CN113701549A - 闭式循环油水热交换系统节能控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，包括数据处理模块和人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有检测模块，输出端电性连接有电路控制模块；所述检测模块包括数据监测模块一和数据监测模块二；所述数据监测模块一用于监测设备冷却油箱内油的温度和液位；所述数据监测模块二用于监测闭式冷却塔水箱内水的温度和液位；所述电路控制模块包括油泵控制模块、水泵控制模块、喷淋泵控制模块、风机控制模块和补水控制模块，分别用于控制设备冷却油箱的油泵、闭式冷却塔的水泵、闭式冷却塔的喷淋泵、闭式冷却塔的风机和闭式冷却塔的补水泵的运行。对应的，本发明还提供了闭式循环油水热交换系统节能控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及冷却系统技术领域，具体涉及闭式循环油水热交换系统节能控制装置及控制方法。
背景技术
随着新技术的研究发展和工业化生产，设备的工作功率不断增大，有效散热已经成为保证设备安全运行和性能正常发挥的重要基础。其中，电力行业的高压及特高压直流输电、柔性输变电、风力发电、核电等技术领域，对冷却技术提出了非常高的要求。闭式冷却塔作为一种冷却设备，适用于对循环水质要求较高的各种冷却系统。闭式冷却塔将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果；由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。
现有技术中，闭式冷却塔在进行油水热交换过程中，油泵和水泵的电机运行频率不可调节，不能根据系统运行的实际状况进行灵活控制冷却(即不管冷却水温度高低或者油箱内油的温度高低，油泵和水泵的电机一直处于高速运转中)，这就造成了资源的浪费，而且增加了维护成本。特别是随着国家节能减排政策的实施，加强新型节能环保技术、装备和产品的研发应用，提高能源利用率，降低产品能耗，推进节能减排及生态环境保护成为公司后续发展的重中之重。
发明内容
本申请的目的在于提供一种闭式循环油水热交换系统节能控制装置，用以克服现有技术中存在的上述问题。本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制装置可以根据系统运行的实际状况灵活控制冷却，在进行油水热交换过程中，通过对水泵和油泵的变频控制，实现对设备冷却油箱内油温的精准控制，从而达到节能减耗的目的。对应的，本申请还提供了一种闭式循环油水热交换系统节能控制方法。
对于控制装置而言，本申请的技术方案为：闭式循环油水热交换系统节能控制装置，包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有检测模块，输出端电性连接有电路控制模块；所述检测模块包括数据监测模块一和数据监测模块二；所述数据监测模块一包括设于设备冷却油箱内的温度传感器一和液位传感器一，分别用于监测设备冷却油箱内的油温和液位，并发送给数据处理模块；所述数据监测模块二包括设于闭式冷却塔水箱内的温度传感器二和液位传感器二，分别用于监测闭式冷却塔水箱内的水温和液位，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括油泵控制模块、水泵控制模块、喷淋泵控制模块、风机控制模块和补水控制模块；所述油泵控制模块与设备冷却油箱的油泵相连，用于控制油泵的运行；所述水泵控制模块与闭式冷却塔的水泵相连，用于控制水泵的运行；所述喷淋泵控制模块与闭式冷却塔的喷淋泵相连，用于控制喷淋泵的运行；所述风机控制模块与闭式冷却塔的风机相连，用于控制风机的运行；所述补水控制模块与闭式冷却塔的补水泵相连，用于控制补水泵的运行。
与现有技术相比，本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制装置可以根据系统运行的实际状况进行灵活控制冷却，并在人机界面模块上显示实时数据，以实现对闭式循环油水热交换系统的远程监控，使用操作简便，提高了工作效率，降低了人工成本；在进行油水热交换过程中，通过液位传感器分别检测设备冷却油箱内的液位以及闭式冷却塔水箱内的液位，在液位达到设定值时，由数据处理模块控制，根据温度传感器检测到的油箱内的油温情况，对水泵和油泵进行变频控制(使水泵和油泵的电机始终处于合适的工作范围内)，实现对设备冷却油箱内油温的精准控制，从而达到节能减耗的目的。
作为优化，所述数据监测模块一还包括设于设备冷却油箱内的流量传感器一，用于监测设备冷却油箱内油的流量；所述数据监测模块二还包括设于闭式冷却塔水箱内的流量传感器二，用于监测闭式冷却塔水箱内水的流量。
