CN111059030A - 基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统及方法，其中系统包括依次连接的第一级压缩机、第一级冷却器、第二级压缩机、第二级冷却器、第三级压缩机和第三级冷却器，第一级冷却器、第二级冷却器和第三级冷却器的入水口均通过进水集成管连接至冷却水源的输出端，出水口均通过出水集成管连接至冷却水源的输入端，进水集成管包括进水干管和多个进水支管，进水干管的输入端连接至冷却水源的输出端，输出端分别连接各进水支管的输入端，各进水支管的输出端分别对应连接各级冷却器的入水口，各进水支管上均设有调节阀。与现有技术相比，本发明具有可以实现各级冷却器入水量独立控制等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种空压机冷却系统，尤其是涉及一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统及方法。
背景技术
在空压机运行过程中，会产生大量的热量，因此需要进行冷却，目前针对多级空压机，会在每一台压缩机的出口设置冷却器，对于常用的三级空压机来说每台空压机组有三组冷却器，为了经济型，一般都是由一路主管对其供应冷却水，主管设有电动控制阀，目前，都是利用该控制阀同时控制三路冷却水开关。但是由于电动阀为开关控制，三组冷却器流量各不相同，冷却效果各不相同，导致机组无法达到可靠冷却效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，包括依次连接的第一级压缩机、第一级冷却器、第二级压缩机、第二级冷却器、第三级压缩机和第三级冷却器，所述第一级冷却器、第二级冷却器和第三级冷却器的入水口均通过进水集成管连接至冷却水源的输出端，出水口均通过出水集成管连接至冷却水源的输入端，所述进水集成管包括进水干管和多个进水支管，所述进水干管的输入端连接至冷却水源的输出端，输出端分别连接各进水支管的输入端，各进水支管的输出端分别对应连接各级冷却器的入水口，各进水支管上均设有调节阀。
所述调节阀为电动调节阀，所述冷却系统还包括用于分别控制各电动调节阀开度的控制模块，所述控制模块分别与各电动调节阀连接。
所述冷却系统还包括用于监测第一级冷却器进出水温度差的第一进水温度传感器和第一出水温度传感器、用于监测第二级冷却器进出水温度差的第二进水温度传感器和第二出水温度传感器，以及用于监测第三级冷却器进出水温度差的第三进水温度传感器和第三出水温度传感器，所述第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第二进水温度传感器、第二出水温度传感器、第三进水温度传感器和第三出水温度传感器均与控制模块连接。
所述冷却系统还包括用于监测第一级冷却器进出气温度差的第一进气温度传感器和第一出气温度传感器、用于监测第二级冷却器进出气温度差的第二进气温度传感器和第二出气温度传感器，以及用于监测第三级冷却器进出气温度差的第三进气温度传感器和第三出气温度传感器，所述第一进气温度传感器、第一出气温度传感器、第二进气温度传感器、第二出气温度传感器、第三进气温度传感器和第三出气温度传感器均与控制模块连接。
所述控制模块包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一进气温度传感器和第一出气温度传感器均连接至第一控制器，所述第二进水温度传感器、第二出水温度传感器、第二进气温度传感器和第二出气温度传感器均连接至第二控制器，所述第三进气温度传感器、第三出气温度传感器、第三进气温度传感器和第三出气温度传感器均连接至第三控制器。
所述出水集成管包括出水干管和多个出水支管，所述出水干管的输出端连接冷却水源的输入端，输入端分别连接各出水支管输出端，各出水支管的输入端分别对应连接各级冷却器的出水口。
所述控制模块还包括上位机，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器均连接该上位机。
所述冷却水源为空压站冷却塔水池。
一种如上述的冷却系统的控制方法，包括：各级冷却器对应的控制器根据该级冷却器的进出气温度差和进出水温度差控制对应电动调节阀的开度以控制水流量。
各级冷却器的出气温度被控制在55℃以内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)通过独立设置的调节阀可以实现各级冷却器进水量的独立控制。
2)采用电动调节阀的方式，可以实现控制器自动控制。
3)实现空压机各级冷却器冷却水流量的动态调节，可以针对不同的工况合理制定冷却水侧的运行策略，降低冷却侧能耗。
