CN110213932A - 一种液冷***及液冷***控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液冷***及液冷***控制方法。液冷***包括吸热设备以及第一、第二液冷源，第一、第二液冷源分别包括串接的冷凝器和变频循环泵，第一液冷源通过进、出液管路与吸热设备串接以构成第一循环回路，第二液冷源通过所述进、出液管路与吸热设备串接以构成第二循环回路，液冷***还包括在正常状态下控制两个液冷源的变频循环泵同时运行、在其中一个液冷源发生故障时控制另一个的变频循环泵增大频率运行的控制装置。液冷***正常工作时，两个液冷源同时低负载运行，有利于提高液冷源的使用寿命，使液冷源不易出现故障；且即使其中一个液冷源故障，另一个可通过高负载运转来满足整个液冷***的正常运行，确保液冷***的可靠性。

Description

一种液冷***及液冷***控制方法

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种液冷***及液冷***控制方法。

背景技术

为保证日常生产需求、避免频繁开关机而影响设备的寿命，大功率设备往往要求不停机连续运行，其对应的液冷***也需要有较高的可靠性，从而保证大功率设备不停机运行时的散热要求。为保证液冷***较高的可靠性，现有技术中往往采用备份液冷源措施，该备份液冷源措施包括零部件备份和整机备份。

授权公告号为CN208123084U的一篇中国实用新型专利文件中公开了一种燃气发电厂加压机的冷却散热***，该冷却散热***包含两台循环泵，采用一备一用的工作模式，即便正在使用的循环泵出现故障，也可以启用备用的循环泵，对加压机进行降温，保证加压器运行的可靠性和稳定性。上述冷却散热***的备份措施为零件备份，该备份措施的可靠性较整机备份低，且若因循环泵的控制***故障时，存在备份失效的风险。

授权公告号为CN104990171B的一篇中国发明专利文件中公开了一种用于数据中心机房的散热***及其伴热方法，该数据中心机房的散热***包括至少两套散热装置，分别用于从数据中心机房内吸收热量，所述至少两套散热装置包括第一散热装置和第二散热装置，所述散热***还包括第一切换单元，用于将第一散热装置和第二散热装置的运行状态在以下两种情形之间切换：第一散热装置为主用散热装置，第二散热装置为备用散热装置；以及第一散热装置为备用散热装置，第二散热装置为主用散热装置。上述液冷源备份措施为整机备份，导致整个散热***的成本较高，而且在中心机房正常工作的过程中，主用散热装置高负载运转，备用散热装置闲置，导致高负载运转的主用散热装置较容易出现故障，进而影响主用散热装置乃至整个散热***的寿命，从而无法保证整个散热***的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液冷***，用于解决传统的液冷***可靠性差的技术问题；相应的本发明的目的还在于提供一种液冷***的控制方法，用于解决现有技术中传统液冷***控制方法无法保证液冷***可靠性的技术问题。

为实现上述目的，本发明液冷***的技术方案是：液冷***包括吸热设备以及第一、第二液冷源，第一、第二液冷源分别包括串接的冷凝器和变频循环泵，第一液冷源通过进、出液管路与吸热设备串接以构成第一循环回路，第二液冷源通过所述进、出液管路与吸热设备串接以构成第二循环回路，所述液冷***还包括在正常状态下控制两个液冷源的变频循环泵同时运行、在其中一个液冷源发生故障时控制另一个液冷源的变频循环泵增大频率运行的控制装置。

本发明的有益效果是：液冷***正常工作时，两个液冷源同时低负载运行来保证整个液冷***的工作效率，有利于提高液冷源的使用寿命，使液冷源不易出现故障；即使其中一个液冷源故障，另一个可通过高负载运转来满足整个液冷***的正常运行，满足液冷***正常运行的可靠性；而且两个液冷源共用进、出液管路，有助于降低整个液冷***的成本。

作为对上述进、出液管路的进一步限定，所述进、出液管路上分别在靠近第一、第二液冷源的位置分别设有检测回液和供液压力的压力检测装置。通过回液压力与供液压力的差值变化，能够方便、及时得出两个液冷源的运行状况，使控制装置及时作出响应，以满足吸热设备的正常运行，确保液冷***的工作效率。

