CN112577325A - 一种工艺冷却水系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种工艺冷却水系统，包括冷源(1)、第一热交换器(2)和第二热交换器(3)，所述冷源通过第一供水管路(4)和第一回水管路(5)与所述第一热交换器连通，所述第一热交换器通过第二供水管路(6)和第二回水管路(7)与所述第二热交换器连通，所述第二热交换器通过第三供水管路(8)和第三回水管路(9)与待冷却工艺设备(10)连通。本发明的有益效果是：通过巧妙设计，在冷源和工艺设备之间设置二次热交换组件，即使冷源异常，工艺设备端的冷却水仍可保持较低水平继续循环一定时间，降低设备所需的冷却水温度上升速度，使工艺设备可以安全停机。

Description

一种工艺冷却水系统及其控制方法
技术领域
本申请属于工业循环再利用领域，尤其是涉及一种工艺冷却水系统及其控制方法。
背景技术
工艺冷却水系统，亦称制程冷却水系统，主要用于冷却工艺设备，简单来说就是工艺设备的空调系统。工艺冷却水系统中有冷冻水和冷却水这两个相对独立的系统，冷冻水由冷冻机提供，冷冻水与冷却水进行热交换，使冷却水降温从而降低设备的温度。
现有的工艺冷却水一次侧供水为冷冻水(来自冰机)与二次侧回水为冷却水(来自工艺设备端)，两者通过水泵进入板式换热器进行热交换。经过板式换热器出来的冷却水温度降低，继续给工艺设备降温，形成闭式循环。通过控制一次侧回水端的电动调节阀，来保证二次侧供水的温度稳定：将采集到的二次侧供水的温度信号，上传给PLC(可编程逻辑控制器)，命令一次侧回水端的电动阀动作，通过改变热交换时一次侧的冷源，来保证二次侧供水的温度稳定。如专利CN208419315U公开了一种工艺冷却水循环系统，包括冷却水回水管路、冷却水供水管路以及热交换器，所述热交换器的一侧连接冷却水回水管路，另一侧连接冷却水供水管路，所述冷却水回水管路上依次安装水箱和泵，所述冷却水供水管路上安装过滤器，所述热交换器连接冷水机组，整个系统由PLC控制，所述冷却水供水管路与热交换器的接口处安装一温度传感器，该热交换器与冷水机组连接的回水管路上安装气动比例调节阀。
但是现有的工艺冷却水系统冷源等一旦突然出现异常，将导致冷却水水温迅速上升。而连接各设备的工艺冷却水来自同一主管道，既存在压力波动的问题，若某条生产线发生异常，也会影响其他产线的温度以及压力。上述问题在工业生产中极易产生破坏工艺稳定、减少设备使用寿命等问题，同样对安全生产也会带来挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中应对冷却用水温度、压力异常波动能力的不足，从而提供一种高稳定性工艺冷却水系统及其控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种工艺冷却水系统，包括冷源、第一热交换器和第二热交换器，所述冷源通过第一供水管路和第一回水管路与所述第一热交换器连通，所述第一热交换器通过第二供水管路和第二回水管路与所述第二热交换器连通，所述第二热交换器通过第三供水管路和第三回水管路与待冷却工艺设备连通，其中，所述第二热交换器具有若干个，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第二供水管路和第二回水管路与所述第一热交换器连通，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第三供水管路和第三回水管路与若干所述待冷却工艺设备一一连通。
在其中一个实施例中，所述第一回水管路和第二回水管路上设有阀门。
在其中一个实施例中，还包括控制器和温度传感器，温度传感器设置在所述第二供水管路和第三供水管路上并测量所述第二供水管路和第三供水管路中水温度，所述阀门为电动调节阀门，所述温度传感器和所述阀门分别与所述控制器电连接，所述控制器根据所述温度传感器的温度信号控制所述阀门开闭。
