CN110195956A - 一种工艺水节能恒温控制系统及控制方法 - Google Patents

一种工艺水节能恒温控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于试验室工艺水系统技术领域，涉及一种工艺水节能恒温控制系统及控制方法。包括制冷机组冷却系统和工艺水系统；制冷机组冷却系统包括四个冷却塔，五个制冷机组、板式换热器；工艺水系统包括一次循环泵、二次侧循环水泵；制冷机组冷凝器出口与冷却塔通过循环水泵进水口的集水器连接，经过上水塔阀门和旁路阀门回到制冷机组的冷凝器入口；制冷机组的蒸发器出口与一次循环泵的集水器管路连接试验室的供水，二次侧循环水泵通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀并与制冷机组蒸发器的入口相连接。控制方法步骤：工作模式判定；冬季模式阀门水泵控制；夏季模式控制。本发明实现了工艺水系统恒温控制，即实现温度精确控制还节约了电能。

Description

一种工艺水节能恒温控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于试验室工艺水系统技术领域，具体涉及一种工艺水节能恒温控制系统及控制方法。
背景技术
在试验室中有很多恒温类设备需要用冷冻水进行冷却(如：AVL油耗仪，发动机进气空调，发动机冷热冲击试验室设备，试验室送排风系统等)。
常规的工艺水系统是采用制冷机组对试验室的工艺水进行冷却，利用室外的冷却水塔对制冷机组的冷凝器进行冷却，保证制冷机组正常工作，实现工艺水系统7-12摄氏度的恒温控制。系统不能有效利用室外冷空气进行免费制冷，系统不能根据制冷负荷的大小自动确定启动哪一台制冷机组。
发明内容
在夏季使用制冷机组对工艺水进行冷却，冬季根据制冷负荷的大小，自动选择一台小型制冷机组，或者自动选择只使用室外冷却塔利用室外的冷空气对防冻液进行降温，再通过板式换热器对试验室的工艺水及进行换热，实现试验室工艺水的恒温控制。
本发明的技术方案如下：
一种工艺水节能恒温控制系统，包括制冷机组冷却系统和工艺水系统两大部分；
所述制冷机组冷却系统包括四个冷却塔，五个制冷机组、板式换热器10；
所述工艺水系统包括一次循环泵、二次侧循环水泵；
四个冷却塔分别为冷却塔A1、冷却塔B2、冷却塔C3、冷却塔D4；
五个制冷机组分别为制冷机组A5、制冷机组B6、制冷机组C7、制冷机组D8、制冷机组E9；
所述冷却塔A1对应制冷机组A5和板式换热器10，通过电动阀门进行切换，确定为制冷机组A5进行冷却或者为板式换热器10进行冷却；
所述冷却塔B2对应制冷机组B6，为制冷机组B6进行冷却；
所述冷却塔C3对应制冷机组C7；为制冷机组C7进行冷却；
所述冷却塔D4对应制冷机组D8和制冷机组E9，通过阀门进行切换，确定为制冷机组D8进行冷却或者为制冷机组E9进行冷却；
每个制冷机组的冷凝器出口B与相对应的冷却塔通过循环水泵进水口的集水器连接，经过相对应的上水塔阀门和旁路阀门回到制冷机组的冷凝器入口A；
每个制冷机组的蒸发器出口C与一次循环泵的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵通过集水器管路连接到试验室回水管路连接相对应开关阀并与制冷机组蒸发器的入口D相连接。
技术方案中所述制冷机组A5的冷凝器出口B与冷却塔A1通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门A26和旁路阀门A27回到制冷机组A5的冷凝器入口A；
同时制冷机组A5与板式换热器10相并联，通过四个控制电动阀门A34，电动阀门B35，电动阀门C36，电动阀门D37的开关进行切换冷却塔A1的工作模式，当电动阀门A34、电动阀门B35打开，电动阀门C36，电动阀门D37关闭时，冷却塔A1工作在冬季模式；当电动阀门A34、电动阀门B35关闭，电动阀门C36，电动阀门D37打开时，冷却塔A1工作在夏季模式；
制冷机组A5的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水；
二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E41并与制冷机组A5蒸发器的入口D相连接；
板式换热器10工作时，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀A40并与板式换热器10的入口D相连接。
技术方案中所述制冷机组B6的冷凝器出口B与冷却塔B2通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门B28和旁路阀门B29回到制冷机组B6的冷凝器入口A，冷却塔B2只工作在为制冷机组冷凝器降温状态。
