恆溫冷水機組及其控制方法
2023-04-26 10:31:31
專利名稱：恆溫冷水機組及其控制方法
技術領域：
本發明屬一種恆溫設備，具體涉及水溫穩定性為士0. 1°C的高端定頻冷水機組。
背景技術：
恆溫冷水機組的溫度穩定性除取決於系統對外部體系負荷變化的實時隨動能力夕卜，很大程度與水箱形狀和容量大小、保溫效果有關。目前市場同類機組均採用熱氣旁通冷凝器或壓縮機電機變頻技術，隨負荷變化由單PID控制調整旁通閥開度或電機頻率，壓縮機不停機，系統切換製冷與熱泵方式實現單機冷卻、加熱，即僅強化單機系統的實時隨動能力。上述熱旁及變頻方式在負荷變化時，均需中間過渡段調整，響應速度慢，熱泵方式加熱低溫適應能力差，同時因冷卻、加熱與負荷變化分別成正逆動作，單PID控制模式效果不穩定。對熱旁方式，一般相當於人為產生一個製冷負荷效應，在蒸發器前引入，以保證壓縮機回氣溫度正常，壓縮機以100%負荷連續工作，無謂增大能耗；特別是多蒸發器使用，還需採用過熱降溫膨脹閥與旁通閥配合，在蒸發器後引入，防止回氣溫度低於安全界限損壞機組；由於回氣管氣液直接混合，對氣液分離器要求高，無疑造成系統複雜，增大投資及維護成本；對變頻方式，30%低負荷時也需採用熱氣旁通，同時變頻器功耗損失達15%，頻繁變頻過程中產生電磁幹擾大，高次諧波引起電機溫升大、絕緣等級要求高，且投資更大，維護更難，應用範圍受到更大限制。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種恆溫冷水機組及其控制方法，能夠保證水溫穩定性。本發明為解決上述技術問題所採取的技術方案為一種恆溫冷水機組，它包括水箱、制冷機組、控制器、水箱溫感器、水箱溫控器，所述制冷機組依次由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成一個閉合的水箱製冷迴路，所述蒸發器和水箱溫感器設置在水箱內，水箱溫感器輸出的信號通過水箱溫控器輸入控制器；其特徵在於制冷機組內還包括第一電磁閥、第二電磁閥和氣液分離器；壓縮機、 第二電磁閥、氣液分離器依次組成一個閉合的空轉迴路，第一電磁閥設置在冷凝器與膨脹閥之間，第一電磁閥、第二電磁閥由控制器控制。按上述方案，制冷機組內還包括第三電磁閥、毛細管，恆溫冷水機組還包括機體溫感器和機體溫控器，機體溫感器設置在壓縮機上，機體溫感器的輸出信號通過機體溫控器輸入控制器；所述壓縮機、冷凝器、第三電磁閥、毛細管、氣液分離器依次組成一個閉合的機體噴液冷卻迴路，第三電磁閥由控制器控制。按上述方案，恆溫冷水機組還包括加熱器，加熱器設置在水箱內，加熱器由控制器控制。按上述方案，所述水箱溫控器包括用於控制制冷機組的第一 PID溫控器和用於控制加熱器的第二 PID溫控器。恆溫冷水機組的控制方法，其特徵在於它包括以下步驟步驟⑴、水箱溫感器測量水箱中水的溫度並輸出信號；步驟(2)、第一PID溫控器、第二PID溫控器接收水箱溫感器輸出信號，並作出以下選擇
第二 PID溫控器選擇啟動加熱器，控制器控制加熱器啟動並關閉第一電磁閥；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇開啟第一電磁閥，返回步驟(1)；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇關閉第一電磁閥，控制器關閉第一電磁閥；步驟(3)、機體溫控器接收機體溫感器輸出信號，並作出以下選擇機體溫感器測量溫度大於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第二電磁閥並開啟第三電磁閥；或，機體溫感器測量溫度小於等於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第三電磁閥並開啟第二電磁閥；步驟(4)、返回步驟(1)。