4)对空压机主要能耗参数实时监测、控制，有助于了解设备运行的高效参数区间，提高设备效率。
5)各级冷却器的出气温度被控制在55℃以内，降低能量消耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、冷却水源，2、第一级压缩机，3、第一级冷却器，4、第二级压缩机，5、第二级冷却器，6、第三级压缩机，7、第三级冷却器，8、储气罐，101、第一进水温度传感器，102、第一出水温度传感器，103、第二进水温度传感器，104、第二出水温度传感器，105、第三进水温度传感器，106、第三出水温度传感器，201、第一进气温度传感器，202、第一出气温度传感器，203、第二进气温度传感器，204、第二出气温度传感器，205、第三进气温度传感器，206、第三出气温度传感器，301、电动调节阀，302、电动调节阀，303、电动调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，包括依次连接的第一级压缩机2、第一级冷却器3、第二级压缩机4、第二级冷却器5、第三级压缩机6和第三级冷却器7，第一级冷却器3、第二级冷却器5和第三级冷却器7的入水口均通过进水集成管连接至冷却水源1的输出端，出水口均通过出水集成管连接至冷却水源1的输入端，进水集成管包括进水干管和多个进水支管，进水干管的输入端连接至冷却水源1的输出端，输出端分别连接各进水支管的输入端，各进水支管的输出端分别对应连接各级冷却器的入水口，各进水支管上均设有调节阀，冷却水源1为空压站冷却塔水池。通过独立设置的调节阀可以实现各级冷却器进水量的独立控制。
调节阀为电动调节阀，冷却系统还包括用于分别控制各电动调节阀开度的控制模块，控制模块分别与各电动调节阀连接，采用电动调节阀的方式，可以实现控制器自动控制。
冷却系统还包括用于监测第一级冷却器3进出水温度差的第一进水温度传感器101和第一出水温度传感器102、用于监测第二级冷却器5进出水温度差的第二进水温度传感器103和第二出水温度传感器104，以及用于监测第三级冷却器7进出水温度差的第三进水温度传感器105和第三出水温度传感器106，第一进水温度传感器101、第一出水温度传感器102、第二进水温度传感器103、第二出水温度传感器104、第三进水温度传感器105和第三出水温度传感器106均与控制模块连接。
冷却系统还包括用于监测第一级冷却器3进出气温度差的第一进气温度传感器201和第一出气温度传感器202、用于监测第二级冷却器5进出气温度差的第二进气温度传感器203和第二出气温度传感器204，以及用于监测第三级冷却器7进出气温度差的第三进气温度传感器205和第三出气温度传感器206，第一进气温度传感器201、第一出气温度传感器202、第二进气温度传感器203、第二出气温度传感器204、第三进气温度传感器205和第三出气温度传感器206均与控制模块连接。
控制模块包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，第一进水温度传感器101、第一出水温度传感器102、第一进气温度传感器201和第一出气温度传感器202均连接至第一控制器，第二进水温度传感器103、第二出水温度传感器104、第二进气温度传感器203和第二出气温度传感器204均连接至第二控制器，第三进气温度传感器205、第三出气温度传感器206、第三进气温度传感器205和第三出气温度传感器206均连接至第三控制器。
出水集成管包括出水干管和多个出水支管，出水干管的输出端连接冷却水源1的输入端，输入端分别连接各出水支管输出端，各出水支管的输入端分别对应连接各级冷却器的出水口。
控制模块还包括上位机，第一控制器、第二控制器和第三控制器均连接该上位机。
本申请对每台空压机的各级冷却器单独设置电动调节阀，以及控制器，根据各级不同的负荷需求，对冷却水流量进行合理调节，达到最优的冷却效果。
一种如上述的冷却系统的控制方法，包括：各级冷却器对应的控制器根据该级冷却器的进出气温度差和进出水温度差控制对应电动调节阀的开度以控制水流量。
各级冷却器的出气温度被控制在55℃以内。
在设备冷却水进水管处设置电动调节阀，并设置控制器，通过对各级冷却器的进出水温度、各级冷却器的进出气温度，产气量及空压机输入功率的监测，自动调整冷却水的流量，将设备运行参数控制在合理范围内，达到提高空压机运行效率，降低系统能耗的目的。
将原有对单台机组的冷却水进行调整的控制方式变更为对单台机组各级冷却器的冷却水分别进行调整的控制方式，流量分配更加精确，