作为优化，所述数据处理模块通过VPN模块与远端监控实现以太网通讯。从而，VPN用户可以通过互联网访问数据处理模块，实现对闭式循环油水热交换系统的远端监控功能。
作为优化，所述数据处理模块的可以为西门子smart 200系列PLC。西门子smart200系列PLC处理速度快、运行稳定、产品配置灵活，且使用简单方便、价格便宜，有助于本申请的控制系统实现更紧凑的尺寸和更低的功耗，使得整个系统的搭建成本更低。进一步的，所述人机界面模块可以为西门子smart line系列触摸屏。西门子smart line系列触摸屏经济性好，功能完善，可以与多种类型的西门子PLC进行通讯，适用范围广，方便工作人员在现场的调试。
作为优化，所述人机界面模块与数据处理模块可以通过RJ45网口实现通讯。RJ45网口成本低、连接可靠且无任何信号衰减，使得触摸屏与处理器在传输数据的过程中不易受到周围环境的影响，且不存在信号的衰减，提高了通信的可靠性。
对于控制方法而言，本申请的技术方案为：闭式循环油水热交换系统节能控制方法，其使用前述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置来控制闭式冷却塔的油水热交换工作；该方法包括以下步骤，S1：控制装置开始运行，首先通过数据处理模块自检，判断通过人机界面模块设定的各项参数是否正确，若不正确，则报警并停止运行；若正确，则正常运行，并进行后续步骤；S2：液位传感器二检测闭式冷却塔水箱内的液位，同时，液位传感器一检测设备冷却油箱内的液位，并发送至数据处理模块，判断液位是否符合设定值；S3：若采集到的油箱液位低于设定值，则报警并停止运行，若采集到的油箱液位满足设定值，则温度传感器一检测油箱内的油温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于设定值时，数据处理模块通过油泵控制模块控制油泵运行；若采集到的水箱液位小于设定值，则数据处理模块通过补水控制模块控制补水泵启动，对水箱进行补水，直到水箱液位达到设定值；若采集到的水箱液位满足设定值，则温度传感器一检测设备冷却油箱内的油温，同时温度传感器二检测闭式冷却塔水箱内的水温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于设定值时，数据处理模块通过水泵控制模块控制水泵运行，当采集到的水温高于设定值时，数据处理模块通过喷淋泵控制模块和风机控制模块控制喷淋泵和风机运行。
与现有技术相比，本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制方法在进行油水热交换过程中，通过液位传感器分别检测设备冷却油箱内的液位以及闭式冷却塔水箱内的液位，在液位达到设定值时，由数据处理模块控制，根据温度传感器检测到的油箱内的油温情况，对水泵和油泵进行变频控制(使水泵和油泵的电机始终处于合适的工作范围内)，实现对设备冷却油箱内油温的精准控制，提高了冷却塔的冷却换热效果，降低了能耗，提高了节能性和环保性。
附图说明
图1是本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制装置的原理图；
图2是本申请中的油泵控制模块的电路图；
图3是本申请中的水泵控制模块的电路图；
图4是本申请中的风机控制模块的电路图；
图5是本申请中的喷淋泵控制模块的电路图；
图6是本申请中的补水控制模块的电路图；
图7是本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的说明，但并不作为对本申请限制的依据。
参见图1至图6，本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有检测模块，输出端电性连接有电路控制模块；所述检测模块包括数据监测模块一和数据监测模块二；所述数据监测模块一包括设于设备冷却油箱内的温度传感器一和液位传感器一，分别用于监测设备冷却油箱内油的温度和液位，并发送给数据处理模块；所述数据监测模块二包括设于闭式冷却塔水箱内的温度传感器二和液位传感器二，分别用于监测闭式冷却塔水箱内水的温度和液位，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括油泵控制模块、水泵控制模块、喷淋泵控制模块、风机控制模块和补水控制模块；所述油泵控制模块与设备冷却油箱的油泵相连，用于控制油泵的运行；所述水泵控制模块与闭式冷却塔的水泵相连，用于控制水泵的运行(水泵包括水泵本体和散热风机)；所述喷淋泵控制模块与闭式冷却塔的喷淋泵相连，用于控制喷淋泵的运行；所述风机控制模块与闭式冷却塔的风机相连，用于控制风机的运行；所述补水控制模块与闭式冷却塔的补水泵相连，用于控制补水泵的运行。
