面，用于用户通过触摸输入所需的控制数据(如温度、压力)等，并根据控制器的控制信号显示用户输入的数据、报警信息、检测的压力、检测的温度等。人机界面可采用现有的工业人机界面等来实现，其通过485通讯接口与控制器连接。
进一步作为优选的实施方式，还包括电源模块，所述电源模块的输出端连接控制器的输入端。
具体地，电源模块用于为系统进行供电。电源模块可采用现有的开关电源等来实现，其输出端连接控制器的通用I/O口，以为其提供直流电源。
进一步作为优选的实施方式，所述控制器采用可编程逻辑控制器PLC。
图3和图4示出了本发明超临界二氧化碳冷却系统的一种具体实现电路原理图。图3和图4中，L为火线，N为零线，SA为电源总开关，QF0为断路器(起保护作用)，U1为采用PLC的控制器，U2为电源模块(用于将220V交流电源转换为24V电源)，控制端KA1和常开触点KA1-1构成第六继电器，VT4为增压电磁阀；控制端KA2和常开触点KA2-1构成用于控制CO2是否进入增压泵入口的继电器，VT1为CO2入口端电磁阀；控制端KA3和常开触点KA3-1构成第三继电器，VT2为第一喷嘴电磁阀；控制端KA4和常开触点KA4-1构成第四继电器，VT3为第二喷嘴电磁阀；控制端KA5和常开触点KA5-1构成第一继电器，HB1为带第一加热器的第一气瓶；控制端KA6和常开触点KA6-1构成第二继电器，HB2为带第二加热器的第二气瓶；控制端KA7和常开触点KA7-1构成用于控制是否切换到已准备好状态的继电器；控制端KA8和常开触点KA8-1构成第五继电器，VT5为喷油阀；SP为用作报警器的蜂鸣器；U3为人机界面；AD1为U1中与压力检测装置的3个压力变送器(主要用于将0～20Mpa压力转化成压电信号)对应的压力检测AD输入模块(用于将压电信号转换为数字信号，供U1使用)；PT1、PT2和PT3分别为温度检测装置的3个铂电阻(用于将温度信号转换为电信号)，AD2为U1中与PT1、PT2和PT3对应的温度检测AD输入模块(用于将温度转换后的电信号转换为数字信号，供U1使用)。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种超临界二氧化碳冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
通过温度检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
通过压力检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
通过油位检测装置检测油箱内的油量；
通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制，所述自动化控制包括增压控制、加热升温控制、出油控制和二氧化碳气体喷出控制。
进一步作为优选的实施方式，所述通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制这一步骤，具体包括：
通过控制器控制增压泵对二氧化碳入口进入的低压二氧化碳进行增压；
通过控制器控制第一加热器和/或第二加热器对增压后的二氧化碳进行升温；
通过控制器分别控制油泵以及第一喷嘴电磁阀或第二喷嘴电磁阀，以使油和升温后的二氧化碳从喷嘴喷出。
进一步作为优选的实施方式，所述增压控制的压力在7.4MPa以上，所述加热升温控制的温度在31.7℃以上。
本发明一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法，将低温低压二氧化碳通过增压升温等过程来满足超临界二氧化碳的压力和温度要求，然后从第一喷嘴或第二喷嘴喷出去，从而产生超临界二氧化碳，实现强效低温冷却的自动化控制，其主要控制过程如下：
(1)温度控制
根据超临界二氧化碳的温度需在31.7℃以上的要求，本发明通过人机界面、温度检测装置、第一加热器、第二加热器和控制器来使得第一加热瓶和第二加热瓶内的二氧化碳温度在31.7℃以上。以超临界二氧化碳的温度维持在32℃为例，其具体实现过程为：首先，用户通过人机界面输入临界二氧化碳的温度为32℃；然后通过温度检测装置实时检测第一加热瓶和第二加热瓶内的二氧化碳温度并将实时检测的温度发送给控制器；控制器再将实时检测的温度通过485通讯等通讯方式送到人机界面显示，并将实时检测的温度与用户通过人机界面输入的温度32℃进行对比，触发控制信号控制第一继电器和第二继电器，进而控制第一加热器和第二加热器，通过热传递作用将第一加热瓶和第二加热瓶内二氧化碳温度维持在设定温度32℃。控制器触发控制信号使得温度维持在设定温度32℃的过程采用PID运算，可将温度保持在比较稳定的状态，而PID运算过程采用控制器(如PLC)自带的PID运算工程，通过编程来实现。
(2)增压控制
根据超临界二氧化碳的压力需增压至7.4MPa以上的要求，本发明通过人机界面、压力检测装置、增压泵和控制器来使得第一加热瓶和第二加热瓶内的二氧化碳压力在7.4MPa以上。以超临界二氧化碳的压力维持在7.5MPa～8.6MPa为例，其具体实现过程为：首先，用户通过人机界面输入临界二氧化碳的压力维持在7.5MPa～8.6MPa范围内；然后通过压力检测装置实时检测第一加热瓶和第二加热瓶内的二氧化碳压力并将实时检测的压力发送给控制器；控制器再将实时检测的压力通过485通讯等通讯方式送到人机界面显示，并将实时检测的压力与用户通过人机界面输入的压力进行对比，触发控制信号控制第六继电器打开增压泵电磁阀，进而控制增压泵，通过增压作用将第一加热瓶和第二加热瓶内二氧化碳压力维持在设定7.5MPa～8.6MPa压力范围内。控制器触发控制信号使得压力维持在设定压力7.5MPa～8.6MPa范围内的过程采用PID运算，可将压力保持在比较稳定的状态，而PID运算过程采用控制器(如PLC)自带的PID运算工程，通过编程来实现。
(3)超临界二氧化碳喷射控制
在第一加热瓶和第二加热瓶内相应的二氧化碳温度及压力条件达到超临界二氧化碳的条件的情况下，可通过控制器触发控制信号，控制第三继电器和第四继电器打开第一喷嘴电磁阀和第二喷嘴电磁阀，使二氧化碳从第一喷嘴或第二喷嘴喷出，从而产生超临界二氧化碳，以起到金属加工过程中的冷却作用；同时控制器还将触发控制信号，控制第五继电器打开油泵电磁阀，使得油箱内的润滑油与超临界二氧化碳一起从第一喷嘴或第二喷嘴喷出。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明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)
1.一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：包括：
温度检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
压力检测装置，用于检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
油位检测装置，用于检测油箱内的油量；
