CN103134145A - 水冷冷水机组的控制方法及水冷冷水机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水冷冷水机组的控制方法及水冷冷水机组，利用冷却水对变频器进行冷却散热，使变频器散热器的温度相对恒定，防止器件过热损坏和散热器凝露对变频器造成不利的影响，提高变频器工作的稳定性。冷却水泵驱动冷却水在循环管道中循环流动，冷却水泵驱动冷却水在变频器冷却支路中流动，冷却水流经变频器从而对变频器进行冷却；所述变频器设置有感温器件，变频器冷却支路中设置有自力式温度调节阀；所述感温器件通过信号传递机构将变频器的温度信号传递给自力式温度调节阀，自力式温度调节阀通过比较变频器的温度信号和设定温度的差值，调节阀门的开度，进而控制流经变频器冷却支路中冷却水流量，使变频器的温度达到恒定值。
Description
技术领域
本发明属于空调机组控制技术领域，尤其涉及一种水冷冷水机组的控制方法及水冷冷水机组。
背景技术
现有技术中，空调设备中的水冷冷水机组设置有变频器，该变频器散热方式一般采用自然冷却或强制风冷，散热效率低下。由此将会导致变频器的温度无法恒定，器件容易过热损坏，影响变频器工作的稳定性。同时，现有技术中没有有效的方法对变频器的冷却进行有效地控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水冷冷水机组的控制方法及水冷冷水机组，利用冷却水对变频器进行冷却散热，使变频器散热器的温度相对恒定，防止器件过热损坏和散热器凝露对变频器造成不利的影响，提高变频器工作的稳定性。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
水冷冷水机组的控制方法，冷却水泵驱动冷却水在循环管道中循环流动，冷却水从冷凝器的进水端流入冷凝器，并从冷凝器的出水端流出，从而对冷凝器进行冷却；冷却水泵驱动冷却水在变频器冷却支路中流动，冷却水流经变频器从而对变频器进行冷却；其中，所述变频器设置有感温器件，变频器冷却支路中设置有自力式温度调节阀；所述感温器件通过信号传递机构将变频器的温度信号传递给自力式温度调节阀，自力式温度调节阀通过比较变频器的温度信号和设定温度的差值，调节阀门的开度，进而控制流经变频器冷却支路中冷却水流量，使变频器的温度达到恒定值。
采用上述控制方法的水冷冷水机组，包括有冷凝器、冷却水泵、冷却塔、变频器和控制装置；所述冷凝器、冷却水泵和冷却塔通过循环管道连接，冷却水位于所述循环管道中流动；冷却水泵连接在冷却塔和冷凝器之间的；所述冷凝器包括有进水端和出水端；所述循环管道包括有变频器冷却支路，所述变频器冷却支路从冷凝器的进水端分支，并与冷凝器的出水端的连接管道交汇，变频器连接在所述变频器冷却支路中；所述变频器与冷凝器采用并联的方式连接；所述水冷冷水机组包括有自力式温度调节阀和感温器件，所述自力式温度调节阀连接在冷却支路中；感温器件安装在变频器上，自力式温度调节阀和感温器件通过信号传递机构连接；所述控制装置包括有：
第一检测模块，用于检测第一温度，其中第一温度为变频器在第一时刻期间的温度；第一时刻期间的温度为变频器开始工作时刻的温度；
第一判断模块，用于接收第一温度值，并判断第一温度与设定温度的差值是否大于设定值；
第一控制模块，用于接收第一判断模块的比较信号，在第一温度与设定温度的差值大于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门打开；
第二控制模块，用于接收第一判断模块的比较信号，在第一温度与设定温度的差值小于等于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门关闭。
所述变频器包括有散热器，位于变频器柜体中，所述散热器采用水冷冷却式结构；所述散热器通过变频器冷却支路与冷凝器的进水端和出水端的连接管道连接；所述感温器件安装在散热器表面或者变频器内部器件的表面上；所述第一检测模块用于实时检测变频器的温度。
本发明的有益效果如下：
