CN110068168A - 一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，属于模块机组防冻技术领域，包括风机、蒸发器、四通阀、压缩机、水换热器、水箱及控制器，控制器中设有水泵电流互感器；水换热器的进水端和出水端均设有流量传感器；出水管上设有流量调节阀，水箱内设有液位传感器；蒸发器表面设有环境温度传感器；进水管连接水换热器的一端侧设有进水温度传感器；水换热器与蒸发器的连接通路上设有经济器；压缩机的排气管上设有排气温度传感器和高压开关；水换热器与蒸发器的连接通路上设有水换热器温度传感器。本发明的系统结构合理且优化，应用方便，解决了水循环通路出现故障时机组无法防冻的问题，适应于模块机组上各种形式的水换热器。

Description

一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统
技术领域
本发明涉及模块机组防冻技术领域，具体的涉及一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统。
背景技术
众所周知，现有的模块机组的防冻功能，都是通过水泵循环水和模块机组加热或电辅热给水加热来进行防冻，当水泵无法正常运行或水流通路出现故障时，水无法循环起来，机组就处于无法防冻的状态，电辅热无法给水换热器的水进行加热，而引发水换热器冻裂，进而造成机组氟路进水，极有可能致使整机报废。故而，研发风冷模块机组在水循环单元出现故障时仍能对水换热器进行防冻的防冻控制系统是有必要的。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其解决了水循环通路出现故障时机组无法防冻的问题，且适应于模块机组上各种形式的水换热器。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，包括风机、蒸发器、四通阀、压缩机、水换热器、水箱及控制器，所述水换热器的出水端与水箱的进水端之间连接有出水管，水换热器的进水端与水箱的出水端之间连接有进水管，所述出水管上设有水流开关，所述进水管上设有水泵，所述水泵与控制器电性连接；所述风机设于蒸发器一侧；所述压缩机上分别设有进气管和排气管，所述进气管和排气管的另一端均连接到四通阀，所述蒸发器的一端连接四通阀，蒸发器的另一端连接水换热器，所述水换热器的另一端连接四通阀；
所述水换热器与蒸发器之间直接连接的通路上设有经济器，所述经济器的两个端口均与蒸发器连接，经济器的另外两个端口分别连接水换热器和压缩机；所述蒸发器的外表面上设有环境温度传感器，所述进水管上设有进水温度传感器，所述出水管上设有出水温度传感器，所述控制器内设有水泵电流互感器，所述排气管上设有高压开关和排气温度传感器，所述进气管与四通阀之间的连接通路上设有分离器，所述水换热器和蒸发器与经济器之间的连接通路上均设有过滤器，所述蒸发器与经济器之间的连接通路上还设有主路电子膨胀阀，所述水换热器与经济器之间的连接通路上还设有平衡罐，所述水换热器和平衡罐之间的连接通路上设有水换热器温度传感器；所述水箱内设有液位传感器，所述水泵和水换热器之间的进水管上设有进水流量传感器，所述水流开关和水换热器之间的出水管上设有出水流量传感器和流量调节阀；所述环境温度传感器、排气温度传感器、高压开关、出水温度传感器、进水温度传感器、水换热器温度传感器、液位传感器、进水流量传感器、出水流量传感器及流量调节阀分别与控制器电性连接。
进一步地，所述进水温度传感器设于进水管连接水换热器的一端侧，所述出水温度传感器设于出水管连接水换热器的一端侧。可准确检测水体在进入水换热器时的水温和排出水换热器时的水温，有利于精确水体经水换热器换热前后的温度差。
进一步地，所述蒸发器与环境温度传感器之间安装一块小型的隔热板。因为蒸发器工作时，其内部传热介质的温度的变化较大，而环境温度传感器的目标仅在于检测环境温度，设置隔热板可避免蒸发器本身的运作对环境温度传感器的检测产生影响。