在其中一个实施例中，所述冷源为冰机。
在其中一个实施例中，还包括动力源，所述动力源分别设置并连接在所述第一回水管路、第二回水管路和第三回水管路上。
在其中一个实施例中，所述动力源为水泵。
在其中一个实施例中，还包括若干水箱，水箱一一设置在所述待冷却工艺设备和第二热交换器之间并与所述第三回水管路连通。
在其中一个实施例中，所述水箱为膨胀水箱。
在其中一个实施例中，所述待冷却工艺设备为烧结炉。
一种工艺冷却水系统控制方法，所述工艺冷却水系统包括冷源、第一热交换器和第二热交换器，所述冷源通过第一供水管路和第一回水管路与所述第一热交换器连通，所述第一热交换器通过第二供水管路和第二回水管路与所述第二热交换器连通，所述第二热交换器通过第三供水管路和第三回水管路与待冷却工艺设备连通，其中，所述第二热交换器具有若干个，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第二供水管路和第二回水管路与所述第一热交换器连通，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第三供水管路和第三回水管路与若干所述待冷却工艺设备一一连通，
所述控制方法包括：
步骤10，启动所述冷源；
步骤20，来自冷源的冷冻水依次经过所述第一供水管路、第一热交换器、第一回水管路返回冷源处循环，依次经所述第一热交换器、第二供水管路、第二热交换器、第二回水管路并返回第一热交换器循环的冷却水在所述第一热交换器进行热交换；
步骤30，温度降低后的冷却水经所述第二供水管路到达所述第二热交换器，依次经所述第二热交换器、第三供水管路、待冷却工艺设备、第三回水管路并返回第二热交换器循环的冷却水在所述第二热交换器进行热交换；
步骤40，温度降低后的冷却水经所述第三供水管路到达所述待冷却工艺设备对待冷却工艺设备进行冷却降温，并返回步骤20。
本发明的有益效果是：通过巧妙设计，在冷源和工艺设备之间设置二次热交换组件，即使冷源异常，工艺设备端的冷却水仍可保持较低水平继续循环一定时间，降低设备所需的冷却水温度上升速度，使工艺设备可以安全停机；此次改进使工艺设备端更远离传统的主管道，压力相对比较稳定，各工艺设备端的产线在冷却水系统中相对独立，单条产线发生的异常时，不会影响其他产线的正常生产，极大保证了工业生产的安全、高效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请实施例工艺冷却水系统示意图；
图2是本申请实施例工艺冷却水系统控制方法步骤图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
请参考图1，一种工艺冷却水系统，包括冷源1、第一热交换器2和第二热交换器3。冷源1通过一第一供水管路4和一第一回水管路5与第一热交换器3连通。在其中一种实施方式中，第一供水管路4和第一回水管路5分别在冷源1处和第一热交换器3处连结为一体，形成循环管路，并可在冷源1处和第一热交换器3处弯曲盘绕以提高热交换效果。由冷源1冰冻产生的冷冻水可通过第一供水管路4进入第一热交换器3，并可通过第一回水管路5流出第一热交换器3而流回冷源1。
为了防止冷源出现异常导致突然温升进而影响工艺设备，设置有作为二次热交换组件的第二热交换器3。与上述第一供水管路4和第一回水管路5相类似的，第一热交换器2通过一第二供水管路6和一第二回水管路7与第二热交换器3连通，第二热交换器3通过一第三供水管路8和一第三回水管路9与待冷却工艺设备10连通。为了防止单条产线发生的异常时影响到其他产线上工艺设备的正常生产，第二热交换器3具有若干个，若干第二热交换器3分别通过对应的若干第二供水管路6和第二回水管路7与第一热交换器2连通，若干第二热交换器3分别通过对应的若干第三供水管路8和第三回水管路9与若干待冷却工艺设备10一一连通。任一一个第二热交换器3对应分别连通一第二供水管路6、一第二回水管路7、一第三供水管路8和一第三回水管路9，并对应用于冷却一待冷却工艺设备10。第二热交换器3及其相应的管路可以是一组、两组或其他多组，根据需要设置的多组二次热交换组件可以并联在主管道，即并联在第一热交换器1之后，起到对水温异变的迟滞作用，以及将各冷却工艺设备10彼此独立、互不干扰的作用。
