CN110989741A - 一种补液系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种补液系统及其控制方法，其控制方法的主要流程为：预先在控制器中设定液位传感器和补液泵的相关参数；液位传感器检测补液箱内液体的液位情况，控制器根据补液泵的运行时间调整补液泵的工作状态；进液压力传感器检测主泵进液管路的实际进液压力值；若实际进液压力值≤补液启动压力值，控制器控制补液泵启动，补液泵通过主泵补液管路向主泵循环系统补液；若实际进液压力值≥补液泵停止压力值，控制器控制补液泵持续运行N秒后补液泵停止运行；本发明提供的补液系统的控制方法可对液体冷却换热单元的主泵循环系统进行自动补液并能实现系统部件的多功能保护，保证冷却换热单元的正常运行，避免由于散热效率降低而给数据中心带来损失。
Description
技术领域
本发明涉及液体冷却换热技术领域，特别涉及一种补液系统及其控制方法。
背景技术
随着数据中心机房高密度机柜的不断增加，服务器芯片的集成度和功率的日益提高，现有技术中，开始采用液冷技术去解决设备功率日益上升的问题；液冷技术按结构应用一般分为间接冷板式、直接冷板式、浸没式等，由于其冷源与热源的距离相对较小，且采用非气体冷却方案，因此基本不受部署区域的限制，可满足数据中心服务器功率上升的需求。
液冷技术一般包括液体冷却换热单元，然而现有技术中，存在部分液体冷却换热单元没有匹配的补液装置，即没有补液功能，在液冷换热单元调试和运行的过程中，会出现液体循环系统压力不足、运行不稳定、液体循环系统的循环泵出现气蚀损坏等问题，导致无法安全运行或无法完成调试。
此外，现有技术中，也存在部分液体冷却换热单元具有补液功能，但一般仅配置一件无任何功能保护的补液袋，导致液体冷却换热单元运行时出现无法正常补液、补液压力无法控制、循环系统压力不足异常运行等现象，最终导致补液装置损坏、循环泵气蚀、液冷服务器宕机、烧坏等情况发生，给机柜中设备的正常运行带来影响，从而给数据中心带来严重损失。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种补液系统及其控制方法，可对液体冷却换热单元的主泵循环系统进行自动补液，保证冷却换热单元的正常运行，避免由于散热效率降低而给数据中心带来损失。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种补液系统的控制方法，具体包括以下步骤：
S100、预先在控制器中设定补液启动压力值，液位传感器的高液位上限信号、高液位下限信号、低液位上限信号和低液位下限信号，补液泵的第一工作时间X、第二工作时间Y、第三工作时间Z和第四工作时间N，以及补液泵的停止压力值；
S200、设置于补液箱上的液位传感器检测补液箱内的液体的液位情况，并将检测结果反馈至控制器，控制器根据检测结果调整补液系统的工作状态；
S300、控制器对补液泵的运行时间进行检测，并根据补液泵的运行时间调整补液泵的工作状态；
S400、设置于主泵进液管路上的进液压力传感器检测主泵进液管路的实际进液压力值，并将检测结果反馈至控制器；若实际进液压力值≤补液启动压力值，则执行步骤S500；反之，执行步骤S600；
S500、控制器控制补液泵启动，补液泵通过主泵补液管路向主泵循环系统补液；
S600、设置于主泵出液管路上的出液压力传感器检测主泵出液管路的实际出液压力值，并将检测结果反馈至控制器中。
所述的补液系统的控制方法中，所述步骤S200具体包括以下步骤：
S210、若液位传感器的高液位下限信号被触发，则执行步骤S220；
S220、控制器发送补液提示响应到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行补液；
S230、若液位传感器的高液位上限信号被触发，则执行步骤S240，若液位传感器的低液位下限信号被触发，则执行步骤S250；
S240、控制器自动复位液体冷却换热单元原显示的补液提示响应信息；
S250、控制器发送缺液紧急告警到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行紧急补液；
S260、若液位传感器的低液位上限信号被触发，则执行步骤S270；
S270、控制器自动复位液体冷却换热单元原显示的缺液紧急告警信息。
所述的补液系统的控制方法中，所述步骤S300具体包括以下步骤：
S310、若补液泵的单次运行时间累积到Y，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S320；若补液泵的单次运行时间累积到Z，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S330；