作为对上述控制装置的进一步限定，所述控制装置包括分别与第一、第二液冷源对应的第一、第二控制模块，第一、第二控制模块分别与对应的压力检测装置信号连接、与对应的变频循环泵控制连接。压力检测装置将对应液冷源上回液压力与供液压力的差值变化信号传递给相应的控制模块，控制模块控制相应的变频循环泵工作，以确保当其中一个液冷源故障时，另一个液冷源为满足吸热设备的散热需求而高负载工作，这种由信号连接和控制的反馈回路响应及时，有助于增加液冷***工作的可靠性。

作为对上述吸热设备的进一步限定，所述吸热设备包括多个冷板，各个冷板并联设置。并联设置的方式使各个冷板对发热的功率单元具有相同的散热冷却效果。

作为对上述吸热设备的进一步限定，所述进、出液管路在相邻两个吸热设备之间分别设有常开阀。当无需部分吸热设备工作时，可通过操作常开阀，关闭液冷***中部分吸热设备上的冷却液管路，提高液冷***对功率单元的散热冷却工作效率。

作为对上述常开阀的进一步限定，所述常开阀上游的吸热设备数量与位于常开阀下游的吸热设备数量相等。当不需要部分功率单元工作时，可快速关掉常开阀，截断一半冷却液管路，关掉对应的液冷源，以保证整个液冷***的工作效率。

作为对上述进液管路的进一步限定，所述进液管路上在靠近第一、第二液冷源的位置分别设有流量传感器。该流量传感器用于检测循环回路中冷却液的流量。

为实现上述目的，本发明一种液冷***控制方法的技术方案是：液冷***控制方法包括，定义吸热设备所需的换热介质流量为需求流量，控制两个液冷源的变频循环泵同时运行，且两个变频循环泵所能提供的流量之和等于所述需求流量；在其中一个液冷源发生故障时，控制另一个液冷源的变频循环泵增大功率并使其所能提供的流量等于所述需求流量。

本发明的有益效果是：采用上述液冷***控制方法，在液冷***正常工作时，两个液冷源同时低负载运行以保证整个液冷***的工作效率，有助于提高液冷源的寿命，使液冷源不易出现故障；而且即使其中一个液冷源故障，另一个液冷源也可通过高负载运行来满足整个液冷***的正常运行，满足液冷***的可靠性。

作为对上述变频循环泵的进一步限定，两个变频循环泵具有独立的控制装置。独立的控制装置便于对各个变频循环泵的独立控制，避免由于控制装置故障而导致整个液冷***的备份失效，有助于提高液冷***的可靠性。

作为对上述控制装置的进一步限定，所述控制装置通过检测与其对应的液冷源的进液压力和出液压力之间的压差判断另一个液冷源是否故障。这种判断液冷源是否故障的方法，简单易行，操作方便，响应及时。

作为对上述变频循环泵同时运行状态的进一步限定，在两个变频循环泵同时运行时，控制两个变频循环泵提供的流量基本相同。控制两个变频循环泵所提供的流量基本相同，以使两个变频循环泵维持相等频率的低负载运转状态，避免其中一个高负载运转而使其容易出现故障，有助于延长两个变频循环泵的使用寿命。

作为对上述在仅有一个变频循环泵运行状态下的进一步限定，在仅有一个变频循环泵运行时，该变频循环泵处于最大流量工作状态。单个变频循环泵以其最大流量运行，即满负载状态运转，来满足液冷***工作效率，相比半负载工作状态满足液冷***工作效率的变频循环泵来讲，满负载运转的变频循环泵其成本较低，有助于降低整个液冷***的成本。

附图说明

图1为本发明液冷***使用状态的原理图；

图中，1-供液支路，2-出液管路，3-出液温度传感器，4-出液压力传感器，5-进液压力传感器，6-进液温度传感器，7-流量传感器，8-进液管路，9-回液支路，10-常开阀，11-第一液冷源，12-第二液冷源，13-功率单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明液冷***的整体构思在于：两个液冷源以其较低负载，轻松、合理运行，以满足液冷***的工作效率，相比单个液冷源满负载运行的状态，两个液冷源半负载运行的状态，使两个液冷源均不易发生故障；当其中一个液冷源故障，通过提高另一个液冷源的带负载工作能力，使其满负载运行，在保证最低成本的条件下，满足液冷***的工作效率；而且两个液冷源同时工作，使液冷源无闲置，不浪费，有助于提高液冷***的使用寿命。

