CN203980700U - 一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，包括多台冷凝风机、蒸发器和多台无级调节螺杆压缩机，多台无级调节螺杆压缩机分别设有多个调节电磁阀控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。实现多个无级调节螺杆压缩机之间的独立加载控制和独立卸载控制以及先入后出的控制,在无需无级调节螺杆压缩机增加滑块位置传感器的条件下,实现冷水机组水温高精度的控制。

Description

一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组

技术领域

本实用新型涉及一种风冷螺杆冷水机组，尤其涉及一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组。

背景技术

高精度螺杆冷水机组的应用场所大多为对水温精度要求特别高的恒定水温场合：如数据中心的服务器冷却系统，大型酒店冷/热水供水系统，电子工业、仪器仪表、精密机械、生物工程、食品饮料、医药卫生等场所。这些场所均需要相对恒定的冷冻水温，冷冻水温的精度将直接影响这些场所的安全性、可靠性等。大家都知道，市场上普通螺杆冷水机组的控制一般采用有级调节的方式进行，由于单台螺杆冷水机组的有级调节范围为50%~100%,且只有50%,75%,100%三个容量调节的档位,调节能力有限,因此有级调节的螺杆冷水机组,在有限的螺杆压缩机数目下,如数量小于等于3个,其水温控制精度达到±1.5℃已经不容易了。对于有级调节的螺杆压缩机冷水机组,如果要提高水温控制的精度,唯一的出路就是增加有级调节的螺杆压缩机的数目,以缩小每个有级调节的螺杆压缩机在容量调节时对整体水温可能造成的波动,但这样往往会使得冷水机组的整体成本上升,同时重量增加且安装尺寸增大。举个例子，一台冷量为800KW的风冷冷水机组，当采用一个某品牌的螺杆压缩机时，压缩机成本为79249元,机组重量约7300KG，安装尺寸约7680×2280×2600。当采用两个该品牌的螺杆压缩机时，压缩机成本为92014元，机组重量约8600KG，安装尺寸约11700×2100×2420。当采用三个该品牌的螺杆压缩机时,压缩机成本为106128元,机组重量约为9000KG,安装尺寸为10000×2100×2400。由此可见，这种方法存在较大的弊端。因此，目前市场上，为了提高螺杆冷水机组的水温控制精度，大多采用无级调节的螺杆压缩机,而市场上对于无级螺杆压缩机的调节在不增加压缩机滑块位置传感器的情况下，因无法准确判断每台压缩机当前的实际容量输出,往往采用同步加载和同步卸载的简单控制方式，水温控制的精度也有限，通常水温精度能达到±0.8℃已经很不错了。在增加压缩机滑块位置传感器的情况下，在水温的控制精度上，能有一定的提高，但压缩机成本将增加，且压缩机货期将延长，同时水温控制的精度很容易受位置传感器测量精度和误差的影响。在位置传感器故障的情况下，水温的控制精度又失去了保证的条件。因此，既提高螺杆冷水机组的水温控制精度又保证螺杆冷水机组的成本不增加成了本实用新型研究的重点。

申请号为201320596278.0专利名称为《一种多翅片换热器的风冷螺杆冷水机组》的中国专利公开了一种多翅片换热器的风冷螺杆冷水机组，它包括螺杆压缩机、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅰ、风机Ⅲ、翅片换热器Ⅳ、翅片换热器Ⅲ、风机Ⅰ、风机Ⅱ、翅片Ⅰ、翅片Ⅱ、风机Ⅳ、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ、储液器、干燥过滤器、视液镜、热力膨胀阀Ⅰ、电磁阀Ⅳ、电磁阀Ⅴ、热力膨胀阀Ⅱ、壳管换热器和气液分离器,该专利在冷凝段，通过与螺杆压缩机各负荷段配置相对应的翅片换热器和风机，改变翅片换热器换热面积和风量；在蒸发段，通过与螺杆压缩机各负荷段配置相对应的热力膨胀阀和壳管换热器，改变制冷剂流量及壳管换热器的换热面积，实现了机组在压缩机各负荷段能量的精确调节。该专利结构复杂，成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案予以实现：

一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，包括多台冷凝风机、蒸发器和多台无级调节螺杆压缩机，多台无级调节螺杆压缩机分别设有多个调节电磁阀，设有控制柜分别与多个调节电磁阀、多台无级调节螺杆压缩机、冷凝风机和蒸发器连接，所述控制柜设有控制器，所述控制器通过控制多个调节电磁阀的开启或关闭控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。

