压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法，更确切地说是涉及一种高精度水冷机产品。。
【背景技术】
[0002]仪器设备运行时会产生大量的热量，需要通过水来冷却，而进水的温度不能高，也不能低，要恒温水。水冷机就是一种为仪器设备提供恒温冷却水的产品。水冷机通过水泵，向仪器设备供恒温冷却水，保证仪器设备的正常运行，从仪器设备返回水冷机的高温水，必须通过压缩机制冷系统，降温到仪器设备要求的温度范围，以便循环使用。
[0003]目前生产的水冷机，制冷压缩机大都采用启停方式控制水温。此种水冷机包括:压缩机、冷凝器、膨胀阀(或毛细管)、蒸发器、感温探头、水箱、水泵及电气控制单元(温控表+线路板或PLC)等。水冷机会设定一个压缩机启动温度，和一个压缩机停止温度，当水箱的水温高于压缩机启动温度时，压缩机启动，压缩机制冷系统对水箱中的循环用水制冷；当水箱的水温低于压缩机停止温度时，压缩机停止工作。因为压缩机本身限制，压缩机停止工作后，需要3分钟以上时间，才能重新启动。这3?4分钟时间内，水箱内的水温会逐渐上升，达到压缩机启动温度时，压缩机再重新启动。所以采用启停方式的水冷机，水温的波动范围很大。而有些精密仪器，对恒温冷却水的温度稳定性要求非常高。比如高功率透射电镜，对恒温冷却水的温度稳定性要求在0.rc /小时以内。
[0004]本发明的目的是设计一种高精度水冷机产品，满足精密仪器设备，对循环冷却水水温的高稳定性要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是这样实现的，高精度水冷机产品，包括压缩机、热气旁通用电磁阀、冷凝器、膨胀阀(或毛细管)、蒸发器、水箱、水泵、感温探头及电气控制单元(温控表+线路板或PLC)等。其特征在于有一个或多个热气旁通用电磁阀。
[0006]所述制冷压缩机的高压出口，制冷剂被分成两路，一路为制冷回路，一路为制热回路。制冷回路:制冷剂通过压缩机的高压出口一冷凝器一膨胀阀(或毛细管)一蒸发器一气液分离器一压缩机的低压回气口，对水箱中的循环用水制冷。制热回路:制冷剂通过压缩机的高压出口一热气旁通用电磁阀一蒸发器一气液分离器一压缩机的低压回气口，把高温高压气态制冷剂，通过热气旁通用电磁阀，接入蒸发器，对水箱中的循环用水制热。
[0007]所述的热气旁通用电磁阀与所述的电气控制单元连接，由电气控制单元控制其动作。
[0008]所述电气控制单元是温控表+线路板或PLC。实施例中，电气控制单元采用的是西门子公司生产的S7-200型PLC。
[0009]下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是筒精度水冷机广品制冷系统原理TK意图。
[0010]高精度水冷机产品，主要包括压缩机、冷凝器、毛细管、热气旁通用电磁阀、蒸发器、水箱、循环冷却水、气液分离器、水泵、感温探头及电气控制单元(PLC)等。
[0011]高精度水冷机的水泵从水箱吸水，加压后向仪器设备供恒温水，恒温水吸收仪器设备的热量后，变为高温水返回高精度水冷机的水箱。
[0012]高精度水冷机的压缩机制冷系统，被分成制冷和制热两个回路。制冷回路:制冷剂通过压缩机高压出口一冷凝器一毛细管一蒸发器一气液分离器一压缩机低压回气口的循环，对水箱中的水制冷。制热回路:制冷剂通过压缩机高压出口一热气旁通用电磁阀一蒸发器一气液分离器一压缩机低压回气口的循环，把高温高压气态制冷剂，通过热气旁通用电磁阀，接入蒸发器，对水箱中的水制热。本例采用3只热气旁通用电磁阀。
[0013]
【具体实施方式】
所述高精度水冷机产品，采用3个热气旁通用电磁阀。
