CN111970903B - 一种用于雷达的多循环空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于雷达的多循环空调及其控制方法，属于电子设备散热技术领域，包括压缩机、油分离器、冷凝模块、蒸发模块、气液分离器，所述压缩机、所述油分离器、所述冷凝模块、所述蒸发模块、所述气液分离器首尾依次连接。本发明通过设置常规蒸发模块和多个机箱模块，通过控制使单压机系统对雷达多个区域进行温度调节，满足雷达正常使用要求，且空间利用率高，重量轻；通过在压缩机和油分离器上设计加热丝，避免压缩机在低温下启动不了和回油不畅的问题，同时也可以避免极低环境温度情况下压缩机液击；冷凝模块设计了两条支路，通过控制在低温情况下的切换，避免低温情况下冷凝器阻力较大且制冷剂过度冷凝导致流量较小制冷量降低。

Description

一种用于雷达的多循环空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，具体涉及一种用于雷达的多循环空调及其控制方法。

背景技术

雷达上需要热设计的部件主要是雷达阵面上TR组件和多个控制机箱，相较于其他常规散热方式，强迫冷却具有散热能力强、技术成熟、可靠性高等特点，为地面雷达首选散热方式。

为了提升雷达机动性，目前雷达发展方向之一是轻量化和高集成度。以往雷达主要包括四部分：雷达主车、液冷环控车、控制车以及电站车，一些雷达将四个部分全部集成在雷达主车上，大大减小了雷达整体占用空间，提升雷达机动性，但由于结构紧凑空间紧张，对雷达整体热设计管理提出较高要求。

常规做法是将液冷环控系统集成在雷达主车阵面转台内，让其随着阵面转台一起运动。这时候一般将控制机箱也设计在阵面上或者转台内，方便供液制冷，但有时候由于空间紧张等原因，控制机箱没有空间设计在转台上。

考虑到电磁屏蔽，简单来看，控制机箱就是放在保温盒子内的发热元件，由于盒子四壁有保温棉，因此无法通过表面自然对流散热；如果单独为控制机箱设计一套液冷或者空调环控系统，即提升了重量，也难有空间去布局；利用控制舱内空调降温，但控制舱和控制机箱的工况不同，例如：外界高温时控制舱需要制冷，外界低温时控制舱需要加热；但控制机箱由于设置有保温层，在低温时也需要散热，雷达工作的军标低温要求经常达到-40℃左右，常规空调难以满足使用需求。为此，提出一种用于雷达的多循环空调及其控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决常规空调难以满足雷达使用需求的问题，提供了一种用于雷达的多循环空调。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括压缩机、油分离器、冷凝模块、蒸发模块、气液分离器，所述压缩机的排气口、所述油分离器、所述冷凝模块、所述蒸发模块、所述气液分离器、所述压缩机的回气口依次连接；

所述蒸发模块包括常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块，所述常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块并联，所述常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块的进口与所述冷凝模块连接，出口与所述气液分离器连接，所述常规蒸发模块设置在雷达的控制舱内，所述机箱蒸发模块设置在雷达的控制机箱内。

更进一步地，所述常规蒸发模块包括第一进口阀、第一膨胀阀、第一蒸发器、第一风机、第一回液阀、加热器，所述第一进口阀、所述第一膨胀阀、所述第一蒸发器、所述第一回液阀依次连接，所述加热器用于加热所述第一蒸发器，所述第一风机用于将通过所述第一蒸发器换热生成的气体排出。

更进一步地，所述机箱蒸发模块包括第二进口阀、第二膨胀阀、第二蒸发器、第二风机、第二回液阀，所述第二进口阀、所述第二膨胀阀、所述第二蒸发器、所述第二回液阀依次连接，所述第二风机用于将通过所述第二蒸发器换热生成的气体排出。

更进一步地，所述冷凝模块包括一进两出进口阀、冷凝器、第三风机、二合一回液阀，所述一进两出进口阀的出口分别为A1口、A2口，所述二合一回液阀的进口分别为B1口、B2口，所述A1口与所述B1连通，所述A2口与所述B2口连通，所述冷凝器设置在所述A2口与所述B2之间的管路上，所述第三风机用于通过空气给所述冷凝器散热。

更进一步地，所述多循环空调还包括加热丝，所述加热丝设置在所述压缩机和所述油分离器上。

更进一步地，雷达的控制舱内设置有控制舱温度传感器，控制机箱内设置有控制机箱温度传感器，雷达上设置有环境温度传感器。

更进一步地，所述多循环空调还包括控制器，所述压缩机、各风机、各阀门、各温度传感器、所述加热丝均与所述控制器电连接。

本发明还提供了一种用于雷达的多循环空调的控制方法，包括以下步骤：

S1：当空调开机时,环境温度传感器检测环境温度t0，如果t0小于环境温度控制设定值T0，控制器控制加热丝开启，并控制导通冷凝模块中A2口、B2口之间的通道；反之，控制加热丝关闭，并控制导通冷凝模块中A1口、B1口之间的通道；