进一步地，所述经济器与水换热器之间连接有通管一，经济器与水换热器之间的所述过滤器设于通管一连接经济器的一端侧，所述平衡罐设于通管一连接水换热器的一端侧。这样设置可提升该过滤器和平衡罐的工作质量。
进一步地，所述经济器与蒸发器连接的两个端口分别连接有主路通管和辅路通管，所述主路通管和辅路通管上分别对应设有主路电子膨胀阀和辅路电子膨胀阀，所述辅路通管连接蒸发器的一端连接于主路电子膨胀阀与经济器之间的主路通管上，所述经济器与蒸发器之间的所述过滤器设于主路电子膨胀阀和蒸发器之间的主路通管上。这样设置，通过主路通管可实现大部分传热介质在蒸发器与水换热器之间流通，并通过辅路通管实现少量传热介质在压缩机与蒸发器之间的流通，主次明确，应用效果较好。
进一步地，所述环境温度传感器的预设温度为2℃，所述进水温度传感器的预设温度为4℃，所述水换热器温度传感器的预设温度为48℃，所述排气温度传感器的预设温度为100℃。这样限定，可防止水换热器的温度降至0℃，从而可避免水换热器冻裂。
3.有益效果
1.本发明的控制器中设有水泵电流互感器，可检测水泵是否过载；水换热器的进水端和出水端分别对应设有进水流量传感器和出水流量传感器，通过比较这两个流量值，可确认水换热器内的水体通路是否存在问题；出水流量传感器所在的出水管上还设有流量调节阀，可将出水管单位体积内的水体流量调节至与进水管相等，水箱内设有液位传感器，可实时反应水箱内的液位变化，若液位下降明显，则水流开关处存在问题；由此可及时表明水循环单元出现故障，且能够具体的指出出现故障的部件，为水循环单元的检修提供便利。
2.本发明在蒸发器表面设有环境温度传感器，可实时检测风冷模块机组所在环境的温度；在进水管连接水换热器的一端侧设有进水温度传感器，可实时检测进入水换热器的水体的温度；当环境温度小于或等于其设定温度或者进水温度低于其设定温度时，就可启动水泵并检测水流开关状态，即启动水循环单元，可防止水换热器冻裂；当水循环单元出现故障时，使得风冷模块机组进入深度防冻程序，具体为启动风机和压缩机，冷媒的传热介质在蒸发器的蒸发运作中被吸热后成为低温低压气态冷媒传热介质并进入压缩机，经压缩机压缩后成为高温高压传热介质，然后进入水换热器对水进行加热，可有效防止水换热器冻裂，对水换热器本身结构不作限定，可适用于模块机组上各种形式的水换热器；传热介质从水换热器排除时已成为中温中压传热介质，然后通过主路电子膨胀阀节流成低温低压的液态介质返回蒸发器中，实现传热介质的循环作用。
3.本发明在水换热器与蒸发器之间直接连接的通路上设有经济器，经济器分为主路和辅路两侧，经济器主路的两个端口分别连接水换热器和蒸发器，经济器辅路的两个端口分别连接经济器主路和压缩机；应用时，从水换热器排出的中温中压传热介质会进入经济器主路，中温中压传热介质从经济器主路出来分为主辅两路，主路经过主路电子膨胀阀节流变成低温低压的液态介质回到蒸发器中，辅路通过辅路电子膨胀阀节流成低温低压介质进入经济器辅路侧与主路侧的中温中压介质换热成中温中压气态介质进入压缩机内，补充压缩机的回气量，有利于提高压缩机的工作效率，同时还可促进经济器主路内中温中压气态介质的降温。
4.本发明在压缩机的排气管上设有排气温度传感器，可实时检测进入水换热器的传热介质的温度；在排气管上设有高压开关，可通过控制器监测高压开关持续断开的时间；在水换热器与蒸发器的连接通路上设有水换热器温度传感器，可实时检测水换热器排出的传热介质的温度；当进入水换热器的传热介质的温度等于或高于其设定温度或者水换热器排出的传热介质的温度等于或高于其设定温度或者高压开关持续断开的时间等于或高于3秒时，控制器即可控制风冷模块机组退出深度防冻程序，防止不必要的驱动控制损耗。