本發明的有益效果為1、與傳統的停止冷卻必停壓縮機不同，本發明在水箱溫度恆定時使得壓縮機與氣液分離器設成空轉迴路，使得壓縮機不停機時保持空轉，以節約能耗。2、當壓縮機長期處於空轉時機體溫度會升高影響壓縮機的工作，甚至損害壓縮機，因此設定一個壓縮機_冷凝器_毛細管_氣液分離器_壓縮機的機體噴液冷卻迴路，當壓縮機機體溫度超過設定值時由機體溫控器控制對第三電磁閥進行動作開啟機體噴液冷卻迴路，對壓縮機降溫。3、採用兩個PID溫控器根據水箱內的水溫分別控制加熱器和設置在水箱製冷迴路的第一電磁閥，以達到保證水溫恆定的效果；並且採用現有的自整定PID控制方式，引入水溫溫差在線自整定PID參數，完善PID的自適應性能，同時保證動態品質與穩定精度。4、與變頻及熱氣旁通技術比較，本發明恆溫效果好；採用電磁閥這種瞬間開關器件，性能穩定，故障率低，易檢修，投資省；冷卻、加熱均為額定工況，效率高，運行成本低。
圖1為本發明一實施例的系統框圖。圖2為製冷系統工藝圖。圖3為PID溫控器與PLC控制器的接線原理圖。圖4為系統控制流程圖。
具體實施例方式本實施例選擇谷輪渦旋壓縮機，製冷量20000W，水箱120L，採用臺達DVP-PLC可編程控制器，雙歐姆龍數字溫控器、通過其自整定模式實現雙PID控制。圖1為本發明一實施例的系統框圖，圖2為製冷系統工藝圖，包括水箱、制冷機組、控制器、水箱溫感器、水箱溫控器，所述制冷機組依次由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成一個閉合的水箱製冷迴路， 所述蒸發器和水箱溫感器設置在水箱內，水箱溫感器輸出的信號通過水箱溫控器輸入控制器。制冷機組內還包括第一電磁閥、第二電磁閥和氣液分離器；壓縮機、第二電磁閥、 氣液分離器依次組成一個閉合的空轉迴路，第一電磁閥設置在冷凝器與膨脹閥之間，第一電磁閥、第二電磁閥由控制器控制。制冷機組內還包括第三電磁閥、毛細管，恆溫冷水機組還包括機體溫感器和機體溫控器，機體溫感器設置在壓縮機上，機體溫感器的輸出信號通過機體溫控器輸入控制器； 所述壓縮機、冷凝器、第三電磁閥、毛細管、氣液分離器依次組成一個閉合的機體噴液冷卻迴路，第三電磁閥由控制器控制。恆溫冷水機組還包括加熱器，加熱器設置在水箱內，加熱器由控制器控制。水箱溫控器包括用於控制制冷機組的第一 PID溫控器和用於控制加熱器的第二 PID溫控器。本實施例中控制器選用PLC控制器，圖3為PLC控制器的接線原理圖，PLC為臺達 DVP系列產品；水箱溫控器為歐姆龍E5AZ數字式溫度控制器系列產品，該溫控器採用兩個 PID溫控器方式，即包括第一 PID溫控器和第二 PID溫控器。機體溫控器選用上海精創機器製造有限公司生產的MTC-2000溫控器。MTC-2000溫控器的1、3管腳接交流電源，6、7號管腳接製冷壓縮機，9、10號管腳接機體溫感器。使用前先在水箱溫控器和機箱溫控器上分別設置目標水溫和機體設定溫度。圖4為系統控制流程圖，它包括以下步驟步驟⑴、水箱溫感器測量水箱中水的溫度並輸出信號；步驟(2)、第一PID溫控器、第二PID溫控器接收水箱溫感器輸出信號，並根據目標溫度作出以下選擇第二 PID溫控器選擇啟動加熱器，控制器控制加熱器啟動並關閉第一電磁閥；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇開啟第一電磁閥，返回步驟(1)；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇關閉第一電磁閥，控制器關閉第一電磁閥；步驟(3)、機體溫控器接收機體溫感器輸出信號，並作出以下選擇機體溫感器測量溫度大於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第二電磁閥並開啟第三電磁閥；或，機體溫感器測量溫度小於等於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第三電磁閥並開啟第二電磁閥；步驟(4)、返回步驟(1)。