S2：控制器检测控制舱传感器温度t1、控制舱设定温度T1和控制舱当前模式，制冷模式下，当t1＞T1+a时，开启压缩机，打开常规蒸发模块的风机、进口阀和回液阀；反之，关闭常规蒸发模块的风机、进口阀和回液阀；制热模式下，当t1＜T1-b时，开启常规蒸发模块中风机和加热器，反之，关闭常规蒸发模块中风机和加热器；

S3：打开机箱蒸发模块的风机，控制器检测控制机箱传感器温度t2、控制机箱设定温度T2，如果t2＞T2+c，打开机箱蒸发模块的进口阀和回液阀，反之，关闭机箱蒸发模块的进口阀和回液阀；T2取值区间为10℃～35℃；

S4：检测常规蒸发模块和机箱蒸发模块的进口阀、回液阀是否均处于关闭状态时，若是，则关闭压缩机。

更进一步地，a、b、c的取值区间均为0～5，T0＜-5℃。

本发明相比现有技术具有以下优点：该用于雷达的多循环空调，通过设置常规蒸发模块和多个机箱模块，通过控制使单压机系统对雷达多个区域进行温度调节，满足雷达正常使用要求，且空间利用率高，重量轻；通过在压缩机和油分离器上设计加热丝，避免压缩机在低温下启动不了和回油不畅的问题，同时也可以避免极低环境温度情况下压缩机液击；冷凝模块设计了两条支路，通过控制在低温情况下的切换，避免低温情况下冷凝器阻力较大且制冷剂过度冷凝导致流量较小制冷量降低，值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例中用于雷达的多循环空调的制冷循环示意图；

图2是本发明实施例中蒸发模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中冷凝模块的结构示意图；

图4是本发明实施例中多循环空调控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，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。

如图1～3所示，本实施例提供一种技术方案：一种用于雷达的多循环空调，包括压缩机1、油分离器2、冷凝模块3、蒸发模块4、气液分离器5等，连接顺序依次为压缩机1的排气口至油分离器2，至冷凝模块3，至蒸发模块4，至气液分离器5，最后到压缩机1的回气口，蒸发模块4包括常规蒸发模块41和N个机箱蒸发模块42，所述N≥1，常规蒸发模块41和机箱蒸发模块42并联连接，常规蒸发模块41包括进口阀411、膨胀阀412、蒸发器413、风机414、回液阀415、加热器416，机箱蒸发模块42包括进口阀421、膨胀阀422、蒸发器423、风机424、回液阀425。通过设置常规蒸发模块和多个机箱模块，通过控制使单压机系统对雷达多个区域进行温度调节，满足雷达正常使用要求，避免为控制机箱单独设计环控散热系统，空间利用率高，重量轻。

冷凝模块3包括一进两出进口阀301(A1和A2出口)、冷凝器302、风机303和二合一回液阀304(B1和B2进口)，进口阀311的A1出口连接冷凝器312，然后连接回液阀314的B1进口，进口阀311的A2出口直接连接回液阀314的B2进口。冷凝模块设计了两条支路，实际中在A2和B2之间也可以设计较小的冷凝器，通过下述控制方法在低温情况下切换，避免低温情况下原冷凝器阻力较大且制冷剂过度冷凝导致流量较小制冷量降低。

低温情况下，压缩机1润滑油粘性加大，不易启动；外界换热量降低，可能导致循环制冷剂没有完全换热挥发，继续保持液态返回压缩机1，造成“液击”影响寿命。压缩机1和油分离器2上添加有加热丝6，结合下述控制方法使加热丝6加热压缩机1和油分离器2，使压缩机1附近局部温度适当升高，避免压缩机1在低温下启动不了和回油不畅的问题，也可以避免极低环境温度情况下压缩机液击。

所述雷达还包括：

控制舱：用于控制雷达空调等系统的操作室，内设置有控制器，所述控制器分别与压缩机、风机、阀门、传感器、加热丝等部件连接，用于控制各部件的启动和关闭；

控制舱传感器：用于检测控制舱部温度；

控制机箱：用于放置控制雷达的电器元件；

控制机箱传感器：用于检测控制机箱内部温度；

环境温度传感器：用于检测环境温度；

常规蒸发模块41放置在控制舱内，机箱蒸发模块42放置在控制机箱内，控制器可以控制蒸发模块4风机和冷凝模块3风机的转速，压缩机1和油分离器2上加热丝6的功率在1～100W之间。

如图4所示，本实施例还提供了一种用于雷达的多循环空调的控制方法，包括以下步骤：

S1：当空调开机时,环境温度传感器检测环境温度t0，如果t0小于环境温度控制设定值T0，控制器控制加热丝6开启，冷凝模块3中进液阀301和回液阀304分别导通A2、B2之间的通道，反之，加热丝6关闭，冷凝模块3中进液阀301和回液阀304分别导通A1、B1通道，一般T0＜-5℃；

S2：控制器检测控制舱传感器温度t1、控制舱设定温度T1和控制舱当前模式(制冷或者制热)，制冷状态：当t1＞T1+a时，压缩机1开启，常规蒸发模块41的风机414、进口阀412和回液阀415打开，反之常规蒸发模块41的风机414、进口阀412和回液阀415关闭；制热状态：当t1＜T1-b时，常规蒸发模块风机414和加热器416开启，反之常规蒸发模块风机414和加热器416关闭，a和b的取值区间为0～5；