综上，本发明的系统结构合理且优化，应用方便，解决了水循环通路出现故障时机组无法防冻的问题，适应于模块机组上各种形式的水换热器。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记：1、环境温度传感器；2、排气温度传感器；3、高压开关；4、出水温度传感器；5、水流开关；6、进水温度传感器；7、水换热器温度传感器；8、水泵电流互感器；9、水泵；10、风机；11、液位传感器；12、进水流量传感器；13、出水流量传感器；14、流量调节阀；15、隔热板；16、主路通管；17、辅路通管；18、主路电子膨胀阀；19、辅路电子膨胀阀；20、蒸发器；21、出水管；22、进水管；23、进气管；24排气管；25、分离器；26、过滤器；27、平衡罐；28、通管一；30、四通阀；40、压缩机；50、水换热器；60、水箱；70、控制器；80、经济器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，包括风机10、蒸发器20、四通阀30、压缩机40、水换热器50、水箱60及控制器70，所述水换热器50的出水端与水箱60的进水端之间连接有出水管21，水换热器50的进水端与水箱60的出水端之间连接有进水管22，所述出水管21上设有水流开关5，所述进水管22上设有水泵9，所述水泵9与控制器70电性连接；所述风机10设于蒸发器20一侧；所述压缩机40上分别设有进气管23和排气管24，所述进气管23和排气管24的另一端均连接到四通阀30，所述蒸发器20的一端连接四通阀30，蒸发器20的另一端连接水换热器50，所述水换热器50的另一端连接四通阀30；
所述水换热器50与蒸发器20之间直接连接的通路上设有经济器80，所述经济器80的两个端口均与蒸发器20连接，经济器80的另外两个端口分别连接水换热器50和压缩机40；所述蒸发器20的外表面上设有环境温度传感器1，所述进水管22上设有进水温度传感器6，所述出水管21上设有出水温度传感器4，所述控制器70内设有水泵电流互感器8，所述排气管24上设有高压开关3和排气温度传感器2，所述进气管23与四通阀30之间的连接通路上设有分离器25，所述水换热器50和蒸发器20与经济器80之间的连接通路上均设有过滤器26，所述蒸发器20与经济器80之间的连接通路上还设有电子膨胀阀，所述水换热器50与经济器80之间的连接通路上还设有平衡罐27，所述水换热器50和平衡罐27之间的连接通路上设有水换热器温度传感器7；所述水箱60内设有液位传感器11，所述水泵9和水换热器50之间的进水管22上设有进水流量传感器12，所述水流开关5和水换热器50之间的出水管21上设有出水流量传感器13和流量调节阀14；所述环境温度传感器1、排气温度传感器2、高压开关3、出水温度传感器4、进水温度传感器6、水换热器温度传感器7、液位传感器11、进水流量传感器12、出水流量传感器13及流量调节阀14分别与控制器70电性连接。
在本实施例中，所述进水温度传感器6设于进水管22连接水换热器50的一端侧，所述出水温度传感器4设于出水管21连接水换热器50的一端侧。可准确检测水体在进入水换热器50时的温度和排出水换热器50时的温度，有利于精确水体经水换热器50换热前后的温度差。
在本实施例中，所述蒸发器20与环境温度传感器1之间安装一块小型的隔热板15。因为蒸发器20工作时，其内部传热介质的温度的变化较大，而环境温度传感器1的目标仅在于检测环境温度，设置隔热板15可避免蒸发器20本身的运作对环境温度传感器1的检测产生影响。
在本实施例中，所述经济器80与水换热器50之间连接有通管一28，经济器80与水换热器50之间的所述过滤器26设于通管一28连接经济器80的一端侧，所述平衡罐27设于通管一28连接水换热器50的一端侧。这样设置可提升该过滤器26和平衡罐27的工作质量。
在本实施例中，所述经济器80与蒸发器20连接的两个端口分别连接有主路通管16和辅路通管17，所述主路通管16和辅路通管17上分别对应设有主路电子膨胀阀18和辅路电子膨胀阀19，所述辅路通管17连接蒸发器20的一端连接于主路电子膨胀阀18与经济器80之间的主路通管16上，所述经济器80与蒸发器20之间的所述过滤器26设于主路电子膨胀阀18和蒸发器20之间的主路通管16上。这样设置，通过主路通管16可实现大部分传热介质在蒸发器20与水换热器50之间流通，并通过辅路通管17实现少量传热介质在压缩机40与蒸发器20之间的流通，主次明确，应用效果较好。
