CN114992958A - 一种可调温度和流量的冷却水供给系统及其应用方法 - Google Patents

一种可调温度和流量的冷却水供给系统及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冷却水供给系统技术领域，涉及一种可调温度和流量的冷却水供给系统及其应用方法，包括：供冷却水的冷却液箱；水泵，其连接冷却液箱的出水口，并将冷却水进行分流，一部分通过加热罐对冷却水进行加热，另一部分通过板式换热器对冷却水进行冷却，并在比例阀Ⅰ处进行混合；需冷却设备，其进水口流入混合后的冷却水，待冷却水对其冷却后，由出水口流入冷却液箱的进水口；在比例阀Ⅰ和需冷却设备之间的混合冷却水管路上设置有温度传感器，用于传递混合冷却水的温度信号，采用这样的结构，通过比例阀Ⅰ调节经加热和冷却后冷却水的混合比例，并流经流量计，可精准调节冷却水的温度和流量，可应用范围广，适用性强。

Description

一种可调温度和流量的冷却水供给系统及其应用方法
技术领域
本发明属于冷却水供给系统技术领域，具体涉及一种可调温度和流量的冷却水供给系统。
本发明还涉及上述可调温度和流量的冷却水供给系统的应用方法。
背景技术
设备在工作过程中会产生大量的热量，为了保证设备在最适宜的温度状态下工作，不损坏设备，需要配置有冷却系统，一般冷却系统分为风冷和水冷，由于水冷的冷却效果要优于风冷，所以水冷的应用更为普遍，目前水冷却系统存在流量不易控制，温度不能精准调节的缺陷。
发明内容
为了精准控制冷却水供给系统的流量与温度，本发明提供了一种可调温度和流量的冷却水供给系统，包括：
冷却液箱，其提供冷却水；
水泵，其连接冷却液箱的出水口，并将冷却水进行分流，一部分通过加热罐对冷却水进行加热，另一部分通过板式换热器对冷却水进行冷却，并在比例阀Ⅰ处进行混合；
需冷却设备，其进水口流入混合后的冷却水，待冷却水对需冷却设备冷却后，由需冷却设备的出水口流入冷却液箱的进水口，对冷却水进行回收；
在比例阀Ⅰ和需冷却设备之间的混合冷却水管路上设置有温度传感器，用于传递混合冷却水的温度信号；
所述温度传感器将混合冷却水的温度传递给PID控制器Ⅰ和控制器，PID控制器Ⅰ对比例阀Ⅰ的开合度进行控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，控制器接收温度传感器传递的温度信号后控制加热罐，对冷却水加热的温度进行调节。
进一步地，所述比例阀Ⅰ为合流阀，比例阀Ⅰ的A口流入冷却后的冷却水，比例阀Ⅰ的B口流入加热后的冷却水，混合后的冷却水通过比例阀Ⅰ的AB口流出。
进一步地，流经水泵的冷却水的流量大于需冷却设备所需冷却水的流量。
进一步地，板式换热器中通入冷媒对冷却水进行冷却。
进一步地，所述比例阀Ⅰ和需冷却设备之间的混合冷却水管路上还依次设置有比例阀Ⅱ和流量计，用于对混合冷却水的流量进行调节。
进一步地，所述流量计将混合冷却水的流量信息传递给PID控制器Ⅱ和控制器，PID控制器Ⅱ对比例阀Ⅱ的开合度进行控制，用于调节混合冷却水的流量。
进一步地，所述比例阀Ⅱ为分流阀，混合冷却水由比例阀Ⅱ的A口流入，并由比例阀Ⅱ的B口流出到冷却液箱的进水口，由比例阀Ⅱ的AB口流出到流量计。
进一步地，在流量计和需冷却设备的进水口之间的管路为第一支路，所述第一支路经第二支路连通需冷却设备的出水口和冷却液箱的进水口之间的管路，在第一支路和需冷却设备的进水口之间的管路上、第二支路上、第二支路和需冷却设备的出水口之间的管路上分别设置有球阀。
进一步地，在第一支路上设置有温度传感器和压力传感器；在需冷却设备的出水口和冷却液箱的进水口之间的管路上设置有温度传感器和压力传感器，用于将混合冷却水流经需冷却设备前和后的压力和温度信号传递给控制器。
本发明还提供了上述可调温度和流量的冷却水供给系统的应用方法，其具体应用过程为：