本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制装置在进行油水热交换过程中，通过液位传感器二判断闭式冷却塔水箱内水的液位，在液位满足设定值后，再根据采集的油温判断是否启动水泵；通过液位传感器一判断设备冷却油箱内油的液位，在液位满足设定值后，再根据采集的油温判断是否启动油泵；从而达到对水路和油路双精确控制的目的。
实施例：
本实施例中，所述数据监测模块一还包括设于设备冷却油箱内的流量传感器一，用于监测设备冷却油箱内油的流量；所述数据监测模块二还包括设于闭式冷却塔水箱内的流量传感器二，用于监测闭式冷却塔水箱内水的流量。当检测到的油流量或水流量未达到设定值时，会发出报警信号，保证水泵和油泵的顺利运转。
本实施例中，所述数据处理模块通过VPN模块与远端监控实现以太网通讯；所述数据处理模块与VPN模块使用RJ45网口通过TCP/IP协议实现通讯；所述VPN模块与远端监控使用RJ45网口通过互联网实现通讯。所述VPN模块主要由VPN路由器搭建，VPN模块运行用户通过互联网访问数据处理模块，实现远端监控功能。
本实施例中，所述数据处理模块的可以为西门子smart 200系列PLC。西门子smart200系列PLC处理速度快、运行稳定、产品配置灵活，且使用简单方便、价格便宜，有助于本申请的控制系统实现更紧凑的尺寸和更低的功耗，使得整个系统的搭建成本更低。进一步的，所述人机界面模块可以为西门子smart line系列触摸屏。西门子smart line系列触摸屏经济性好，功能完善，可以与多种类型的西门子PLC进行通讯，适用范围广，方便工作人员在现场的调试。
本实施例中，所述人机界面模块与数据处理模块通过RJ45网口实现通讯。RJ45网口成本低、连接可靠且无任何信号衰减，使得触摸屏与处理器在传输数据的过程中不易受到周围环境的影响，且不存在信号的衰减，提高了通信的可靠性。
本实施例中，所述油泵控制模块包括变频器和电动机保护断路器；所述变频器的输出端与油泵相连接，输入端与数据处理模块电性连接。参见图2，其中，PM1为油泵，1QF为电动机保护断路器，UFYP为变频器。UFYP使用RS485串口通过USS通信协议与数据处理模块实现通讯，接收数据处理模块发出的指令，根据指令换算油泵电机的运行频率，并将电机状态参数反馈给数据处理模块。
本实施例中，所述水泵控制模块包括变频器、控制开关和电动机保护断路器；所述变频器的输出端与水泵本体相连，所述控制开关的输出端与水泵的散热风机相连；所述变频器和控制开关均与数据处理模块电性连接。参见图3，其中PM3为水泵本体，FM3为水泵的散热风机，5QF为电动机保护断路器，UFSP为变频器，KA11为控制开关。UFSP使用RS485串口通过USS通信协议与数据处理模块实现通讯，接收数据处理模块发出的指令，根据指令换算水泵电机的运行频率，并将电机状态参数反馈给数据处理模块；KA11接收数据处理模块发出的指令，在水泵运行的同时控制FM3运行。
本实施例中，所述风机控制模块包括交流接触器和电动机保护断路器；所述交流接触器的输出端与闭式冷却塔风机相连，输入端与数据处理模块电性连接。参见图4，其中FM1、FM2为冷却塔风机，2QF、3QF为电动机保护断路器，2KM、3KM为交流接触器。2KM和3KM接收数据处理模块发出的指令，根据指令各自决定是否启动FM1和FM2。
本实施例中，所述喷淋泵控制模块包括接触器和电动机保护断路器，所述交流接触器的输出端与喷淋泵相连，输入端与数据处理模块电性连接。参见图5，其中PM2为闭式冷却塔的喷淋泵，4QF为电动机保护断路器，4KM为交流接触器。4KM接收数据处理模块发出的指令，根据指令决定是否启动PM2。
本实施例中，所述补水控制模块包括交流接触器和电动机保护断路器，所述交流接触器的输出端与补水泵相连，输入端与数据处理模块电性连接。参见图6，其中PM4为闭式冷却塔的补水泵，6QF为电动机保护断路器，6KM为交流接触器。6KM接收数据处理模块发出的指令，根据指令决定是否启动PM4。
参见图7，在上述具体实施例中，本申请的闭式循环油水热交换系统节能控制方法，其使用前述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置来控制闭式冷却塔的油水热交换工作；该方法包括以下步骤，S1：控制装置开始运行，首先通过数据处理模块自检，判断通过人机界面模块设定的各项参数是否正确，若不正确，则报警并停止运行(工作人员进行检修)；若正确，则正常运行，并进行后续步骤；S2：液位传感器二检测闭式冷却塔水箱内的液位，同时，液位传感器一检测设备冷却油箱内的液位，并发送至数据处理模块，判断液位是否符合设定值；S3：若采集到的油箱液位低于2米时，则报警并停止运行(工作人员向油箱内加油)，若采集到的油箱液位满足2米时，则温度传感器一检测油箱内的油温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