CN109959413B - 一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法，涉及冷却管堵塞故障预测技术领域，包括集成有铜排冷却水吸收热量确定程序、铜排消耗功率计算程序和故障预测程序的主控制器以及与主控制器电连接的第一温度传感器、第二温度传感器、流量传感器、电压计和电流计；第一温度传感器、第二温度传感器分别安装在冷却管的入口端和出口端以采集冷却管的入口温度和出口温度；流量传感器安装在冷却管的一端以测量流过冷却管的流量；电压计和电流计安装在铜排的两端以测量铜排两端的电压以及流过的电流；本发明通过温度传感器、流量传感器、电压计、电流计及主控制器，可实时监测冷却管状态，在发生事故前提前预警，保证生产安全。

Description

一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法

技术领域

本发明涉及冷却管堵塞故障预测技术领域，特别是涉及一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法。

背景技术

水冷式铜排内部的冷却管由于长期使用会积累污垢，长期积累会造成冷却管堵塞，严重影响散热效果，甚至造成停产事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法，可实时监测冷却管状态，在发生事故前提前预警，保证生产安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，包括主控制器以及与所述主控制器电连接的第一温度传感器、第二温度传感器、流量传感器、电压计和电流计；

所述第一温度传感器安装在冷却管的入口端，所述第二温度传感器安装在所述冷却管的出口端，以采集所述冷却管的入口温度和出口温度；所述流量传感器安装在所述冷却管的入口端或者出口端以测量流过所述冷却管的流量；所述电压计和所述电流计安装在铜排的两端以测量铜排两端的电压以及流过所述铜排的电流；

所述主控制器上集成有铜排冷却水吸收热量确定程序、铜排消耗功率计算程序以及故障预测程序。

可选的，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置还包括多个第三温度传感器；所述第三温度传感器安装在所述冷却管的外表面上，并沿所述冷却管的方向密集排列布置。

可选的，所述第三温度传感器位于所述铜排的较宽侧。

可选的，所述主控制器还与所有的所述第三温度传感器电连接以确定堵塞位置。

可选的，所述第三温度传感器的型号为DS18B20。

可选的，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置还包括显示器和报警模块；所述主控制器分别与所述显示器、所述报警模块连接；所述主控制器控制所述报警模块发出报警信号，并在所述显示器上显示堵塞清理方案。

一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法，包括：

获取第一温度传感器采集的冷却管的入口温度和第二温度传感器采集的冷却管的出口温度；

获取流量传感器测量的流过冷却管的流量；

根据所述入口温度、所述出口温度、所述流量，结合主控制器上集成的铜排冷却水吸收热量确定程序，计算铜排冷却水吸收热量；

获取电压计和电流计测量的铜排两端的电压以及流过铜排的电流；

根据所述铜排两端的电压以及流过铜排的电流，结合主控制器上集成的铜排消耗功率计算程序，计算铜排消耗功率；

根据所述铜排冷却水吸收热量、所述铜排消耗功率，结合主控制器上集成的故障预测程序，预测冷却管堵塞情况。

可选的，所述根据所述铜排冷却水吸收热量、所述铜排消耗功率，结合所述主控制器上集成的故障预测程序，预测冷却管堵塞情况，具体包括：

计算所述铜排冷却水吸收热量与所述铜排消耗功率的差值；

当所述差值小于第一阈值时，所述冷却管的堵塞情况为未堵塞；

当所述差值大于等于所述第一阈值且小于第二阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为不严重；

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且较为严重；

当所述差值大于等于所述第三阈值且小于第四阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为严重；

当所述差值大于等于所述第四阈值，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为十分严重。

可选的，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法还包括：

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，读取每个第三温度传感器采集的温度；

根据每个所述第三温度传感器采集的温度，确定堵塞位置；

根据所述堵塞位置，控制报警模块发出报警信号，确定堵塞清理方案并显示在显示器上。

可选的，所述根据每个所述第三温度传感器采集的温度，确定堵塞位置，具体包括：

将每个所述第三温度传感器采集的温度进行比较，确定最大温度值，并将所述最大温度值对应的所述第三温度传感器所在的位置确定为堵塞位置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置及方法，通过温度传感器、流量传感器、电压计、电流计以及主控制器，可实时监测冷却管状态，在发生事故前提前预警，保证生产安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置的结构框图；

图2为本发明实施例水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置的结构框图，如图1所示，本发明实施例提供的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置包括热量监测模块，功率监测模块，堵塞位置确定模块，报警模块，显示器以及主控制器。

