CN216348010U - 一种智能高效恒温水循环换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能高效恒温水循环换热系统，包括智能电控柜、恒温水箱、变频泵、加热换热器、冷却换热器和循环水槽，其特征在于：恒温水箱补水口接补水系统，恒温水箱出水口通过管路连接变频泵，变频泵出口通过管路连接电动三通调节阀，电动三通调节阀的两个出口分别通过管路连接加热换热器和冷却换热器的目标液入口，加热换热器和冷却换热器的目标液出口通过管路汇合后连接到循环水槽；在所述恒温水箱和循环水槽的顶部均设有液位变送器，在恒温水箱与变频泵之间的管路上设置温度变送器，在变频泵与电动三通调节阀之间的管路上设置压力变送器，所述液位变送器、温度变送器和压力变送器与智能电控柜通讯连接。

Description

一种智能高效恒温水循环换热系统

技术领域

本实用新型涉及换热领域，具体涉及一种智能高效恒温水循环换热系统。

背景技术

随着科技的不断发展、工业生产水平的不断提高，人们对恒温水循环的需求和使用也越来越广泛。例如，在化工生产方面，铸膜生产的最佳条件是料液时常保持在恒温，能否成功地将温度控制在所需的范围内关系到生产质量与效率，且根据不同的生产工艺，恒温的设置范围不同。一般，因生产车间环境条件差，不能满足生产过程对温度的特性要求，一方面有可能因温度过高导致生产物料的附着较差，产品不合格率增加，另一方面有可能因温度过低导致絮状悬浮物的沉淀，管路、阀体等元器件发生堵塞，进而造成设备损失、生产暂停、人工费用增加等一系列问题。

传统的恒温水循环换热系统，即对水进行恒温循环换热并且利用的体系，主要由换热器、连接管路和设备、用户系统等主要部分通过串联方式组成。换热器是循环机组中的重要组成部分，它是将一种流体的部分热量传递给另一种流体，从而使目标流体温度达到工艺规定值的热量交换设备，又称热(冷)交换器，在化工、石油、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，应用广泛。连接管路和设备是保证换热器发生循环换热作用必不可少的组成部分，包括温度检测装置、流体输送装置、调节阀门等，目标流体经由流体输送装置进入换热器，完成换热后的流体通过温度检测装置反馈其温度信息，并通过调节阀门实现下一步的控温操作。用户系统是换热系统目标流体的提供者和使用者，目标流体从用户系统输入换热系统，分别经过连接管路和设备、换热器等实现其加热或制冷后，再次回到用户系统，从而实现目标流体的恒温水循环换热工艺，满足用户系统工作。

管壳式换热器是目前化工生产上应用最广的换热器形式，主要由壳体、管束、管板和封头四部分组成，壳体多呈圆筒形，管束两端固定在管板上，管束的壁面即为传热面。换热器进行换热工作时，一种流体由封头一端的入口进入，在管内流动，从封头的另一端出口流出，这称之为管程；另一种流体由壳体一端的入口进入，在管外流动，从壳体另一端的出口流出，这称之为壳程。管壳式换热器的整体结构简单、造价低、易清洗水垢，但传热系数低、占地面积大，因此，需要针对其设计一种换热效率高、结构紧凑、自动化程度高且节能降耗的恒温水循环换热系统。

成都世恩医疗科技有限责任公司在2019年授权的发明专利“恒温水循环系统”(CN105953433 B)，在恒温水箱将注入的水加热到预设温度后将水循环提供给循环水槽，然后在使用的过程中将水又循环回恒温水箱，解决了现有恒温水箱无法实现自动化操作的不足，但系统内的加热装置无调节功能，能耗较高，且易造成目标液的加热过度或加热不到位，温控效果有待提高。

晋城市荣尔飞电气设备制造有限公司在2019年授权的实用新型专利“智能板式换热系统”(CN 209840234 U)，智能变频控制柜的信号输出端分别与循环泵、板式换热器、补水泵变频装置、流量控制阀门的信号控制端相连，可实现换热系统的自动化运行，但其换热形式较为单一、且过滤器仅针对软水水箱，换热器内易结垢，清洗不便。

山东九泽换热系统有限公司在2020年授权的实用新型专利“一种智能控温型高效节能换热器”(CN 211425153 U)，包括管壳式结构的换热器本体，及与换热器本体电连接的PLC控制柜，通过对输出的目标热液温度进行调节，达到目标设备所需的工作液温度，使得目标设备能够安全稳定地运行，但其换热器内易结垢，清洁不便，换热效率降低。

综上，现有恒温水循环系统存在如下缺陷：

(1)现有恒温水循环系统一般是由经过长时间培训的工作人员依靠传统温度仪表和阀门进行人为调节的，系统变量较多，操作较为复杂，并且人工操作又存在很大的不确定性，很难保证水的温度，控温效果较差；