在本实施例中，所述环境温度传感器1的预设温度为2℃，所述进水温度传感器6的预设温度为4℃，所述水换热器温度传感器7的预设温度为48℃，所述排气温度传感器2的预设温度为100℃。这样限定，可防止水换热器50的温度降至0℃，从而可避免水换热器50冻裂。
上述风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统的具体作用过程为：
环境温度传感器1实时检测风冷模块机组所在的环境温度T环并传递给控制器70，进水温度传感器6实时检测进水管22连接水换热器50的一端侧的水体温度T进并传递给控制器70，当T环≤2℃或T进≤4℃时，控制器70就启动水泵9并检测开水流开关5状态，使得水箱60内的水体流经水换热器50后再回到水箱60内，构成水循环单元；控制器70通过水泵电流互感器8检测水泵9是否过载，若是，即水循环单元出现故障，控制器70控制风冷模块机组进入深度防冻程序；
若水泵9运作正常，则在水泵9启动30秒后，进水流量传感器12实时检测水泵9与水换热器50之间的进水管22内的水体流量并传递给控制器70，出水流量传感器13实时检测水流开关5与水换热器50之间的出水管21内的水体流量并传递给控制器70，控制器70通过比较水体在进入水换热器50前后的流量可确定水换热器50内的水流管路是否存在问题，若两个流量值相差较大，则水循环单元出现故障，控制器70控制风冷模块机组进入深度防冻程序；
若两个流量值相差不大，则通过流量调节阀14将出水管21内水体的流量调节至与进水管22单位体积内的水体流量一致，液位传感器11实时检测水箱60内的液位并传递给控制器70，若检测到水箱60内液位明显降低，则水流开关5存在问题，即水循环单元出现故障，控制器70控制风冷模块机组进入深度防冻程序；
控制器70控制风冷模块机组进入深度防冻程序的过程为：控制器70控制水泵9和水流开关5关闭，并启动风机、压缩机40，冷媒的传热介质在蒸发器的蒸发运作中被吸热成为低温低压的气态和液态介质，气态和液态介质通过四通阀30进入分离器25，实现气液分离后，气体部分进入压缩机40，经压缩机40压缩成为高温高压热气体，然后进入水换热器50对其进行加热，实现防冻效果，高温高压热气体转变为中温中压液态传热介质并排出水换热器50；然后中温中压液态传热介质经平衡罐27后经由过滤器26过滤再进入经济器80中，从经济器80的主路通管16排出后经再次过滤后回到蒸发器20中，开始新一轮的循环；传热介质从经济器80中排出时，会有少量的中温中压液态传热介质经过辅路电子膨胀阀19节流成低温低压的液态传热介质，并进入经济器80辅路侧与经济器80主路侧的中温中压液态传热介质换热后排出进入压缩机40补充压缩机40的吸气量，提高压缩机40的产热能力，提高工作效率，同时还可促进经济器80主路内中温中压气态介质的降温。
水换热器温度传感器7实时检测从水换热器50排出的低温传热介质的温度T水换并传递给控制器70，排气温度传感器2实时检测从压缩机40排出的高压传热介质的温度T排出并传递给控制器70，控制器70在高压开关3断开时开始计时,计时时间为St，当T水换≥48℃或T排出≥100℃或St≥3s时，控制器70控制风冷模块机组退出深度防冻程序。
由上述内容可知，本发明的系统结构合理且优化，应用方便，解决了水循环通路出现故障时机组无法防冻的问题，适应于模块机组上各种形式的水换热器。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，包括风机（10）、蒸发器（20）、四通阀（30）、压缩机（40）、水换热器（50）、水箱（60）及控制器（70），所述水换热器（50）的出水端与水箱（60）的进水端之间连接有出水管（21），水换热器（50）的进水端与水箱（60）的出水端之间连接有进水管（22），所述出水管（11）上设有水流开关（5），所述进水管（12）上设有水泵（9），所述水泵（9）与控制器（70）电性连接；所述风机（10）设于蒸发器（20）一侧；所述压缩机（40）上分别设有进气管（23）和排气管（24），所述进气管（23）和排气管（24）的另一端均连接到四通阀（30），所述蒸发器（20）的一端连接四通阀（30），蒸发器（20）的另一端连接水换热器（50），所述水换热器（50）的另一端连接四通阀（30）；其特征在于，