本发明的水冷冷水机组的控制方法，由于冷却水泵驱动冷却水在变频器冷却支路中流动，冷却水流经变频器从而对变频器进行冷却。变频器使用冷却水进行冷却，冷却水取自水冷机组冷凝器，变频器的进水管和出水管分别接驳冷凝器的进水端和出水端的连接管道，变频器内冷却水即可由冷却水泵驱动循环。同时，水冷冷水机组包括有自力式温度调节阀和感温器件，利用感温器件、自力式温度调节阀根据变频器温度和设定温度，调节自力式温度调节阀的阀门开度，进而控制变频器内的散热器水流量，使散热器表面温度恒定且大幅低于风冷***的散热器表面温度，使变频器散热器的温度相对恒定，防止器件过热损坏和散热器凝露对变频器造成的影响，提高变频器工作的稳定性。应用冷却水进行散热之后，可以有效延长变频器的寿命，同时，由于工作温度可以恒定在一个较低的范围内(小于45℃)元器件选型容量可以适当降低，从而在保证使用稳定性的情况下降低成本。
附图说明
图1是本发明水冷冷水机组的连接结构示意图；
图2是本发明水冷冷水机组的变频器冷却方法中温度T2与阀门开度的曲线关系示意图。
图3是本发明水冷冷水机组的控制方法的在第一时刻期间的流程示意图；
图4是本发明水冷冷水机组的控制方法的进入第二时刻期间的流程示意图；
图5是本发明水冷冷水机组的控制装置结构示意图；
图6是本发明水冷冷水机组的控制装置整体结构示意图。
附图标记说明：
1、冷却塔，2、冷却水泵，3、冷凝器，4、循环管道，5、自力式温度调节阀，6、变频器，7、感温器件，8、变频器冷却支路，61、散热器。
具体实施方式
本发明公开了一种水冷冷水机组的控制方法，冷却水泵驱动冷却水在循环管道中循环流动，冷却水从冷凝器的进水端流入冷凝器，并从冷凝器的出水端流出，从而对冷凝器进行冷却；冷却水泵驱动冷却水在变频器冷却支路中流动，冷却水流经变频器从而对变频器进行冷却；其中，所述变频器设置有感温器件，变频器冷却支路中设置有自力式温度调节阀；所述感温器件通过信号传递机构将变频器的温度信号传递给自力式温度调节阀，自力式温度调节阀通过比较变频器的温度信号和设定温度的差值，调节阀门的开度，进而控制流经变频器冷却支路中冷却水流量，使变频器的温度达到恒定值。
所述变频器的温度信号为变频器的散热器的表面温度或变频器的表面温度。
所述水冷冷水机组的控制方法，如图3，包括第一时刻期间的具体步骤如下：
步骤S1：开始；
步骤S2：检测第一温度，其中第一温度为变频器或散热器在第一时刻期间的温度，具体地，在变频器工作过程中，实时通过温度感应器检测变频器或散热器的温度；第一时刻期间的温度为变频器开始工作时刻的温度；
步骤S3：判断第一温度与设定温度的差值是否大于设定值，如大于设定值则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
步骤S4：控制自力式温度调节阀的阀门打开至第一开度；
步骤S5：控制自力式温度调节阀的阀门关闭；
步骤S6：结束第一时刻期间的控制进程。
所述第一温度与设定温度的差值的设定值为-10摄氏度。
所述水冷冷水机组的控制方法，如图2、4，还包括第二时刻期间的具体步骤如下：
步骤S7：开始；
步骤S8：判断所述水冷冷水机组处在第一温度与设定温度的差值大于-10摄氏度时，控制自力式温度调节阀处于第一开度状态，继续对自力式温度调节阀的开度进行调节；
步骤S9：检测时间处于第二时刻，检测变频器和散热器的第二温度；
步骤S10：判断第二温度与设定温度的差值是否大于-10摄氏度，当第二温度与设定温度的差值小于等于-10摄氏度，执行步骤S12，当第二温度与设定温度的差值大于-10摄氏度，控制自力式温度调节阀保持在第一开度或控制自力式温度调节阀增大开度；
步骤S11：控制自力式温度调节阀按设定模式调节开度大小；
步骤S12：控制自力式温度调节阀的阀门关闭；
步骤S13：结束。
上述步骤S10中，控制自力式温度调节阀保持还是增大开度，通过步骤S11的设定模式执行；具体为：当第二温度与设定温度的差值大于-10摄氏度，计算第二温度与设定温度的差值依据方程曲线Y＝0.00002x2+0.03x+0.2控制自力式温度调节阀的阀门开度；其中，第二温度与设定温度的差值为T2，X为T2温度值；Y为图中U自力式温度调节阀的开度量。
所述设定温度范围：55℃～90℃之间。