主控制器上集成有铜排冷却水吸收热量确定程序、铜排消耗功率计算程序、故障预测程序以及堵塞位置确定程序。优选的，主控制器的硬件为单片机。

热量监测模块包括第一温度传感器、第二温度传感器以及流量传感器。第一温度传感器安装在冷却管的入口端，第二温度传感器安装在冷却管的出口端，用于测量入口温度Ti和出口温度To。在冷却管的入口端或者出口端安装流量传感器用于测量流量G。然后将入口温度Ti、出口温度To以及流量G均发送到主控制器内，主控制器可根据铜排冷却水吸收热量确定程序计算出水冷铜排冷却水吸收到的热量Q。其计算公式为Q＝GC(To-Ti)，其中，C为比热容。

功率监测模块包括电流计和电压计，电压计和电流计安装在铜排的两端以测量铜排的两端电压及流过铜排的电流，并将电压和电流发送到主控制器内，主控制器可根据铜排消耗功率计算程序计算出铜排消耗的功率P。其计算公式为P＝UI＝I2R。

故障预测程序内的公式为K＝Q-P。正常情况下，K值接近于零。当铜排内的冷却管内出现堵塞时，K值会逐渐增加。K<10时，堵塞情况并不严重；10≤K<100时，堵塞情况较为严重，可在线清理；K≥100时，说明堵塞情况十分严重，建议停机清理。

堵塞位置确定模块包括多个第三温度传感器，每个第三温度传感器均安装在冷却管的外表面上，并沿冷却管的方向密集排列布置，在本实施例中，第三温度传感器设置在铜排的较宽侧。主控制器与所有的第三温度传感器电连接以确定堵塞位置。其中，确定堵塞位置的方法为当出现堵塞情况下，堵塞位置的温度要高于未堵塞位置，由此可判断出堵塞位置，方便维修。优选的，第三温度传感器的型号为DS18B20。

主控制器还与显示器、报警模块连接；主控制器控制报警模块发出报警信号，并在显示器上显示堵塞清理方案。

实施例2

图2为本发明实施例水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法，具体包括以下步骤：

步骤101：获取第一温度传感器采集的冷却管的入口温度和第二温度传感器采集的冷却管的出口温度。

步骤102：获取流量传感器测量的流过冷却管的流量。

步骤103：根据所述入口温度、所述出口温度、所述流量，结合主控制器上集成的铜排冷却水吸收热量确定程序，计算铜排冷却水吸收热量。

步骤104：获取电压计和电流计测量的铜排两端的电压以及流过铜排的电流。

步骤105：根据所述铜排两端的电压以及流过铜排的电流，结合主控制器上集成的铜排消耗功率计算程序，计算铜排消耗功率。

步骤106：根据所述铜排冷却水吸收热量、所述铜排消耗功率，结合主控制器上集成的故障预测程序，预测冷却管堵塞情况。

其中，步骤106具体包括：

计算所述铜排冷却水吸收热量与所述铜排消耗功率的差值。

当所述差值小于第一阈值时，所述冷却管的堵塞情况为未堵塞。

当所述差值大于等于所述第一阈值且小于第二阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为不严重。

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且较为严重。

当所述差值大于等于所述第三阈值且小于第四阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为严重。

当所述差值大于等于所述第四阈值，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为十分严重。

本发明实施例提供的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法还包括：

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，读取每个第三温度传感器采集的温度。

根据每个所述第三温度传感器采集的温度，确定堵塞位置。

根据所述堵塞位置，控制报警模块发出报警信号，确定堵塞清理方案并显示在显示器上。

其中，根据每个所述第三温度传感器采集的温度确定堵塞位置的步骤具体包括：

将每个所述第三温度传感器采集的温度进行比较，确定最大温度值，并将所述最大温度值对应的所述第三温度传感器所在的位置确定为堵塞位置。

实施例3

应用于实施例1提供的装置的控制方法如下：

第一步：主控制器读取第一温度传感器的温度值Ti、第二温度传感器温度值To和流量传感器的流量值G，并将上述值代入公式Q＝GC(To-Ti)中。公式用铜排冷却水吸收热量确定程序实现，算出铜排冷却水吸收热量Q。

第二步：主控制器读取铜排的电压值U和电流值I，并将电压值U和电流值I代入公式P＝UI＝I2R中。公式用铜排消耗功率计算程序实现，算出功率P。

第三步：故障预测程序中的公式为K＝Q-P。正常情况下，K值接近于零。当铜排内的冷却管内出现堵塞时，冷却管内的冷却流量会降低。冷却水吸收热量会逐渐增加。而且铜排消耗的功率不变。因此，K值会逐渐增加。由此设K<10时，为堵塞情况并不严重；10≤K<100时，为堵塞情况较为严重，可在线清理；K≥100时，为堵塞情况十分严重，建议停机清理。