S320、控制器触发补液判堵提示信息；
S330、控制器触发补液失效压力异常提示信息。
所述的补液系统的控制方法中，所述步骤S600具体包括以下步骤：
S610、控制器比较主泵进液管路的实际进液压力值和补液泵的停止压力值，若实际进液压力值≥停止压力值，则执行步骤S620；
S620、控制器控制补液泵持续运行N秒后，控制器控制补液泵停止运行。
所述的补液系统的控制方法中，所述步骤S250还包括步骤：
S251、控制器控制补液泵再运行X秒后，控制器控制补液泵停止运行。
所述的补液系统的控制方法中，所述步骤S330还包括步骤：
S331、若存在备用机组，则启用备用机组，若不存在备用机组，则执行步骤S332；
S332、控制器获取当服务器负载安全运行允许主泵的最低运行频率F1和主泵入口压力确保不发生气蚀的最高运行频率F2，并比较F1和F2，若F2≥F1，则执行步骤S333；反之，执行步骤S334；
S333、控制器控制主泵按频率F1运行；
S334、控制器控制主泵按频率F2运行，控制器显示补液功能失效，逻辑功能保护信息。
本发明还相应提供了一种采用上述补液系统的控制方法进行控制的补液系统，包括控制器、补液系统和主泵循环系统，所述补液系统包括补液箱组件、第一进口软管、补液泵、第一出口软管、自动排气阀和补液单向阀，所述主泵循环系统包括主泵补液管路；所述补液箱组件通过所述第一进口软管与所述补液泵连接，所述补液泵通过所述第一出口软管与所述主泵补液管路连通，所述自动排气阀和补液单向阀依次设置于所述主泵补液管路上；所述补液泵与控制器电性连接。
所述的补液系统中，所述补液箱组件包括液位传感器、补液箱、视液管、溢液管和排液阀，所述液位传感器设置于补液箱内，所述液位传感器与控制器电性连接；所述视液管设置于补液箱的一侧，所述溢液管设置于补液箱的另一侧，所述溢液管通过所述排液阀与外部环境连通；所述补液箱的顶部开设有箱体补液口，所述补液箱的底部开设有补液泵补液口，所述补液泵补液口通过所述第一进口软管与补液泵连接。
所述的补液系统中，所述主泵循环系统还包括主泵、主泵进液管路、主泵出液管路、进液压力传感器和出液压力传感器，所述主泵补液管路通过所述主泵进液管路与主泵连接，所述主泵通过所述主泵进液管路和所述主泵出液管路分别与外部液冷服务器循环管路连通，所述进液压力传感器设置于主泵进液管路上，所述出液压力传感器设置于主泵出液管路上；所述主泵、进液压力传感器和出液压力传感器与控制器电性连接。
所述的补液系统中，所述主泵进液管路包括依次连接的主泵进液管和第二进口软管，所述进液压力传感器设置于主泵进液管上；所述主泵出液管路包括依次连接的第二出口软管和主泵出液管，所述出液压力传感器设置于主泵出液管上。
有益效果：
本发明提供了一种补液系统及其控制方法，其具有以下优点：
(1)控制器可控制补液泵对主泵循环系统进行补液，实现自动补液，避免主泵循环系统出现工作压力不足，工作不稳定的情况。
(2)控制器可对补液箱内的液位情况进行实时检测，适时提醒运维人员进行补液，避免补液泵长时间处于空抽无液体的运行状态，从而导致补液泵的损坏；
(3)控制器可对补液泵的运行时间进行检测，并结合液位传感器的检测结果判断补液系统是否出现故障，为运维人员提供故障提示信息，提高维修效率；
(4)设置有控制器、液位传感器、进液压力传感器和出液压力传感器，可对补液系统和主泵循环系统的工作状态进行实时监控，提高液体冷却换热单元工作时的稳定性和安全性；
(5)补液系统中设置有自动排气阀，可将补液系统外部带入的气体直接排出，避免外部气体对主泵产生的气蚀影响。
附图说明
图1为本发明提供的补液系统的控制方法的控制流程图；
图2为本发明提供的步骤S200的控制流程图；
图3为本发明提供的步骤S300的控制流程图；
图4为本发明提供的补液系统的结构示意图；
图5为本发明提供的补液系统的补液箱组件的结构示意图。
主要元件符号说明：1-控制器、2-补液系统、21-补液箱组件、211-液位传感器、212-补液箱、213-视液管、214-溢液管、215-排液阀、216-箱体补液口、217-补液泵补液口、22-第一进口软管、23-补液泵、24-第一出口软管、25-自动排气阀、26-补液单向阀、3-主泵循环系统、31-主泵补液管路、32-主泵进液管、33-第二进口软管、34-主泵、35-第二出口软管、36-主泵出液管、37-进液压力传感器、38-出液压力传感器。
具体实施方式
本发明提供了一种补液系统及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图3，本发明提供了一种补液系统的控制方法，具体包括以下步骤：
S100、预先在控制器1中设定补液启动压力值，液位传感器211的高液位上限信号、高液位下限信号、低液位上限信号和低液位下限信号，补液泵23的第一工作时间X、第二工作时间Y、第三工作时间Z和第四工作时间N，以及补液泵23的停止压力值；
