CN212429329U - 一种基于pid调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，包括磁悬浮透平真空泵本体、第一温度传感器、水热交换器、循环泵和冷却液水箱，所述第一自动调节阀串联在所述冷却回路与水热交换器之间的管路上，所述第一温度传感器安装在磁悬浮透平真空泵本体的电机内部，所述控制器分别与所述第一温度传感器、第一自动调节阀、循环泵通过信号连接。本实用新型所述的一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，利用温度传感器对磁悬浮透平真空泵的电机温度进行检测，并通过控制器根据电机温度对自动调节阀的开闭以及开度大小进行调节，进而控制冷却液的流量。

Description

一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统

技术领域

本实用新型属于真空泵冷却技术领域，尤其是涉及一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统。

背景技术

磁悬浮透平真空泵在运行时需要外接冷却水对电机及整个系统进行降温，使用中通常将外接冷却水直接接入透平真空泵的水热交换器中，对水流量无法控制，会导致在冬季或者夏季的冷却水用量一样，而通常在冬季环境温度降低时，冷却水用量远比夏季低很多，会导致过多的水量浪费；相同的在系统负载变化时，需用的外接冷却水量也是变化的，现有技术中的冷却系统不能根据实际工作环境温度以及负载变化调节冷却水用量，进而导致能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，以根据工作环境以及负载变化调节冷却水流量，避免能源浪费。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，包括磁悬浮透平真空泵本体、第一温度传感器、水热交换器、循环泵和冷却液水箱，所述水热交换器、循环泵与冷却液水箱之间依次通过管路串联，所述磁悬浮透平真空泵本体设有冷却回路，所述冷却回路的进水口与所述水热交换器通过管路相连通，且冷却回路的出水口与所述冷却液水箱通过管路相连通，所述冷却回路与水热交换器之间的管路上设有第一自动调节阀，所述第一温度传感器安装在磁悬浮透平真空泵本体的电机内部，所述冷却系统还设有控制器，所述控制器分别与所述第一温度传感器、第一自动调节阀、循环泵通过信号连接。

进一步的，所述冷却回路用于对磁悬浮透平真空泵本体以及磁悬浮透平真空泵的电机进行冷却降温。

进一步的，所述冷却液水箱内设有若干的隔板，所述隔板将冷却液水箱内部分隔为若干独立的存蓄腔，所述存蓄腔均设有与其相连通的出水管和回水管。

进一步的，所述出水管与回水管上均设有第二自动调节阀，所述第二自动调节阀均与所述控制器通过信号连接。

进一步的，所述存蓄腔内均安装有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器通过信号连接。

进一步的，所述第一自动调节阀与第二自动调节阀均为电动阀。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，利用温度传感器对磁悬浮透平真空泵的电机温度进行检测，并通过控制器根据电机温度对自动调节阀的开闭以及开度大小进行调节，进而控制冷却液的流量，在保证磁悬浮透平真空泵正常工作的前提下降低能耗。

(2)本实用新型所述的一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，通过控制器预先设定电机温度目标值，通过第一温度传感器对电机温度进行监测，系统运行后随着工况负载和环境温度变化等原因变化时，电机温度也是变化的，控制器根据第一温度传感器反馈的温度值对第一自动调节阀的开度进行调节，当电机实际温度高于目标值时适当打开自动调节阀，当电机实际温度低于目标值时，适当关闭自动调节阀，使电机温度稳定在目标值。

(3)本实用新型所述的一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，同时将冷却液水箱分隔为多个存蓄腔，根据第一自动调节阀的开度调节冷却液水箱内的冷却液是部分循环还是全部循环，进而降低水热交换器的能耗，提高热交换效率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的冷却系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的冷却液水箱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的控制器的控制原理图。

附图标记说明：

1、磁悬浮透平真空泵本体；11、冷却回路；111、进水口；112、出水口；2、第一自动调节阀；3、水热交换器；4、循环泵；5、冷却液水箱；51、隔板；52、存蓄腔；521、出水管；5211、第二自动调节阀；522、回水管； 523、第二温度传感器；6、控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-3所示，一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，包括磁悬浮透平真空泵本体1、第一温度传感器、水热交换器3、循环泵4和冷却液水箱5，所述水热交换器3、循环泵4与冷却液水箱5之间依次通过管路串联，所述磁悬浮透平真空泵本体1设有冷却回路11，所述冷却回路11 的进水口111与所述水热交换器3通过管路相连通，且冷却回路11的出水口112与所述冷却液水箱5通过管路相连通，所述冷却回路11与水热交换器3之间的管路上设有第一自动调节阀2，所述第一温度传感器安装在磁悬浮透平真空泵本体1的电机内部，所述冷却系统还设有控制器6，所述控制器6分别与所述第一温度传感器、第一自动调节阀2、循环泵4通过信号连接。利用温度传感器对磁悬浮透平真空泵的电机温度进行检测，并通过控制器6根据电机温度对自动调节阀的开闭以及开度大小进行调节，进而控制冷却液的流量，在保证磁悬浮透平真空泵正常工作的前提下降低能耗。磁悬浮透平真空泵本体1的型号为亿昇(天津)科技有限公司的EV系列磁悬浮透平真空泵；控制器6采用现有技术的PLC，西门子S7-200系列。