第四步：如果K≥10，主控制器读取堵塞位置确定模块中的每一个第三温度传感器采集的测量值。然后采用堵塞位置确定程序确定堵塞位置，具体为将第一个温度值和第二个温度值比较，较大的保存；较大温度值再和第三个温度值比较，较大的保存；较大温度值再和第四个温度值比较，较大的保存。以此类推，比较完所有的温度值，保留最大温度值。则最大温度值对应的第三温度传感器所在的位置就是堵塞位置。

第五步：堵塞位置确定后，主控制器控制报警模块发出报警，并在显示器上显示建议处理方案。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置包括主控制器以及与所述主控制器电连接的第一温度传感器、第二温度传感器、流量传感器、电压计和电流计；

所述第一温度传感器安装在冷却管的入口端，所述第二温度传感器安装在所述冷却管的出口端，以采集所述冷却管的入口温度和出口温度；所述流量传感器安装在所述冷却管的入口端或者出口端以测量流过所述冷却管的流量；所述电压计和所述电流计安装在铜排的两端以测量铜排两端的电压以及流过所述铜排的电流；

所述主控制器上集成有铜排冷却水吸收热量确定程序、铜排消耗功率计算程序以及故障预测程序；

所述主控制器用于计算所述铜排冷却水吸收热量与所述铜排消耗功率的差值；

当所述差值小于第一阈值时，所述冷却管的堵塞情况为未堵塞；

当所述差值大于等于所述第一阈值且小于第二阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为不严重；

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且较为严重；

当所述差值大于等于所述第三阈值且小于第四阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为严重；

当所述差值大于等于所述第四阈值，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为十分严重。

2.根据权利要求1所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置还包括多个第三温度传感器；所述第三温度传感器安装在所述冷却管的外表面上，并沿所述冷却管的方向密集排列布置。

3.根据权利要求2所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述第三温度传感器位于所述铜排的较宽侧。

4.根据权利要求2所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述主控制器还与所有的所述第三温度传感器电连接以确定堵塞位置。

5.根据权利要求2所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述第三温度传感器的型号为DS18B20。

6.根据权利要求1所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置，其特征在于，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测装置还包括显示器和报警模块；所述主控制器分别与所述显示器、所述报警模块连接；所述主控制器控制所述报警模块发出报警信号，并在所述显示器上显示堵塞清理方案。

7.一种水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法，其特征在于，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法包括：

获取第一温度传感器采集的冷却管的入口温度和第二温度传感器采集的冷却管的出口温度；

获取流量传感器测量的流过冷却管的流量；

根据所述入口温度、所述出口温度、所述流量，结合主控制器上集成的铜排冷却水吸收热量确定程序，计算铜排冷却水吸收热量；

获取电压计和电流计测量的铜排两端的电压以及流过铜排的电流；

根据所述铜排两端的电压以及流过铜排的电流，结合主控制器上集成的铜排消耗功率计算程序，计算铜排消耗功率；

根据所述铜排冷却水吸收热量、所述铜排消耗功率，结合主控制器上集成的故障预测程序，预测冷却管堵塞情况；

所述根据所述铜排冷却水吸收热量、所述铜排消耗功率，结合所述主控制器上集成的故障预测程序，预测冷却管堵塞情况，具体包括：

计算所述铜排冷却水吸收热量与所述铜排消耗功率的差值；

当所述差值小于第一阈值时，所述冷却管的堵塞情况为未堵塞；

当所述差值大于等于所述第一阈值且小于第二阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为不严重；

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且较为严重；

当所述差值大于等于所述第三阈值且小于第四阈值时，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为严重；

当所述差值大于等于所述第四阈值，所述冷却管的堵塞情况为堵塞且为十分严重。

8.根据权利要求7所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法，其特征在于，所述水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法还包括：

第三温度传感器安装在所述冷却管的外表面上，并沿所述冷却管的方向密集排列布置，当出现堵塞情况下，堵塞位置的温度要高于未堵塞位置；

将每个所述第三温度传感器采集的温度进行比较，确定最大温度值，并将所述最大温度值对应的所述第三温度传感器所在的位置确定为堵塞位置；

当所述差值大于等于所述第二阈值且小于第三阈值时，读取每个第三温度传感器采集的温度；

根据每个所述第三温度传感器采集的温度，确定堵塞位置；

根据所述堵塞位置，控制报警模块发出报警信号，确定堵塞清理方案并显示在显示器上。

9.根据权利要求8所述的水冷式铜排内冷却管堵塞故障预测方法，其特征在于，所述根据每个所述第三温度传感器采集的温度，确定堵塞位置，具体包括：

将每个所述第三温度传感器采集的温度进行比较，确定最大温度值，并将所述最大温度值对应的所述第三温度传感器所在的位置确定为堵塞位置。

Images