如图2所示，上述水冷冷水机组的变频器冷却方法的具体控制逻辑为：设感温器件温度为T1(单位为℃)，设定温度为T(单位为℃)，设定温度T与感温器件温度T1之差为T2(单位为℃)，即T1-T＝T2，设自力式温度调节阀的开度为U(单位为％)，按图2曲线，根据温度T2对阀的开度进行调节。本曲线为保证在设定温度T等于感应器温度T1时散热器的热平衡，将曲线和温度(T2)的交点后移至-10℃处，保证了在T2＝0℃时，自力式温度调节阀的开度为U仍为20％。同时，为了保证在高温段的温度响应快速性，本曲线并不是简单的正比例曲线，而是二次方曲线，即自力式温度调节阀的开度为U(单位为％)和温度T2的关系为二次方曲线。
曲线的近似方程为：Y＝0.00002x2+0.03x+0.2(X即为图中T2温度；Y为图中U自力式温度调节阀的开度)进一步的控制方式为：第一检测温度模块用于检测散热器第一时刻期间的温度，以及第一判断模块用于判断第一时刻检测到的温度T1_1与设定温度T之间的差值T2_1并根据曲线近似方程：Y＝0.00002x2+0.03x+0.2调整阀开度。此后，若检测温度一直保持在T1_1不变化，则阀开度不变化，若感应器温度有变化，则第二检测模块用于检测第二时刻的温度，以及第二判断模块用于判断第二时刻的温度T1_2与温度T之间的差值T2_2并根据曲线近似方程：Y＝0.00002x2+0.03x+0.2调整阀开度。如此循环，保证通过感应器温度和动作曲线实时控制阀的开度。
采用上述控制方法的水冷冷水机组，如图1、5，包括有冷凝器、冷却水泵、冷却塔、变频器和控制装置；所述冷凝器、冷却水泵和冷却塔通过循环管道连接，冷却水位于所述循环管道中流动；冷却水泵连接在冷却塔和冷凝器之间的；所述冷凝器包括有进水端和出水端；所述循环管道包括有变频器冷却支路，所述变频器冷却支路从冷凝器的进水端分支，并与冷凝器的出水端的连接管道交汇，变频器连接在所述变频器冷却支路中；所述变频器与冷凝器采用并联的方式连接；所述水冷冷水机组包括有自力式温度调节阀和感温器件，所述自力式温度调节阀连接在变频器和冷凝器的进水端之间的变频器冷却支路中；感温器件安装在变频器上，自力式温度调节阀和感温器件通过信号传递机构连接；所述控制装置包括有：
第一检测模块10，用于检测第一温度，其中第一温度为变频器在第一时刻期间的温度；第一时刻期间的温度为变频器开始工作时刻的温度；
第一判断模块20，用于接收第一温度信号，并判断第一温度与设定温度的差值是否大于设定值；
第一控制模块30，用于接收第一判断模块20的比较信号，在第一温度与设定温度的差值大于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门打开；
第二控制模块40，用于接收第一判断模块20的比较信号，在第一温度与设定温度的差值小于等于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门关闭。
所述变频器包括有散热器，位于变频器柜体中，所述散热器采用水冷冷却式结构；所述散热器通过变频器冷却支路与冷凝器的进水端和出水端连接；所述感温器件安装在散热器表面或者变频器内部器件的表面上；所述第一检测模块10用于实时检测变频器的温度。
如图6，所述控制装置还包括：
第二检测模块50，用于在自力式温度调节阀处于第一开度之后，检测第二温度，其中第二温度为变频器和散热器在第二时刻的温度；
第二判断模块60，用于接收第二温度信号，判断第二温度与设定温度的差值是否大于设定值；
第一计算模块70，用于计算第二温度与设定温度的差值，和计算该差值对应的阀门开度；
第三控制模块80，用于据计算出的自力式温度调节阀的开度，调节自力式温度调节阀处于相应的开度。
具体实施例：
请见图1，本发明公开了一种水冷冷水机组，包括有冷凝器3、冷却水泵2、冷却塔1和变频器6；所述冷凝器3、冷却水泵2和冷却塔1通过循环管道4连接，冷却水位于所述循环管道4中流动；冷却水泵2连接在冷却塔1和冷凝器3之间的；所述冷凝器3包括有进水端和出水端；其中，所述循环管道4包括有变频器冷却支路8，所述变频器冷却支路8从冷凝器的进水端分支，并与冷凝器的出水端交汇，变频器6连接在所述变频器冷却支路中。
所述变频器6与冷凝器3采用并联的方式连接。
所述水冷冷水机组包括有自力式温度调节阀5和感温器件7，所述自力式温度调节阀5连接在变频器6和冷凝器的进水端之间的变频器冷却支路8中；感温器件7安装在变频器6上，自力式温度调节阀5和感温器件7通过信号传递机构连接。