于55℃时，数据处理模块通过油泵控制模块控制油泵运行；若采集到的水箱液位小于2米时，则数据处理模块通过补水控制模块控制补水泵启动，对水箱进行补水，直到水箱液位达到2米后再控制补水泵关闭；若采集到的水箱液位满足2米时，则温度传感器一检测设备冷却油箱内的油温，同时温度传感器二检测闭式冷却塔水箱内的水温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于55℃时，数据处理模块通过水泵控制模块控制水泵运行，当采集到的水温高于35℃时，数据处理模块通过喷淋泵控制模块和风机控制模块控制喷淋泵和风机运行(对水箱进行降温，直到水箱内的水温下降到设定值时，控制风机和喷淋泵关闭)。
数据处理模块通过PID运行计算给定的数据控制水泵变频器或油泵变频器，从而控制水泵或油泵的运行；即油泵和水泵运行根据各自的PID指令执行。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。
Claims (6)
1.闭式循环油水热交换系统节能控制装置，其特征在于：包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有检测模块，输出端电性连接有电路控制模块；所述检测模块包括数据监测模块一和数据监测模块二；所述数据监测模块一包括设于设备冷却油箱内的温度传感器一和液位传感器，分别用于监测设备冷却油箱内的油温和液位，并发送给数据处理模块；所述数据监测模块二包括设于闭式冷却塔水箱内的温度传感器二和液位传感器二，分别用于监测闭式冷却塔水箱内的水温和液位，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括油泵控制模块、水泵控制模块、喷淋泵控制模块、风机控制模块和补水控制模块；所述油泵控制模块与设备冷却油箱的油泵相连，用于控制油泵的运行；所述水泵控制模块与闭式冷却塔的水泵相连，用于控制水泵的运行；所述喷淋泵控制模块与闭式冷却塔的喷淋泵相连，用于控制喷淋泵的运行；所述风机控制模块与闭式冷却塔的风机相连，用于控制风机的运行；所述补水控制模块与闭式冷却塔的补水泵相连，用于控制补水泵的运行。
2.根据权利要求1所述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，其特征在于：所述数据监测模块一还包括设于设备冷却油箱内的流量传感器一，用于监测设备冷却油箱内油的流量；所述数据监测模块二还包括设于闭式冷却塔水箱内的流量传感器二，用于监测闭式冷却塔水箱内水的流量。
3.根据权利要求1所述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，其特征在于：所述数据处理模块通过VPN模块与远端监控实现以太网通讯。
4.根据权利要求1所述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，其特征在于：所述数据处理模块为西门子smart 200系列PLC。
5.根据权利要求4所述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置，其特征在于：所述人机界面模块与数据处理模块通过RJ45网口实现通讯。
6.闭式循环油水热交换系统节能控制方法，其特征在于，该方法使用权利要求1所述的闭式循环油水热交换系统节能控制装置来控制闭式冷却塔的油水热交换工作；该方法包括以下步骤，
S1：控制装置开始运行，首先通过数据处理模块自检，判断通过人机界面模块设定的各项参数是否正确，若不正确，则报警并停止运行；若正确，则正常运行，并进行后续步骤；
S2：液位传感器二检测闭式冷却塔水箱内的液位，同时，液位传感器一检测设备冷却油箱内的液位，并发送至数据处理模块，判断液位是否符合设定值；
S3：
若采集到的油箱液位低于设定值，则报警并停止运行，若采集到的油箱液位满足设定值，则温度传感器一检测油箱内的油温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于设定值时，数据处理模块通过油泵控制模块控制油泵运行；
若采集到的水箱液位小于设定值，则数据处理模块通过补水控制模块控制补水泵启动，对水箱进行补水，直到水箱液位达到设定值；若采集到的水箱液位满足设定值，则温度传感器一检测设备冷却油箱内的油温，同时温度传感器二检测闭式冷却塔水箱内的水温，并发送至数据处理模块；当采集到的油温高于设定值时，数据处理模块通过水泵控制模块控制水泵运行；当采集到的水温高于设定值时，数据处理模块通过喷淋泵控制模块和风机控制模块控制喷淋泵和风机运行。
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