S3：机箱蒸发模块42的风机424打开，控制器检测控制机箱传感器温度t2、控制机箱设定温度T2，如果t2＞T2+c，机箱蒸发模块42的进口阀421和回液阀425打开，反之机箱蒸发模块42的进口阀421和回液阀425关闭，T2取值区间为10℃～35℃，c取值一般为0～5；

S4：当常规蒸发模块41和机箱蒸发模块42的进口阀(411、421)和回液阀(415、425)均处于关闭状态时，压缩机1关闭。

综上所述，上述实施例的用于雷达的多循环空调，通过设置常规蒸发模块和多个机箱模块，通过控制使单压机系统对雷达多个区域进行温度调节，满足雷达正常使用要求，且空间利用率高，重量轻；通过在压缩机和油分离器上设计加热丝，避免压缩机在低温下启动不了和回油不畅的问题，同时也可以避免极低环境温度情况下压缩机液击；冷凝模块设计了两条支路，通过控制在低温情况下的切换，避免低温情况下冷凝器阻力较大且制冷剂过度冷凝导致流量较小制冷量降低，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种用于雷达的多循环空调，其特征在于：包括压缩机、油分离器、冷凝模块、蒸发模块、气液分离器，所述压缩机的排气口、所述油分离器、所述冷凝模块、所述蒸发模块、所述气液分离器、所述压缩机的回气口依次连接；

所述蒸发模块包括常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块，所述常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块并联，所述常规蒸发模块与多个机箱蒸发模块的进口与所述冷凝模块连接，出口与所述气液分离器连接，所述常规蒸发模块设置在雷达的控制舱内，所述机箱蒸发模块设置在雷达的控制机箱内；

所述常规蒸发模块包括第一进口阀、第一膨胀阀、第一蒸发器、第一风机、第一回液阀、加热器，所述第一进口阀、所述第一膨胀阀、所述第一蒸发器、所述第一回液阀依次连接，所述加热器用于加热所述第一蒸发器，所述第一风机用于将通过所述第一蒸发器换热生成的气体排出；

所述机箱蒸发模块包括第二进口阀、第二膨胀阀、第二蒸发器、第二风机、第二回液阀，所述第二进口阀、所述第二膨胀阀、所述第二蒸发器、所述第二回液阀依次连接，所述第二风机用于将通过所述第二蒸发器换热生成的气体排出；

所述冷凝模块包括一进两出进口阀、冷凝器、第三风机、二合一回液阀，所述一进两出进口阀的出口分别为A1口、A2口，所述二合一回液阀的进口分别为B1口、B2口，所述A1口与所述B1连通，所述A2口与所述B2口连通，所述冷凝器设置在所述A2口与所述B2之间的管路上，所述第三风机用于通过空气给所述冷凝器散热。

2.根据权利要求1所述的一种用于雷达的多循环空调，其特征在于：所述多循环空调还包括加热丝，所述加热丝设置在所述压缩机和所述油分离器上。

3.根据权利要求1所述的一种用于雷达的多循环空调，其特征在于：雷达的控制舱内设置有控制舱温度传感器，控制机箱内设置有控制机箱温度传感器，雷达上设置有环境温度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种用于雷达的多循环空调，其特征在于：所述多循环空调还包括控制器，所述压缩机、各风机、各阀门、各温度传感器、所述加热丝均与所述控制器电连接。

5.一种用于雷达的多循环空调的控制方法，其特征在于，用于对于如权利要求1～4任一项所述的多循环空调进行控制，包括以下步骤：

S1：当空调开机时,环境温度传感器检测环境温度t0，如果t0小于环境温度控制设定值T0，控制加热丝开启，并控制导通冷凝模块中A2口、B2口之间的通道；反之，控制加热丝关闭，并控制导通冷凝模块中A1口、B1口之间的通道；

S2：控制器检测控制舱传感器温度t1、控制舱设定温度T1和控制舱当前模式，制冷模式下，当t1＞T1+a时，开启压缩机，打开常规蒸发模块的风机、进口阀和回液阀；反之，关闭常规蒸发模块的风机、进口阀和回液阀；制热模式下，当t1＜T1-b时，开启常规蒸发模块中风机和加热器，反之，关闭常规蒸发模块中风机和加热器；

S3：打开机箱蒸发模块的风机，控制器检测控制机箱传感器温度t2、控制机箱设定温度T2，如果t2＞T2+c，打开机箱蒸发模块的进口阀和回液阀，反之，关闭机箱蒸发模块的进口阀和回液阀；T2取值区间为10℃～35℃；

S4：检测常规蒸发模块和机箱蒸发模块的进口阀、回液阀是否均处于关闭状态时，若是，则关闭压缩机。

6.根据权利要求5所述的一种用于雷达的多循环空调的控制方法，其特征在于：a、b、c的取值区间均为0～5，T0＜-5℃。

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