本实用新型采用常规配置的无级调节螺杆压缩机，不增加压缩机滑块位置传感器，此点不影响整个系统成本的增加。仅通过控制调节电磁阀的开启或关闭来实现两台无级调节螺杆压缩机的独立加载、卸载和调节，实现调节的高精度。以上这些特征均充分体现了本发明的简单性和经济性。

进一步地，所述风冷螺杆冷水机组的总管进水处和出水处分别设有进水温度传感器和出水温度传感器，所述进水温度传感器和出水温度传感器实时检测总管进水温度和总管出水温度。所述控制柜还与进水温度传感器和出水温度传感器连接。

优选地，所述两台无级调节螺杆压缩机为两台，分别为第一无级调节螺杆压缩机和第二无级调节螺杆压缩机；所述调节电磁阀为4个，分别为第一调节电磁阀、第二调节电磁阀、第三调节电磁阀和第四调节电磁阀，所述第一调节电磁阀和第二调节电磁阀对应第一无级调节螺杆压缩机，所述第三调节电磁阀和第四调节电磁阀对应第二无级调节螺杆压缩机。

一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组的控制方法，所述控制器根据设定和实际检测到的总管进水温度、总管出水温度以及设定的被控水温进行自动控制调节电磁阀的开启或关闭，从而控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。

具体地，当设定的被控水温为总管出水温度或总管入水温度，实际检测到的总管出水温度或总管入水温度>设定的总管出水温度或总管入水温度+第n加载值时，第n无级调节螺杆压缩机启动，即第2n－1调节电磁阀、第2n调节电磁阀通电，在30S的启动过程结束后，第n无级调节螺杆压缩机的加载、卸载和稳定控制过程如下：

（1）    实际检测到的总管出水温度或总管入水温度>设定的总管出水温度或总管入水温度+精度时，第n无级调节螺杆压缩机加载，即第2n－1调节电磁阀通电，第2n调节电磁阀断电；

（2）    设定的总管出水温度或总管入水温度－精度≤实际检测到的总管出水温度或总管入水温度≤设定的总管出水温度或总管入水温度+精度时，第n无级调节螺杆压缩机稳定容量运行，即第2n－1调节电磁阀通电，第2n调节电磁阀均不通电；

（3）    实际的总管出水温度或总管入水温度<设定的总管出水温度或总管入水温度－精度时，第n无级调节螺杆压缩机卸载运行，即第2n－1调节电磁阀断电，第2n调节电磁阀通电；

（4）    实际的总管出水温度或总管入水温度≤设定的总管出水温度或总管入水温度－第n+1卸载值时，第n无级调节螺杆压缩机停止运行；

其中，第n+1卸载值<第n卸载值<固定值<设定的总管出水温度或总管入水温度－精度<设定的总管出水温度或总管入水温度<设定的总管出水温度或总管入水温度+精度<第n加载值<第n+1加载值，n=1,2，……。

当设定的被控水温为总管出水温度或总管入水温度，在实际检测到的总管出水温度或总管入水温度>设定的总管出水温度或总管入水温度+第n+1加载值时，第n+1无级调节螺杆压缩机启动，即第2n+1调节电磁阀、第2n+2调节电磁阀通电，在30S的启动过程结束后，第n+1无级调节螺杆压缩机的加载、卸载和稳定控制过程如下：

（11）实际的总管出水温度或总管入水温度>设定的总管出水温度或总管入水温度+精度时，第n+1无级调节螺杆压缩机加载，即第2n+1调节电磁阀通电，第2n+2调节电磁阀断电；

（21）当设定的总管出水温度或总管入水温度－精度≤实际的总管出水温度或总管入水温度≤设定的总管出水温度或总管入水温度+精度时，第n+1无级调节螺杆压缩机稳定容量运行，即第2n+1调节电磁阀、第2n+2调节电磁阀均不通电；

（31）当实际的总管出水温度或总管入水温度<设定的总管出水温度或总管入水温度－精度，第n+1无级调节螺杆压缩机卸载运行，即第2n+1调节电磁阀断电，第2n+2调节电磁阀通电；

（41）当实际的总管出水温度或总管入水温度≤设定的总管出水温度或总管入水温度－第一卸载值，第n+1无级调节螺杆压缩机停止运行。

无级调节螺杆压缩机、第2n-1/2n调节电磁阀、第2n+1/2n+2调节电磁阀加卸载逻辑表如下：

负载           电磁阀	第2n-1/2n	第2n-1/2n
			启动	通电	通电
加载	通电	断电
			稳定	断电	断电
卸载	断电	通电

更进一步地，所述第n+1无级调节螺杆压缩机在第n无级调节螺杆压缩机开启后开启，两台无级调节螺杆压缩机开启的时间差为提前设定，以保证多台无级调节螺杆压缩机独立启动。