为了便于控制水流，进而保证温度稳定，在其中一个实施例中，第一回水管路5和第二回水管路7上设有阀门11。
为了进一步提高温控效果，在其中一个实施例中，还包括控制器12和温度传感器13，温度传感器13设置在第二供水管路6和第三供水管路8上并测量第二供水管路6和第三供水管路8中水温度。上述阀门11为电动调节阀门，温度传感器13和阀门11分别与控制器12电连接，控制器12根据温度传感器13测量的水温并发出的对应温度信号控制阀门11开闭。在其中一个实施例中，控制器为可编程逻辑控制器PLC。
在其中一个实施例中，冷源1为冰机，冰机1可利用气氨容易压缩液化的性质来制冷。
为了便于驱动和控制冷却水或冷冻水运动，在其中一个实施例中，还包括动力源(图中未示出)，动力源分别设置并连接在第一回水管路5、第二回水管路7和第三回水管路9上。在其中一个实施例中，动力源为水泵。
在其中一个实施例中，还包括若干水箱14，连通在冷却水管路中的水箱14可以充当应急冷源。上述水箱14一一设置在待冷却工艺设备10和第二热交换器3之间并与第三回水管路9连通。
为了保证水箱14的应急降温效果，在其中一个实施例中，水箱14为膨胀水箱。
在其中一个实施例中，待冷却工艺设备10为烧结炉。烧结炉是使粉末压坯通过烧结获得所需的物理、力学性能以及微观结构的专用设备，多用于烘干硅片上的浆料、去除浆料中的有机成分、完成铝背场及栅线烧结。尤其在光纤预制棒烧结工艺中，工艺冷却水系统对烧结炉进行降温保护，防止其变形，起着关键性的作用。工艺冷却水的温度、压力稳定，能够保证烧结炉工艺的稳定以及增加烧结炉的使用寿命。
请参考图1及图2，本申请还涉及一种工艺冷却水系统控制方法，工艺冷却水系统包括冷源1、第一热交换器2和第二热交换器3，冷源1通过第一供水管路4和第一回水管路5与第一热交换器2连通，第一热交换器2通过第二供水管路6和第二回水管路7与第二热交换器3连通，第二热交换器3通过第三供水管路8和第三回水管路9与待冷却工艺设备10连通。其中，第二热交换器3具有若干个，若干第二热交换器3分别通过对应的若干第二供水管路6和第二回水管路7与第一热交换器1连通，若干第二热交换器3分别通过对应的若干第三供水管路8和第三回水管路9与若干待冷却工艺设备10一一连通，
控制方法包括：
步骤10，启动冷源1；
步骤20，来自冷源1的冷冻水依次经过第一供水管路4、第一热交换器2、第一回水管路5返回冷源1处循环，依次经第一热交换器2、第二供水管路6、第二热交换器3、第二回水管路7并返回第一热交换器2循环的冷却水在第一热交换器3进行热交换；
步骤30，温度降低后的冷却水经第二供水管6路到达第二热交换器3，依次经第二热交换器3、第三供水管路8、待冷却工艺设备10、第三回水管路9并返回第二热交换器3循环的冷却水在第二热交换器3进行热交换；
步骤40，温度降低后的冷却水经第三供水管8路到达待冷却工艺设备10对待冷却工艺设备10进行冷却降温，并返回步骤20。
