CN112797656A - 一种极高极低温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温度控制技术领域，提供一种极高极低温度控制系统，旨在解决现有温控系统无法实现极高极低温度控温以及能耗大、稳定性差的问题，包括微电脑处理器、厂务冷却水系统、冷媒制冷系统和循环液系统；所述厂务冷却水系统包括厂务水管路和依次设置在厂务水管路上的厂务水过滤器和冷却电磁阀，厂务水管路上还贯通安装有厂务水支路，且厂务水支路上安装有控温电磁阀；所述冷媒制冷系统包括制冷管路和依次安装在制冷管路上的压缩机、冷凝器、高压传感器、冷媒过滤器、视液镜、主电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器和低压传感器，制冷管路内设有冷媒。本发明尤其适用于极高极低温度的温控，具有较高的社会使用价值和应用前景。

Description

一种极高极低温度控制系统

技术领域

本发明涉及精密控温技术领域，具体涉及一种极高极低温度控制系统。

背景技术

现有技术可以实现精密控温，但控温范围区间涵盖面不广，都有各自的稳定控温区间。

现有技术1为常规压缩机制冷系统，其最低控温点可以达到-30℃，控温范围广(-30℃～90℃)，但是存在以下弊端：1、不节能，在+30℃～90℃控温时，压缩机同步运行，造成电量的浪费；2、由于在+60℃～90℃控温时，压缩机同步运行，过高的温度会影响到压缩机的运行稳定性，导致控温精度稳定性差，压缩机长时间高温运行，影响压缩机的性能及运行寿命；3、为保证压缩机在+60℃～90℃控温时能够较稳定的运行，压缩机运行时将频率降低运行，以保证压缩机不会过热，但压缩机降频运行会导致制冷量的同步降低，最终导致此系统在+60℃～90℃此区间运行时的制冷量性能。

现有技术2，如图2所示，由微电脑处理系统分析匹配控温系统电磁阀1-2的输出频率，从而调节厂务冷却水的流量，控制换热器内所需的换热量，最后由微电脑处理系统分析匹配控温系统加热丝1-1的输出功率，进行微调，使控温精度达到±0.1℃，由于此系统中制冷量依靠厂务冷却水和循环液的换热，管路内的厂务冷却水的温度为18℃±2℃，导致控温范围不能达到30℃以下。

为此，我们提出了一种极高极低温度控制系统。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种极高极低温度控制系统，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决现有温控系统无法实现极高极低温度控温以及能耗大、稳定性差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种极高极低温度控制系统，包括微电脑处理器、厂务冷却水系统、冷媒制冷系统和循环液系统；

所述厂务冷却水系统包括厂务水管路和依次设置在厂务水管路上的厂务水过滤器和冷却电磁阀，厂务水管路上还贯通安装有厂务水支路，且厂务水支路上安装有控温电磁阀；

所述冷媒制冷系统包括制冷管路和依次安装在制冷管路上的压缩机、冷凝器、高压传感器、冷媒过滤器、视液镜、主电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器和低压传感器，制冷管路内设有冷媒；

冷凝器上还连接有厂务水管路，用于对制冷管路内的冷媒蒸气和厂务水管路内的水换热，冷媒蒸气转变成液体，将冷媒和厂务水的热量传递至空气中；压缩机、冷凝器、蒸发器和气液分离器相结合用于构建制冷系统对制冷管路内的冷媒循环制冷；冷媒过滤器用于对冷媒过滤净化；视液镜用于确定冷媒制冷系统内冷媒的品质和含水量；主电子膨胀阀用于调节制冷管路内的冷媒供液量；高压传感器和低压传感器组合用于对制冷管路内的冷媒压力进行检测；

所述制冷管路上贯通设有制冷支路Ⅰ和制冷支路Ⅱ，制冷支路Ⅰ的输入端位于压缩机下游，且输出端位于主电子膨胀阀下游，制冷支路Ⅰ上安装有热气电子膨胀阀；制冷支路Ⅱ的输入端位于视液镜的下游，且输出端位于气液分离器的上游，制冷支路Ⅱ上安装有压缩机冷却电子膨胀阀；

所述循环液系统包括循环液管路和依次安装在循环液管路上的循环液过滤器Ⅰ、流量计、三通阀Ⅰ、厂务冷却水换热器、三通阀Ⅱ、水箱、循环液过滤器Ⅱ、水泵和温度传感器，循环液管路内设有需要精密控温的目标循环流体；

