自动调温系统的制作方法

1.本技术属于温度控制技术领域，具体涉及一种自动调温系统。


背景技术：

2.目前，随着油田设备的不断改进，油田设备更趋向于操作简单化、工作环境舒适化、生产作业安全化以及设备运行智能化。液氮等液态低温介质可以应用于油田开采，但液氮通常不能直接使用，需气化后形成氮气再利用。
3.传统技术中，利用蒸发器将液氮转换为氮气，并人为控制蒸发器所在的换热系统的换热程度，以控制氮气的排出温度值在预设温度范围内。但是，氮气排出温度的调节主要依赖人为观察和操作，而人为观察和操作动作存在一定的延后性，因此调节氮气排出温度的操作所需的时间较长，导致整体的调节效率降低。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种自动调温系统，能够解决相关技术中人为调温导致的调节时间长、调节效率低的问题。
5.本技术实施例提供了一种自动调温系统，包括第一管路、蒸发器、换热系统和控制系统，其中：
6.所述第一管路包括进液端和排气端，所述蒸发器设于所述第一管路，且位于所述进液端和所述排气端之间；
7.所述换热系统包括冷却液箱、第一换热管路、第二换热管路和换热组件，所述冷却液箱包括出液口和回液口，所述蒸发器包括热源进口端和热源出口端，所述出液口与所述热源进口端通过所述第一换热管路相连通，所述回液口与所述热源出口端通过所述第二换热管路相连通，所述换热组件设置于所述第二换热管路、且包括至少一个换热器，所述换热系统还包括用于调节所述第二换热管路内的冷却液流量的调节件，所述调节件设于所述第二换热管路；
8.所述控制系统包括温度检测元件和控制装置，所述蒸发器包括气体出口端，所述温度检测元件用于检测所述气体出口端的温度，所述控制装置分别与所述温度检测元件、所述调节件电连接；在所述温度检测元件检测的温度低于预设温度的情况下，所述控制装置控制所述调节件以增大所述第二换热管路内的冷却液流量，在所述温度检测元件检测的温度高于预设温度的情况下，所述控制装置控制所述调节件以减小所述第二换热管路内的冷却液流量。
9.本技术实施例中，在温度检测元件检测的气体温度低于预设温度的情况下，说明气体出口端的温度过低，需要调高气体出口端的温度，此时控制装置控制调节件，通过对调节件进行调节，增大流经第二换热管路的冷却液的流量，也就是增大冷却液流经换热组件的流量，进而增大冷却液与换热器的换热程度，冷却液依次流经各个换热器，冷却液与换热器进行热量交换，冷却液吸收更多的热量后由回液口回到冷却液箱内，冷却液箱内的冷却
液温度升高，并通过第一换热管路由热源进口端进入蒸发器内，冷却液与液体之间的换热程度增大，气体温度升高，直至气体温度稳定在预设温度。
10.同样地，在温度检测元件检测的气体温度高于预设温度的情况下，说明气体出口端的温度过高，需要调低气体出口端的温度，此时控制装置控制调节件，通过对调节件进行调节，减小流经第二换热管路的冷却液的流量，也就是减小冷却液流经换热组件的流量，冷却液与换热器之间的换热程度减小，冷却液携带较少的热量回到冷却液箱，冷却液箱内的冷却液的温度降低，并通过第一换热管路进入蒸发器内，冷却液与液体之间的换热程度也减小，气体温度相对之前降低，直至气体温度稳定在预设温度。
11.如此设置，温度检测元件能够检测蒸发器的气体出口端的温度，控制装置依据温度检测元件的检测温度对调节件进行自动控制，规避人为操作和控制，控制装置对调节件的控制更加及时和准确，调节气体温度所需时间短，调节效率高。
附图说明
12.图1为本技术实施例公开的自动调温系统的结构示意图；
13.图2为本技术实施例公开的换热组件的结构示意图。
14.附图标记说明：
15.110-第一管路；111-进液端；112-排气端；
16.120-蒸发器；130-第一输送泵；140-增压泵；150-排气阀；160-温度检测元件；
17.200-冷却液箱；
18.210-第一换热管路；220-第二输送泵；
19.310-第二换热管路；320-第一控制阀；330-润滑油换热器；340-液压油换热器；350-中冷换热器；360-缸套水换热器；370-废气换热器；
20.410-加载管路；420-水刹车；430-第三控制阀。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
23.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的自动调温系统进行详细地说明。