制冷机组B6的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀C42并与制冷机组B6蒸发器的入口D相连接。
技术方案中所述制冷机组C7的冷凝器出口B与冷却塔C3通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门C30和旁路阀门C31回到制冷机组C7的冷凝器入口A，冷却塔C3只工作在为制冷机组冷凝器降温状态。
制冷机组C7的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀D43并与制冷机组C7蒸发器的入口D相连接。
技术方案中所述制冷机组D8的冷凝器出口B与冷却塔D4通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门D32和旁路阀门D33回到制冷机组D8的冷凝器入口A。冷却塔D4只工作在为制冷机组冷凝器降温的状态；制冷机组E9与制冷机组D8共用一个冷却塔D4，通过两个控制电动阀门E38，电动阀门F39的开关进行切换冷却的是哪一台制冷机组；
制冷机组D8的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E44并与制冷机组D8蒸发器的入口D相连接；
所述制冷机组E9的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀F45并与制冷机组E9蒸发器的入口D相连接。
一种用工艺水节能恒温控制系统进行恒温控制的方法，包括以下步骤：
(1)工作模式判定
系统启动，通过检测室外温度传感器，根据室外温度来确定当前的工作模式，当室外传感器检测到温度低于0℃，开始计时，连续24小时低于0℃时，利用板式换热器降温，自动进入冬季模式；高于0℃时，开始计时，连续24小时高于0℃时，自动进入夏季模式。
(2)冬季模式阀门水泵控制方法
冬季模式时，当需求的制冷量Q小于1000KJ时，板式换热器10参与温度控制；
当需求的制冷量Q大于1000KJ小于1500KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入一台制冷机组E9进行降温；
当需求的制冷量Q大于1500KJ小于2000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的一台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的两台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于3000KJ，板式换热器10的制冷量不够，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的三台制冷机组进行降温；
(3)夏季模式控制方法
夏季模式，当需求的制冷量Q小于500KJ时，自动投入一台制冷机组E9进行降温；
当需求的制冷量Q大于500KJ小于1000KJ时，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的一台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于1000KJ小于2000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的两台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或
制冷机组C7或制冷机组D8中的三台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于3000KJ，自动投入制冷机组A5、制冷机组B6、制冷机组C7、制
冷机组D8四台制冷机组进行降温。
本发明有益技术效果：
本发明实现了工艺水系统的恒温控制，根据制冷量的大小来确定启动机组的数量，即可实现温度精确控制还可以节约大量的电能。
附图说明
图1为工艺水节能恒温控制系统图；
图2为工作模式判定流程图
图3为冬季模式与夏季模式控制流程图