循环液过滤器Ⅰ和循环液过滤器Ⅱ用于对目标循环流体过滤净化；流量计用于对目标循环流体的通过量检测；厂务冷却水换热器上还连接有厂务水支路，用于对目标循环流体与厂务水进行热量交换，目标循环流体带走厂务水的冷量；水箱内设有为微电脑处理器所控制输出频率的加热丝；水泵用于驱动目标循环流体循环流动；温度传感器用于对目标循环流体的温度检测；循环液支路贯通经过蒸发器，用于对目标循环流体与冷媒进行热量交换，目标循环流体带走冷媒的冷量；

所述三通阀Ⅰ的第三接口上安装有循环液支路Ⅰ，且循环液支路的另一端与三通阀Ⅱ的第三接口相连通。

优选的，所述水箱内设有循环液高温传感器和循环液低温传感器，用于对目标循环液温度过高或过低监测保护。

优选的，所述水箱上还设有用于目标循环流体补充的补液水箱。

优选的，所述循环液管路位于水泵下游的一段上安装有压力表，用于测量循环液管路内目标循环液的压力。

优选的，所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅱ，循环液支路Ⅱ的输入端位于流量计下游，循环液支路Ⅱ上安装有排液手阀。

优选的，所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅲ，循环液支路Ⅲ的输入端和输出端分别位于流量计下游和压力表下游，循环液支路Ⅲ上安装有支道手阀。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种极高极低温度控制系统，具备以下有益效果：

1、本发明通过温度区分以设定的目标温度进行制冷的切换，温度调控范围大，实现了极高极低温度控制，且节约了压缩机的能耗并提高了压缩机的使用寿命，同时能避免压缩机过热而造成制冷系统不稳定的情况。

2、本发明通过厂务冷却水进行换热制冷，在合理范围内加大或减小厂务冷却水的流量可以有效增大或减小此制冷系统的制冷量，高温时制冷量大。

3、本发明的加热丝为微电脑处理器控制输出频率，对目标循环流体温度进行微调，从而达到目标循环流体温度的精密控温。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种极高极低温度控制系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明的温度控制系统图；

图2为现有技术的温度控制系统图。

图中：厂务水过滤器1、控温电磁阀2、冷却电磁阀3、冷凝器4、压缩机5、热气电子膨胀阀6、主电子膨胀阀7、视液镜8、压缩机冷却电子膨胀阀9、高压传感器10、冷媒过滤器11、气液分离器12、低压传感器13、排液手阀14、厂务水过滤器15、流量计16、三通阀Ⅰ17、厂务冷却水换热器18、分流手阀19、三通阀Ⅱ20、蒸发器21、加热丝22、水箱23、补液水箱24、过滤器25、水泵26、压力表27、温度传感器28。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明进一步说明：

实施例1

一种极高极低温度控制系统，包括微电脑处理器、厂务冷却水系统、冷媒制冷系统和循环液系统；

所述厂务冷却水系统包括厂务水管路和依次设置在厂务水管路上的厂务水过滤器1和冷却电磁阀3，厂务水管路上还贯通安装有厂务水支路，且厂务水支路上安装有控温电磁阀2；

所述冷媒制冷系统包括制冷管路和依次安装在制冷管路上的压缩机5、冷凝器4、高压传感器10、冷媒过滤器11、视液镜8、主电子膨胀阀7、蒸发器21、气液分离器12和低压传感器13，制冷管路内设有冷媒；

冷凝器4上还连接有厂务水管路，用于对制冷管路内的冷媒蒸气和厂务水管路内的水换热，冷媒蒸气转变成液体，将冷媒和厂务水的热量传递至空气中；压缩机5、冷凝器4、蒸发器21和气液分离器12相结合用于构建制冷系统对制冷管路内的冷媒循环制冷；冷媒过滤器11用于对冷媒过滤净化；视液镜8用于确定冷媒制冷系统内冷媒的品质和含水量；主电子膨胀阀7用于调节制冷管路内的冷媒供液量；高压传感器10和低压传感器13组合用于对制冷管路内的冷媒压力进行检测；

所述制冷管路上贯通设有制冷支路Ⅰ和制冷支路Ⅱ，制冷支路Ⅰ的输入端位于压缩机5下游，且输出端位于主电子膨胀阀7下游，制冷支路Ⅰ上安装有热气电子膨胀阀6；制冷支路Ⅱ的输入端位于视液镜8的下游，且输出端位于气液分离器12的上游，制冷支路Ⅱ上安装有压缩机冷却电子膨胀阀9；

