CN116520912B - 一种高压水舱水温循环控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明高压水舱水温循环控制系统：水舱上有舱内水温传感器和内置换热盘管，水箱机组包括溶液箱和高位膨胀水箱，溶液箱上有电加热器、溶液温度传感器和液位传感器，溶液箱顶部与溢流管底端连接，溢流管顶端插于膨胀水箱内，溶液箱与膨胀水箱通过补液管连接，补液管上有补液电动球阀；两套制冷设备输出端口分别与进液三通管管道连接、两管道上分别有电动球阀，进液三通管与换热盘管进液端管道连接、管道上有进液温度传感器、电动球阀和止回阀，换热盘管出液端与溶液箱进液端管道连接、管道上有出液温度传感器和电动球阀，溶液箱出液端通过循环泵机组与回液三通管管道连接，回液三通管分别与两套制冷设备回液端管道连接、两管道上分别有电动球阀。

Description

一种高压水舱水温循环控制系统

技术领域

本发明涉及高压水舱技术领域，特别是涉及一种高压水舱水温循环控制系统。

背景技术

随着我国海洋战略的发展，各种潜水技术和潜水装备的研究工作不断取得新突破。饱和潜水技术由于其可在大深度水下长时间潜水作业以及在潜水减压时安全性较高而成为一种常用的潜水作业技术。

饱和潜水系统是饱和潜水中为潜水员在水下和高气压环境中长时间生活、居住和作业提供支持的设备。按照使用目的可以分为路基和船载式两类，前者用于研究训练，后者用于海上实潜。水舱是路基饱和潜水系统中用于模拟海上饱和潜水作业的闭式潜水训练注水耐压舱室，可以模拟饱和潜水系统工作压强以内的任何水深的压强和水环境。用于潜水员水下潜水作业训练和医学、生理学的研究以及潜水装备检验等。

在深海环境中，水温并不是一成不变的，水温会随深度的增加而降低。同时，在潜水人员潜水作业训练时，水温会限制训练的时长。而水舱中的水温无法变换，对水舱的使用造成很大的不便。因此针对现有技术的不足之处，为了使水舱更好的模拟深海环境以及在训练中提高人员舒适性，需要对水舱的水温进行控制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种高压水舱水温循环控制系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种高压水舱水温循环控制系统，其特点在于，其包括一个高压水舱、两套制冷设备、一套水箱机组和一套循环泵机组，所述高压水舱上设有舱内水温传感器和内置有换热盘管，所述水箱机组包括溶液箱和高位膨胀水箱，所述溶液箱上设有电加热器、溶液温度传感器和液位传感器，所述溶液箱的顶部与溢流管的底端连接相通，所述溢流管的顶端插设于高位膨胀水箱内，所述溶液箱与高位膨胀水箱之间通过补液管连接相通，所述补液管上设有补液电动球阀。

两套所述制冷设备的输出端口分别与进液三通管的第一端口和第二端口管道连接、两个管道上分别设有第一电动球阀和第二电动球阀，所述进液三通管的第三端口与高压水舱内的换热盘管的进液端管道连接、管道上依次设有进液温度传感器、第三电动球阀和第一止回阀，所述换热盘管的出液端与溶液箱的进液端管道连接、管道上依次设有出液温度传感器和第四电动球阀，所述溶液箱的出液端通过循环泵机组与回液三通管的第三端口管道连接，所述回液三通管的第一端口和第二端口分别与两套制冷设备的回液端管道连接、两个管道上分别设有第五电动球阀和第六电动球阀。

所述舱内水温传感器用于检测高压水舱内的水温值并传输给控制器，所述进液温度传感器用于检测制冷设备输出的液体的温度值并传输给控制器，所述出液温度传感器用于检测经换热后输出的液体的温度值并传给控制器。

所述控制器用于判断高压水舱内水温值与设定温度值之间的大小关系，当水温值≤设定温度值-△t时，开启电加热器以对溶液箱内的液体进行加热，所述溶液温度传感器用于检测溶液箱内液体温度，所述控制器用于当液体温度值达到相应液体温度设定值，开启循环泵机组、第一电动球阀或第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第五电动球阀或第六电动球阀，循环泵机组泵取溶液箱内液体依次流经回液三通管、第五电动球阀或第六电动球阀、第一或二套制冷设备的管道、第一电动球阀或第二电动球阀、进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，当水温值达到设定温度值时关闭电加热器和循环泵机组，此过程中两套制冷设备的冷却功能不开启，所述液位传感器用于检测溶液箱内的液位，所述控制器用于在液位未达到设定液位值时控制补液电动球阀开启，高位膨胀水箱内水通过补液管流入溶液箱内，当液位达到设定液位值时控制补液电动球阀关闭。