S200、设置于补液箱212上的液位传感器211检测补液箱212内的液体的液位情况，并将检测结果反馈至控制器1，控制器1根据检测结果调整补液系统2的工作状态；
S300、控制器1对补液泵23的运行时间进行检测，并根据补液泵23的运行时间调整补液泵23的工作状态；
S400、设置于主泵进液管路上的进液压力传感器37检测主泵进液管路的实际进液压力值，并将检测结果反馈至控制器1；若实际进液压力值≤补液启动压力值，则执行步骤S500；反之，执行步骤S600；
S500、控制器1控制补液泵23启动，补液泵23通过主泵补液管路31向主泵循环系统3补液；
S600、设置于主泵出液管路上的进液压力传感器37检测主泵出液管路的实际出液压力值，并将检测结果反馈至控制器1中。
进一步地，请参阅图2，所述步骤S200具体包括以下步骤：
S210、若液位传感器211的高液位下限信号被触发，则执行步骤S220；
S220、控制器1发送补液提示响应到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行补液；
S230、若运维人员进行了补液且液位传感器211的高液位上限信号被触发，则执行步骤S240，若运维人员未及时进行补液且液位传感器211的低液位下限信号被触发，则执行步骤S250；
S240、控制器1自动复位液体冷却换热单元原显示的补液提示响应信息；
S250、控制器1发送缺液紧急告警到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行紧急补液；若补液箱212的液位过低，补液泵23会长时间处于空抽无液体的运行状态，从而导致补液泵23的损坏；
S260、若液位传感器211的低液位上限信号被触发，则执行步骤S270；
S270、控制器1自动复位液体冷却换热单元原显示的缺液紧急告警信息。
运维人员通过箱体补液口216对补液箱212进行补液，在补液的过程中，可通过视液管213观察补液箱212内的液位并确定液体添加量。
进一步地，请参阅图3，所述步骤S300具体包括以下步骤：
S310、若补液泵23的单次运行时间累积到Y，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S320，反之，执行步骤S200；若补液泵23的单次运行时间累积到Z，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S330，反之，执行步骤S200；
S320、控制器1触发补液判堵提示信息，此时需运维人员介入排除故障，以保证补液系统2和主泵循环系统3的正常运行；
S330、控制器1触发补液失效压力异常提示信息；此时需运维人员介入排除进液压力传感器37的故障点，以保证主泵循环系统3的正常运行。
在本实施例中，所述时间Y需产品开发人员根据补液系统2和主泵循环系统3的压力设定值测试设定；所述时间Z需产品开发人员根据补液系统2和主泵循环系统3的压力设定值测试设定。
进一步地，请参阅图1，所述步骤S600具体包括以下步骤：
S610、控制器1比较主泵进液管路的实际进液压力值和补液泵23的停止压力值，若实际进液压力值≥补液泵停止压力值，则执行步骤S620；
S620、控制器1控制补液泵23持续运行N秒后，控制器1控制补液泵23停止运行，提高主泵循环系统3工作压力的平稳性。
在本实施例中，所述时间N需产品开发人员根据补液系统2和主泵循环系统3的压力值测试设定。
进一步地，请参阅图2，所述步骤S250还包括步骤：
S251、控制器1控制补液泵23再运行X秒后，控制器1控制补液泵23停止运行；此外，若内置于补液泵23内的内置温度传感器检测到补液泵23内部溶液温度超过控制器1预先设定的安全温度值后，控制器1控制补液泵23停止运行，避免补液泵23因散热不良导致损坏。
在本实施例中，所述时间X需产品开发人员根据补液系统2组成测试设定。
进一步地，请参阅图3，所述步骤S330还包括步骤：
S331、若存在备用机组，则启用备用机组，若不存在备用机组，则执行步骤S332；
S332、控制器获取当服务器负载安全运行允许主泵34的最低运行频率F1和主泵34入口压力确保不发生气蚀的最高运行频率F2，并比较F1和F2，若F2≥F1，则执行步骤S333；反之，执行步骤S334；
S333、控制器1控制主泵34按频率F1运行；
S334、控制器1控制主泵34按频率F2运行，控制器1显示补液功能失效，逻辑功能保护信息，此时，运维人员需紧急调节服务器负载和修复补液系统2的补液功能，以保证主泵循环系统3的主泵34和服务器的安全。