控制器，用于根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量触发控制信号，以实现自动化控制，所述控制信号包括增压控制信号、加热升温控制信号、出油控制信号和喷嘴打开控制信号；
动作执行结构，用于根据所述控制信号执行相应的动作，所述执行相应的动作包括增压、加热、出油和喷出二氧化碳气体；
所述温度检测装置的输出端、压力检测装置的输出端和油位检测装置的输出端均连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接动作执行结构的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括第一继电器、第一加热器、第二继电器和第二加热器，所述第一加热器用于加热第一气瓶，所述第二加热器用于加热第二气瓶，所述第一继电器的输入端连接控制器的第一输出端，所述第一继电器的输出端连接第一加热器的输入端，所述第二继电器的输入端连接控制器的第二输出端，所述第二继电器的输出端连接第二加热器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括第三继电器、第一喷嘴电磁阀、第四继电器和第二喷嘴电磁阀，所述第三继电器的输入端连接控制器的第三输出端，所述第三继电器的输出端连接第一喷嘴电磁阀的输入端，所述第四继电器的输入端连接控制器的第四输出端，所述第四继电器的输出端连接第二喷嘴电磁阀的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括第五继电器、油泵电磁阀和油泵，所述控制器的第五输出端依次通过第五继电器和油泵电磁阀进而与油泵的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括第六继电器、增压电磁阀和增压泵，所述控制器的第六输出端依次通过第六继电器和增压电磁阀进而与增压泵的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括报警器，所述报警器的输入端连接控制器的第七输出端。
7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳冷却系统，其特征在于：所述动作执行结构包括人机界面，所述人机界面与控制器通讯连接。
8.一种超临界二氧化碳冷却系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过温度检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的温度；
通过压力检测装置检测二氧化碳入口、第一气瓶和第二气瓶的压力；
通过油位检测装置检测油箱内的油量；
通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制，所述自动化控制包括增压控制、加热升温控制、出油控制和二氧化碳气体喷出控制。
9.根据权利要求8所述的一种超临界二氧化碳冷却系统的控制方法，其特征在于：所述通过控制器根据温度检测装置检测的温度、压力检测装置检测的压力和油位检测装置检测的油量进行自动化控制这一步骤，具体包括：
通过控制器控制增压泵对二氧化碳入口进入的低压二氧化碳进行增压；
通过控制器控制第一加热器和/或第二加热器对增压后的二氧化碳进行升温；
通过控制器分别控制油泵以及第一喷嘴电磁阀或第二喷嘴电磁阀，以使油和升温后的二氧化碳从喷嘴喷出。
10.根据权利要求8所述的一种超临界二氧化碳冷却系统的控制方法，其特征在于：所述增压控制的压力在7.4MPa以上，所述加热升温控制的温度在31.7℃以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811467724.1A CN109520192B (zh) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811467724.1A CN109520192B (zh) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109520192A true CN109520192A (zh) | 2019-03-26 |
| CN109520192B CN109520192B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=65793978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811467724.1A Active CN109520192B (zh) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | 一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109520192B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110425419A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-08 | 三一石油智能装备有限公司 | 超临界二氧化碳制取设备及超临界二氧化碳制取方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102310516A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-01-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种超临界流体注入装置 |
| CN107443163A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-08 | 东莞安默琳机械制造技术有限公司 | 一种刀具冷却润滑系统 |
| CN108202271A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-26 | 广东技术师范学院 | 一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置 |
| US20180185890A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Shanghai Yibai Industrial Furnaces Co., Ltd. | Supercritical-state cleaning system and methods |
-
2018
- 2018-12-03 CN CN201811467724.1A patent/CN109520192B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102310516A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-01-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种超临界流体注入装置 |