所述控制器用于当水温值≥设定温度值+△t1时，开启两套制冷设备中的任一套以对液体进行冷却，开启的制冷设备自带微电脑控制器，可通过自带控制面板设定出液温度值，实现出液恒温，所述控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启循环泵机组、与开启的制冷设备连接的电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀，循环泵机组泵取液体依次流经进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀、溶液箱、循环泵机组、回液三通管后进入开启的制冷设备实现液体循环，当水温值达到设定温度值时关闭开启的制冷设备和循环泵机组。

所述控制器用于当水温值≥设定温度值+△t2时，开启两套制冷设备以对液体进行冷却实现出液恒温，所述控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启循环泵机组、第一至第六电动球阀，循环泵机组泵取液体依次流经进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀、溶液箱、循环泵机组、回液三通管后分别进入两套制冷设备实现液体循环，当水温值达到设定温度值时关闭两套制冷设备和循环泵机组，△t2大于△t1。

本发明的积极进步效果在于：本发明实现了对高压水舱的温度调节，在使用时，可根据需要设定高压水舱温度，实现高压水舱的降温或升温。利用精控温设计使高压水舱水温循环控制系统满足高压水舱的水温调节范围及精度要求。高压水舱在调节作用下可以方便、快速的实现温度调节，根据需要完成对高压水舱环境的调控，提高了高压水舱在使用时的环境适应性，丰富了高压水舱的使用功能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的高压水舱水温循环控制系统的结构原理图。

图2为本发明较佳实施例的制冷设备的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的水箱机组的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的循环泵机组的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的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。

如图1-4所示，本实施例提供一种高压水舱水温循环控制系统，用于实现高压水舱的制冷及加热功能，为高压水舱中的水进行降温或升温，满足水温控制的需要，具体包括一个高压水舱100、两套制冷设备200、一套水箱机组300和一套循环泵机组400。

高压水舱100左右两侧分别设有一个舱内水温传感器101，两个舱内水温传感器101均采用耐高压型，高压水舱100内置有换热盘管102。

两套制冷设备200的结构相同，为现有制冷设备。

水箱机组300包括溶液箱301和高位膨胀水箱302，溶液箱301上排布有多个电加热器303、溶液温度传感器304和液位传感器305，电加热器303上设有过热保护开关306，溶液箱301的壁内填充有保温棉307，溶液箱301上设有液位显示窗308，溶液箱301的底部固定有箱底座309。溶液箱301的顶部与溢流管310的底端连接相通，溢流管310的顶端插设于高位膨胀水箱302内，溶液箱301与高位膨胀水箱302之间通过补液管311连接相通，补液管311上设有补液电动球阀312，高位膨胀水箱302上设有加液口313，溶液箱301外部罩设有外壳314。

循环泵机组400包括框架401，框架401的底部固定有框底座402，框架401内设有两组循环泵组件，框架401内上部还设有控制箱403，两组循环泵组件，一组作为主用，另一组作为备用，两组循环泵组件的一同侧端口通过三通管404与溶液箱301的出液端口连接、另一同侧端口通过三通管405与回液三通管13的第三端口连接，每组循环泵组件包括依次管道连接的第二止回阀406、水泵407、Y型过滤器408和第七电动球阀409，且管道上设有压力表410，水泵407的两侧分别通过软管411实现管道连接。

两套制冷设备200的输出端口分别与进液三通管5的第一端口和第二端口管道连接、两个管道上分别设有第一电动球阀6和第二电动球阀7，进液三通管5的第三端口与高压水舱100内的换热盘管102的进液端管道连接、管道上依次设有进液温度传感器8、第三电动球阀9和第一止回阀10，换热盘管102的出液端与溶液箱301的进液端管道连接、管道上依次设有出液温度传感器11和第四电动球阀12，溶液箱301的出液端通过循环泵机组400与回液三通管13的第三端口管道连接，回液三通管13的第一端口和第二端口分别与两套制冷设备200的回液端管道连接、两个管道上分别设有第五电动球阀14和第六电动球阀15。

