CN114485000B - 一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统及其控制方法，制冷系统包括制冷功能模块和智能控制模块，制冷功能模块包括多个冰水模块；冰水模块分别通过附属管路连接至内循环水箱和外循环水箱；外循环水箱通过外循环水泵将冷却水供给至用户侧的换热设备；冰水模块的第一管路上设置有第一电动蝶阀，第二管路上设置有第二电动蝶阀；第三管路上设置有内循环水泵；所述智能控制模块包括群控主控制器、冰水模块控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、冗余控制器，多个控制器通过交换机连接至上位机，冗余控制器在增加新的冰水模块时作为冰水模块控制器对其进行控制；智能控制模块对冰水模块的出水温度和外循环水箱的液位进行控制。

Description

一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统及其控制方法，属于乳制品行业工艺装备领域。

背景技术

在乳制品冷却工艺中，乳品巴氏消毒等工艺环节，需要采用0℃～6℃冷却水进行降温，并且用户侧的管路及换热设备较为复杂，冷却水的温度过高会影响换热，从而导致乳品质量下降。传统的用于乳制品冷却工艺的制冷系统仅采用定频的制冷主机，无法精准控制制冷系统的冷量输出；并且，如果直接采用纯水进行制冷，容易出现壳管冻裂等情况。通常需要在水中加入乙二醇等降低其冰点温度，以防止壳管冻裂；但对于乳制品的冷却工艺而言，这种传统的技术可能存在污染乳制品的风险，因此需要将冷却水的水温提升至2℃以上，从而减少或者避免在水中添加乙二醇。

进一步，由于乳制品制造工艺的需求会时有变化，而传统乳制品冷却工艺的冷却机房大多由制冷主机、水泵、水箱等构成，其所有设备及管路均需要一次性投资、安装；从而由于制造需求的增加而对制冷机房进行改建变得非常困难。并且，乳制品工艺的冷却需求与工厂投产量直接相关，制冷系统的冷量需求也可能分几个阶段递增，传统的制冷系统想要与乳制品工艺发展需求相匹配，会增加不必要的生产成本。

最后，传统的制冷系统采用回水温度控制制冷主机及水泵开启数量，在初期运行过程及设备切换时，均存在回水未充分冷却至设定温度就供给至冷却末端，以及传统的制冷系统的温度受管路气泡等影响，存在检测不准确等问题，导致系统控制失效，会引发乳品质量不稳定等问题。

发明内容

为了解决目前存在的上述问题，本发明提供了一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统及其控制方法，所述技术方案如下：

本发明的制冷系统包括制冷功能模块和智能控制模块，通过智能控制模块的智能化控制方法，实现乳制品冷却工艺的恒低温的冷却水供给；对于乳制品冷却工艺而言，制冷系统的冷却效果越好，越有助于提升乳制品口感和品质。进一步，本发明制冷系统中，制冷功能模块和智能控制模块能够根据产能需求的增加而分期投入；并且制冷功能模块和智能控制模块相互独立，非常便于安装使用。

根据本发明的技术方案，一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统，包括制冷功能模块和智能控制模块，所述制冷功能模块包括多个冰水模块、内循环水箱、外循环水箱；其中，多个冰水模块用于为用户侧的换热设备提供设定温度的冷却水；所述冰水模块分别通过附属管路连接至内循环水箱和外循环水箱；并且，外循环水箱通过外循环水泵将多个冰水模块提供的冷却水供给至用户侧的换热设备。

根据本发明的技术方案，每个冰水模块的构造相同，所述冰水模块包括制冷主机；所述制冷主机连接至内循环水箱的第一管路上设置有第一电动蝶阀，所述制冷主机连接至外循环水箱的第二管路上设置有第二电动蝶阀；所述第一电动蝶阀和所述第二电动蝶阀用于在冰水模块无法向外循环水箱提供设定温度的冷却水时，将所述冰水模块切换为内循环；所述制冷主机与所述内循环水箱相连接的第三管路上设置有内循环水泵。

根据本发明的技术方案，所述智能控制模块包括：上位机、交换机、群控主控制器、冰水模块控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器及冗余控制器，上位机通过交换机分别与群控主控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器及冰水模块控制器相连接；所述智能控制模块用于对所述制冷功能模块进行智能控制。

根据本发明的技术方案，在一种实施方式中，所述制冷主机通过管路与冷却塔、水箱依次相连接；所述冷却塔用于在制冷主机的出水温度过高时，对其进行降温冷却，所述水箱用于在冰水模块停止后，将冷却塔中的冷却水完全回收至水箱，避免例如冬季的工况中，冷却塔及管路被置于室外而发生结冰的情况；并且水箱连接至制冷主机的管路上设置有冷却水泵，用于将水箱中的回水进一步冷却。