所述循环液系统包括循环液管路和依次安装在循环液管路上的循环液过滤器Ⅰ15、流量计16、三通阀Ⅰ17、厂务冷却水换热器18、三通阀Ⅱ20、水箱23、循环液过滤器Ⅱ25、水泵26和温度传感器28，循环液管路内设有需要精密控温的目标循环流体；

循环液过滤器Ⅰ15和循环液过滤器Ⅱ25用于对目标循环流体过滤净化；流量计16用于对目标循环流体的通过量检测；厂务冷却水换热器18上还连接有厂务水支路，用于对目标循环流体与厂务水进行热量交换，目标循环流体带走厂务水的冷量；水箱23内设有微电脑处理器所控制输出频率的加热丝22，对目标循环流体温度进行微调，从而达到目标循环流体温度的精密控温；水泵26用于驱动目标循环流体循环流动；温度传感器28用于对目标循环流体的温度检测；循环液支路贯通经过蒸发器21，用于对目标循环流体与冷媒进行热量交换，目标循环流体带走冷媒的冷量；循环液管路位于水泵26下游的一段上安装有压力表27，用于测量循环液管路内目标循环液的压力。

所述三通阀Ⅰ17的第三接口上安装有循环液支路Ⅰ，且循环液支路的另一端与三通阀Ⅱ20的第三接口相连通；

本实施例中，当温度设定值SV位于，+30℃≤SV(设定的目标温度)＜90℃时，由微电脑处理器分析匹配控温系统，使用厂务冷却水进行降温。此时：

S1、三通阀Ⅰ17导通从流量计16至厂务冷却水换热器18的管路，同时关闭从流量计16至蒸发器21的管路；

S2、三通阀Ⅱ20导通从厂务冷却水换热器18至水箱23的管路，同时关闭三通阀Ⅱ20其他阀门；

S3、压缩机5停止运行，冷却电磁阀3关闭；

S4、循环流体流经厂务冷却水换热器18时，经温度传感器28采集循环流体温度信号后，由微电脑处理器分析匹配控温系统中电磁阀2输出频率进行厂务冷却水流量调节，进而调节换热量，厂务冷却水换热器18中循环流体与厂务冷却水换热，循环流体带走厂务冷却水的冷量，从而降低循环流体的温度，循环液流至水箱23中后再由微电脑处理器分析匹配控温系统加热丝22的输出频率，进行循环流体温度的微调，从而达到目标循环流体温度控温精确值±0.1℃。

本实施例中，当温度设定值SV位于，-30℃＜SV(设定的目标温度)＜30℃时，由微电脑处理器分析匹配控温系统，使用冷媒制冷系统进行降温。此时：

S1、三通阀Ⅰ17导通从流量计16至蒸发器21的管路，同时关闭流向厂务冷却水换热器18的管路；

S2、三通阀Ⅱ20导通从蒸发器21至水箱23的管路，同时关闭三通阀Ⅱ20的其他阀门；

S3、压缩机5开始运行，电磁阀2关闭，冷却电磁阀3打开；

S4、循环流体流经蒸发器21时，经温度传感器28采集循环流体温度信号后，由微电脑处理器分析匹配控温系统中热气电子膨胀阀6、主电子膨胀阀7开度的调节及压缩机5运行频率调节，进而调节换热量，蒸发器21中循环流体与冷媒进行换热，循环流体带走冷媒的冷量，从而降低循环流体的温度；循环液流至水箱23中后再由微电脑处理器分析匹配控温系统加热丝22的输出频率，进行循环流体温度的微调，从而达到目标循环流体温度控温精确值±0.1℃。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图1所示，所述水箱23内设有循环液高温传感器和循环液低温传感器，用于对目标循环液温度过高或过低监测保护。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图1所示，所述水箱23上还设有用于目标循环流体补充的补液水箱24。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图1所示，所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅱ，循环液支路Ⅱ的输入端位于流量计16下游，循环液支路Ⅱ上安装有排液手阀14，用于循环液的排放和更换。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，如图1所示，所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅲ，循环液支路Ⅲ的输入端和输出端分别位于流量计16下游和压力表27下游，循环液支路Ⅲ上安装有支道手阀19。