循环泵4包括驱动器和循环泵的电机，控制器6与驱动器连接，驱动器与循环泵4的电机连接，控制器6通过驱动器控制冷却液循环泵4的电机启停，对磁悬浮透平真空泵本体1的电机进行降温；外接冷却水通过水热交换器3对冷却液进行降温已达到对整个系统降温的最终目标。其中，驱动器采用但不限于深圳市华科星电气有限公司的42步进驱动器2相TA2036，循环泵的电机采用但不限于深圳市华科星电气有限公司的步进电机42系列2相。

所述冷却回路11用于对磁悬浮透平真空泵本体1以及磁悬浮透平真空泵本体1的电机进行冷却降温。

所述冷却液水箱5内设有若干的隔板51，所述隔板51将冷却液水箱5 内部分隔为若干独立的存蓄腔52，所述存蓄腔52均设有与其相连通的出水管521和回水管522。将冷却液水箱5分隔为多个存蓄腔52，根据第一自动调节阀2的开度调节冷却液水箱5内的冷却液是部分循环还是全部循环，进而降低水热交换器3的能耗，提高热交换效率。

在一些实施例中，隔板51的数量设置为2个，隔板51将冷却液水箱5 分隔为3个独立的存蓄腔52。隔板51的数量还可以设置为3个、4个甚至更多，具体数量根据需求设置。

在一些实施例中，所述出水管521与回水管522上均设有第二自动调节阀5211，所述第二自动调节阀5211均与所述控制器6通过信号连接。存蓄腔52设置为3个时，第二自动调节阀5211的数量为6个。利用第二自动调节阀5211控制对应的存蓄腔52开闭，进而实现3个存蓄腔52独立控制。

所述存蓄腔52内均安装有第二温度传感器523，所述第二温度传感器 523与所述控制器6通过信号连接。利用第二温度传感器523对各个存蓄腔52内的冷却液温度进行监测，选择温度较低的冷却液参与冷却循环，进而降低水热交换器3的能耗，提高冷却效率。

所述第一自动调节阀2与第二自动调节阀5211均为电动阀。在一些实施例中，电动阀采用但不限于上海达冠阀门有限公司的ZDLP-16P-DN80电动调节阀。

所述第一温度传感器与第二温度传感器均采用但不限于青岛华威博实仪器仪表有限公司的BOS-PT100系列温度传感器。

工作原理：

通过控制器预先设定3个电机温度目标值，且第一目标值小于第二目标值，第二目标值小于极限目标值。

第一温度传感器实时采集磁悬浮透平真空泵本体1的电机的温度，并将该信息传递给控制器6，控制器6将采集到的信息与3个电机目标值进行对比，当控制器6判断电机温度超过预先设定的极限目标值时，控制器6控制第一自动调节阀2与所有的第二自动调节阀5211完全打开，第二自动调节阀5211打开后，使得冷却液水箱5的3个存蓄腔52内的冷却液进入管路同时参与冷却循环；

当控制器6判断电机温度超过预先设定的第一目标值但低于第二目标值时，控制器6控制第一自动调节阀2打开其总开度的三分之一，与此同时，第二温度传感器523实时采集其对应存蓄腔52内的温度，并将该信息传递给控制器6，控制器6将3个第二自动传感器523采集到的信息进行对比后，控制器6控制冷却液温度最低的存蓄腔52对应的第二自动调节阀5211打开，第二自动调节阀5211打开后，使得该存蓄腔52内的冷却液进入管路参与冷却循环；

当控制器6判断电机温度超过预先设定的第二目标值但低于极限目标值时，控制器6控制第一自动调节阀2打开其总开度的三分之二，与此同时，第二温度传感器523实时采集其对应存蓄腔52内的温度，并将该信息传递给控制器6，控制器6将3个第二自动传感器523采集到的信息进行对比后，控制器6控制冷却液温度较低的两个存蓄腔52对应的第二自动调节阀5211 打开，第二自动调节阀5211打开后，使得该两个存蓄腔内的冷却液进入管路参与冷却循环。

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

Claims (5)

1.一种基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，其特征在于：包括磁悬浮透平真空泵本体、第一温度传感器、水热交换器、循环泵和冷却液水箱，所述水热交换器、循环泵与冷却液水箱之间依次通过管路串联，所述磁悬浮透平真空泵本体设有冷却回路，所述冷却回路的进水口与所述水热交换器通过管路相连通，且冷却回路的出水口与所述冷却液水箱通过管路相连通，所述冷却回路与水热交换器之间的管路上设有第一自动调节阀，所述第一温度传感器安装在磁悬浮透平真空泵本体的电机内部，所述冷却系统还设有控制器，所述控制器分别与所述第一温度传感器、第一自动调节阀、循环泵通过信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，其特征在于：所述冷却液水箱内设有若干的隔板，所述隔板将冷却液水箱内部分隔为若干独立的存蓄腔，所述存蓄腔均设有与其相连通的出水管和回水管。

3.根据权利要求2所述的基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，其特征在于：所述出水管与回水管上均设有第二自动调节阀，所述第二自动调节阀均与所述控制器通过信号连接。

4.根据权利要求3所述的基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，其特征在于：所述存蓄腔内均安装有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器通过信号连接。

5.根据权利要求3所述的基于PID调节的磁悬浮透平真空泵冷却系统，其特征在于：所述第一自动调节阀与第二自动调节阀均为电动阀。

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