根据本发明的技术方案，当制冷主机的出水温度达到设定温度±0.2℃，则关闭第一电动蝶阀，开启第二电动蝶阀，使所述制冷主机的第二管路与外循环水箱连通，制冷主机向外循环水箱提供恒定温度的冷却水，并经由外循环水泵供给至用户侧的换热设备；若制冷主机的出水温度偏离设定温度0.5℃以上，则开启第一电动蝶阀，关闭第二电动蝶阀，使所述制冷主机的第一管路与内循环水箱连通，所述冰水模块切换为内循环，并且所述内循环水泵从内循环水箱中抽水并进入制冷主机进行冷却水制取。

根据本发明的技术方案，在一种实施方式中，所述制冷主机为包括变频螺杆式压缩机、冷凝器、膨胀阀，蒸发器和控制系统的制冷机组。

根据本发明的技术方案，所述制冷主机的出水温度由其控制系统进行检测和显示；在一种可替换的实施方式中，制冷主机的出水温度还可由所述制冷主机连接至外循环水箱的第二管路上设置的温度传感器进行检测。

根据本发明的技术方案，智能控制模块中的冰水模块控制器用于控制冰水模块；由于制冷功能模块能够根据产能配置有多个冰水模块，智能控制模块中也相应设置有与所述冰水模块一一对应的多个冰水模块控制器。

根据本发明的技术方案，上位机用于获取群控主控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器及冰水模块控制器反馈的数据，并在显示器上进行显示，交换机用于实现上位机、群控主控制器与外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器、冰水模块控制器之间的数据交互，并且起到中枢神经连接的功能，保障上述各个控制器可以分阶段运行，并且实现不中断的调试连接；群控主控制器用于为外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器及冰水模块控制器提供控制及调度策略。数据采集控制器用于采集系统中各个传感器的数据，并传输至上位机进行显示和存储。

根据本发明的技术方案，所述冗余控制器用于在所述制冷系统的制冷功能模块中增加新的冰水模块时，作为冰水模块控制器对该冰水模块进行控制。根据本发明的技术方案，所述冗余控制器能够设置为多个，使本发明所述制冷系统能够根据产能需求的增加而进行规模扩展。

根据本发明的技术方案，在一种实施方式中，多个冰水模块能够根据乳制品冷却生产线的产能需求配置，每个冰水模块的构成及控制方法均相同；并且，所述外循环水箱向用户侧的换热设备提供的冷却水的设定温度根据用户侧的换热需求来设定。

本发明的技术方案中，冰水模块用于向外循环水箱提供设定温度(例如，0.5℃)的冷却水；本发明的制冷系统中，所述冰水模块连接至用户侧的换热设备的总体示意图见附图3所示。用户侧的换热设备采用外循环水箱供给的冷却水进行换热，换热后的水回流至内循环水箱，内循环水泵从内循环水箱抽水进入制冷主机进行降温以进一步制取冷却水，并由智能控制模块对冰水模块进行智能控制，以使冰水模块的出水温度保持在设定值，并且智能控制模块对外循环水箱的液位进行控制，以使外循环水箱中的液位始终保持在设定值以上。

本发明的技术方案中，智能控制模块对冰水模块供给至外循环水箱的冷却水的温度进行智能控制的过程如下：冰水模块控制器获取制冷主机的出水温度，并经由交换机发送信号至群控主控制器，群控主控制器判断制冷主机的出水温度是否达到设定值，若出水温度高于设定值，则经由交换机发送信号至冰水模块控制器，冰水模块控制器发送信号至制冷主机控制其变频螺杆式压缩机进行变频加载，以使制冷主机制取更低温度的冷却水；若出水温度低于设定值则对制冷主机的压缩机进行减载；并且，群控主控制器可获取制冷主机的开机状态，当群控主控制器判断制冷主机由于刚开机或故障等原因，导致出水温度超出设定温度的限制范围(例如，设定温度+0.5℃)，为保证供给至外循环水箱的冷却水的温度稳定，群控主控制器经由交换机发送信号至冰水模块控制器，冰水模块控制器进一步发送信号至第一电动蝶阀和第二电动蝶阀，使第一电动蝶阀开启、第二电动蝶阀关闭，使所述制冷主机的第一管路与内循环水箱连通，冰水模块进行内循环；当制冷主机的出水温度达到设定温度±0.2℃，则冰水模块控制器关闭第一电动蝶阀，开启第二电动蝶阀，使所述制冷主机的第二管路与外循环水箱连通，制冷主机向外循环水箱提供恒定温度的冷却水，并经由外循环水泵供给至用户侧的换热设备。

根据本发明的制冷系统，外循环水箱中设置有第一液位传感器，用于检测外循环水箱的液位；内循环水箱中设置有第二液位传感器，用于检测内循环水箱的液位。所述智能控制模块通过所述第一液位传感器或所述第二液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制，以保证用户侧的换热需求。

根据本发明的制冷系统，所述智能控制模块通过所述第一液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制，过程如下：由外循环水箱及外循环水泵控制器获取外循环水箱的第一液位传感器的液位数据并发送至群控主控制器，群控主控制器进行逻辑判断，若外循环水箱的液位低于设定液位，则所述群控主控制器开启另一冰水模块，具体由所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器控制相应的冰水模块开启；若外循环水箱的液位高于设定液位时，所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器控制冰水模块停止运行。

根据本发明的制冷系统，所述智能控制模块通过所述第二液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制：当所述群控主控制器判断所述外循环水箱的液位传感器出现故障，则通过检测内循环水箱的第二液位传感器进行控制，当内循环水箱液位高于设定值，说明外循环水箱的冷却水被抽走过多，此时需进行液位补充，即启动另一冰水模块，对外循环水箱进行液位补充，当内循环水箱的液位低于设定值，说明此时外循环水箱液位较高，则减少冰水模块的启动。

根据本发明的制冷系统，所述智能控制模块通过所述第二液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制过程如下：外循环水箱及外循环水泵控制器获取第二液位传感器检测到的外循环水箱的液位，并通过交换机发送信号至群控主控制器，当群控主控制器判断内循环水箱的液位高于设定值时，则由所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器控制另一冰水模块，使其开始运行。

本发明的技术方案中，通过智能控制模块对制冷功能模块中第一电动蝶阀和第二电动蝶阀的阀门切换进行控制，在冰水模块中制冷主机的出水温度没有达到设定温度时，使冰水模块进行内循环，直至所述制冷主机的出水温度满足设定温度，使冰水模块切换为外循环，将恒定温度的冷却水供给至外循环水箱，从而保证外循环水箱的冷却水的温度始终保持恒定温度并与冰水模块的出水温度相同。

进一步，本发明的技术方案中，由于外循环水箱的冷却水始终保持在恒定的温度，从而只需要满足外循环水箱中始终有水即可持续对用户侧的换热设备提供冷却水，保证冷却工艺的质量和精度。因此，本发明的智能控制模块进一步采用液位控制法，在外循环水箱的液位低于设定值时，开启另一冰水模块，进行外循环水箱的冷却水供给；并且当用户侧的负荷较低或较高，都可依据外循环水箱的液位进行判断；相比于换热后回水的温度反馈，液位传感器的信号采集更准确，并能够通过不断增减冰水模块，维持外循环水箱的液位，满足用户侧的持续低温冷却水供给。此外，当用户侧的负荷较高时，也可对外循环泵的阀门开度进行调节，以适应用户侧的换热需求。

本发明的技术方案中，由于冰水模块设置有多个，在一种实施方式中，能够同时开启两个或以上的冰水模块向外循环水箱进行冷却水供给，并在外循环水箱的液位低于设定值时，开启另外的两个或以上的冰水模块，进行外循环水箱的液位补充；以此类推，以保证外循环水箱的恒定温度的冷却水的供给，使其不间断地为用户侧的换热设备提供冷却水，从而保障乳制品冷却工艺的稳定性。

然而，传统的冷却系统中，冰水模块与用户侧的换热设备是按照附图4示意的结构进行设计连接，其中不包括双电动蝶阀的设计，从而无法保证制冷主机的出水温度始终保持在恒定的温度，会引起外循环水箱中的冷却水的水温波动；并且，在换热后回流至内循环水箱的管路上设置有温度传感器，并根据温度传感器反馈的数据进行外循环泵水泵的频率调节，以使得供给至用户侧的换热设备的冷却水满足用户侧的换热需求。

上述传统的冷却系统中，虽然通过控制回水温度来保证用户侧的换热需求，但其通过增加外循环泵的频率来增加用户侧冷却水的供给，需要以外循环水箱中始终有足够的冷却水，以及外循环水箱中的冷却水的温度始终保持用户侧所需的设定温度为前提，才能够实现，而这两点在该冷却系统都中是无法保证的；相反地，本发明的技术方案中，对外循环水箱的液位进行控制，能够始终保持外循环水箱中具有冷却水；并且采用双电动蝶阀的设计，使得供给至外循环水箱的冷却水始终保持在设定的恒定温度，从而保证冷却工艺的稳定性。

本发明进一步提供一种用于乳制品冷却的制冷控制方法，所述方法应用于本发明提供的制冷系统，并对乳制品的冷却过程进行智能控制，具体包括如下步骤：

步骤一：群控主控制器判断制冷主机的出水温度是否达到设定值，若出水温度高于设定值，则由冰水模块控制器控制制冷主机进行变频加载；并且当制冷主机的出水温度超出设定的限制范围(设定温度+0.5℃)，所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器，由冰水模块控制器开启第一电动蝶阀、关闭第二电动蝶阀，所述第一管路连通，冰水模块进行内循环，内循环水泵从内循环水箱中抽水并进入制冷主机进行冷却水制取；

步骤二：当所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度达到设定温度±0.2℃，则由冰水模块控制器关闭第一电动蝶阀，开启第二电动蝶阀，使制冷主机通过外循环水箱向用户侧的换热设备提供冷却水，换热后的水通过管路回流到内循环水箱，内循环水泵从内循环水箱抽水进入制冷主机进一步进行冷却水制取；

步骤三：当所述群控主控制器判断所述第一液位传感器检测到外循环水箱的液位低于设定的液位下限，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的液位进行补充。

步骤四：当所述群控主控制器判断所述外循环水箱的第一液位传感器出现故障，则通过检测内循环水箱的第二液位传感器进行控制，当内循环水箱液位高于设定值，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的进行液位补充，当所述内循环水箱的液位低于设定值，则减少冰水模块的启动。

本发明不仅将制冷系统的上述制冷模块和控制模块进行了集成，还能够将制冷系统的外部建筑所需相关功能进行集成，包含如前所述的制冷模块及控制模块，以及为保证各个设备维修和通行需求的过渡模块以及门厅模块；为满足拼接需求，各模块的结构外尺寸宽度可设置为例如3m或1.5m的倍数，从而使得其具备不断扩充的属性；并且左右相邻结构固定形式为拼接后用立柱螺栓连接。

本发明的有益效果是：

根据本发明的制冷系统，制冷功能模块的冰水模块中采用双蝶阀切换设计，能够有效防止不满足设定温度的冷却水进入外循环水箱并供给至用户侧，保证外循环水箱的温度稳定；并且，智能控制模块能够依据外循环水箱的液位进行多个冰水模块的启停控制，从而能够长期保证外循环水箱的液位稳定；外循环水箱的恒定温度的冷却水的持续供给，使其不间断地为用户侧的换热设备提供低温的冷却水，从而保障乳制品冷却工艺的稳定性，进一步提升乳品品质。

根据本发明的制冷系统，制冷功能模块的制冷及智能控制模块之间相互独立，能够实现即插即用，并且多个模块可以根据产能分批次投入使用。进一步，由于制冷系统具有智能控制模块，相比于传统的启停控制，增加了多个控制器，可以对供给至用户侧的冷却水的温度进行实时监测，实现乳制品冷却工艺的恒温冷却水的供给需求。并且，智能控制模块基于制冷功能模块中外循环水箱和内循环水箱液位的关联性进行外循环水箱的液位控制，实现了液位传感器的备份及关联控制，为液位传感器的失灵或故障等紧急情况提供了控制方案。

根据本发明的制冷系统，冰水模块的制冷主机中采用宽负荷区间高效运行的永磁同步变频螺杆压缩机，可直接制取设定温度(例如，0.5℃)的冷却水，无需添加乙二醇等介质降低冰点，该压缩机相比于传统的定频制冷主机能够节能30％以上，有助于提升乳制品冷却效果及工艺安全性。

根据本发明的制冷系统，能够将制冷系统的功能模块、控制模块和使用建筑进行集成，并且集成后，能够再次拆分成可供灵活搭配组合的模块，可以在工厂提前预制，相比于在混凝土厂房现场施工，能够大幅度降低现场作业时间，节省70％以上的时间，且缩小机房占地面积30％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的制冷系统中，制冷功能模块的总体示意图；

图2是本发明提供的制冷系统中，冰水模块的结构示意图；

图3是本发明提供的制冷系统中，冰水模块连接至用户侧的换热设备的总体示意图；

图4是传统的制冷系统中，冰水模块连接至用户侧的换热设备的示意图；

图5是本发明提供的制冷系统中，智能控制模块的总体示意图；

其中，1-冰水模块；2-第一管路；3-第二管路；4-内循环水箱；5-第三管路；6-外循环水箱；7-外循环水泵；11-制冷主机；13-第一电动蝶阀；14-第二电动蝶阀；15-内循环水泵；16-冷却塔；17-水箱；18-冷却水泵；19-冰水模块控制器；151-用户侧的换热设备；152-第一液位传感器；153-第二液位传感器；154-温度传感器；211-群控主控制器；212-交换机；213-上位机；214-外循环水箱及外循环水泵控制器；215-数据采集控制器、216-冗余控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统。根据本实施例，结合附图1所示，所述制冷系统包括制冷功能模块和智能控制模块；所述制冷功能模块包括多个冰水模块、内循环水箱4、外循环水箱6及外循环水泵7；并结合附图3所示，所述冰水模块用于为用户侧的换热设备151提供设定温度的冷却水；所述冰水模块1分别通过附属管路连接至内循环水箱4和外循环水箱6；并且，外循环水箱6通过外循环水泵7和附属管路将多个冰水模块提供的冷却水供给至用户侧的换热设备151。

根据本实施例的技术方案，每个冰水模块的构造相同，结合附图2和附图3所示，冰水模块1包括制冷主机11，制冷主机11连接至内循环水箱4的第一管路2上设置有第一电动蝶阀13，制冷主机11连接至外循环水箱6的第二管路3上设置有第二电动蝶阀14；制冷主机11与内循环水箱4相连接的第三管路5上设置有内循环水泵15。

根据本实施例的技术方案，制冷主机11为包括变频螺杆式压缩机、冷凝器、膨胀阀，蒸发器和控制系统的制冷机组；制冷主机11的出水温度由其控制系统进行检测和显示。在一种可替换的实施方式中，制冷主机11的出水温度还可采用在第二管路3上设置温度传感器进行检测。

根据本实施例的技术方案，所述第一电动蝶阀13和所述第二电动蝶阀14用于在冰水模块1无法提供设定温度(例如，0.5℃)的冷却水时，将冰水模块1切换为内循环。

根据本实施例的技术方案，当制冷主机11的出水温度达到设定温度±0.2℃，即关闭第一电动蝶阀13，开启第二电动蝶阀14，使制冷主机11提供的冷却水供给至外循环水箱6，并由外循环水泵7供给至用户侧的换热设备151；反之，若制冷主机11出水温度偏离设定值0.5℃以上，即开启第一电动蝶阀13，关闭第二电动蝶阀14，使第一管路2连通，冰水模块1切换为内循环，由内循环水泵15从内循环水箱4中抽水并进入制冷主机11进行冷却水制取。

根据本实施例的技术方案，在一种实施方式中，制冷主机11通过管路依次连接至冷却塔16、水箱17；其中，冷却塔16用于在制冷主机11的出水温度高于设定值时，对冷却水进行降温冷却，水箱17用于在冰水模块1停止后，将冷却塔16中冷却水完全回收至水箱17，避免例如冬季的工况中，冷却塔11及管路被置于室外发生结冰的情况；并且水箱17连接至制冷主机11的管路上设置有冷却水泵18，用于将水箱17中的回水进一步冷却。

根据本实施例的技术方案，如附图5所示，智能控制模块包括：上位机213、交换机212、群控主控制器211、外循环水箱及外循环水泵控制器214、数据采集控制器215、冗余控制器216及冰水模块控制器19，上位机213通过交换机212分别与群控主控制器211、外循环水箱及外循环水泵控制器214、数据采集控制器215、冗余控制器216及冰水模块控制器19相连接；其中，冰水模块控制器19用于控制冰水模块1。

根据本实施例的技术方案，由于制冷功能模块包括多个冰水模块，智能控制模块中设置有与所述冰水模块的数量相对应的多个冰水模块控制器，并且多个冰水模块控制器分别对对应的冰水模块进行控制。

根据本实施例的技术方案，上位机213用于获取群控主控制器211、外循环水箱及外循环水泵控制器214、数据采集控制器215、冗余控制器216及冰水模块控制器19反馈的数据，并在显示器上进行显示，交换机212用于实现上位机213、群控主控制器211与外循环水箱及外循环水泵控制器214、数据采集控制器215、冗余控制器216、冰水模块控制器19之间的数据交互，并且起到中枢神经连接的功能，保障上述各个控制器可以分阶段运行，并且实现不中断的调试连接；群控主控制器211用于为外循环水箱及外循环水泵控制器214、数据采集控制器215、冗余控制器216及冰水模块控制器19提供控制及调度策略。数据采集控制器215用于采集系统中各个传感器的数据，并传输至上位机213。

本实施例的技术方案中，冗余控制器216用于在所述制冷系统中增加了新的冰水模块时，作为冰水模块控制器对该冰水模块进行控制，根据本发明的技术方案，冗余控制器216能够设置为多个，使所述制冷系统能够根据产能需求的增加进行规模扩展。

根据本实施例的技术方案，在一种实施方式中，多个冰水模块能够根据产能需求配置，并且每个冰水模块的构成及控制方法均相同。

本实施例的技术方案中，冰水模块1用于为外循环水箱6提供设定温度(例如，0.5℃)的冷却水，所述冰水模块1连接至用户侧的换热设备151的总体结构示意图如附图3所示。用户侧末端换热设备151采用外循环水箱6供给的恒定温度的冷却水进行换热，换热之后的水回流至内循环水箱4，内循环水泵15从内循环水箱4抽水进入制冷主机11进行降温以制取冷却水，并由智能控制模块对冰水模块1进行智能控制，以使冰水模块1的出水温度保持在外循环水箱6所需的冷却水的设定值。

本实施例的技术方案中，智能控制模块对冰水模块1中冷却水的温度进行智能控制的过程如下：冰水模块控制器19获取制冷主机11的出水温度，并经由交换机212发送信号至群控主控制器211，群控主控制器211判断制冷主机11的出水温度是否达到设定值，若出水温度高于设定值，则经由交换机212发送信号至冰水模块控制器19，冰水模块控制器19发送信号至制冷主机11控制其变频螺杆式压缩机进行变频加载，以使制冷主机11制取更低温度的冷却水；若出水温度低于设定值则对制冷主机11进行减载；并且群控主控制器211能够获取制冷主机11的开机状态，当群控主控制器211判断制冷主机11由于刚开机或故障等原因，导致出水温度超出设定温度的限制范围(例如，设定温度+0.5℃)，为保证供外循环水箱6的冷却水的温度稳定，群控主控制器211经由交换机212发送信号至冰水模块控制器19，冰水模块控制器19进一步发送信号至第一电动蝶阀13和第二电动蝶阀14，开启第一电动蝶阀13、关闭第二电动蝶阀14，冰水模块1进行内循环；当制冷主机11的出水温度达到设定温度±0.2℃，即关闭第一电动蝶阀13，开启第二电动蝶阀14，使制冷主机11提供的冷却水供给至外循环水箱6，并由外循环水泵7供给至用户侧的换热设备151。

本实施例的技术方案中，外循环水箱6中设置有第一液位传感器152，用于检测外循环水箱6的液位；内循环水箱4中设置有第二液位传感器153，用于检测内循环水箱4的液位。

本实施例的技术方案中，外循环水箱及外循环水泵控制器214获取外循环水箱6的第一液位传感器152的数据并发送至群控主控制器211，群控主控制器211进行逻辑判断，若外循环水箱6的液位低于设定液位，则所述群控主控制器211迅速开启另一冰水模块，具体由所述群控主控制器211发送信号至冰水模块控制器控制相应的冰水模块开启；当群控主控制器211判断外循环水箱6的液位高于设定液位时，则所述群控主控制器211发送信号至冰水模块控制器19控制冰水模块1停止运行。

本实施例的技术方案中，所述冰水模块开始运行时，冰水模块控制器19获取制冷主机11的状态，并发送至所述群控主控制器211，当所述群控主控制器211接收到制冷主机11刚开机的信号时，为了保证外循环水箱6的水温不发生波动，使冰水模块控制器19执行第一电动蝶阀13开启、第二电动蝶阀14关闭的操作，冰水模块1进入内循环；当所述群控主控制器211判断制冷主机11出水温度已满足设定温度(如0.5℃)，此时使冰水模块控制器19执行第一电动蝶阀13关闭、第二电动蝶阀14开启的操作，从而冰水模块1向外循环水箱6提供恒定温度的冷却水。

本实施例的技术方案中，当所述群控主控制器211判断所述外循环水箱6的液位传感器152出现故障，则通过检测内循环水箱4的第二液位传感器153进行控制，当内循环水箱4液位高于设定值，说明外循环水箱6的水被抽走过多，此时需进行液位补充，即启动另一冰水模块，对外循环水箱6进行液位补充，当第二液位传感器153检测到内循环水箱4的液位低于设定值，说明此时外循环水箱6液位较高，则减少冰水模块的启动。

本实施例的技术方案中，外循环水箱及外循环水泵控制器214获取第二液位传感器152检测到的外循环水箱4的液位，并通过交换机212发送信号至群控主控制器211，当群控主控制器211判断内循环水箱4的液位高于设定值时，则由所述群控主控制器211发送信号至冰水模块控制器控制另一冰水模块，使其开始运行。

本实施例的技术方案中，冰水模块1通过第一电动蝶阀13和第二电动蝶阀14的阀门切换，在冰水模块1的出水温度没有达到设定温度的情况下，冰水模块1进行内循环，直至所述制冷主机11的出水温度满足设定温度，再将其供给至外循环水箱6，从而保证外循环水箱6的冷却水的温度始终保持恒定温度并与冰水模块1的温度相同。由于外循环水箱6的冷却水始终保持在设定的恒定温度，从而只需要满足外循环水箱6中始终有水即可。因此，本发明的智能控制模块采用液位控制方法，在外循环水箱6的液位低于设定值时，开启另一冰水模块，进行外循环水箱6的冷却水供给。

在一种实施方式中，能够同时开启两个或以上的冰水模块进行冷却水供给，并在外循环水箱6的液位低于设定值时，开启另外的两个或以上的冰水模块，进行外循环水箱的液位补充；以此类推，能够保证外循环水箱6的恒定温度的冷却水的供给，使其不间断地为用户侧的换热设备提供冷却水，从而保障乳制品冷却工艺的稳定性。进一步，当用户侧的换热负荷较高时，也可通过外循环水箱及外循环水泵控制器214对外循环泵7的阀门开度进行调节，以适应用户侧的换热需求。

然而，传统的冷却系统是按照附图4的结构进行设计，如附图4所示，其中不包括双电动蝶阀的设计，制冷主机11不能在出水温度未达到要求时切换为内循环，从而，该系统无法保证制冷主机11的出水温度始终保持在恒定温度(例如0.5℃)，会引起外循环水箱6的水温波动。

进一步，如附图4所示的系统中，经由用户侧的换热设备进行换热后回流至内循环水箱4的管路上设置有温度传感器154，并根据温度传感器154反馈的数据进行外循环泵水泵7的频率调节，当温度传感器154检测到回水温度高于设定值，则提高外循环水泵7的频率使得供给至用户侧的换热设备151的冷却水的水量增加；当冷却水的供水量提升，在用户侧的换热量不变的情况下，回水温度就会降低；当温度传感器154检测回水温度降低到设定值时，保持外循环水泵的频率不变，维持当前冷却水的供给。

如上所述，在如附图4所示的冷却系统中，虽然采用温度控制器154控制回水温度来保证用户侧的换热需求，但其通过增加外循环泵7的频率来增加用户侧的换热设备151所需的冷却水的供给，需要以外循环水箱6中需要有足够的冷却水，以及外循环水箱6中的冷却水的温度始终保持所需的恒定温度为前提，才能够实现，而这两点在该冷却系统都中是不能保证的；相反，本实施例的方案中，根据外循环水箱6的液位进行控制，能够始终保持外循环水箱6中的冷却水供给，并且采用双电动蝶阀的设计，使得供给至外循环水箱6的冷却水始终保持在设定的恒定温度，从而保证冷却工艺的稳定性。

实施例二

本实施例提供一种用于乳制品冷却的控制方法，所述方法应用于本发明实施例一提供的制冷系统，本实施例的控制方法对乳制品的冷却过程进行智能控制具体包括如下步骤：

步骤一：群控主控制器判断制冷主机的出水温度是否达到设定值，若出水温度高于设定值，则由冰水模块控制器控制制冷主机进行变频加载；并且当制冷主机的出水温度超出设定的限制范围，所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器，由冰水模块控制器开启第一电动蝶阀、关闭第二电动蝶阀，所述第一管路连通，冰水模块进行内循环，内循环水泵从内循环水箱中抽水并进入制冷主机进行冷却水制取；

步骤二：当所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度达到设定温度，则由冰水模块控制器关闭第一电动蝶阀，开启第二电动蝶阀，使制冷主机通过外循环水箱向用户侧的换热设备提供冷却水，换热后的水通过管路回流到内循环水箱，内循环水泵从内循环水箱抽水进入制冷主机进一步进行冷却水制取；

步骤三：当所述群控主控制器判断所述第一液位传感器检测到外循环水箱的液位低于设定的液位下限，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的液位进行补充。

步骤四：当所述群控主控制器判断所述外循环水箱的第一液位传感器出现故障，则通过检测内循环水箱的第二液位传感器进行控制，当内循环水箱液位高于设定值，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的进行液位补充，当所述内循环水箱的液位低于设定值，则减少冰水模块的启动。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括制冷功能模块和智能控制模块；所述制冷功能模块包括冰水模块、内循环水箱及外循环水箱；其中，所述冰水模块用于为用户侧的换热设备提供设定温度的冷却水；所述冰水模块通过附属管路分别连接至内循环水箱和外循环水箱；并且，所述外循环水箱通过外循环水泵及附属管路将所述冰水模块提供的冷却水供给至用户侧的换热设备；

每个冰水模块包括制冷主机，所述制冷主机连接至所述内循环水箱的第一管路上设置有第一电动蝶阀，所述制冷主机连接至所述外循环水箱的第二管路上设置有第二电动蝶阀；所述第一电动蝶阀和所述第二电动蝶阀用于在所述冰水模块无法向所述外循环水箱提供设定温度的冷却水时，将所述冰水模块切换为内循环；所述制冷主机与所述内循环水箱连接的第三管路上设置有内循环水泵；

所述智能控制模块包括：上位机、交换机、群控主控制器、冰水模块控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器；所述上位机通过所述交换机分别与群控主控制器、多个冰水模块控制器、外循环水箱及外循环水泵控制器、数据采集控制器、冗余控制器相连接，所述智能控制模块用于对所述制冷功能模块进行智能控制。

2.根据权利要求1所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述制冷功能模块中的冰水模块根据乳制品冷却生产线的产能配置为多个；并且，所述智能控制模块中设置有与所述制冷功能模块中的多个冰水模块一一对应的多个冰水模块控制器；所述多个冰水模块控制器分别用于控制对应的冰水模块。

3.根据权利要求1所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述冰水模块通过所述外循环水箱向用户的侧换热设备提供设定温度的冷却水，经由用户侧的换热设备进行换热后的水通过管路回流至所述内循环水箱，所述内循环水泵从所述内循环水箱抽水进入所述制冷主机进一步制取冷却水；所述智能控制模块对所述冰水模块进行智能控制，以使所述冰水模块供给至所述外循环水箱的冷却水温度保持在设定值。