所述变频器6包括有散热器61，位于变频器柜体中，所述散热器61采用水冷冷却式结构；所述散热器61通过变频器冷却支路8与冷凝器的进水端和出水端连接；所述感温器件7安装在散热器61表面或者变频器内部器件的表面上。
所述感温器件7为一种温度传感器。
自力式调节阀是一种依靠流经阀内介质自身的压力、温度作为能源驱动阀门自动工作，不需要外接电源的二次仪表。自力式调节阀都利用阀输出端的反馈信号(压力、压差、温度)通过信号管传递到执行机构驱动阀瓣改变阀门的开度，达到调节压力、流量、温度的目的。自力式调节阀是一个新的调节阀种类。相对于手动调节阀，它的优点是能够自动调节；相对于电动调节阀，它的优点是不需要外部动力。应用实践证明，在闭式水循环***(如热水供暖***、空调冷冻水***)中，正确使用这种阀门，可以很方便地实现***的流量分配；可以实现***的动态平衡；可以大大简化***的调试工作；可以稳定泵的工作状态等。
自力式温度调节阀利用液体受热膨胀及液体不可压缩的原理实现自动调节。温度传感器内的液体膨胀是均匀的，其控制作用为比例调节。被控介质温度变化时，传感器内的感温液体体积随着膨胀或收缩。被控介质温度高于设定值时，感温液体膨胀，推动阀芯向下关闭阀门，减少热媒的流量；被控介质的温度低于设定值时，感温液体收缩，复位弹簧推动阀芯开启，增加热媒的流量。
因此，自力式温度调节阀的使用特点：安装简单、无需电源气源、调节设定简易、平衡阀芯设计。自力式温度调节阀具有较宽的温度设定范围，显示清晰、精度高，并设有过载保护装置，安全可靠，因而广泛应用于化工、石油、电力、冶金、食品、轻纺、民民建筑楼群、宾馆、饭店等各种供热、供水、制冷、杀菌消毒等设备的温度自动调节。
本发明的水冷冷水机组及其变频器冷却方法，变频器散热器使用冷却水进行冷却，冷却水取自水冷机组冷凝器，散热器的进水管和出水管分别接驳冷凝器的进水端和出水端，散热器内冷却水即可由冷却水泵驱动循环。同时在散热器进水管或者出水管上安装自力式温度调节阀，感温器件安装与散热器表面或者需要散热的变频器器件表面，这样一来就可以根据散热器或者需要散热的变频器器件的温度对散热器内的水流量进行调节，使散热器或者变频器器件温度恒定，既可以避免温度过高引起变频器器件保护，也可以避免温度过低引起凝露，使变频器器件断路或损坏。为了使散热器表面不产生凝露，设定温度需高于使用环境温度，但是设定温度过高会使散热器过热从而降低散热效率，正常使用环境温度均为45℃以下，功率器件等散热设备的最高工作温度超过100℃，故本***推荐将设定温度整定在55℃～90℃之间，以便***良好运作。
本发明的优点在于：1完全不需要电力或者电子信号驱动即可运转，可靠性高，尤其是在变频器等电磁环境较为恶劣的场合，抗干扰适应能力强。2可以手动设定恒温点，实现散热器工作温度的恒定。
本发明的水冷冷水机组，对变频器散热***进行了改造，增加相应管路器件，并将其纳入主机水***内。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.水冷冷水机组的控制方法，冷却水泵驱动冷却水在循环管道中循环流动，冷却水从冷凝器的进水端流入冷凝器，并从冷凝器的出水端流出，从而对冷凝器进行冷却；冷却水泵驱动冷却水在变频器冷却支路中流动，冷却水流经变频器从而对变频器进行冷却；其特征在于：所述变频器设置有感温器件，变频器冷却支路中设置有自力式温度调节阀；所述感温器件通过信号传递机构将变频器的温度信号传递给自力式温度调节阀，自力式温度调节阀通过比较变频器的温度信号和设定温度的差值，调节阀门的开度，进而控制流经变频器冷却支路中冷却水流量，使变频器的温度达到恒定值。
2.如权利要求1所述的水冷冷水机组的控制方法，其特征在于：所述变频器的温度信号为变频器的散热器的表面温度或变频器的表面温度。
3.如权利要求2所述的水冷冷水机组的控制方法，其特征在于：所述水冷冷水机组的控制方法，包括第一时刻期间的具体步骤如下：
步骤S1：开始；
步骤S2：检测第一温度，其中第一温度为变频器或散热器在第一时刻期间的温度，具体地，在变频器工作过程中，实时通过温度感应器检测变频器或散热器的温度；第一时刻期间的温度为变频器开始工作时刻的温度；
步骤S3：判断第一温度与设定温度的差值是否大于设定值，如大于设定值则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