| US20180185890A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Shanghai Yibai Industrial Furnaces Co., Ltd. | Supercritical-state cleaning system and methods |
| CN107443163A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-08 | 东莞安默琳机械制造技术有限公司 | 一种刀具冷却润滑系统 |
| CN108202271A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-06-26 | 广东技术师范学院 | 一种基于超临界二氧化碳的低温微量润滑装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110425419A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-08 | 三一石油智能装备有限公司 | 超临界二氧化碳制取设备及超临界二氧化碳制取方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109520192B (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015149548A1 (zh) | 一种水环真空泵机组中的大气喷射器控制系统及其控制方法 | |
| CN109520192A (zh) | 一种超临界二氧化碳冷却系统及其控制方法 | |
| EP3258077B1 (en) | Method to prevent sticking of a scr injector | |
| CN112324543A (zh) | 一种scr尿素泵回抽控制系统及其控制方法 | |
| CN209524668U (zh) | 一种超临界二氧化碳冷却系统 | |
| CN202001082U (zh) | 蒸汽吹扫消音装置 | |
| CN103983299B (zh) | 一种用于锅炉过热器氧化皮冲洗试验的模拟系统 | |
| CN107695784B (zh) | 低温复合喷雾冷却系统及低温复合喷雾冷却方法 | |
| CN206764454U (zh) | 一种数控车床冷却装置 | |
| CN107084117A (zh) | 空压机的冷却水循环装置及使用其的空压机和控制方法 | |
| CN205897890U (zh) | 一种用于火力发电厂的真空机组配置系统 | |
| CN214263827U (zh) | 一种风冷式离心铸造模具 | |
| CN202140144U (zh) | 一种用于尿素溶液计量喷射的稳压装置 | |
| CN103852221A (zh) | 一种适用于雷达冷板组件综合试验装置 | |
| CN204904111U (zh) | 一种制氮机温度控制系统 | |
| CN204085026U (zh) | 冷库热氟化霜器 | |
| CN203949404U (zh) | 在线清洗的水冷塔 | |
| CN203837375U (zh) | 一种自动除霜器 | |
| CN108534591B (zh) | 一种换热器的风扰动除垢系统及除垢方法 | |
| CN104930909A (zh) | 一种冷却水循环系统 | |
| CN201357034Y (zh) | 己二酸氩硝废气回收系统 | |
| CN105387475A (zh) | 一种用于玻璃窑炉scr脱硝反应装置声波清灰器的在线清洗阻垢装置及在线清洗阻垢方法 | |
| CN208473963U (zh) | 尿素供给喷射系统 | |
| CN219282090U (zh) | 一种空气压缩机冷却系统 | |
| CN108729996A (zh) | 尿素供给喷射系统及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510663 First and Second Floors of the Portal Machine Building (Block C) of Product Yao Electronic Industry Park, No. 8, Nanyun No. 2 Road, Science City, Guangzhou High-tech Industrial Development Zone, Guangdong Province Applicant after: CONPROFE GREEN TOOLS Co.,Ltd. Applicant after: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 510663 First and Second Floors of the Portal Machine Building (Block C) of Product Yao Electronic Industry Park, No. 8, Nanyun No. 2 Road, Science City, Guangzhou High-tech Industrial Development Zone, Guangdong Province Applicant before: GUANGZHOU HUIZHUAN TOOLS Co.,Ltd. Applicant before: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200206 Address after: 510663 No. 6, Yuner Road, Science City, Guangzhou high tech Industrial Development Zone, Guangdong Province Applicant after: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Applicant after: SMARTGUY INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. GUANGZHOU BRANCH Address before: 510663, Guangdong, Guangzhou hi tech Industrial Development Zone, science, South Road, No. two, No. 8, Yao electronics industrial park gate building (C block), first and two floors Applicant before: CONPROFE GREEN TOOLS Co.,Ltd. Applicant before: CONPROFE TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |