CN114710941A - 一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统 - Google Patents

一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，包含两套空调设备的控制系统，每套控制系统包括本控及程控操作显示界面、控制器、信号检测元件及电气驱动部件等。本发明并联设置的两套控制系统完全相同并通过RS422通讯联控，在全温度范围内通过压缩机制冷、冷却液制冷、双设备制冷、单设备制冷等工作模式宽温制冷；本发明自动检测并控制雷达电子机柜内空气的温度、湿度和流速，并根据露点温度，自动调整热气旁通阀开度和电加热投入量，实现防凝露设计，有效解决了雷达电子机柜内电子元器件热量疏散及结露问题，满足了雷达全天候24小时不间断工作的需求。

Description

一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统
技术领域
本发明涉及空气调节系统的控制系统技术领域，尤其涉及一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统。
背景技术
为了保障雷达全天候24小时不间断工作，功率放大器等电子设备产生的热量要及时疏散且不能出现结露现象，否则会降低系统可靠性甚至烧毁电子元器件。雷达电子机柜的风冷散热系统包含两套空调设备，当一套空调设备冷量可以满足热量疏散需求时，两套空调设备一用一备；当一套空调设备冷量不能满足热量疏散需求时，自动启用两套空调设备工作。
因此，需发明一种控制系统，能够自动检测并控制雷达电子机柜内空气的温度、湿度、流速并防凝露；同时与上位机通讯，远程控制并监测雷达电子机柜内空气温湿度、流速及空调设备的工作状态和故障信息；并联设置的控制系统联控，自动根据雷达电子机柜内热量疏散情况，启动两套空调设备或单套空调设备工作；当两套空调设备一用一备时，一套设备异常自动切换另一套设备工作。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，以智能的、可靠的控制技术保障雷达电子机柜内空气的温度、湿度、流速并防凝露，保证电子机柜内电子元器件可靠的工作，满足雷达全天候24小时不间断工作需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，包括有两套相同的并联设置的空调设备控制系统，两套空调设备控制系统通过RS422通讯联控，两套空调设备控制系统均与远程计算机操作显示界面双向CAN通讯；每套空调设备控制系统均包括有操作显示界面、控制器、传感器信号检测元件、保护信号检测元件和电气驱动部件，所述控制器的信号输入端分别与传感器信号检测元件和保护信号检测元件连接，控制器的信号输出端与电气执行部件连接，控制器的数据通讯端分别与操作显示界面双向通讯连接。
传感器信号检测元件用于采样机柜及空调进出风的温度、湿度及流速；保护信号检测元件用于采样各保护电路的状态，正常状态为闭合，异常状态为断开。
所述控制器接收信号检测元件检测的温度、湿度及保护信号，控制器与电气执行部件控制连接，由控制器基于温度、湿度数据及保护信号状态控制两套空调设备或单套空调设备的电气执行部件工作；并根据露点温度自动调整热气旁通阀开度和电加热投入量，实现防凝露设计。
所述的传感器信号检测元件包括设置在雷达电子机柜内的机柜温度传感器、设置在空调回风口的回风温度传感器和回风湿度传感器、设置在空调出风口的出风温度传感器、出风湿度传感器及风速传感器、设置在空调设备所处外部环境的环境温度传感器和环境湿度传感器、设置在空调蒸发器的盘管温度传感器、设置在空调水箱的液位传感器及水箱里的水箱温度传感器。
所述的保护信号检测元件包括电源逆缺相保护器、制冷系统压力保护器、冷却液流量开关、电加热保护装置及执行部件过载保护信号，所述保护信号检测元件的信号为开关信号，即保护信号检测元件在正常状态下输出闭合信号，在异常状态下输出断开信号，所述的电源逆缺相保护器、制冷系统压力保护器、冷却液流量开关、电加热保护装置及执行部件过载保护信号均与控制器的信号输入端连接。
所述电气执行部件包括有压缩机、离心风机、轴流风机、循环泵、电加热器、水芯电加热器、热气旁通阀和曲柄加热带，所述控制器分别与压缩机、离心风机、轴流风机、循环泵、电加热器、水芯电加热器、热气旁通阀和曲柄加热带的控制信号相连接。
本发明的优点是：1、本发明在全温度范围内通过压缩机制冷、冷却液制冷、双设备制冷、单设备制冷等工作模式实现宽温制冷并自动调整压缩机、轴流风机的转速，有效解决了雷达电子机柜内热量及时疏散的问题，满足雷达全天候24小时不间断工作的需求。
2、本发明自动检测并控制雷达电子机柜内空气的温度、湿度和流速，并根据露点温度，自动调整热气旁通阀开度和电加热投入量，实现防凝露设计，避免机柜内电子元器件结露，提高电子元器件可靠性并延长其使用寿命。
3、本发明并联设置的两套控制系统完全相同并通过RS422通讯联控，自动根据雷达电子机柜内热量疏散情况，启动两套空调设备或单套空调设备工作；当两套空调设备一用一备时，一套设备异常自动切换另一套设备工作。
4、本发明具有本控、自动运行和上位机程控三种控制方式，控制灵活，操作方便，通过上位机可远程控制并监测雷达电子机柜内空气的温度、湿度、空气流速及空调设备的工作状态及故障信息。
附图说明
图1是本发明的组成示意图。
图2是本发明的一个控制系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，包含两套空调设备控制系统，即1#控制系统1和2#控制系统，并联设置的1#控制系统1和2#控制系统2完全相同并通过RS422通讯联控，而且每套控制系统均单独设有操作显示界面4；1#控制系统1和2#控制系统2均与远程计算机操作显示界面3双向CAN通讯，并遵循相同的通信协议。
如图2所示，每套控制系统包括本控操作显示界面4、控制器5、传感器信号检测元件6、保护信号检测元件7及电气驱动部件8等。控制器5与本控操作显示界面4双向串口通讯，与远程计算机操作显示界面3双向CAN通讯。
传感器信号检测元件6包括设置在雷达电子机柜内的机柜温度传感器9、设置在空调回风口的回风温度传感器10和回风湿度传感器15、设置在空调出风口的出风温度传感器12、出风湿度传感器17及风速传感器18、设置在空调设备所处外部环境的环境温度传感器11和环境湿度传感器16、设置在空调蒸发器的盘管温度传感器13、设置在空调水箱的液位传感器19及水箱里的水箱温度传感器14，温度传感器、湿度传感器、风速传感器及液位检测装置的信号输出端分别与控制器5的信号输入端连接。
保护信号检测元件7包括电源逆缺相保护器28、制冷系统压力保护器29、冷却液流量开关30、电加热保护装置31及执行部件过载保护信号32，保护信号检测元件的信号为开关信号，即各保护信号检测元件在正常状态下输出闭合信号；在异常状态下输出断开信号，各个保护信号检测元件的信号输出端分别与控制器5的信号输入端连接。
控制器5的信号输入端采集到各保护信号检测元件7为闭合信号时正常工作；采集到电源逆缺相保护器28输出断开信号时空调设备自动停止工作，电源指示灯闪烁报警，空调处于待机状态；采集到制冷系统压力保护器29输出断开信号时，保护指示灯亮，压缩机20、外风机22均停止运行；采集到循环冷却液流量开关30输出断开信号时，保护指示灯亮，循环泵23停止运行；采集到电加热保护装置31输出断开信号时，保护指示灯亮，电加热器24、水芯电加热器25停止运行；采集到执行部件过载保护信号32输出断开信号时，故障负载停止运转。空调设备一用一备交替工作时，采集到保护信号检测元件7有断开信号时，则自动切换为另一套设备工作。
电气执行部件8包括压缩机20、离心风机21、轴流风机22、循环泵23、电加热器24、水芯电加热器25、热气旁通阀26、曲柄加热带27，控制器5分别与压缩机20、离心风机21、轴流风机22、循环泵23、电加热器24、水芯电加热器25、热气旁通阀26、曲柄加热带27的控制信号相连接。
本发明中，传感器信号检测元件6采样机柜及空调进出风的温度、湿度及流速，保护信号检测元件7采样各保护电路的状态；控制器5接收传感器信号检测元件6及保护信号检测元件7的信号，控制器5与电气执行部件8控制连接，由控制器5基于温度、湿度数据及保护信号的状态控制压缩机20、离心风机21、轴流风机22、循环泵23的启停及工作；并根据露点温度自动调整热气旁通阀26开度和电加热24投入量，实现防凝露设计。
环境温度传感器检测空调设备所处外部环境的环境温度传感器，控制系统根据环境温度自动确认空调设备的工作状态。