(2)现有换热系统模式比较单一、换热效率低，在工作时极易出现压力过高和温度不稳定的现象，换热效果较差，影响目标设备的正常运行，甚至引发安全事故；

(3)现有水循环换热系统，结构相对复杂，占地面积大，而且使用性能不佳、能耗较高，不能满足高精度的恒温水需求；

(4)现有换热系统一般是通过增加换热器的换热面积来弥补换热系数较低所带来的系列问题，增加了系统的制造、设备配置和系统使用的成本，设备运行的可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型正是为了解决现有技术中存在的缺陷而提出的一种智能高效恒温水循环换热系统。

本实用新型的技术方案为：

一种智能高效恒温水循环换热系统，包括智能电控柜、恒温水箱、变频泵、加热换热器、冷却换热器和循环水槽，其中恒温水箱补水口接补水系统，恒温水箱出水口通过管路连接变频泵，变频泵出口通过管路连接电动三通调节阀，电动三通调节阀的两个出口分别通过管路连接加热换热器和冷却换热器的目标液入口，加热换热器和冷却换热器的目标液出口通过管路汇合后连接到循环水槽；在所述恒温水箱和循环水槽的顶部均设有液位变送器，在恒温水箱与变频泵之间的管路上设置温度变送器，在变频泵与电动三通调节阀之间的管路上设置压力变送器，所述液位变送器、温度变送器和压力变送器与智能电控柜通讯连接。

优选地，从所述补水系统到恒温水箱的管路上依次设有调节阀、过滤器和电磁阀，所述电磁阀与智能电控柜通讯连接。

优选地，所述变频泵为并联设置的两台，每台变频泵的上游均设有调节阀和过滤器。

优选地，所述加热换热器和冷却换热器的目标液出口通过管路汇合后经电磁流量计和温度变送器之后又分为两路，一路依次经调节阀和电磁阀后接循环水槽，另一路依次经调节阀和电磁阀后接恒温水箱，电磁流量计、温度变送器和所有的电磁阀均与智能电控柜通讯连接。

优选地，在循环水槽与恒温水箱之间还接有一条管路，在该条管路上设有电磁阀和调节阀，所述电磁阀与智能电控柜通讯连接。

优选地，热液依次经调节阀、过滤器和电动调节阀进入所述加热换热器，经过换热后经调节阀排出。

优选地，冷液依次经调节阀、过滤器和电动调节阀进入所述冷却换热器，经过换热后经调节阀排出。

优选地，所述加热换热器和冷却换热器为管壳式结构的换热器。

优选地，所述智能电控柜通过无线模块与上位机通讯连接，该智能电控柜内置PLC控制装置和触摸屏。

以上内容中提及的温度变送器、过滤器、调节阀和电磁阀均是相关管路和部件中专门配设的元件，不存在与其他管路或部件共用的情况。

本实用新型采用的一种智能高效恒温水循环换热系统，通过对目标液温度的自动化调节，实现目标设备的安全稳定运行。具体如下：

(1)系统自动化程度高，设置变频泵、智能电控柜、温控装置等，通过温感系统将信息传递到温控器，由温控器控制变频泵，将目标液加热或冷却到预定温度后提供给循环水槽，再在使用过程中循环回恒温水箱，控温效果良好，可无人值守自运行；

(2)系统换热功能多，设置多个管壳式换热器，通过自动控温装置等各功能模块实现目标液的加热/制冷循环换热，恒温控制范围大，换热效率高，运行较为可靠，能满足不同用户需求；

(3)系统集成度高，管壳式换热器、变频泵、智能电控柜、温控装置、管路、阀门等统一组合安装在机组底座上，结构简单、紧凑，占地面积小，环境污染少；

(4)系统节能降耗，设置加热/制冷电动调节阀，可通过温控装置的反馈对目标液的加热或制冷量进行实时调节，以达到目标液的所需温度，使得目标设备能够安全稳定地运行；设置变频泵，可对目标液的输入量进行调节，使得目标液能够更快达到设定的输出温度，提高换热效率，减少换热损耗，更加节能；

(5)系统清洁度高，设置过滤器，直径较大的污垢被阻挡于过滤器内，换热系统不易结垢，换热性能有效提高。

附图说明

为了更容易理解本实用新型的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本实用新型的具体实施方式来对本申请进行详细的描述。该附图仅绘出了本申请的典型实施方式，并不构成对本申请的保护范围的限制，其中：