图中：1、冷却塔A；2、冷却塔B；3、冷却塔C；4、冷却塔D；5、制冷机组A；6、制冷机组B；7、制冷机组C；8、制冷机组D；9、制冷机组E；10、板式换热器；11、循环水泵A；12、循环水泵B；13、循环水泵C；14、循环水泵D；15、循环水泵E；16、一次循环泵A；17、一次循环泵B；18、一次循环泵C；19、一次循环泵D；20、一次循环泵E；21、二次侧循环水泵A；22、二次侧循环水泵B；23、二次侧循环水泵C；24、二次侧循环水泵D；25、二次侧循环水泵E；26、上水塔阀门A；27、旁路阀门A；28、上水塔阀门B；29、旁路阀门B；30、上水塔阀门C；31、旁路阀门C；32、上水塔阀门D；33、旁路阀门D；34、电动阀门A；35、电动阀门B；36、电动阀门C；37、电动阀门D；38、电动阀门E；39、电动阀门F；40、开关阀A；41、开关阀B；42、开关阀C；43、开关阀D；44、开关阀E；45、开关阀F；46、动态压差平衡阀；47、温度传感器A；48、温度传感器B；49、温度传感器C；50、温度传感器D；51、温度传感器E；52、温度传感器F；53、流量传感器；54、压力传感器A；55、压力传感器B；56、冷却塔A冷却风扇；57、冷却塔B冷却风扇；58、冷却塔C冷却风扇；59、冷却塔D冷却风扇；60、冷却塔A淋水泵；61、冷却塔B淋水泵；62、冷却塔C淋水泵；63、冷却塔D淋水泵。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
参阅图1，一种工艺水节能恒温控制系统，包括制冷机组冷却系统和工艺水系统两大部分；
由制冷机组冷凝器、冷却塔、冷却水循环泵及相应的阀门组成了制冷机组冷却系统，主要用于制冷机组冷凝器降温；
由制冷机组蒸发器、工艺水循环水泵、及相应的管路阀门组成了工艺水系统；
由冷却塔、冷却水循环泵、板式换热器、工艺水循环水泵及相应的管路阀门组成了工艺水冬季免费制冷系统。
制冷机组冷却系统：制冷机组工作时，需要冷却循环水给制冷机组的冷凝器降温
工艺水系统：试验室设备用的7-12摄氏度的水，通过制冷机组的蒸发器的水，或者是
冬季通过水塔利用室外冷空气和板式换热器降温的水。
工艺水冬季免费制冷系统：冬季通过水塔利用室外冷空气和板式换热器降温的水。
夏季冷却水系统主要用于给制冷机冷凝器进行冷却；冬季冷却水系统通过板式换热器直接给工艺水进行冷却降温。
系统在软件中可以设置每一台制冷机是否投入联动运行，投入联动运行的制冷机可以参与联动控制，没有投入联动运行的制冷机组不参与联动控制，不能自动启动。系统可以根据室外温度自动判断是否启用冬季模式。系统根据当前需求的制冷量自动计算需要启动几台制冷机组，启动大功率制冷机组或者启动小功率制冷机组。
本控制系统采用S7-300PLC作为核心的控制器，使用西门子触摸屏作为人机交互界面，通过控制变频器、软启动器、电动阀门等控制元件，实现了对工艺水的恒温精确控制。
参阅图1，一种工艺水节能恒温控制系统，包括制冷机组冷却系统和工艺水系统两大部分；
所述制冷机组冷却系统包括四个冷却塔，五个制冷机组、板式换热器10、五个循环水泵、四个上水塔阀门、四个旁路阀门、六个电动阀门、六个开关阀、四个温度传感器；
四个冷却塔分别为冷却塔A1、冷却塔B2、冷却塔C3、冷却塔D4；
五个制冷机组分别为制冷机组A5、制冷机组B6、制冷机组C7、制冷机组D8、制冷机组E9；
五个循环水泵分别为循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15；
四个上水塔阀门分别为上水塔阀门A26、上水塔阀门B28、上水塔阀门C30、上水塔阀门D32；
四个旁路阀门分别为旁路阀门A27、旁路阀门B29、旁路阀门C31、旁路阀门D33；
六个电动阀门分别为电动阀门A34、电动阀门B35、电动阀门C36、电动阀门D37、电动阀门E38、电动阀门F39；
六个开关阀分别为开关阀A40、开关阀B41、开关阀C42、开关阀D43、开关阀E44、开关阀F45；
四个温度传感器分别为温度传感器A47、温度传感器B48、温度传感器C49、温度传感器D50；
冷却塔A1对应制冷机组A5和板式换热器10，通过电动阀门进行切换，确定为制冷机组A5进行冷却或者为板式换热器10进行冷却；
冷却塔B2对应制冷机组B6，为制冷机组B6进行冷却；
冷却塔C3对应制冷机组C7；为制冷机组C7进行冷却；
冷却塔D4对应制冷机组D8和制冷机组E9，通过阀门进行切换，确定为制冷机组D8进行冷却或者为制冷机组E9进行冷却。
在每个制冷机组的冷凝器入口A处设置温度传感器；制冷机组D8和制冷机组E9共用一个冷却塔，只需要设置一个温度传感器即可。
所述工艺水系统包括五个一次循环泵、五个二次侧循环水泵、动态压差平衡阀、两个温度传感器、流量传感器53、两个压力传感器；
五个一次循环泵分别为一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20；
五个二次侧循环水泵分别为二次侧循环水泵、A二次侧循环水泵B、二次侧循环水泵C、二次侧循环水泵D、二次侧循环水泵E；
两个温度传感器分别为温度传感器E51、温度传感器F52；
两个压力传感器分别为压力传感器A54、压力传感器B55；
每个制冷机组的蒸发器出口C与五个一次循环泵的集水器管路连接到试验室的供水，五个二次侧循环水泵通过集水器管路连接到试验室回水管路连接相对应开关阀并与制冷机组蒸发器的入口D相连接；
动态压差平衡阀设置在供水和回水管路中间；
每个冷却塔均设置一个冷却风扇，分别为冷却塔A冷却风扇56、冷却塔B冷却风扇57、冷却塔C冷却风扇58、冷却塔D冷却风扇59；