由冷却液箱流出的冷却水流经水泵后进行分流，一部分通过加热罐进行加热，另一部分通过板式换热器进行冷却，经过加热和冷却后的冷却水在比例阀Ⅰ处进行混合，混合后的冷却水流经比例阀Ⅱ后进行分流，需冷却设备所需冷却水流经流量计并由需冷却设备的进水口进入，对需冷却设备进行冷却后，由需冷却设备的出水口流回冷却液箱；多余的冷却水经旁通管路流回到冷却液箱；所述比例阀Ⅰ受PID控制器Ⅰ控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，所述比例阀Ⅱ受PID控制器Ⅱ控制，用于调节混合冷却水的流量。
本发明的有益效果：
1.本发明所述的冷却水供给系统及其应用方法，通过将冷却水分为两部分，一部分经过板式换热器利用冷媒对冷却水进行冷却，另一部分通过加热罐对冷却水进行加热，然后两部分的冷却水在比例阀Ⅰ处汇合，通过PID控制器Ⅰ调节比例阀Ⅰ合流和分流的开度，进而精准调节加热和冷却两部分冷却水的混合比例，从而达到需冷却设备所需温度。
2.本发明所述的冷却水供给系统设置有流量计，用于实时监测混合后冷却水的流量，并将检测到的冷却水流量信息传递给PID控制器Ⅱ，通过PID控制器Ⅱ调节比例阀Ⅱ合流和分流的开度，进而精准调控冷却水的流量，从而达到需冷却设备所需流量。
3.本发明所述的冷却水供给系统设置有温度传感器和压力传感器，实时将流经需冷却设备前和后的冷却水的温度信息和压力信息反馈给控制器和PID控制器，保证需冷却设备所需的温度和流量；控制器还可以对加热罐的温度进行调节，进而调控冷却水的加热温度，保证混合后冷却水的温度满足需冷却设备的冷却温度。本冷却水供给系统通过自身调节，可以提供不同温度和流量的冷却水，可以满足不同需冷却设备的冷却需求，以及同一设备不同工况下的冷却水温度和流量的需求，应用范围广，适用性强。
附图说明
图1是实施例1所述冷却水供给系统的工作原理图。
附图标记：1、冷却液箱；2、水泵；3、加热罐；4、板式换热器；5、比例阀Ⅰ；6、PID控制器Ⅰ；7、比例阀Ⅱ；8、流量计；9、PID控制器Ⅱ；10、控制器；11、温度传感器；12、压力传感器；13、球阀；14、需冷却设备。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种便于调节冷却水温度和流量的冷却水供给系统，包括：
冷却液箱1，其提供冷却水；
水泵2，其连接冷却液箱1的出水口，并将冷却水进行分流，一部分通过加热罐3对冷却水进行加热，另一部分通过板式换热器4对冷却水进行冷却，并在比例阀Ⅰ5处进行混合；
需冷却设备14，其进水口流入混合后的冷却水，待冷却水对需冷却设备14冷却后，由需冷却设备14的出水口流入冷却液箱1的进水口，对冷却水进行回收；
在比例阀Ⅰ5和需冷却设备14之间的混合冷却水管路上设置有温度传感器11，用于传递混合冷却水的温度信号。
通过将冷却水分成两部分，一部分冷却水通过加热罐3进行加热，另一部分冷却水通过板式换热器4进行冷却，并将加热和冷却后的冷却水进行混合，提供需冷却设备14所需要的不同冷却温度；温度传感器11可实时监测混合冷却水的温度，并通过调节三通比例阀合流和分流的开度，调节加热和冷却的冷却水的混合比例，保证混合后冷却水的温度满足需冷却设备14的需求。
在本实施例中，所述温度传感器11将混合冷却水的温度传递给PID控制器Ⅰ6和控制器10，PID控制器Ⅰ6对比例阀Ⅰ5的开合度进行控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，控制器10接收温度传感器11传递的温度信号后控制加热罐3，对冷却水加热的温度进行调节。
通过PID控制器Ⅰ6调节比例阀Ⅰ5合流和分流的开度，可以精准地调节混合冷却水的温度，保证提供的冷却水的温度恰好是需冷却设备14所需温度；通过控制器10对加热罐3的加热温度进行调节，扩大了混合冷却水的温度变化范围，满足不同的需冷却设备14在不同工况下的冷却需求，提高了冷却水供给系统的应用范围，使其具有很强的适用性。
在本实施例中，所述比例阀Ⅰ5为合流阀，比例阀Ⅰ5的A口流入冷却后的冷却水，比例阀Ⅰ5的B口流入加热后的冷却水，混合后的冷却水通过比例阀Ⅰ5的AB口流出。
在本实施例中，流经水泵2的冷却水的流量大于需冷却设备14所需冷却水的流量，保证提供充足的冷却水。
在本实施例中，板式换热器4中通入冷媒对冷却水进行冷却，通过对冷却水进行降温，扩大了混合冷却水的温度变化范围，满足不同的需冷却设备14在不同工况下的冷却需求，提高了冷却水供给系统的应用范围，使其具有很强的适用性。