24.请参考图1-图2，本技术实施例公开的自动调温系统包括第一管路110、蒸发器120、换热系统和控制系统。其中，第一管路110包括进液端111和排气端112，蒸发器120设于第一管路110，且位于进液端111和排气端112之间。也就是说，第一管路110包括两个管段，
蒸发器120设置在两个管段之间，用于将液体气化为气体，进液端111和排气端112分别位于两个管段的端部，设有进液端111的管段流经液体，设有排气端112的管段流经气体。
25.蒸发器120为制冷部件，低温液体通过蒸发器120，能够与换热系统的高温冷却液进行热交换，液体气化吸热，达到制冷的效果。具体地，蒸发器120包括液体进口端和气体出口端，液体进口端和气体出口端均与第一管路110相连接，从而使由进液端111进入第一管路110的低温液体经液体进口端进入蒸发器120，低温液体在蒸发器120内与换热系统进行热交换，气化吸热，气化后的气体经气体出口端流经第一管路110，最终由排气端112排出。
26.如图1所示，换热系统包括冷却液箱200、第一换热管路210、第二换热管路310和换热组件，冷却液箱200内盛装有冷却液，冷却液箱200包括出液口和回液口，蒸发器120包括热源进口端和热源出口端，出液口与热源进口端通过第一换热管路210相连通，故冷却液箱200内的冷却液能够通过第一换热管路210进入蒸发器120内；回液口与热源出口端通过第二换热管路310相连通，换热组件设置于第二换热管路310，且换热组件包括至少一个换热器，如此一来，冷却液与低温液体在蒸发器120内进行换热后，能够经第二换热管路310的各个换热器后重新回到冷却液箱200内。
27.蒸发器120通常包括加热室和蒸发室，其中，加热室向低温液体提供蒸发所需要的热量，上述的热源进口端和热源出口端均与加热室相连通，而蒸发室使气液两相分离，上述的液体进口端和气体出口端均与蒸发室相连通。
28.而且，换热系统还包括调节件，调节件设于第二换热管路310，通过调节件，能够调节第二换热管路310内的冷却液流量。由于换热组件的热量一定，在相同的时间内，流经换热组件的冷却液的流量越大，换热程度越大，冷却液所吸收的热量越多。因此，通过对调节件进行调节，能够改变换热组件与冷却液之间的换热程度。具体地，调节件可以为控制阀，也可以为流量调节器，也可以为其它能够调节管路流量的部件。
29.控制系统包括温度检测元件160和控制装置，温度检测元件160用于检测气体出口端的温度，控制装置分别与温度检测元件160、调节件电连接。其中，温度检测元件160可以为温度传感器，也可以为其它能够进行温度检测的元件。
30.具体地，在温度检测元件160检测的温度低于预设温度的情况下，说明气体出口端的温度过低，需要调高气体出口端的温度，此时控制装置控制调节件，对调节件进行调节，从而增大流经第二换热管路310的冷却液的流量，也就是增大流经换热组件的冷却液的流量，增大换热程度，冷却液吸收热量越多，回到冷却液箱200后，冷却液箱200内的冷却液温度升高；待到冷却液通过第一换热管路210由热源进口端进入蒸发器120内，冷却液与低温液体之间的换热程度也会增大，液体吸收的热量增多，气体的温度就会升高，直至气体温度稳定在预设温度，达到温度调高的目的。
31.在温度检测元件160检测的温度高于预设温度的情况下，说明气体出口端的温度过高，需要调低气体出口端的温度，此时控制装置控制调节件，对调节件进行调节，从而减小流经第二换热管路310的冷却液的流量，也就是减小冷却液流经换热组件的流量，冷却液与换热器之间的换热程度减小，冷却液吸收热量减小，回到冷却液箱200后，冷却液箱200内的冷却液温度降低；待到冷却液通过第一管路110进入蒸发器120内，冷却液与液体之间的换热程度减小，气体温度相对之前降低，直至气体温度降低至预设温度，达到温度调低的目的。
32.如此设置，控制装置能够依据温度检测元件160的检测温度对调节件进行自动控制，规避人为操作和控制，控制装置对调节件的控制更加及时和准确，调节气体温度所需时间短，调节效率高。
33.需要说明的是，“预设温度”并非为一个固定数值，可根据使用者自身需要来设定。“预设温度”也可以为一个温度范围，具体可以为15℃-21℃，此种情况下，上述所说的温度检测元件160检测的温度低于预设温度的情况，即为温度检测元件160检测的温度低于15℃的情况；上述所说的温度检测元件160检测的温度高于预设温度的情况，即为温度检测元件160检测的温度高于21℃的情况。