请参阅图4和图5，本发明还相应提供了一种采用上述补液系统的控制方法进行控制的补液系统，包括控制器1、补液系统2和主泵循环系统3，所述补液系统2包括补液箱组件21、第一进口软管22、补液泵23、第一出口软管24、自动排气阀25和补液单向阀26，所述主泵循环系统3包括主泵补液管路31；所述补液箱组件21通过所述第一进口软管22与所述补液泵23连接，所述补液泵23通过所述第一出口软管24与所述主泵补液管路31连通，所述自动排气阀25和补液单向阀26依次设置于所述主泵补液管路31上；所述补液泵23与控制器1电性连接，控制器可控制补液泵23的开始和停止运行。
本发明的补液系统2的工作原理如下：
当进液压力传感器37所检测到的实际进液压力值≤补液启动压力值，补液泵23启动，通过第一进口软管22抽取补液箱组件21内的液体，并通过第一出口软管24和主泵补液管路31输送至主泵循环系统3中，实现自动补液功能；所述自动排气阀25用于将补充的液体中的气体自动排出，避免气体被带入主泵循环系统3中，对主泵34产生气蚀影响；自动排气阀25的安装位置需利于补液系统2整条管路的气体排出，避免位置不合理导致气体无法排出；所述补液单向阀26用于保证进入主泵循环系统3内的液体不会回流到补液系统2中。
进一步地，请参阅图5，所述补液箱组件21包括液位传感器211、补液箱212、视液管213、溢液管214和排液阀215，所述液位传感器211设置于补液箱212内，所述液位传感器211与控制器1电性连接；所述视液管213设置于补液箱212的一侧，所述溢液管214设置于补液箱212的另一侧，所述溢液管214通过所述排液阀215与外部环境连通；所述补液箱212的顶部开设有箱体补液口216，所述补液箱212的底部开设有补液泵补液口217，所述补液泵补液口217通过所述第一进口软管22与补液泵23连接；所述运维人员通过箱体补液口216对补液箱212进行补液，所述补液泵23通过补液泵补液口216抽取补液箱212内的液体以对主泵循环系统3进行补液，保证主泵34工作压力的稳定。
在本实施例中，所述补液箱212的箱体外形可以但不限于是圆柱体或长方体，所述补液箱212可以但不限于是采用塑料或金属等可定形材料制成；所述视液管213采用透明或半透明的材质制成，运维人员可通过视液管213观察补液箱212内的液体的液面高度，便于对补液箱212进行补液工作；所述液位传感器211具备双液位功能信号输出和复位功能。
进一步地，请参阅图4，所述主泵循环系统还包括主泵34、主泵进液管路、主泵出液管路、进液压力传感器37和出液压力传感器38，所述主泵补液管路31通过所述主泵进液管路与主泵34连接，所述主泵34通过所述主泵进液管路和所述主泵出液管路分别与外部液冷服务器循环管路连通，所述进液压力传感器37设置于主泵进液管路上，所述出液压力传感器38设置于主泵出液管路上；所述主泵34、进液压力传感器37和出液压力传感器38与控制器1电性连接；在本实施例中，所述主泵循环系统3是液体冷却换热单元的循环系统的一部分；所述主泵34采用变频控制。
进一步地，请参阅图4，所述主泵进液管路包括依次连接的主泵进液管32和第二进口软管33，所述主泵进液管32的一端分别与主泵补液管路31和外部液冷服务器循环管路连接，主泵进液管32的另一端与第二进口软管33连接，第二进口软管33的另一端与主泵34连接，所述进液压力传感器37设置于主泵进液管32上；所述主泵出液管路包括依次连接的第二出口软管35和主泵出液管36，所述第二出口软管35的一端与主泵34连接，第二出口软管35的另一端与主泵出液管36连接，所述主泵出液管36的另一端与外部液冷服务器循环管路连通；所述进液压力传感器38设置于主泵出液管36上。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种补液系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S100、预先在控制器中设定补液启动压力值，液位传感器的高液位上限信号、高液位下限信号、低液位上限信号和低液位下限信号，补液泵的第一工作时间X、第二工作时间Y、第三工作时间Z和第四工作时间N，以及补液泵的停止压力值；
S200、设置于补液箱上的液位传感器检测补液箱内的液体的液位情况，并将检测结果反馈至控制器，控制器根据检测结果调整补液系统的工作状态；
S300、控制器对补液泵的运行时间进行检测，并根据补液泵的运行时间调整补液泵的工作状态；
S400、设置于主泵进液管路上的进液压力传感器检测主泵进液管路的实际进液压力值，并将检测结果反馈至控制器；若实际进液压力值≤补液启动压力值，则执行步骤S500；反之，执行步骤S600；
S500、控制器控制补液泵启动，补液泵通过主泵补液管路向主泵循环系统补液；
S600、设置于主泵出液管路上的出液压力传感器检测主泵出液管路的实际出液压力值，并将检测结果反馈至控制器中。