无级调节螺杆压缩机启动后，所述第n+1无级调节螺杆压缩机在实际的总管出水温度或总管入水温度<设定的总管出水温度或总管入水温度－精度时开始卸载，而第n无级调节螺杆压缩机在实际的总管出水温度或总管入水温度<设定的总管出水温度或总管入水温度－精度－固定值时开始卸载。

 与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）无须增加压缩机滑块位置传感器，因此在大幅缩短无级调节螺杆压缩机的供货周期的前提下，大幅降低了无级调节螺杆压缩机的采购成本。同时避免了滑块位置传感器的不准确及精度差对水温调节带来的误判断和误差；

（2）本实用新型主要通过控制多个调节电磁阀来控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。通过程序控制手段实现多系统无级调节螺杆压缩机之间的独立加载控制,确保在水温加载区间整机冷量的相对连续性,提高加载时的水温控制精度；通过程序控制手段实现多系统无级调节螺杆压缩机之间的独立卸载控制,确保在水温卸载区间整机冷量的相对连续性,提高卸载时的水温控制精度；通过程序控制手段实现多系统无级调节螺杆压缩机之间的先入后出控制,进一步提高水温控制的精度；从而实现整体提高精度的目的，本实用新型的结构简单、控制方法简单。

说明书附图

图1为本实用新型的结构示意图；其中，1、风冷螺杆冷水机组；2、冷凝风机；3、无级调节螺杆压缩机；4、进水温度传感器；5、出水温度传感器；6、控制柜；7、第一调节电磁阀；8、第二调节电磁阀；9、第三调节电磁阀；10、第四调节电磁阀；

图2为本实用新型的水温控制原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作出进一步地详细阐述，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

如图1，一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组1，包括四台冷凝风机2、蒸发器（图中为未画出）和两台无级调节螺杆压缩机3，所述两台无级调节螺杆压缩机3分别为第一无级调节螺杆压缩机和第二无级调节螺杆压缩机，两台无级调节螺杆压缩机3分别设有两个调节电磁阀控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。

进一步地，所述风冷螺杆冷水机组的总管进水处和出水处分别设有进水温度传感器4和出水温度传感器5，所述进水温度传感器4和出水温度传感器5实时检测总管进水温度和总管出水温度。设有控制柜6分别与第一、二、三、四调节电磁阀7、8、9、10、冷凝风机2、进水温度传感器4和出水温度传感器5连接，所述控制柜设有控制器。

所述调节电磁阀为4个，分别为第一调节电磁阀7、第二调节电磁阀8、第三调节电磁阀9和第四调节电磁阀10，所述第一调节电磁阀7和第二调节电磁阀8对应第一无级调节螺杆压缩机，所述第三调节电磁阀9和第四调节电磁阀10对应第二无级调节螺杆压缩机。

如图2，一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组的控制方法，所述控制器根据设定和实际检测到的总管进水温度、总管出水温度以及设定的被控水温进行自动控制调节电磁阀的开启或关闭，从而控制无级调节螺杆压缩机3的独立启动、加载和卸载。

具体地，当设定的被控水温为总管出水温度，实际检测到的总管出水温度>设定的总管出水温度+第一加载值时，第一无级调节螺杆压缩机启动，即第一调节电磁阀7、第二调节电磁阀8通电，在30S的启动过程结束后，第一无级调节螺杆压缩机的加载、卸载和稳定控制过程如下：

（1）实际检测到的总管出水温度>设定的总管出水温度+精度时，第一无级调节螺杆压缩机加载，即第一调节电磁阀7通电，第二调节电磁阀8断电；

（2）设定的总管出水温度－精度≤实际检测到的总管出水温度≤设定总管出水温度+精度时，第一无级调节螺杆压缩机稳定容量运行，即第一调节电磁阀7通电，第二调节电磁阀8均不通电；

（3）实际总管出水温度<设定总管出水温度－精度时，第一无级调节螺杆压缩机卸载运行，即第一调节电磁阀7断电，第二调节电磁阀8通电；

（4）实际总管出水温度≤设定总管出水温度－第二卸载值时，第一无级调节螺杆压缩机停止运行；

其中，第二卸载值<第一卸载值<固定值<设定总管出水温度－精度<设定总管出水温度<设定总管出水温度+精度<第一加载值<第二加载值。第一、第二卸载值、第一、第二加载值、固定值为可设定值。