图1为根据本实用新型的一个实施方式的工艺流程图。

图1中：1、智能电控柜，2、循环水槽，3、液位变送器-i，4、电磁阀-i，5、调节阀-i，6，管路-i，7、液位变送器-ii，8、电磁阀-ii，9、过滤器-i，10、调节阀-ii，11、管路-ii，12、电磁阀-iii，13、调节阀-iii，14、调节阀-iv，15、电磁阀-iv，16、管路-iii，17、调节阀-v，18、管路-iv，19、入口-i，20、加热换热器，21、电磁流量计，22、温度变送器-i，23、恒温水箱，24、管路-v，25、出口-i，26、管路-vi，27、调节阀-vi，28、过滤器-ii，29、电动调节阀-i，30、入口-ii，31、管路-vii，32、管路-viii，33、温度变送器-ii，34、调节阀-vii，35、过滤器-iii，36、变频泵-i，37、电动三通调节阀，38、管路-ix，39、出口-ii，40、入口-iii，41、管路-x，42、调节阀-viii，43、管路-ix，44、出口-iii，45、压力变送器，46、调节阀-ix，47、过滤器-iv，48、变频泵-ii，49、管路-xi，50、出口-iv，51、冷却换热器，52、入口-iv，53、电动调节阀-ii，54、过滤器-v，55、调节阀-x。

具体实施方式

图1为根据本实用新型的一个实施方式的工艺流程图。下面根据图1所示出的结构和连接关系来详细描述该装置及其具体运行步骤：

一种智能高效恒温水循环换热系统，主要包括管壳式结构的换热器、变频泵、智能电控柜、温控装置、管路、阀门以及恒温水箱、循环水槽等；恒温水箱内装有目标液，在变频泵的作用下，目标液从恒温水箱流出，温度变送器实时检测目标液温度，并将温度信号传递给智能电控柜的PLC温控装置，当温度信号大于预设温度值，目标液进入冷却换热器，实现目标液的冷却，当温度信号小于预设温度值，目标液进入加热换热器，实现目标液的加热；自动完成加热或冷却的目标液从对应的加热或冷却换热器流出，温度变送器实时检测此时目标液温度，并将温度信号传递给智能电控柜的PLC温控装置，如果温度信号达到预设温度值，目标液进入循环水槽，供给目标设备使用，如果温度信号未达到预设温度值，目标液重新回到恒温水箱，循环进行上述过程，直至目标液温度信号达到预设温度值。具体步骤如下：

恒温水箱-23主要用于储存目标液，内置液位变送器-7ii，当液位处于中液位时，变频泵-36/48可以启动，进行目标液的换热循环，当液位处于低液位时，补水系统自动启动，补水依次经过调节阀-10ii、过滤器-9i、电磁阀-8ii进入恒温水箱，当液位处于高液位时，补水系统自动关闭，当液位处于超低液位时，变频泵-36/48停止运行，系统报警，需要进行人为检修；

温度变送器-33ii用于检测从恒温水箱-23经管路-32viii流出的目标液温度，并将温度信号传递给智能电控柜-1的PLC温控装置，当温度信号大于预设温度值，电动三通调节阀-37接通冷却换热器-51，目标液依次经过调节阀-34vii/46ix、过滤器-35iii/47iv、变频泵-36i/48ii、电动三通调节阀-37、管路-38ix，从入口-40iii进入冷却换热器-51，实现目标液的冷却，当温度信号小于预设温度值，电动三通调节阀-37接通加热换热器-20，目标液依次经过调节阀-34vii/46ix、过滤器-35iii/47iv、变频泵-36i/48ii、电动三通调节阀-37、管路-24v，从入口-19i进入加热换热器-20，实现目标液的加热；

变频泵-36i/48ii是目标液的动力源，即目标液是在变频泵-36i/48ii的作用下实现整体循环的，变频泵-36i和变频泵-48ii采用1用1备制，当其中一个需要检修时，系统将自动切换至另一个使用；压力变送器-45安装在变频泵-36i/48ii出口管路上，主要用于测定此时系统压力，并将压力信号传递给智能电控柜-1的PLC温控装置，通过压力信号的反馈值实时调节变频泵-36i/48ii的运行频率，以实现换热系统的恒压供水，节能降耗；

经过冷却的目标液从冷却换热器-51的出口-50iv流出进入管路-49xi，经过加热的目标液从加热换热器-20的出口-39ii流出进入管路-31vii；温度变送器-22i主要用于检测从换热器流出的目标液温度，并将温度信号传递给智能电控柜-1的PLC温控装置，如果温度信号达到预设温度值，目标液依次经过调节阀-14iv、电磁阀-15iv、管路-16iii进入循环水槽-2，供给目标设备使用，如果温度信号未达到预设温度值，目标液依次经过调节阀-13iii、电磁阀-12iii、管路-11ii重新回到恒温水箱-23，循环进行上述过程，直至目标液温度信号达到预设温度值；电磁流量计-21设置在换热器出口管路上，用以测定系统流量；