所述水换热器（50）与蒸发器（20）之间直接连接的通路上设有经济器（80），所述经济器（80）的两个端口均与蒸发器（20）连接，经济器（80）的另外两个端口分别连接水换热器（50）和压缩机（40）；所述蒸发器（20）的外表面上设有环境温度传感器（1），所述进水管（22）上设有进水温度传感器（6），所述出水管（21）上设有出水温度传感器（4），所述控制器（70）内设有水泵电流互感器（8），所述排气管（24）上设有高压开关（3）和排气温度传感器（2），所述进气管（23）与四通阀（30）之间的连接通路上设有分离器（25），所述水换热器（50）和蒸发器（20）与经济器（80）之间的连接通路上均设有过滤器（26），所述蒸发器（20）与经济器（80）之间的连接通路上还设有电子膨胀阀，所述水换热器（50）与经济器（80）之间的连接通路上还设有平衡罐（27），所述水换热器（50）和平衡罐（27）之间的连接通路上设有水换热器温度传感器（7）；所述水箱（60）内设有液位传感器（11），所述水泵（9）和水换热器（50）之间的进水管（22）上设有进水流量传感器（12），所述水流开关（5）和水换热器之间的出水管（21）上设有出水流量传感器（13）和流量调节阀（14）；所述环境温度传感器（1）、排气温度传感器（2）、高压开关（3）、出水温度传感器（4）、进水温度传感器（6）、水换热器温度传感器（7）、液位传感器（11）、进水流量传感器（12）、出水流量传感器（13）及流量调节阀（14）分别与控制器（70）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其特征在于，所述进水温度传感器（6）设于进水管（22）连接水换热器（50）的一端侧，所述出水温度传感器（4）设于出水管（21）连接水换热器（50）的一端侧。
3.根据权利要求1所述的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其特征在于，所述蒸发器（20）与环境温度传感器（1）之间安装一块小型的隔热板（15）。
4.根据权利要求1所述的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其特征在于，所述经济器（80）与水换热器（50）之间连接有通管一（28），经济器（80）与水换热器（50）之间的所述过滤器（26）设于通管一（28）连接经济器（80）的一端侧，所述平衡罐（27）设于通管一（28）连接水换热器（50）的一端侧。
5.根据权利要求1所述的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其特征在于，所述经济器（80）与蒸发器（20）连接的两个端口分别连接有主路通管（16）和辅路通管（17），所述主路通管（16）和辅路通管（17）上分别对应设有主路电子膨胀阀（18）和辅路电子膨胀阀（19），所述辅路通管（17）连接蒸发器（20）的一端连接于主路电子膨胀阀（18）与经济器（80）之间的主路通管（16）上，所述经济器（80）与蒸发器（20）之间的所述过滤器（26）设于主路电子膨胀阀（18）和蒸发器（20）之间的主路通管（16）上。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种风冷模块机水循环单元故障条件下的深度防冻系统，其特征在于，所述环境温度传感器（1）的预设温度为2℃，所述进水温度传感器（6）的预设温度为4℃，所述水换热器温度传感器（7）的预设温度为48℃，所述排气温度传感器（2）的预设温度为100℃。
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