本发明的液冷***的具体实施例，如图1所示，液冷***包括两个液冷源和与两个液冷源通过进液管路8和出液管路2串接的吸热设备，两个液冷源分别为如图1所示并接在进液管路8和出液管路2中的第一液冷源11和第二液冷源12，第一、第二液冷源内部分别设有串接的冷凝器（未示出）和变频循环泵（未示出）。本实施例中的吸热设备（未示出）位于功率单元13内，用于为功率单元13散热，吸热设备包括多个冷板，各个冷板通过供液支路1和回液支路9并联在进液管路8和出液管路2中。在两个液冷源工作的过程中，单个液冷源与进液管路8和出液管路2以及吸热设备共同构成一个循环回路，具体地，第一液冷源11通过进、出液管路与吸热设备串接以形成第一循环回路，第二液冷源12通过与上述第一循环回路相同的进、出液管路与吸热设备串接以形成第二循环回路，两个液冷源共用进液管路和出液管路，有助于降低整个液冷***的成本。

在与各个液冷源相接的进液管路8上各串接有进液压力传感器5、进液温度传感器6和流量传感器7，以分别检测各个液冷源上进液管路8中冷却液的压力、温度和各个循环回路中的流量；在与各个液冷源相接的回液管路上各设有出液压力传感器4和出液温度传感器3，以分别检测各个液冷源上回液管路中冷却液的压力和温度。

液冷***中还包括分别控制两个液冷源的变频循环泵工作的控制装置，本实施例中，控制装置包括控制第一液冷源11的第一控制模块和控制第二液冷源12的第二控制模块，上述第一、第二控制模块分别与对应液冷源上的进液压力传感器5和出液压力传感器4信号连接，上述进液压力传感器5和出液压力传感器4即为压力检测装置。上述第一、第二控制模块分别与第一、第二液冷源中的变频循环泵控制连接，以使两个变频循环泵具有相互独立的控制装置，第一、第二控制模块可根据压力检测装置对第一、第二循环回路中进、出液压力值的检测结果来分别控制第一、第二液冷源上变频循环泵的工作频率以及开闭。

本实施例中的液冷***的工作过程中，根据功率单元的发热情况，选择吸热设备达到的制冷程度，根据所需吸热设备达到的制冷程度，设定冷却液的流量，该设定流量即为满足功率单元具有最佳运行状态的需求流量，本实施例中，冷却液即为换热介质。由第一、第二控制模块分别控制第一、第二液冷源上的变频循环泵随功率单元的开启同时运行，而且控制对应第一、第二液冷源上的两个变频循环泵的工作频率相同，即确保两个液冷源所能提供的冷却液流量相同，其流量之和等于设定的需求流量，以使两个变频循环泵具有相同的工装状态。其他实施例中，在确保两个液冷源所能提供的冷却液流量之和等于需求流量的前提下，也可设定由控制装置控制的第一、第二液冷源上的两个变频循环泵的工作频率不相同，即可控制两个液冷源按照设定的比例提供不同的冷却液流量，如第一液冷源提供需求流量的70%，第二液冷源提供需求流量的30%，或者第一液冷源提供需求流量的60%，第二液冷源提供需求流量的40%等，与本实施例相比，本实施例中控制两个液冷源提供冷却液流量相等，所带负载大小相等，工作状态相同，不容易使液冷源发生故障，有助于延长液冷源的使用寿命，所以优选本实施例中控制两个液冷源提供冷却液流量基本相同。

本实施例中，通过第一、第二控制模块对相应第一、第二循环回路中进、出液压力值的检测结果来判定相应第一、第二循环回路中的对应第一、第二液冷源是否发生故障。当其中一个液冷源发生故障，如第一液冷源11发生故障，第一控制模块及时响应，控制第一液冷源11中的变频循环泵停止工作，与此同时，第二控制模块检测到第二循环回路中进、出液压力值和压力差值的相应变化，从而及时响应，控制第二液冷源12中的变频循环泵加大频率高负载工作，使其处于最大流量工作状态，且满足第二液冷源12所能提供的冷却液流量等于需求流量，确保吸热设备具有较好的散热效果，而且此时，第二液冷源12对应的进液管路8上的流量传感器7的数值满足与两个液冷源同时工作时进液管路8上对应两个液冷源的流量传感器7的数值之和相等。

本实施例设有第一、第二液冷源的液冷***中，当一个液冷源故障时，使另一个液冷源高负载工作以满足整个液冷***的正常运行，还可满足吸热设备在工作过程中的较高的散热冷却效率，增加液冷***的可靠性。