冷却换热器-51是管壳式结构的换热器，主要用于进行目标液的冷却；冷液依次经过调节阀-55x、过滤器-54v、电动调节阀-53ii、管路-43ix从入口-52iv进入冷却换热器-51，经过换热后的冷液从出口-44iii依次经过管路-41x、调节阀-42viii排出系统；加热换热器-20是管壳式结构的换热器，主要用于进行目标液的加热；热液依次经过调节阀-27vi、过滤器-28ii、电动调节阀-29i、管路-26vi从入口-30ii进入加热换热器-20，经过换热后的热液从出口-25i依次经过管路-18iv、调节阀-17v排出系统；电动调节阀-53ii/29i可根据温度变送器-33ii的温度信号进行阀门开度的自动调节，节能降耗；

循环水槽-2是目标设备，内置液位变送器-3i，当液位处于高液位时，排水系统自动开启，目标液从循环水槽-2依次经过电磁阀-4i、调节阀-5i、管路-6i进入恒温水箱；当液位处于中液位时，补水系统自动开启，补水依次经过调节阀-10ii、过滤器-9i、电磁阀-8ii进入恒温水箱，再经过循环换热过程进入循环水槽-2；

换热系统内设置多个过滤器，直径较大的污垢被阻挡于过滤器内，换热系统不易结垢，提高系统清洁度，有效改善换热性能；

智能电控柜-1主要是电控系统的集成，通过无线模块与上位机通讯连接，可将数据传输至上位机进行存储；内置PLC控制装置和触摸屏，可显示循环换热系统运行状态和参数情况，便于操作人员查看及检修。

本实用新型设置加热/制冷调节阀和变频泵，一方面通过温控装置的反馈对目标液的加热或制冷量进行实时调节，以达到目标液的所需温度，使得目标设备能够安全稳定地运行，另一方面可对目标液的输入量进行调节，使得目标液能够更快达到设定的输出温度，提高换热效率，减少换热损耗，更加节能。本实用新型设置多个管壳式结构的换热器，通过自动控温装置等各功能模块实现目标液的加热/制冷循环换热，恒温控制范围大，换热效率高，运行较为可靠，能满足不同用户需求。本实用新型多位设置过滤器，直径较大的污垢被阻挡于过滤器内，换热系统不易结垢，换热性能得以提高。

本实用新型可以以其他具体的形式进行体现，但并不会脱离本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围仅由所附的权利要求限定。

Claims (9)

1.一种智能高效恒温水循环换热系统，包括智能电控柜、恒温水箱、变频泵、加热换热器、冷却换热器和循环水槽，其特征在于：恒温水箱补水口接补水系统，恒温水箱出水口通过管路连接变频泵，变频泵出口通过管路连接电动三通调节阀，电动三通调节阀的两个出口分别通过管路连接加热换热器和冷却换热器的目标液入口，加热换热器和冷却换热器的目标液出口通过管路汇合后连接到循环水槽；在所述恒温水箱和循环水槽的顶部均设有液位变送器，在恒温水箱与变频泵之间的管路上设置温度变送器，在变频泵与电动三通调节阀之间的管路上设置压力变送器，所述液位变送器、温度变送器和压力变送器与智能电控柜通讯连接。

2.根据权利要求1所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：从所述补水系统到恒温水箱的管路上依次设有调节阀、过滤器和电磁阀，所述电磁阀与智能电控柜通讯连接。

3.根据权利要求2所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：所述变频泵为并联设置的两台，每台变频泵的上游均设有调节阀和过滤器。

4.根据权利要求3所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：所述加热换热器和冷却换热器的目标液出口通过管路汇合后经电磁流量计和温度变送器之后又分为两路，一路依次经调节阀和电磁阀后接循环水槽，另一路依次经调节阀和电磁阀后接恒温水箱，电磁流量计、温度变送器和所有的电磁阀均与智能电控柜通讯连接。

5.根据权利要求4所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：在循环水槽与恒温水箱之间还接有一条管路，在该条管路上设有电磁阀和调节阀，所述电磁阀与智能电控柜通讯连接。

6.根据权利要求1所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：热液依次经调节阀、过滤器和电动调节阀进入所述加热换热器，经过换热后经调节阀排出。

7.根据权利要求1所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：冷液依次经调节阀、过滤器和电动调节阀进入所述冷却换热器，经过换热后经调节阀排出。

8.根据权利要求1所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：所述加热换热器和冷却换热器为管壳式结构的换热器。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的智能高效恒温水循环换热系统，其特征在于：所述智能电控柜通过无线模块与上位机通讯连接，该智能电控柜内置PLC控制装置和触摸屏。

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