步骤S4：控制自力式温度调节阀的阀门打开至第一开度；
步骤S5：控制自力式温度调节阀的阀门关闭；
步骤S6：结束第一时刻期间的控制进程。
4.如权利要求3所述的水冷冷水机组的控制方法，其特征在于：所述第一温度与设定温度的差值的设定值为-10摄氏度。
5.如权利要求4所述的水冷冷水机组的控制方法，其特征在于：所述水冷冷水机组的控制方法，包括第二时刻期间的具体步骤如下：
步骤S7：开始；
步骤S8：判断所述水冷冷水机组处在第一温度与设定温度的差值大于-10摄氏度时，控制自力式温度调节阀处于第一开度状态，继续对自力式温度调节阀的开度进行调节；
步骤S9：检测时间处于第二时刻，检测变频器和散热器的第二温度；
步骤S10：判断第二温度与设定温度的差值是否大于-10摄氏度，当第二温度与设定温度的差值小于等于-10摄氏度，执行步骤S12，当第二温度与设定温度的差值大于-10摄氏度，控制自力式温度调节阀保持在第一开度或控制自力式温度调节阀增大开度；
步骤S11：控制自力式温度调节阀按设定模式调节开度大小；
步骤S12：控制自力式温度调节阀的阀门关闭；
步骤S13：结束。
6.如权利要求5所述的水冷冷水机组的控制方法；其特征在于：步骤S10中，控制自力式温度调节阀保持还是增大开度，通过步骤S11的设定模式执行；具体为：当第二温度与设定温度的差值大于-10摄氏度，计算第二温度与设定温度的差值依据方程曲线Y＝0.00002x2+0.03x+0.2控制自力式温度调节阀的阀门开度；其中，第二温度与设定温度的差值为T2，X为T2温度值；Y为图中U自力式温度调节阀的开度量。
7.如权利要求3至6中任何一项所述的水冷冷水机组的控制方法，其特征在于：所述设定温度范围：55℃～90℃之间。
8.采用如权利要求1至6中任何一项所述的控制方法的水冷冷水机组，包括有冷凝器、冷却水泵、冷却塔、变频器和控制装置；所述冷凝器、冷却水泵和冷却塔通过循环管道连接，冷却水位于所述循环管道中流动；冷却水泵连接在冷却塔和冷凝器之间的；所述冷凝器包括有进水端和出水端；所述循环管道包括有变频器冷却支路，所述变频器冷却支路从冷凝器的进水端分支，并与冷凝器的出水端的连接管道交汇，变频器连接在所述变频器冷却支路中；所述变频器与冷凝器采用并联的方式连接；其特征在于：所述水冷冷水机组包括有自力式温度调节阀和感温器件，所述自力式温度调节阀连接在冷却支路中；感温器件安装在变频器上，自力式温度调节阀和感温器件通过信号传递机构连接；所述控制装置包括有：
第一检测模块(10)，用于检测第一温度，其中第一温度为变频器在第一时刻期间的温度；第一时刻期间的温度为变频器开始工作时刻的温度；
第一判断模块(20)，用于接收第一温度信号，并判断第一温度与设定温度的差值是否大于设定值；
第一控制模块(30)，用于接收第一判断模块(20)的比较信号，在第一温度与设定温度的差值大于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门打开；
第二控制模块(40)，用于接收第一判断模块(20)的比较信号，在第一温度与设定温度的差值小于等于设定值时，控制自力式温度调节阀的阀门关闭。
9.如权利要求8所述的水冷冷水机组，其特征在于：所述变频器包括有散热器，位于变频器柜体中，所述散热器采用水冷冷却式结构；所述散热器通过变频器冷却支路与冷凝器的进水端和出水端的连接管道连接；所述感温器件安装在散热器表面或者变频器内部器件的表面上；所述第一检测模块(10)用于实时检测变频器的温度。
10.如权利要求9所述的水冷冷水机组，其特征在于：所述控制装置还包括：
第二检测模块(50)，用于在自力式温度调节阀处于第一开度之后，检测第二温度，其中第二温度为变频器和散热器在第二时刻的温度；
第二判断模块(60)，用于接收第二温度信号，判断第二温度与设定温度的差值是否大于设定值；
第一计算模块(70)，用于计算第二温度与设定温度的差值，和计算该差值对应的阀门开度；
第三控制模块(80)，用于据计算出的自力式温度调节阀的开度，调节自力式温度调节阀处于相应的开度。
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