本实施例中各个冷板通过供液支路1和回液支路9并联在进液管路8和出液管路2中，在各个供液支路1和回液支路9上还设有控制冷却液流进出冷板的冷却液阀门开关，当部分吸热设备不需要工作时，可通过操作冷却液阀门开关控制相应吸热设备的冷板内冷却液流的进出，以确保整个液冷***的工作效率。

在两个液冷源的进液管路8和出液管路2中位于相邻两个吸热设备之间还分别设有常开阀10，本实施例中，在进液管路8和出液管路2中分别仅设有一个常开阀10，且进、出液管路中，常开阀10上游的吸热设备数量与位于常开阀10下游的吸热设备数量相等。可通过关闭进、出液管路上的常开阀10和相应位置的液冷源使分别位于常开阀10上游或位于常开阀10下游的吸热设备单独工作。其他实施例中，在进液管路和出液管路中可根据所需工作的吸热设备数量的不同使常开阀上下游的吸热设备数量不相等，通过关闭进、出液管路上的常开阀和相应位置的液冷源使位于常开阀上游或下游的部分吸热设备工作。其他实施例中，在进液管路和出液管路中还可根据所需工作吸热设备数量的不同在多个相邻吸热设备之间分别设置常开阀，通过关闭进、出液管路上不同位置的常开阀，使位于常开阀上游和下游具有一定间隔的部分吸热设备在两个液冷源的作用下单独同时工作。

本实施例中，控制装置包括分别控制第一、第二液冷源的第一、第二控制模块，由两个控制模块根据检测到的对应液冷源上进、回液管路上的压力值来控制相应液冷源的变频循环泵的运行。其他实施例中，还可由一个控制模块根据检测到的两个液冷源的进、出液管路上的压力值同时控制两个液冷源的变频循环泵的运行，但是在该实施例中，若控制模块故障，则无法保证整个液冷***的正常运行，无法保证液冷***的可靠性。而本实施例中，单独控制两个液冷源的控制装置，可避免由于其中一个控制模块故障而导致整个液冷***无法运行的状况发生，使本实施例中的控制装置设置方法有助于提高整个液冷***的可靠性。

Claims (10)

1.一种液冷***，其特征在于：包括吸热设备以及第一、第二液冷源，第一、第二液冷源分别包括串接的冷凝器和变频循环泵，第一液冷源通过进、出液管路与吸热设备串接以构成第一循环回路，第二液冷源通过所述进、出液管路与吸热设备串接以构成第二循环回路，所述液冷***还包括在正常状态下控制两个液冷源的变频循环泵同时运行、在其中一个液冷源发生故障时控制另一个液冷源的变频循环泵增大频率运行的控制装置。

2.根据权利要求1所述的液冷***，其特征在于：所述进、出液管路上分别在靠近第一、第二液冷源的位置分别设有检测回液和供液压力的压力检测装置。

3.根据权利要求2所述的液冷***，其特征在于：所述控制装置包括分别与第一、第二液冷源对应的第一、第二控制模块，第一、第二控制模块分别与对应的压力检测装置信号连接、与对应的变频循环泵控制连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的液冷***，其特征在于：所述吸热设备包括多个冷板，各个冷板并联设置。

5.根据权利要求1或2或3所述的液冷***，其特征在于：所述进、出液管路在相邻两个吸热设备之间分别设有常开阀。

6.根据权利要求5所述的液冷***，其特征在于：位于常开阀上游的吸热设备数量与位于常开阀下游的吸热设备数量相等。

7.根据权利要求1所述的液冷***，其特征在于：所述进液管路上在靠近第一、第二液冷源的位置分别设有流量传感器。

8.一种液冷***控制方法，其特征在于：定义吸热设备所需的换热介质流量为需求流量，控制两个液冷源的变频循环泵同时运行，且两个变频循环泵所能提供的流量之和等于所述需求流量；在其中一个液冷源发生故障时，控制另一个液冷源的变频循环泵增大功率并使其所能提供的流量等于所述需求流量。

9.根据权利要求8所述的液冷***控制方法，其特征在于：两个变频循环泵具有独立的控制装置。

10.根据权利要求9所述的液冷***控制方法，其特征在于：所述控制装置通过检测与其对应的液冷源的进液压力和出液压力之间的压差判断另一个液冷源是否发生故障。