下面具体介绍高压水舱水温循环控制系统的功能：

舱内水温传感器101用于检测高压水舱100内的水温值并传输给控制器。

进液温度传感器8用于检测制冷设备200输出的液体的温度值并传输给控制器。

出液温度传感器11用于检测经换热后输出的液体的温度值并传给控制器。

控制器用于判断高压水舱100内水温值与设定温度值之间的大小关系，当任一水温值≤设定温度值-△t时，开启电加热器303以对溶液箱301内的液体进行加热，溶液温度传感器304用于检测溶液箱301内液体温度，控制器用于当液体温度值达到相应液体温度设定值，开启循环泵机组400中的作为主用的循环泵组件、第一电动球阀6、第三电动球阀9、第四电动球阀12、第五电动球阀14，作为主用的循环泵组件中的水泵407泵取溶液箱301内液体依次流经回液三通管13、第五电动球阀14、第一套制冷设备的管道、第一电动球阀6、进液三通管5、第三电动球阀9、第一止回阀10后流入换热盘管102内以与高压水舱100内水进行热交换，或者是开启循环泵机组400中的作为主用的循环泵组件、第二电动球阀7、第三电动球阀9、第四电动球阀12、第六电动球阀15，作为主用的循环泵组件中的水泵407泵取溶液箱301内液体依次流经回液三通管13、第六电动球阀15、第二套制冷设备的管道、第二电动球阀7、进液三通管5、第三电动球阀9、第一止回阀10后流入换热盘管102内以与高压水舱100内水进行热交换，当两个水温值达到设定温度值时关闭电加热器303和循环泵组件，此过程中两套制冷设备的冷却功能不开启。液位传感器305用于检测溶液箱301内的液位，控制器用于在液位未达到设定液位值时控制补液电动球阀312开启，高位膨胀水箱302内水通过补液管311流入溶液箱内，当液位达到设定液位值时控制补液电动球阀312关闭。高位膨胀水箱302可通过加液口313添加水。

控制器用于当任一水温值≥设定温度值+△t1时，开启两套制冷设备200中的任一套开启以对液体进行冷却，开启的制冷设备200（如第一套制冷设备）自带微电脑控制器，可通过自带控制面板设定出液温度值，实现出液恒温，控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启作为主用的循环泵组件、与第一套制冷设备200连接的第一电动球阀6和第五电动球阀14、第三电动球阀9、第四电动球阀12，水泵407泵取液体依次流经第一电动球阀6、进液三通管5、第三电动球阀9、第一止回阀10后流入换热盘管102内以与高压水舱100内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀12、溶液箱301、作为主用的循环泵组件、回液三通管13、第五电动球阀14后进入第一套制冷设备200实现液体循环，当两个水温值达到设定温度值时关闭第一套制冷设备200和作为主用的循环泵组件。

控制器用于当任一水温值≥设定温度值+△t2时，开启两套制冷设备200以对液体进行冷却实现出液恒温，控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启作为主用的循环泵组件、第一至第六电动球阀，水泵407泵取液体通过第一电动球阀6和第二电动球阀7依次流经进液三通管5、第三电动球阀9、第一止回阀10后流入换热盘管102内以与高压水舱100内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀12、溶液箱301、作为主用的循环泵组件、回液三通管13并通过第五电动球阀14和第六电动球阀15后分别进入两套制冷设备200实现液体循环，当两个水温值达到设定温度值时关闭两套制冷设备200和作为主用的循环泵组件，△t2大于△t1。

当水温值高出设定温度值比较大时，同时开启两套制冷设备200进行制冷，当水温值高出设定温度值比较小时，开启两套制冷设备200中的一套进行制冷。

本发明的主要功能是提供一定温度的冷液，通过舱内换热盘管102对高压水舱100内部水进行降温或升温，使其达到设定温度值。

制冷时，制冷设备200工作，向系统提供低温的冷液，通过舱内换热盘管102吸收高压水舱100内水的热量后，进入溶液箱301，再由溶液箱301进入循环水泵机组400，通过水泵407加压后，返回制冷设备200后完成一个循环，周而复始从而降低高压水舱100内水温。

制热时，溶液箱301内的电加热器303工作使液体温度升高，进入循环水泵机组400后，通过水泵407泵取通过制冷设备200的管道后（制热时制冷设备200为关机状态），进入舱内换热盘管102，对高压水舱100内水放出热量后，返回水箱机组，周而复始从而升高高压水舱100内水温。

循环泵机组包含两台水泵，正常使用时是一用一备状态，在制冷模式下，当系统检测到系统冷负荷较大时，为了减少降温时间，会自动开启两台水泵。在每台水泵管路上均设置有第七电动球阀409、Y型过滤器408和第二止回阀406，正常工作时，第七电动球阀409为常开状态。

本系统要求供液控温精度为±1℃，采用直接制冷将难以达到要求，本发明采用调节供液温度的方式来实现精确控温，如需制冷时，制冷设备全功率开启，当温度到达目标温度值时关闭制冷设备，保证水温的稳定。以高压水舱内水温为目标点，最终将水温稳定在目标值允许范围之内。