本发明的有益效果是：通过巧妙设计，在冷源和工艺设备之间设置二次热交换组件，即使冷源异常，工艺设备端的冷却水仍可保持较低水平继续循环一定时间，降低设备所需的冷却水温度上升速度，使工艺设备可以安全停机；此次改进使工艺设备端更远离传统的主管道，压力相对比较稳定，各工艺设备端的产线在冷却水系统中相对独立，单条产线发生的异常时，不会影响其他产线的正常生产，极大保证了工业生产的安全、高效。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种工艺冷却水系统，其特征在于，包括冷源(1)、第一热交换器(2)和第二热交换器(3)，所述冷源通过第一供水管路(4)和第一回水管路(5)与所述第一热交换器连通，所述第一热交换器通过第二供水管路(6)和第二回水管路(7)与所述第二热交换器连通，所述第二热交换器通过第三供水管路(8)和第三回水管路(9)与待冷却工艺设备(10)连通，其中，所述第二热交换器具有若干个，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第二供水管路和第二回水管路与所述第一热交换器连通，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第三供水管路和第三回水管路与若干所述待冷却工艺设备一一连通。
2.根据权利要求1所述的工艺冷却水系统，其特征在于，所述第一回水管路(5)和第二回水管路(7)上设有阀门(11)。
3.根据权利要求2所述的工艺冷却水系统，其特征在于，还包括控制器(12)和温度传感器(13)，温度传感器设置在所述第二供水管路和第三供水管路上并测量所述第二供水管路和第三供水管路中水温度，所述阀门(11)为电动调节阀门，所述温度传感器和所述阀门分别与所述控制器电连接，所述控制器根据所述温度传感器的温度信号控制所述阀门开闭。
4.根据权利要求1所述的工艺冷却水系统，其特征在于，所述冷源(1)为冰机。
5.根据权利要求1所述的工艺冷却水系统，其特征在于，还包括动力源，所述动力源分别设置并连接在所述第一回水管路(5)、第二回水管路(7)和第三回水管路(9)上。
6.根据权利要求5所述的工艺冷却水系统，其特征在于，所述动力源为水泵。
7.根据权利要求1所述的工艺冷却水系统，其特征在于，还包括若干水箱(14)，水箱一一设置在所述待冷却工艺设备(10)和第二热交换器(3)之间并与所述第三回水管路(9)连通。
8.根据权利要求7所述的工艺冷却水系统，其特征在于，所述水箱(14)为膨胀水箱。
9.根据权利要求1所述的工艺冷却水系统，其特征在于，所述待冷却工艺设备(10)为烧结炉。
10.一种工艺冷却水系统控制方法，其特征在于，所述工艺冷却水系统包括冷源(1)、第一热交换器(2)和第二热交换器(3)，所述冷源通过第一供水管路(4)和第一回水管路(5)与所述第一热交换器连通，所述第一热交换器通过第二供水管路(6)和第二回水管路(7)与所述第二热交换器连通，所述第二热交换器通过第三供水管路(8)和第三回水管路(9)与待冷却工艺设备(10)连通，其中，所述第二热交换器具有若干个，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第二供水管路和第二回水管路与所述第一热交换器连通，若干所述第二热交换器分别通过对应的若干所述第三供水管路和第三回水管路与若干所述待冷却工艺设备一一连通，
所述控制方法包括：
步骤10，启动所述冷源；
步骤20，来自冷源的冷冻水依次经过所述第一供水管路、第一热交换器、第一回水管路返回冷源处循环，依次经所述第一热交换器、第二供水管路、第二热交换器、第二回水管路并返回第一热交换器循环的冷却水在所述第一热交换器进行热交换；
步骤30，温度降低后的冷却水经所述第二供水管路到达所述第二热交换器，依次经所述第二热交换器、第三供水管路、待冷却工艺设备、第三回水管路并返回第二热交换器循环的冷却水在所述第二热交换器进行热交换；
步骤40，温度降低后的冷却水经所述第三供水管路到达所述待冷却工艺设备对待冷却工艺设备进行冷却降温，并返回步骤20。
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