2.根据权利要求1所述的一种补液系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S200具体包括以下步骤：
S210、若液位传感器的高液位下限信号被触发，则执行步骤S220；
S220、控制器发送补液提示响应到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行补液；
S230、若液位传感器的高液位上限信号被触发，则执行步骤S240，若液位传感器的低液位下限信号被触发，则执行步骤S250；
S240、控制器自动复位液体冷却换热单元原显示的补液提示响应信息；
S250、控制器发送缺液紧急告警到液体冷却换热单元，提醒运维人员进行紧急补液；
S260、若液位传感器的低液位上限信号被触发，则执行步骤S270；
S270、控制器自动复位液体冷却换热单元原显示的缺液紧急告警信息。
3.根据权利要求1所述的一种补液系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括以下步骤：
S310、若补液泵的单次运行时间累积到Y，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S320；若补液泵的单次运行时间累积到Z，且液体冷却换热单元没有显示补液提示响应信息，则执行步骤S330；
S320、控制器触发补液判堵提示信息；
S330、控制器触发补液失效压力异常提示信息。
4.根据权利要求1所述的一种补液系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S600具体包括以下步骤：
S610、控制器比较主泵进液管路的实际进液压力值和补液泵的停止压力值，若实际进液压力值≥补液泵停止压力值，则执行步骤S620；
S620、控制器控制补液泵持续运行N秒后，控制器控制补液泵停止运行。
5.根据权利要求2所述的一种补液系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S250还包括步骤：
S251、控制器控制补液泵再运行X秒后，控制器控制补液泵停止运行。
6.根据权利要求3所述的一种补液系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S330还包括步骤：
S331、若存在备用机组，则启用备用机组，若不存在备用机组，则执行步骤S332；
S332、控制器获取当服务器负载安全运行允许主泵的最低运行频率F1和主泵入口压力确保不发生气蚀的最高运行频率F2，并比较F1和F2，若F2≥F1，则执行步骤S333；反之，执行步骤S334；
S333、控制器控制主泵按频率F1运行；
S334、控制器控制主泵按频率F2运行，控制器显示补液功能失效，逻辑功能保护信息。
7.一种采用如权利要求6所述的补液系统的控制方法进行控制的补液系统，其特征在于，包括控制器、补液系统和主泵循环系统，所述补液系统包括补液箱组件、第一进口软管、补液泵、第一出口软管、自动排气阀和补液单向阀，所述主泵循环系统包括主泵补液管路；所述补液箱组件通过所述第一进口软管与所述补液泵连接，所述补液泵通过所述第一出口软管与所述主泵补液管路连通，所述自动排气阀和补液单向阀依次设置于所述主泵补液管路上；所述补液泵与控制器电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种补液系统，其特征在于，所述补液箱组件包括液位传感器、补液箱、视液管、溢液管和排液阀，所述液位传感器设置于补液箱内，所述液位传感器与控制器电性连接；所述视液管设置于补液箱的一侧，所述溢液管设置于补液箱的另一侧，所述溢液管通过所述排液阀与外部环境连通；所述补液箱的顶部开设有箱体补液口，所述补液箱的底部开设有补液泵补液口，所述补液泵补液口通过所述第一进口软管与补液泵连接。
9.根据权利要求7所述的一种补液系统，其特征在于，所述主泵循环系统还包括主泵、主泵进液管路、主泵出液管路、进液压力传感器和出液压力传感器，所述主泵补液管路通过所述主泵进液管路与主泵连接，所述主泵通过所述主泵进液管路和所述主泵出液管路分别与外部液冷服务器循环管路连通，所述进液压力传感器设置于主泵进液管路上，所述出液压力传感器设置于主泵出液管路上；所述主泵、进液压力传感器和出液压力传感器与控制器电性连接。
10.根据权利要求9所述的一种补液系统，其特征在于，所述主泵进液管路包括依次连接的主泵进液管和第二进口软管，所述进液压力传感器设置于主泵进液管上；所述主泵出液管路包括依次连接的第二出口软管和主泵出液管，所述出液压力传感器设置于主泵出液管上。
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