每个冷却塔均设置一个淋水泵，分别为冷却塔A淋水泵60、冷却塔B淋水泵61、冷却塔C淋水泵62、冷却塔D淋水泵63。
制冷机组冷却系统包括冷却塔A1、冷却塔B2、冷却塔C3、冷却塔D4、制冷机组A5、制冷机组B6、制冷机组C7、制冷机组D8、制冷机组E9、板式换热器10；循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15、上水塔阀门A26、旁路阀门A27、上水塔阀门B28、旁路阀门B29、上水塔阀门C30、旁路阀门C31、上水塔阀门D32、旁路阀门D33、电动阀门A34、电动阀门B35、电动阀门C36、电动阀门D37、电动阀门E38、电动阀门F39、开关阀A40、开关阀B41、开关阀C42、开关阀D43、开关阀E44、开关阀F45、温度传感器C49、温度传感器D50、温度传感器E51、温度传感器F52；
工艺水系统包括一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20、二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25、动态压差平衡阀46、温度传感器A47、温度传感器B48、流量传感器53、压力传感器A54、压力传感器B55；
制冷机组A5的冷凝器出口B与冷却塔A1通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门A26和旁路阀门A27回到制冷机组A5的冷凝器入口A。
同时制冷机组A5与板式换热器10相并联，可以通过四个控制电动阀门A34，电动阀门B35，电动阀门C36，电动阀门D37的开关进行切换冷却塔A1的工作模式，当电动阀门A34、电动阀门B35打开，电动阀门C36，电动阀门D37关闭时，冷却塔A1工作在免费制冷模式；当电动阀门A34、电动阀门B35关闭，电动阀门C36，电动阀门D37打开时，冷却塔A1工作在为制冷机组冷凝器降温模式状态。
制冷机组A5工作时，通过温度传感器C49检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门A26和旁路阀门A27的开度，当温度传感器C49检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门A26打开，旁路阀门A27的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔A1冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动淋水泵进行冷却。当温度传感器C49检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门A26关闭，旁路阀门A27的打开自循环。当温度传感器C49检测的实际温度接近设定值时，上水塔阀门A26打开，旁路阀门A27的开度根据实际温度自动控制。
制冷机组A5的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E41并与制冷机组A5蒸发器的入口D相连接，通过控制一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀46，可以控制供水和回水的压差。
板式换热器10工作时，通过温度传感器C49检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门A26和旁路阀门A27的开度，当温度传感器C49检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门A26打开，旁路阀门A27的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔A1冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动冷却塔A1的淋水泵进行冷却。当温度传感器C49检测的实际温度小于等于设定温度时，冷却塔A1的风扇和冷却塔A1的淋水泵停止，上水塔阀门A26关闭，旁路阀门A27的打开自循环。当温度传感器C49检测的实际温度接近设定值时，上水塔阀门A26打开，旁路阀门A27的开度根据实际温度自动控制。
二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀A40并与板式换热器10的入口D相连接，通过控制一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀46，可以控制供水和回水的压差。