本发明使高压水舱具备制冷及加热功能，为高压水舱中的水进行降温或升温，能满足水温控制范围（4-30℃）及精度（±1℃）的需要，进而潜水员水下潜水作业训练和医学、生理学的研究以及对饱和潜水中所使用的潜水装具设备进行试验。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，其包括一个高压水舱、两套制冷设备、一套水箱机组和一套循环泵机组，所述高压水舱上设有舱内水温传感器和内置有换热盘管，所述水箱机组包括溶液箱和高位膨胀水箱，所述溶液箱上设有电加热器、溶液温度传感器和液位传感器，所述溶液箱的顶部与溢流管的底端连接相通，所述溢流管的顶端插设于高位膨胀水箱内，所述溶液箱与高位膨胀水箱之间通过补液管连接相通，所述补液管上设有补液电动球阀；

两套所述制冷设备的输出端口分别与进液三通管的第一端口和第二端口管道连接、两个管道上分别设有第一电动球阀和第二电动球阀，所述进液三通管的第三端口与高压水舱内的换热盘管的进液端管道连接、管道上依次设有进液温度传感器、第三电动球阀和第一止回阀，所述换热盘管的出液端与溶液箱的进液端管道连接、管道上依次设有出液温度传感器和第四电动球阀，所述溶液箱的出液端通过循环泵机组与回液三通管的第三端口管道连接，所述回液三通管的第一端口和第二端口分别与两套制冷设备的回液端管道连接、两个管道上分别设有第五电动球阀和第六电动球阀；

所述舱内水温传感器用于检测高压水舱内的水温值并传输给控制器，所述进液温度传感器用于检测制冷设备输出的液体的温度值并传输给控制器，所述出液温度传感器用于检测经换热后输出的液体的温度值并传给控制器；

所述控制器用于判断高压水舱内水温值与设定温度值之间的大小关系，当水温值≤设定温度值-△t时，开启电加热器以对溶液箱内的液体进行加热，所述溶液温度传感器用于检测溶液箱内液体温度，所述控制器用于当液体温度值达到相应液体温度设定值，开启循环泵机组、第一电动球阀或第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第五电动球阀或第六电动球阀，循环泵机组泵取溶液箱内液体依次流经回液三通管、第五电动球阀或第六电动球阀、第一或二套制冷设备的管道、第一电动球阀或第二电动球阀、进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，当水温值达到设定温度值时关闭电加热器和循环泵机组，此过程中两套制冷设备的冷却功能不开启，所述液位传感器用于检测溶液箱内的液位，所述控制器用于在液位未达到设定液位值时控制补液电动球阀开启，高位膨胀水箱内水通过补液管流入溶液箱内，当液位达到设定液位值时控制补液电动球阀关闭；

所述控制器用于当水温值≥设定温度值+△t1时，开启两套制冷设备中的任一套以对液体进行冷却，开启的制冷设备自带微电脑控制器，可通过自带控制面板设定出液温度值，实现出液恒温，所述控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启循环泵机组、与开启的制冷设备连接的电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀，循环泵机组泵取液体依次流经进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀、溶液箱、循环泵机组、回液三通管后进入开启的制冷设备实现液体循环，当水温值达到设定温度值时关闭开启的制冷设备和循环泵机组；

所述控制器用于当水温值≥设定温度值+△t2时，开启两套制冷设备以对液体进行冷却实现出液恒温，所述控制器用于在收到微电脑控制器传来的液体达到设定出液温度值时，开启循环泵机组、第一至第六电动球阀，循环泵机组泵取液体依次流经进液三通管、第三电动球阀、第一止回阀后流入换热盘管内以与高压水舱内水进行热交换，热交换后液体流经第四电动球阀、溶液箱、循环泵机组、回液三通管后分别进入两套制冷设备实现液体循环，当水温值达到设定温度值时关闭两套制冷设备和循环泵机组，△t2大于△t1。

2.如权利要求1所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述溶液箱内排布有多个电加热器，所述电加热器上设有过热保护开关，所述溶液箱的壁内填充有保温棉，所述溶液箱上设有液位显示窗，所述溶液箱的底部固定有箱底座。

3.如权利要求1所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述溶液箱的外部罩设有外壳。

4.如权利要求1所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述循环泵机组包括两组循环泵组件，一组作为主用，另一组作为备用，两组循环泵组件的一同侧端口通过三通管与溶液箱的出液端口连接、另一同侧端口通过三通管与回液三通管的第三端口连接，每组循环泵组件包括依次管道连接的第二止回阀、水泵、过滤器和第七电动球阀，且管道上设有压力表，所述水泵的两侧分别通过软管实现管道连接。

5.如权利要求4所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述循环泵机组包括框架，所述框架的底部固定有框底座，两组循环泵组件设置于框架内，所述框架内上部还设有控制箱。

6.如权利要求4所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述过滤器采用Y型过滤器。

7.如权利要求1所述的高压水舱水温循环控制系统，其特征在于，所述舱内水温传感器的数量有两个，均采用耐高压型，分别设置在高压水舱的两侧。