在设备启动时，首先根据空压机的输入功率，及设定的冷却水供回水温差，演算转化为冷却水的流量需求，并调整电动调节阀开度，保证设备的正常运行。
在设备运行过程中，当监测到冷却水进/出水温度、一级/二级/三级冷却器的压缩空气进/出口温度的实时监测，并演算转化为冷却水的流量需求，自动控制电动调节阀进行开度调整，控制冷却器流量，保证冷却器的冷却效果。
如在运行过程中，第一级冷却器3的冷却水进出水温差偏小，此时设备负荷减少，能量控制系统会减小电动调节阀301开度，减小冷却水流量，降低冷却系统的能耗。同时通过能量控制系统，能较为准确地总结出较为节能的冷却水及压缩空气的温度控制区间，可以完善空压机的运行控制策略。
Claims (10)
1.一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，包括依次连接的第一级压缩机、第一级冷却器、第二级压缩机、第二级冷却器、第三级压缩机和第三级冷却器，所述第一级冷却器、第二级冷却器和第三级冷却器的入水口均通过进水集成管连接至冷却水源的输出端，出水口均通过出水集成管连接至冷却水源的输入端，所述进水集成管包括进水干管和多个进水支管，所述进水干管的输入端连接至冷却水源的输出端，输出端分别连接各进水支管的输入端，各进水支管的输出端分别对应连接各级冷却器的入水口，其特征在于，各进水支管上均设有调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述调节阀为电动调节阀，所述冷却系统还包括用于分别控制各电动调节阀开度的控制模块，所述控制模块分别与各电动调节阀连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括用于监测第一级冷却器进出水温度差的第一进水温度传感器和第一出水温度传感器、用于监测第二级冷却器进出水温度差的第二进水温度传感器和第二出水温度传感器，以及用于监测第三级冷却器进出水温度差的第三进水温度传感器和第三出水温度传感器，所述第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第二进水温度传感器、第二出水温度传感器、第三进水温度传感器和第三出水温度传感器均与控制模块连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括用于监测第一级冷却器进出气温度差的第一进气温度传感器和第一出气温度传感器、用于监测第二级冷却器进出气温度差的第二进气温度传感器和第二出气温度传感器，以及用于监测第三级冷却器进出气温度差的第三进气温度传感器和第三出气温度传感器，所述第一进气温度传感器、第一出气温度传感器、第二进气温度传感器、第二出气温度传感器、第三进气温度传感器和第三出气温度传感器均与控制模块连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述控制模块包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一进气温度传感器和第一出气温度传感器均连接至第一控制器，所述第二进水温度传感器、第二出水温度传感器、第二进气温度传感器和第二出气温度传感器均连接至第二控制器，所述第三进气温度传感器、第三出气温度传感器、第三进气温度传感器和第三出气温度传感器均连接至第三控制器。
6.根据权利要求1所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述出水集成管包括出水干管和多个出水支管，所述出水干管的输出端连接冷却水源的输入端，输入端分别连接各出水支管输出端，各出水支管的输入端分别对应连接各级冷却器的出水口。
7.根据权利要求5所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述控制模块还包括上位机，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器均连接该上位机。
8.根据权利要求1所述的一种基于冷却水量动态独立控制的空压机三级冷却系统，其特征在于，所述冷却水源为空压站冷却塔水池。
9.一种如权利要求5或7所述的冷却系统的控制方法，其特征在于，包括：各级冷却器对应的控制器根据该级冷却器的进出气温度差和进出水温度差控制对应电动调节阀的开度以控制水流量。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，各级冷却器的出气温度被控制在55℃以内。
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