制冷机组B6的冷凝器出口B与冷却塔B2通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门B28和旁路阀门B29回到制冷机组B6的冷凝器入口A。冷却塔B2工作在为制冷机组冷凝器降温状态。通过温度传感器D50检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门B28和旁路阀门B29的开度，当温度传感器D50检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门B28打开，旁路阀门B29的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔B2冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动冷却塔B2的淋水泵进行冷却。当温度传感器D50检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门B28关闭，旁路阀门B29的打开自循环。当温度传感器D50检测的实际温度接近设定值时，上水塔阀门B28打开，旁路阀门B29的开度根据实际温度自动控制。
制冷机组B6的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀C42并与制冷机组B6蒸发器的入口D相连接，通过控一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀，可以控制供水和回水的压差。
制冷机组C7的冷凝器出口B与冷却塔C3通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门C30和旁路阀门C31回到制冷机组C7的冷凝器入口A。冷却塔C3只工作在状态。通过温度传感器E51检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门C30和旁路阀门C31的开度，当温度传感器E51检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门C30打开，旁路阀门C31的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却水塔冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动淋水泵进行冷却。当温度传感器E51检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门C30关闭，旁路阀门C31的打开自循环。当温度传感器E51检测的实际温度接近设定值时，上水塔阀门C30打开，旁路阀门C31的开度根据实际温度自动控制。
制冷机组C7的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀D43并与制冷机组C7蒸发器的入口D相连接，通过控一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀，可以控制供水和回水的压差。
制冷机组D8的冷凝器出口B与冷却塔D4通过循环水泵A11、循环水泵B12、循环水泵C13、循环水泵D14、循环水泵E15进水口的集水器连接，经过上水塔阀门D32和旁路阀门D33回到制冷机组D8的冷凝器入口A。冷却塔D4工作在为制冷机组冷凝器降温模式状态。制冷机组E9与制冷机组D8共用一个冷却塔D4，通过两个控制电动阀门E38，电动阀门F39的开关进行切换冷却的是哪一台制冷机组。当电动阀门E38打开，电动阀门F39关闭时，冷却塔D4工作在为制冷机组D8的冷凝器降温状态；当电动阀门E38关闭，电动阀门F39打开时，冷却塔D4工作在为制冷机组F9的冷凝器降温状态；
制冷机组D8工作时，通过温度传感器F52检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门D32和旁路阀门D33的开度，当温度传感器F52检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门D32打开，旁路阀门D33的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔D冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动冷却塔D的淋水泵进行冷却。当温度传感器F52检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门D32关闭，旁路阀门D33的打开自循环。
制冷机组D8的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E44并与制冷机组D8蒸发器的入口D相连接，通过控一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀，可以控制供水和回水的压差。