[0014]所述高精度水冷机产品，水泵从水箱吸水，加压后向仪器设备供恒温水，恒温水吸收仪器设备的热量后，变为高温水返回高精度水冷机的水箱。水箱内的感温探头，将温度信号传给PLC，PLC采用PID参数法，根据循环用水温度的变化趋势，控制3个热气旁通用电磁阀工作。
[0015]所述高精度水冷机产品，制冷压缩机一直在不停的工作，压缩机制冷系统，通过制冷回路对水箱中的循环用水制冷的同时，根据仪器设备的发热量，即水箱中循环用水温度的变化，通过3个热气旁通用电磁阀，对水箱中的循环用水进行制热。使得仪器设备的发热量(通过循环用水带回水箱中的热量)+制热回路的制热量?制冷回路的制冷量。达到对水箱中的循环用水的温度，进行高精度动态控制的目的。
[0016]此例选择3个相同规格的热气旁通用电磁阀。通过选择热气旁通用电磁阀的通径和连接管的通径，使每一个热气旁通用电磁阀打开时，制热回路的制热量都是总制冷量的17%。这样制冷压缩机的工况，就可以分成制冷量为总制冷量的100%、制冷量为总制冷量的66%、制冷量为总制冷量的32%、制冷量为总制冷量的-2%四种工况。
[0017]当3个热气旁通用电磁阀都关断，此时高精度水冷机的制冷量是总制冷量的100% ;当I个热气旁通用电磁阀打开时，制冷回路的制冷量是总制冷量的83%，制热回路的制热量是总制冷量的17%，此时高精度水冷机的制冷量是总制冷量的66% (83%-17%);当2个热气旁通用电磁阀同时打开时，制冷回路的制冷量是总制冷量的66%，制热回路的制热量是总制冷量的34%，此时高精度水冷机的制冷量是总制冷量的32% (66%-34%);当3个热气旁通用电磁阀同时打开时，制冷回路的制冷量是总制冷量的49%，制热回路的制热量是总制冷量的51%，此时高精度水冷机的制冷量是总制冷量的-2% (即2%的制热)。高精度水冷机的制冷量，在_2%、32%、66%和100%间变化，当仪器设备的发热量为高精度水冷机总制冷量的70%时，有I个热气旁通用电磁阀，需要打开一关断一打开一关断，高精度水冷机的制冷量，在总制冷量的66%和100%两点之间变化。I个热气旁通用电磁阀打开，其他2个热气旁通用电磁阀关断,与3个热气旁通用电磁阀都关断的时间占比大概是30 (100%-70%):4(70%-66%)。
[0018]所述高精度水冷机产品，采用PLC控制3个热气旁通用电磁阀轮流动作，先打开，先关断。不仅提高了水冷机的温度稳定性，又提高了热气旁通用电磁阀的使用寿命。
[0019]所述高精度水冷机产品，当仪器设备的发热量变化时，高精度水冷机通过感温探头实时检测温度变化，并根据温度变化趋势，采用PID参数法，及时调整高精度水冷机的制冷量，对仪器设备的发热量变化进行动态跟踪，减小循环用水温度的波动，保证高精度水冷机供水温度的稳定性。
【主权项】
1.本发明涉及一种对压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。该系统主要包括压缩机、热气旁通用电磁阀、冷凝器、膨胀阀(或毛细管)、蒸发器、气液分离器、感温探头、受控发热体(水冷机的水箱或水浴的水槽中的循环用水，或恒温箱等)及电气控制单元(温控表+线路板或PLC)等。其特征在于有一个或多个热气旁通用电磁阀。2.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:将压缩机制冷系统，分成制冷和制热两个回路。制冷回路:制冷剂通过压缩机高压出口 一冷凝器一膨胀阀(或毛细管)一蒸发器一气液分离器一压缩机低压回气口的循环，对受控发热体进行制冷。制热回路:制冷剂通过压缩机高压出口一热气旁通用电磁阀一蒸发器一气液分离器一压缩机低压回气口的循环，把高温高压气态制冷剂，通过热气旁通用电磁阀，接入蒸发器，对受控发热体进行制热。