在本实施例中，所述比例阀Ⅰ5和需冷却设备14之间的混合冷却水管路上还依次设置有比例阀Ⅱ7和流量计8，用于对混合冷却水的流量进行调节。
流量计8可对冷却水的流量进行实时监测，并可通过控制比例阀Ⅱ7合流和分流的开度对冷却水的流量进行调节，确保需冷却设备14所需要冷却水的流量，避免冷却水流量过多或者过少影响冷却效果，达不到需冷却设备14的冷却要求。
在本实施例中，所述流量计8将混合冷却水的流量信息传递给PID控制器Ⅱ9和控制器10，PID控制器Ⅱ9对比例阀Ⅱ7的开合度进行控制，用于调节混合冷却水的流量。
在本实施例中，所述比例阀Ⅱ7为分流阀，混合冷却水由比例阀Ⅱ7的A口流入，并由比例阀Ⅱ7的B口流出到冷却液箱1的进水口，由比例阀Ⅱ7的AB口流出到流量计8。
通过PID控制器Ⅱ9调节比例阀Ⅱ7的开合度可实现对冷却水流量的精准控制，一定流量的冷却水由比例阀Ⅱ7的A口流入，在PID控制器Ⅱ9的控制下，需冷却设备14所需流量的冷却水由比例阀Ⅱ7的AB口流出到流量计8，多余的冷却水通过比例阀Ⅱ7的B口流回冷却液箱1。
在本实施例中，在流量计8和需冷却设备14的进水口之间的管路为第一支路，所述第一支路经第二支路连通需冷却设备14的出水口和冷却液箱1的进水口之间的管路，使得流经第二支路的冷却水最终流向冷却液箱1进行回收，在第一支路和需冷却设备14的进水口之间的管路上、第二支路上、第二支路和需冷却设备14的出水口之间的管路上分别设置有球阀13。
通过设置进行冷却水回收的第二支路和球阀13，严格控制流经需冷却设备14的流量，避免过多的冷却水影响最终的冷却效果。
在本实施例中，在第一支路上设置有温度传感器11和压力传感器12；在需冷却设备14的出水口和冷却液箱1的进水口之间的管路上设置有温度传感器11和压力传感器12，用于将混合冷却水流经需冷却设备14前和后的压力和温度信号传递给控制器10。
温度传感器11和压力传感器12实时将冷却水的温度信息和压力信息反馈给控制器10和PID控制器，对冷却水的温度和流量进行实时调节，满足需冷却设备14所需的温度和流量，使得需冷却设备14达到预设的冷却温度。
实施例2
本实施例提供了实施例1所述可调温度和流量的冷却水供给系统的应用方法，其具体应用过程为：由冷却液箱1流出的冷却水流经水泵2后进行分流，一部分通过加热罐3进行加热，另一部分通过板式换热器4进行冷却，经过加热和冷却后的冷却水在比例阀Ⅰ5处进行混合，混合后的冷却水流经比例阀Ⅱ7后进行分流，需冷却设备14所需冷却水流经流量计8并由需冷却设备14的进水口进入，对需冷却设备14进行冷却后，由需冷却设备14的出水口流回冷却液箱1；多余的冷却水经旁通管路流回到冷却液箱1；所述比例阀Ⅰ5受PID控制器Ⅰ6控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，所述比例阀Ⅱ7受PID控制器Ⅱ9控制，用于调节混合冷却水的流量。
通过本实施例所述的冷却水供给系统的应用方法，可以根据需冷却设备14的冷却要求精准地控制流经需冷却设备14的冷却水的温度和流量，保证不同的需冷却设备14在不同工况下的冷却效果。
本发明所述的冷却水供给系统将储存在冷却液箱1内的冷却水在水泵2的作用下，由出水口流出，经水泵2后分为两部分，为满足系统流量需求，水泵2流量大于系统流量。
其中，一部分冷却水流向板式换热器4，进入板式换热器4后经外接冷媒冷却后经出口流出；另一部分冷却水进入加热罐3入口，在加热罐3内部加热后达到一定温度，由加热罐3出口流出。
两部分冷却水在三通比例阀Ⅰ5处汇合，比例阀Ⅰ5可通过调节开度来调节冷热冷却水的混合比例，从而使混合冷却水温度达到系统所需温度。该调节过程为动态调节，在冷水和热水温度发生波动变化时也可通过调节比例阀Ⅰ5的开度保持混合冷却水温度恒定。
混合后的冷却水到达三通比例阀Ⅱ7后，经分流，系统所需流量经流量计8进入需冷却设备14的进水口，对设备冷却后经出水口流出，最后经管路回到冷却液箱1；多余的冷却水则经旁通支路流回冷却液箱1。