制冷机组E9工作时，通过温度传感器F52检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门D32和旁路阀门D33的开度，当温度传感器F52检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门D32打开，旁路阀门D33的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔D4冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动淋水泵进行冷却。当温度传感器F52检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门D32关闭，旁路阀门D33的打开自循环。
制冷机组E9的蒸发器出口C与一次循环泵A16、一次循环泵B17、一次循环泵C18、一次循环泵D19、一次循环泵E20通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A21、二次侧循环水泵B22、二次侧循环水泵C23、二次侧循环水泵D24、二次侧循环水泵E25通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀F45并与制冷机组E9蒸发器的入口D相连接，通过控一次循环泵与二次循环泵的频率可以控制试验室管路的供水和回水压力，通过调节供水和回水管路中间的动态压差平衡阀，可以控制供水和回水的压差，压力传感器A54和压力传感器B55用于检测供水管路和回水管路的压力。
系统通过检测回水管路上的温度传感器A47的温度，以及当前的流量传感器53，来计算当前需求的制冷量，进而判断出需要运行几台制冷机组，判断出运行大功率制冷机组，还是小功率制冷机组。
本发明同时提供一种使用上述一种工艺冷冻水节能控制系统实现工艺冷冻水恒温精确控制方法，参阅图2、图3，具体步骤如下：
(1)工作模式判定
系统启动，通过检测室外温度传感器，根据室外温度来确定当前的工作模式，当室外传感器检测到温度低于0℃，开始计时，连续24小时低于0℃时，利用板式换热器降温，自动进入冬季模式；高于0℃时，开始计时，连续24小时高于0℃时，自动进入夏季模式。
(2)冬季模式阀门水泵控制方法
冬季模式时，当需求的制冷量Q小于1000KJ时，板式换热器10参与温度控制；
板式换热器10工作时，通过温度传感器C49检测的实际温度与设定温度相比较，来控制上水塔阀门A26和旁路阀门A27的开度，当温度传感器C49检测的实际温度高于设定温度时，上水塔阀门A26打开，旁路阀门A27的关闭，进行冷却，温度超过设定温度+2度时，启动冷却塔A1冷却风扇，温度超过设定温度+5度时，启动淋水泵进行冷却。当温度传感器C49检测的实际温度小于等于设定温度时，风扇和淋水泵停止，上水塔阀门26关闭，旁路阀门27的打开自循环。
在冬季模式下，如果需求制冷量增大，当需求的制冷量Q大于1000KJ小于1500KJ时，板式换热器10的制冷能力达不到需求的制冷量时，自动投入一台制冷机组进行降温，由板式换热器和制冷机组共同降温实现温度控制。启动哪台制冷机组根据制冷机组是否投入自动运行，制冷机组的运行时间，制冷量需求的大小等参数共同确定。
当需求的制冷量Q大于1500KJ小于2000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入一台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的一台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入两台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的两台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
当需求的制冷量Q大于3000KJ，板式换热器10的制冷量不够，自动投入三台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的三台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
(3)夏季模式控制方法
夏季模式时，当需求的制冷量Q小于500KJ时，自动投入一台制冷机组E9进行降温；
当需求的制冷量Q大于500KJ小于1000KJ时，自动投入一台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的一台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