温度设定和控制范围是5℃～32℃，每次开机自动设定温度为22℃；两套空调设备都工作时，以先工作的空调设备采样的机柜温度为控制值。
为了更清晰的表达控制系统逻辑，采用控制功能简表描述如表1所示。
表中：T0表示设定温度，T1表示机柜温度，T2表示盘管温度，T3表示水箱温度，T4表示回风温度，T5表示出风温度，T6表示环境温度，M1表示回风相对湿度，M2表示送风相对湿度，M3表示环境相对湿度。
表1控制功能简表
Figure BDA0003605948730000051
Figure BDA0003605948730000061
上电后，只要环境温度T6＜15℃，则曲柄加热带27工作；一旦压缩机20工作，则曲柄加热带27停止工作。
当蒸发盘管温度T2≤-5℃时，停止制冷，通风运行；当蒸发盘管温度T2≥5℃时，制冷恢复。
当水箱温度T3≤-20℃时，水箱里水芯电加热器25工作；当T3≥-10℃时,水箱里水芯电加热器25停止工作。
本发明在全温度范围内宽温制冷时，自动根据露点温度调整热气旁通阀26开度和电加热24投入量，实现防凝露设计，实现逻辑如下：
当出风温度T5＜Td+5℃开启防凝露功能，其中Td＝br(T,RH)/[a-r(T,RH)]
r(T,RH)＝aT/(b+T)+ln(RH)；a＝17.27；b＝237.7；Td-露点温度；
T-干球温度(机柜温度T1)；RH-相对湿度(回风相对湿度M1)
当出风温度T5≥Td+3℃时，热气旁通阀26关闭，电加热24不工作；
当Td+2℃≤T5＜Td+3℃时，热气旁通阀26打开40％开度，电加热24不工作；
当Td+1℃≤T5＜Td+2℃时，热气旁通阀26打开80％开度，电加热24不工作；
当T5＜Td+1℃时，热气旁通阀26打开80％开度，电加热24工作；
当T5＜Td时，热气旁通阀26打开100％开度，电加热24工作；
当出风温度T5≥Td+6℃时，关热气旁通阀26。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (4)

1.一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，其特征在于：包括有两套相同的并联设置的空调设备控制系统，两套空调设备控制系统通过RS422通讯联控，两套空调设备控制系统均与远程计算机操作显示界面双向CAN通讯；每套空调设备控制系统均包括有操作显示界面、控制器、传感器信号检测元件、保护信号检测元件和电气驱动部件，所述控制器的信号输入端分别与传感器信号检测元件和保护信号检测元件连接，控制器的信号输出端与电气执行部件连接，控制器的数据通讯端分别与操作显示界面双向通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，其特征在于：所述的传感器信号检测元件包括设置在雷达电子机柜内的机柜温度传感器、设置在空调回风口的回风温度传感器和回风湿度传感器、设置在空调出风口的出风温度传感器、出风湿度传感器及风速传感器、设置在空调设备所处外部环境的环境温度传感器和环境湿度传感器、设置在空调蒸发器的盘管温度传感器、设置在空调水箱的液位传感器及水箱里的水箱温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，其特征在于：所述的保护信号检测元件包括电源逆缺相保护器、制冷系统压力保护器、冷却液流量开关、电加热保护装置及执行部件过载保护信号，所述保护信号检测元件的信号为开关信号，即保护信号检测元件在正常状态下输出闭合信号，在异常状态下输出断开信号，所述的电源逆缺相保护器、制冷系统压力保护器、冷却液流量开关、电加热保护装置及执行部件过载保护信号均与控制器的信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于雷达电子机柜的风冷散热系统的控制系统，其特征在于：所述电气执行部件包括有压缩机、离心风机、轴流风机、循环泵、电加热器、水芯电加热器、热气旁通阀和曲柄加热带，所述控制器分别与压缩机、离心风机、轴流风机、循环泵、电加热器、水芯电加热器、热气旁通阀和曲柄加热带的控制信号相连接。
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