本冷却水供给系统通过自身调节，可以提供不同温度和流量的冷却水，可以满足不同需冷却设备14的冷却需求，以及同一设备不同工况下的冷却水温度和流量的需求，应用范围广，适用性强。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可调温度和流量的冷却水供给系统，其特征在于，包括：
冷却液箱(1)，其提供冷却水；
水泵(2)，其连接冷却液箱(1)的出水口，并将冷却水进行分流，一部分通过加热罐(3)对冷却水进行加热，另一部分通过板式换热器(4)对冷却水进行冷却，并在比例阀Ⅰ(5)处进行混合；
需冷却设备(14)，其进水口流入混合后的冷却水，待冷却水对需冷却设备(14)冷却后，由需冷却设备(14)的出水口流入冷却液箱(1)的进水口，对冷却水进行回收；
在比例阀Ⅰ(5)和需冷却设备(14)之间的混合冷却水管路上设置有温度传感器(11)，用于传递混合冷却水的温度信号；
所述温度传感器(11)将混合冷却水的温度传递给PID控制器Ⅰ(6)和控制器(10)，PID控制器Ⅰ(6)对比例阀Ⅰ(5)的开合度进行控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，控制器(10)接收温度传感器(11)传递的温度信号后控制加热罐(3)，对冷却水加热的温度进行调节。
2.根据权利要求1所述冷却水供给系统，其特征在于，所述比例阀Ⅰ(5)为合流阀，比例阀Ⅰ(5)的A口流入冷却后的冷却水，比例阀Ⅰ(5)的B口流入加热后的冷却水，混合后的冷却水通过比例阀Ⅰ(5)的AB口流出。
3.根据权利要求1所述冷却水供给系统，其特征在于，流经水泵(2)的冷却水的流量大于需冷却设备(14)所需冷却水的流量。
4.根据权利要求1所述冷却水供给系统，其特征在于，板式换热器(4)中通入冷媒对冷却水进行冷却。
5.根据权利要求1所述冷却水供给系统，其特征在于，所述比例阀Ⅰ(5)和需冷却设备(14)之间的混合冷却水管路上还依次设置有比例阀Ⅱ(7)和流量计(8)，用于对混合冷却水的流量进行调节。
6.根据权利要求5所述冷却水供给系统，其特征在于，所述流量计(8)将混合冷却水的流量信息传递给PID控制器Ⅱ(9)和控制器(10)，PID控制器Ⅱ(9)对比例阀Ⅱ(7)的开合度进行控制，用于调节混合冷却水的流量。
7.根据权利要求5所述冷却水供给系统，其特征在于，所述比例阀Ⅱ(7)为分流阀，混合冷却水由比例阀Ⅱ(7)的A口流入，并由比例阀Ⅱ(7)的B口流出到冷却液箱(1)的进水口，由比例阀Ⅱ(7)的AB口流出到流量计(8)。
8.根据权利要求5所述冷却水供给系统，其特征在于，流量计(8)和需冷却设备(14)的进水口之间的管路为第一支路，所述第一支路经第二支路连通需冷却设备(14)的出水口和冷却液箱(1)的进水口之间的管路，在第一支路和需冷却设备(14)的进水口之间的管路上、第二支路上、第二支路和需冷却设备(14)的出水口之间的管路上分别设置有球阀(13)。
9.根据权利要求8所述冷却水供给系统，其特征在于，在第一支路上设置有温度传感器(11)和压力传感器(12)；在需冷却设备(14)的出水口和冷却液箱(1)的进水口之间的管路上设置有温度传感器(11)和压力传感器(12)，用于将混合冷却水流经需冷却设备(14)前和后的压力和温度信号传递给控制器(10)。
10.一种权利要求1-9任一项所述冷却水供给系统的应用方法，其特征在于，由冷却液箱(1)流出的冷却水流经水泵(2)后进行分流，一部分通过加热罐(3)进行加热，另一部分通过板式换热器(4)进行冷却，经过加热和冷却后的冷却水在比例阀Ⅰ(5)处进行混合，混合后的冷却水流经比例阀Ⅱ(7)后进行分流，需冷却设备(14)所需冷却水流经流量计(8)并由需冷却设备(14)的进水口进入，对需冷却设备(14)进行冷却后，由需冷却设备(14)的出水口流回冷却液箱(1)；多余的冷却水经旁通管路流回到冷却液箱(1)；所述比例阀Ⅰ(5)受PID控制器Ⅰ(6)控制，用于调节经过加热和冷却的冷却水的混合比例，所述比例阀Ⅱ(7)受PID控制器Ⅱ(9)控制，用于调节混合冷却水的流量。
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