当需求的制冷量Q大于1000KJ小于2000KJ时，板式换热器10的制冷量不够，自动投入两台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的两台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，自动投入三台制冷机组(制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的三台)进行降温；判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
当需求的制冷量Q大于3000KJ，自动投入四台制冷机组(制冷机组A5、制冷机组B6、制冷机组C7、制冷机组D8)进行降温。判断哪个投入运行的制冷机组运行时间短启动哪个制冷机组。时间相同则启动序号小的制冷机组。
本方案实现了工艺水恒温控制，冬季可以利用室外的冷空气进行降温，不使用制冷机组，节约能源。在使用负荷变化时，系统可自动控制启动的制冷机组的数量及其选择功率。

Claims (6)

1.一种工艺水节能恒温控制系统，其特征在于：包括制冷机组冷却系统和工艺水系统两大部分；
所述制冷机组冷却系统包括四个冷却塔，五个制冷机组、板式换热器(10)；
所述工艺水系统包括一次循环泵、二次侧循环水泵；
四个冷却塔分别为冷却塔A(1)、冷却塔B(2)、冷却塔C(3)、冷却塔D(4)；
五个制冷机组分别为制冷机组A(5)、制冷机组B(6)、制冷机组C(7)、制冷机组D(8)、制冷机组E(9)；
所述冷却塔A(1)对应制冷机组A(5)和板式换热器(10)，通过电动阀门进行切换，确定为制冷机组A(5)进行冷却或者为板式换热器(10)进行冷却；
所述冷却塔B(2)对应制冷机组B(6)，为制冷机组B(6)进行冷却；
所述冷却塔C(3)对应制冷机组C(7)；为制冷机组C(7)进行冷却；
所述冷却塔D(4)对应制冷机组D(8)和制冷机组E(9)，通过阀门进行切换，确定为制冷机组D(8)进行冷却或者为制冷机组E(9)进行冷却；
每个制冷机组的冷凝器出口B与相对应的冷却塔通过循环水泵进水口的集水器连接，经过相对应的上水塔阀门和旁路阀门回到制冷机组的冷凝器入口A；
每个制冷机组的蒸发器出口C与一次循环泵的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵通过集水器管路连接到试验室回水管路连接相对应开关阀并与制冷机组蒸发器的入口D相连接。
2.根据权利要求1所述的一种工艺水节能恒温控制系统，其特征在于：
所述制冷机组A(5)的冷凝器出口B与冷却塔A(1)通过循环水泵A(11)、循环水泵B(12)、循环水泵C(13)、循环水泵D(14)、循环水泵E(15)进水口的集水器连接，经过上水塔阀门A(26)和旁路阀门A(27)回到制冷机组A(5)的冷凝器入口A；
同时制冷机组A(5)与板式换热器(10)相并联，通过四个控制电动阀门A(34)，电动阀门B(35)，电动阀门C(36)，电动阀门D(37)的开关进行切换冷却塔A(1)的工作模式，当电动阀门A(34)、电动阀门B(35)打开，电动阀门C(36)，电动阀门D(37)关闭时，冷却塔A(1)工作在冬季模式；当电动阀门A(34)、电动阀门B(35)关闭，电动阀门C(36)，电动阀门D(37)打开时，冷却塔A(1)工作在夏季模式；
制冷机组A(5)的蒸发器出口C与一次循环泵A(16)、一次循环泵B(17)、一次循环泵C(18)、一次循环泵D(19)、一次循环泵E(20)的集水器管路连接到试验室的供水；
二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E(41)并与制冷机组A(5)蒸发器的入口D相连接；
板式换热器(10)工作时，二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀A(40)并与板式换热器(10)的入口D相连接。
3.根据权利要求1所述的一种工艺水节能恒温控制系统，其特征在于：
所述制冷机组B(6)的冷凝器出口B与冷却塔B(2)通过循环水泵A(11)、循环水泵B(12)、循环水泵C(13)、循环水泵D(14)、循环水泵E(15)进水口的集水器连接，经过上水塔阀门B(28)和旁路阀门B(29)回到制冷机组B(6)的冷凝器入口A，冷却塔B(2)只工作在为制冷机组冷凝器降温状态；
制冷机组B(6)的蒸发器出口C与一次循环泵A(16)、一次循环泵B(17)、一次循环泵C(18)、一次循环泵D(19)、一次循环泵E(20)的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀C(42)并与制冷机组B(6)蒸发器的入口D相连接。