3.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:制冷压缩机一直在不停的工作，压缩机制冷系统在对受控发热体(水冷机的水箱或水浴的水槽中的循环用水，或恒温箱等)制冷的同时，根据受控发热体的发热量，通过一个或多个热气旁通用电磁阀，对受控发热体进行制热。使得受控发热体的发热量+制热回路的制热量?制冷回路的制冷量。达到对受控发热体的温度，进行高精度动态控制的目的。4.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:热气旁通用电磁阀，可以是一个，也可以是多个。热气旁通用电磁阀是一个时，压缩机制冷系统，分成制冷和不制冷两种工况。通过选择热气旁通用电磁阀的通径和连接管的通径，可以达到热气旁通用电磁阀关断时，制冷回路的制冷量是总制冷量的100%，制热回路的制热量是总制冷量的0%，此时压缩机制冷系统制冷量是总制冷量的100%;热气旁通用电磁阀打开时，制冷回路的制冷量是总制冷量的50%，制热回路的制热量是总制冷量的50%，此时压缩机制冷系统制冷量是总制冷量的0%。压缩机制冷系统的制冷量，根据热气旁通用电磁阀的通断，在0%和100%两点间变化。5.当受控发热体的发热量为制冷系统总制冷量的70%时，热气旁通用电磁阀，需要不停的打开一关断一打开一关断，压缩机制冷系统制冷量，在总制冷量的0%和100%两点间变化，电磁阀打开和关断的时间占比大概是30%和70%，受控发热体的温度会在一定的范围内波动。6.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:热气旁通用电磁阀，可以是一个，也可以是多个。例如热气旁通用电磁阀是3个时，通过选择热气旁通用电磁阀的通径和连接管的通径，压缩机制冷系统，可以分成制冷量为总制冷量的100%、制冷量为总制冷量的66%、制冷量为总制冷量的32%、制冷量为总制冷量的-2%等多种工况。当受控发热体的发热量为制冷系统总制冷量的70%时，有一个热气旁通用电磁阀，需要打开一关断—打开一关断，压缩机制冷系统制冷量，在总制冷量的66%和100%两点之间变化，受控发热体的温度会在更小的范围内波动。7.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:通过多个热气旁通用电磁阀，对受控发热体的温度，进行动态高精度控制时，采用PLC控制多个热气旁通用电磁阀轮流动作，先打开的，先关断。不仅提高了压缩机制冷系统的温度稳定性，又提高了热气旁通用电磁阀的使用寿命。8.压缩机制冷系统制冷量的高精度动态控制方法。其特征在于:当仪器设备的发热量变化时，压缩机制冷系统，通过感温探头实时检测温度变化，并根据温度变化趋势，采用PID参数及时调整压缩机制冷系统的制冷量，对仪器设备的发热量变化进行动态跟踪，减小受控发热体温度的波动，保证温度的稳定性。
【专利摘要】本发明涉及一种对压缩机制冷系统的制冷量，进行高精度动态控制方法。是以一个或多个热气旁通用电磁阀为基准，对压缩机制冷系统的制冷量，进行高精度动态控制的方法。压缩机制冷系统对发热体制冷的同时，通过热气旁通方式，对发热体制热，使受控发热体的温度波动，被控制在一个稳定的温度范围内。热气旁通用电磁阀可以是一个，也可以是多个。
【IPC分类】F25B29/00, F25B49/02, F25B41/04
【公开号】CN104976812
【申请号】CN201410129511
【发明人】董斌然
【申请人】北京众合创业科技发展有限责任公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月2日