当设定的被控水温为总管出水温度，在实际检测到的总管出水温度>设定总管出水温度+第二加载值时，第二无级调节螺杆压缩机启动，即第三调节电磁阀9、第四调节电磁阀10通电，在30S的启动过程结束后，第二无级调节螺杆压缩机的加载、卸载和稳定控制过程如下：

（11）实际总管出水温度>设定总管出水温度+精度时，第二无级调节螺杆压缩机加载，即第三调节电磁阀9通电，第四调节电磁阀10断电；

（21）当设定总管出水温度－精度≤实际总管出水温度≤设定总管出水温度+精度时，第二无级调节螺杆压缩机稳定容量运行，即第三调节电磁阀9、第四调节电磁阀10均不通电；

（31）当实际总管出水温度<设定总管出水温度－精度,压缩机卸载运行，即第三调节电磁阀9断电，第四调节电磁阀10通电；

（41）当实际总管出水温度≤设定总管出水温度－第一卸载值，第二无级调节螺杆压缩机停止运行。

无级调节螺杆压缩机、第一/三调节电磁阀和第二/四调节电磁阀加卸载逻辑表如下：

负载           电磁阀	第一/第三	第二/第四
			启动	通电	通电
加载	通电	断电
			稳定	断电	断电
卸载	断电	通电

更进一步地，所述第二无级调节螺杆压缩机在第一无级调节螺杆压缩机开启后开启，两台无级调节螺杆压缩机开启的时间差为提前设定，以保证两台无级调节螺杆压缩机独立启动。

无级调节螺杆压缩机启动后，所述第二无级调节螺杆压缩机在实际总管出水温度<设定总管出水温度-精度时开始卸载，而第一无级调节螺杆压缩机在实际总管出水温度<设定总管出水温度－精度－固定值时开始卸载。以保证两台无级调节螺杆压缩机独立卸载。

实验验证：应用本控制方法，在北京某项目上的验证结果如下：

风冷无级螺杆冷水机组的参数为：制冷量：800kW，水流量：153.4m3/h，采用2个CSR590-BH无级螺杆压缩机系统，制冷剂采用R22。控制总管出水温度，其中，设定总管出水温度为7℃，精度为0.3℃，固定值为6.6℃，第1加载值为7.5℃，第2加载值为8.0℃,第1卸载值为6.0℃，第2卸载值为6.5℃，得出以下测试结果：

设定总管出水温度	实际总管出水温度	实际总管进水温度	压缩机开启数量
				7.0℃	7.2℃	12.3℃	2
7.0℃	6.7℃	11.5℃	2
				7.0℃	6.9℃	9.2℃	1
7.0℃	7.1℃	8.8℃	1

从以上测试验证结果来看,精度达到±0.2℃

本实用新型控制方法简单有效，在实现风冷螺杆冷水机组水温高精度的同时，不提高整个系统的成本。

Claims (6)

1.一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，包括多台冷凝风机、蒸发器和多台无级调节螺杆压缩机，多台无级调节螺杆压缩机分别设有多个调节电磁阀，其特征在于，设有控制柜分别与多个调节电磁阀、多台无级调节螺杆压缩机、冷凝风机和蒸发器连接，所述控制柜设有控制器，所述控制器通过控制多个调节电磁阀的开启或关闭控制无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。

2.根据权利要求1所述精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，其特征在于，所述风冷螺杆冷水机组的总管进水处和出水处分别设有进水温度传感器和出水温度传感器，所述进水温度传感器和出水温度传感器实时检测总管进水温度和总管出水温度。

3.根据权利要求1或2所述精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，其特征在于，所述控制柜还与进水温度传感器和出水温度传感器连接。

4.根据权利要求1所述精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，其特征在于，所述无级调节螺杆压缩机为两台，分别为第一无级调节螺杆压缩机和第二无级调节螺杆压缩机。

5.根据权利要求1或4所述精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，其特征在于，所述调节电磁阀为4个，分别为第一调节电磁阀、第二调节电磁阀、第三调节电磁阀和第四调节电磁阀，所述第一调节电磁阀和第二调节电磁阀对应第一无级调节螺杆压缩机，所述第三调节电磁阀和第四调节电磁阀对应第二无级调节螺杆压缩机。

6.根据权利要求1所述一种精度高、成本低的风冷螺杆冷水机组，其特征在于，所述控制器根据设定和实际检测到的总管进水温度、总管出水温度以及设定的被控水温进行自动控制多个调节电磁阀的开启或关闭，从而控制多台无级调节螺杆压缩机的独立启动、加载和卸载。