4.根据权利要求1所述的一种工艺水节能恒温控制系统，其特征在于：
所述制冷机组C(7)的冷凝器出口B与冷却塔C(3)通过循环水泵A(11)、循环水泵B(12)、循环水泵C(13)、循环水泵D(14)、循环水泵E(15)进水口的集水器连接，经过上水塔阀门C(30)和旁路阀门C(31)回到制冷机组C(7)的冷凝器入口A，冷却塔C(3)只工作在为制冷机组冷凝器降温状态；
制冷机组C(7)的蒸发器出口C与一次循环泵A(16)、一次循环泵B(17)、一次循环泵C(18)、一次循环泵D(19)、一次循环泵E(20)的集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀D(43)并与制冷机组C(7)蒸发器的入口D相连接。
5.根据权利要求1所述的一种工艺水节能恒温控制系统，其特征在于：
所述制冷机组D(8)的冷凝器出口B与冷却塔D(4)通过循环水泵A(11)、循环水泵B(12)、循环水泵C(13)、循环水泵D(14)、循环水泵E(15)进水口的集水器连接，经过上水塔阀门D(32)和旁路阀门D(33)回到制冷机组D(8)的冷凝器入口A；冷却塔D(4)只工作在为制冷机组冷凝器降温状态；制冷机组E(9)与制冷机组D(8)共用一个冷却塔D(4)，通过两个控制电动阀门E(38)，电动阀门F(39)的开关进行切换冷却的是哪一台制冷机组；
制冷机组D(8)的蒸发器出口C与一次循环泵A(16)、一次循环泵B(17)、一次循环泵C(18)、一次循环泵D(19)、一次循环泵E(20)通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀E(44)并与制冷机组D(8)蒸发器的入口D相连接；
所述制冷机组E(9)的蒸发器出口C与一次循环泵A(16)、一次循环泵B(17)、一次循环泵C(18)、一次循环泵D(19)、一次循环泵E(20)通过集水器管路连接到试验室的供水，二次侧循环水泵A(21)、二次侧循环水泵B(22)、二次侧循环水泵C(23)、二次侧循环水泵D(24)、二次侧循环水泵E(25)通过集水器管路连接到试验室回水管路连接开关阀F(45)并与制冷机组E(9)蒸发器的入口D相连接。
6.一种用权利要求1所述的一种工艺水节能恒温控制系统进行恒温控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)工作模式判定
系统启动，通过检测室外温度传感器，根据室外温度来确定当前的工作模式，当室外传感器检测到温度低于0℃，开始计时，连续24小时低于0℃时，利用板式换热器降温，自动进入冬季模式；高于0℃时，开始计时，连续24小时高于0℃时，自动进入夏季模式。
(2)冬季模式阀门水泵控制方法
冬季模式时，当需求的制冷量Q小于1000KJ时，板式换热器(10)参与温度控制；
当需求的制冷量Q大于1000KJ小于1500KJ时，板式换热器(10)的制冷量不够，自动投入一台制冷机组E9进行降温；
当需求的制冷量Q大于1500KJ小于2000KJ时，板式换热器(10)的制冷量不够，自动投入制冷机组A5或制冷机组B6或制冷机组C7或制冷机组D8中的一台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，板式换热器(10)的制冷量不够，自动投入制冷机组A(5)或制冷机组B(6)或制冷机组C(7)或制冷机组D(8)中的两台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于3000KJ，板式换热器(10)的制冷量不够，自动投入制冷机组A(5)或制冷机组B(6)或制冷机组C(7)或制冷机组D(8)中的三台制冷机组进行降温；
(3)夏季模式控制方法
夏季模式时，当需求的制冷量Q小于500KJ时，自动投入一台制冷机组E(9)进行降温；
当需求的制冷量Q大于500KJ小于1000KJ时，自动投入制冷机组A(5)或制冷机组B(6)或制冷机组C(7)或制冷机组D(8)中的一台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于1000KJ小于2000KJ时，板式换热器(10)的制冷量不够，自动投入制冷机组A(5)或制冷机组B(6)或制冷机组C(7)或制冷机组D(8)中的两台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于2000KJ小于3000KJ时，自动投入制冷机组A(5)或制冷机组B(6)或制冷机组C(7)或制冷机组D(8)中的三台制冷机组进行降温；
当需求的制冷量Q大于3000KJ，自动投入制冷机组A(5)、制冷机组B(6)、制冷机组C(7)、制冷机组D(8)四台制冷机组进行降温。
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