其他未描述结构参照实施例1。

根据本发明上述实施例的极高极低温度控制系统，通过温度区分以设定的目标温度进行制冷的切换，节约了压缩机的能耗并提高了压缩机的使用寿命，同时能避免压缩机过热而造成制冷系统不稳定的情况，通过厂务冷却水进行换热制冷，在合理范围内加大或减小厂务冷却水的流量可以有效增大或减小此制冷系统的制冷量，高温时制冷量大。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种极高极低温度控制系统，其特征在于，包括微电脑处理器、厂务冷却水系统、冷媒制冷系统和循环液系统；

所述厂务冷却水系统包括厂务水管路和依次设置在厂务水管路上的厂务水过滤器(1)和冷却电磁阀(3)，厂务水管路上还贯通安装有厂务水支路，且厂务水支路上安装有控温电磁阀(2)；

所述冷媒制冷系统包括制冷管路和依次安装在制冷管路上的压缩机(5)、冷凝器(4)、高压传感器(10)、冷媒过滤器(11)、视液镜(8)、主电子膨胀阀(7)、蒸发器(21)、气液分离器(12)和低压传感器(13)，制冷管路内设有冷媒；

冷凝器(4)上还连接有厂务水管路，用于对制冷管路内的冷媒蒸气和厂务水管路内的水换热，冷媒蒸气转变成液体，将冷媒和厂务水的热量传递至空气中；压缩机(5)、冷凝器(4)、蒸发器(21)和气液分离器(12)相结合用于构建制冷系统对制冷管路内的冷媒循环制冷；冷媒过滤器(11)用于对冷媒过滤净化；视液镜(8)用于确定冷媒制冷系统内冷媒的品质和含水量；主电子膨胀阀(7)用于调节制冷管路内的冷媒供液量；高压传感器(10)和低压传感器(13)组合用于对制冷管路内的冷媒压力进行检测；

所述制冷管路上贯通设有制冷支路Ⅰ和制冷支路Ⅱ，制冷支路Ⅰ的输入端位于压缩机(5)下游，且输出端位于主电子膨胀阀(7)下游，制冷支路Ⅰ上安装有热气电子膨胀阀(6)；制冷支路Ⅱ的输入端位于视液镜(8)的下游，且输出端位于气液分离器(12)的上游，制冷支路Ⅱ上安装有压缩机冷却电子膨胀阀(9)；

所述循环液系统包括循环液管路和依次安装在循环液管路上的循环液过滤器Ⅰ(15)、流量计(16)、三通阀Ⅰ(17)、厂务冷却水换热器(18)、三通阀Ⅱ(20)、水箱(23)、循环液过滤器Ⅱ(25)、水泵(26)和温度传感器(28)，循环液管路内设有需要精密控温的目标循环流体；

循环液过滤器Ⅰ(15)和循环液过滤器Ⅱ(25)用于对目标循环流体过滤净化；流量计(16)用于对目标循环流体的通过量检测；厂务冷却水换热器(18)上还连接有厂务水支路，用于对目标循环流体与厂务水进行热量交换，目标循环流体带走厂务水的冷量；水箱(23)内设有为微电脑处理器所控制输出频率的加热丝(22)；水泵(26)用于驱动目标循环流体循环流动；温度传感器(28)用于对目标循环流体的温度检测；循环液支路贯通经过蒸发器(21)，用于对目标循环流体与冷媒进行热量交换，目标循环流体带走冷媒的冷量；

所述三通阀Ⅰ(17)的第三接口上安装有循环液支路Ⅰ，且循环液支路的另一端与三通阀Ⅱ(20)的第三接口相连通。

2.如权利要求1所述的一种极高极低温度控制系统，其特征在于：所述水箱(23)内设有循环液高温传感器和循环液低温传感器，用于对目标循环液温度过高或过低监测保护。

3.如权利要求1所述的一种极高极低温度控制系统，其特征在于：所述水箱(23)上还设有用于目标循环流体补充的补液水箱(24)。

4.如权利要求1所述的一种极高极低温度控制系统，其特征在于：所述循环液管路位于水泵(26)下游的一段上安装有压力表(27)，用于测量循环液管路内目标循环液的压力。

5.如权利要求1所述的一种极高极低温度控制系统，其特征在于：所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅱ，循环液支路Ⅱ的输入端位于流量计(16)下游，循环液支路Ⅱ上安装有排液手阀(14)。

6.如权利要求1所述的一种极高极低温度控制系统，其特征在于：所述循环液管路上贯通设有循环液支路Ⅲ，循环液支路Ⅲ的输入端和输出端分别位于流量计(16)下游和压力表(27)下游，循环液支路Ⅲ上安装有支道手阀(19)。

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