權利要求
1.一種恆溫冷水機組，它包括水箱、制冷機組、控制器、水箱溫感器、水箱溫控器，所述制冷機組依次由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成一個閉合的水箱製冷迴路，所述蒸發器和水箱溫感器設置在水箱內，水箱溫感器輸出的信號通過水箱溫控器輸入控制器；其特徵在於制冷機組內還包括第一電磁閥、第二電磁閥和氣液分離器；壓縮機、第二電磁閥、氣液分離器依次組成一個閉合的空轉迴路，第一電磁閥設置在冷凝器與膨脹閥之間，第一電磁閥、第二電磁閥由控制器控制。
2.根據權利要求1所述的恆溫冷水機組，其特徵在於制冷機組內還包括第三電磁閥、 毛細管，恆溫冷水機組還包括機體溫感器和機體溫控器，機體溫感器設置在壓縮機上，機體溫感器的輸出信號通過機體溫控器輸入控制器；所述壓縮機、冷凝器、第三電磁閥、毛細管、氣液分離器依次組成一個閉合的機體噴液冷卻迴路，第三電磁閥由控制器控制。
3.根據權利要求1或2所述的恆溫冷水機組，其特徵在於恆溫冷水機組還包括加熱器，加熱器設置在水箱內，加熱器由控制器控制。
4.根據權利要求3所述的恆溫冷水機組，其特徵在於所述水箱溫控器包括用於控制制冷機組的第一 PID溫控器和用於控制加熱器的第二 PID溫控器。
5.如權利要求4所述恆溫冷水機組的控制方法，其特徵在於它包括以下步驟步驟(1)、水箱溫感器測量水箱中水的溫度並輸出信號；步驟(2)、第一 PID溫控器、第二 PID溫控器接收水箱溫感器輸出信號，並作出以下選擇第二 PID溫控器選擇啟動加熱器，控制器控制加熱器啟動並關閉第一電磁閥；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇開啟第一電磁閥，返回步驟(1)；或，第二 PID溫控器選擇不啟動加熱器，第一 PID溫控器選擇關閉第一電磁閥，控制器關閉第一電磁閥；步驟(3)、機體溫控器接收機體溫感器輸出信號，並作出以下選擇機體溫感器測量溫度大於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第二電磁閥並開啟第三電磁閥；或，機體溫感器測量溫度小於等於設定溫度，機體溫控器通過控制器關閉第三電磁閥並開啟第二電磁閥；步驟(4)、返回步驟(1)。
全文摘要
本發明提供一種恆溫冷水機組及其控制方法，它包括水箱、制冷機組、控制器、水箱溫感器、水箱溫控器，所述制冷機組依次由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組成一個閉合的水箱製冷迴路；壓縮機、第二電磁閥、氣液分離器依次組成一個閉合的空轉迴路；壓縮機、冷凝器、第三電磁閥、毛細管、氣液分離器依次組成一個閉合的機體噴液冷卻迴路。恆溫冷水機組還包括加熱器，所述水箱溫控器採用兩個PID溫控器。本發明在水箱溫度恆定時使得壓縮機與氣液分離器設成空轉迴路，以節約能耗，當壓縮機機體溫度超過設定值時可開啟機體噴液冷卻迴路，對壓縮機降溫。本發明採用兩個PID溫控器以達到保證水溫恆定的效果，能可靠保證±0.1℃水溫穩定性。
文檔編號F25B41/06GK102305505SQ20111020726
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者韓樂民 申請人:武漢市漢立電器有限公司