4.根据权利要求1所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述外循环水箱中设置有第一液位传感器，用于检测所述外循环水箱的液位；所述内循环水箱中设置有第二液位传感器，用于检测所述内循环水箱的液位；所述智能控制模块通过所述第一液位传感器或所述第二液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制。

5.根据权利要求1所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述智能控制模块中，所述上位机用于获取并显示所述群控主控制器、所述冰水模块控制器、所述外循环水箱及外循环水泵控制器、所述数据采集控制器、所述冗余控制器反馈的数据，所述交换机用于实现所述上位机、所述群控主控制器与所述冰水模块控制器、所述外循环水箱及外循环水泵控制器、所述数据采集控制器、所述冗余控制器之间的数据交互；所述群控主控制器用于为所述冰水模块控制器、所述外循环水箱及外循环水泵控制器、所述冗余控制器提供控制及调度策略；所述数据采集控制器用于采集所述制冷系统中各个传感器的数据，并传输至所述上位机进行显示和存储。

6.根据权利要求5所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述冗余控制器用于在所述制冷系统的制冷功能模块中增加新的冰水模块时，作为冰水模块控制器对新增的冰水模块进行控制，所述冗余控制器设置为多个，使所述制冷系统能够根据产能需求的增加而进行规模扩展。

7.根据权利要求3所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述智能控制模块对所述冰水模块供给至所述外循环水箱的冷却水的温度进行智能控制的过程如下：

所述冰水模块控制器获取所述制冷主机的出水温度，并经由所述交换机发送信号至所述群控主控制器，所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度是否达到设定值：若出水温度高于设定值，则所述群控主控制器经由所述交换机发送信号至所述冰水模块控制器，所述冰水模块控制器发送信号至所述制冷主机，以使所述制冷主机制取更低温度的冷却水；

当所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度超出设定值的限制范围，所述群控主控制器经由交换机发送信号至所述冰水模块控制器，所述冰水模块控制器进一步发送信号至第一电动蝶阀和第二电动蝶阀，使所述第一电动蝶阀开启，所述第二电动蝶阀关闭，所述制冷主机的第一管路与内循环水箱连通，所述冰水模块进行内循环；

并且，当所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度达到设定温度，则使所述冰水模块控制器关闭所述第一电动蝶阀，开启所述第二电动蝶阀，所述制冷主机的第二管路与所述外循环水箱连通，所述制冷主机向外循环水箱提供设定温度的冷却水，并经由外循环水泵供给至用户侧的换热设备。

8.根据权利要求4所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述智能控制模块通过所述第一液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制，其控制过程如下：

所述外循环水箱及外循环水泵控制器获取所述第一液位传感器的液位数据并发送至所述群控主控制器，所述群控主控制器进行逻辑判断，若所述外循环水箱的液位低于设定液位，则所述群控主控制器开启另一冰水模块，由所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器控制相应的冰水模块的开启；若所述外循环水箱的液位高于设定液位，所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器控制冰水模块停止运行。

9.根据权利要求4所述的智能模块化制冷系统，其特征在于，所述智能控制模块通过所述第二液位传感器对所述外循环水箱的液位进行智能控制，其控制过程如下：

当所述群控主控制器判断所述外循环水箱的第一液位传感器出现故障，则通过检测所述内循环水箱的所述第二液位传感器进行控制，当所述内循环水箱的液位高于设定值，则由所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器，控制另一冰水模块开始运行，对外循环水箱的液位进行补充。

10.一种用于乳制品冷却的智能模块化制冷系统的控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-9任一所述的制冷系统，所述方法包括如下步骤：

步骤一：群控主控制器判断制冷主机的出水温度是否达到设定值，若出水温度高于设定值，则由冰水模块控制器控制制冷主机进行变频加载；并且当制冷主机的出水温度超出设定值的限制范围，所述群控主控制器发送信号至冰水模块控制器，由冰水模块控制器开启第一电动蝶阀、关闭第二电动蝶阀，使第一管路连通，冰水模块进行内循环，并且内循环水泵从内循环水箱中抽水并进入制冷主机进行冷却水制取；

步骤二：当所述群控主控制器判断所述制冷主机的出水温度达到设定温度，则由冰水模块控制器关闭第一电动蝶阀，开启第二电动蝶阀，使第二管路连通，所述制冷主机通过外循环水箱向用户侧的换热设备提供冷却水，换热后的水通过管路回流到内循环水箱，并且内循环水泵从内循环水箱抽水进入制冷主机进一步进行冷却水制取；

步骤三：当所述群控主控制器判断第一液位传感器检测到外循环水箱的液位低于设定的液位下限，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的液位进行补充；

步骤四：当所述群控主控制器判断所述外循环水箱的第一液位传感器出现故障，则通过检测内循环水箱的第二液位传感器进行控制，当内循环水箱液位高于设定值，即启动另一冰水模块，对外循环水箱的进行液位补充，当所述内循环水箱的液位低于设定值，则减少冰水模块的启动。