34.在本实施例中，低温液体可以为液氮，气体为氮气。
35.可选地，调节件可以为第一控制阀320，第一控制阀320与控制装置电连接，通过调节第一控制阀320的开度大小，来改变流经第二换热管路310的流量。这样一来，控制装置依据温度检测元件160的检测温度对第一控制阀320的开度大小进行自动控制。
36.具体地，在温度检测元件160检测的温度低于预设温度的情况下，控制装置增大第一控制阀320的开度，从而增大第二换热管路310内的冷却液流量；在温度检测元件160检测的温度高于预设温度的情况下，控制装置减小第一控制阀320的开度，从而减小第二换热管路310内的冷却液流量。
37.在可选的实施例中，自动调温系统包括第一输送泵130，第一输送泵130设置于第一管路110，第一输送泵130位于进液端111和蒸发器120之间。在本实施例中，第一输送泵130可以为柱塞泵。
38.如此设置，低温液体由进液端111流入第一管路110，通过第一输送泵130能够将低温液体快速输送至蒸发器120内。
39.可选地，自动调温系统还包括增压泵140，增压泵140设置于第一管路110，增压泵140位于进液端111与第一输送泵130之间。在本实施例中，增压泵140为离心泵。
40.如此设置，通过增压泵140可以提升第一输送泵130的吸入压力，使得第一输送泵130可以更快达到正常工作条件。
41.可选地，第一管路110设有排气阀150，排气阀150位于蒸发器120与排气端112之间，温度检测元件160设于第一管路110，且温度检测元件160位于蒸发器120和排气阀150之间。如此一来，温度检测元件160能够时时检测蒸发器120的气体出口端的温度值，实现控制装置对第一控制阀320的精准控制。其中，排气阀150可以为电控阀，具体可以为电控气阀，排气阀150也可以与控制装置电连接。
42.当然，在其它实施例中，温度检测元件160可以设置在排气阀150和排气端112之间。
43.可选地，换热组件包括润滑油换热器330、液压油换热器340、中冷换热器350和缸套水换热器360中的至少一者。需要说明的是，润滑油换热器330中的润滑油热量、液压油换热器340中的液压油热量、中冷换热器350的介质热量、缸套水换热器360中的缸套水热量均为发动机废热，其中，中冷换热器350内为中冷器的介质热量，此处的介质指防冻液或空气。
44.如此设置，换热组件利用发动机废热来与冷却液进行换热，充分回收发动机废热，避免浪费发动机废热。
45.对于同一发动机来说，润滑油的温度、液压油的温度、中冷器的介质温度、缸套水
的温度依次升高。因此，在各个换热器串联设置的情况下，沿第二换热管路310的液流方向，润滑油换热器330、液压油换热器340、中冷换热器350和缸套水换热器360依次设置，且排列顺序不可更改。具体地，沿第二换热管路310的液流方向，可以设置有润滑油换热器330，可以依次设置润滑油换热器330和液压油换热器340，也可以依次设置润滑油换热器330、液压油换热器340和中冷换热器350。
46.在本实施例中，如图2所示，换热组件包括润滑油换热器330、液压油换热器340、中冷换热器350和缸套水换热器360，且沿第二换热管路310的液流方向，润滑油换热器330、液压油换热器340、中冷换热器350和缸套水换热器360依次串联设置于第二换热管路310。
47.如此一来，冷却液能够依次与各个换热器进行热量交换，最大程度地利用发动机废热。
48.在其它实施例中，在各个换热器并联设置的情况下，换热组件可以包括润滑油换热器330、液压油换热器340、中冷换热器350和缸套水换热器360四者中的至少一者，也就是说，第二换热管路310可以设置一个换热器，可以并联设置四个换热器中的两者，也可以并联设置四个换热器中的三者，也可以四个换热器均并联。
49.这样一来，将经过第二换热管路310的冷却液分流为至少两股，各股冷却液分别与各个换热器进行热量交换，同样能够充分利用发动机废热。
50.可选地，换热系统还包括设置于第一换热管路210的第二输送泵220，也就是说，第二输送泵220位于冷却液箱200的出液口和蒸发器120的热源进口端之间。在本实施例中，第二输送泵220可以为循环泵。
51.如此设置，利用第二输送泵220，能够将冷却液箱200内的冷却液快速输送至蒸发器120内，使冷却液在蒸发器120和冷却液箱200之间循环。
52.在进一步的技术方案中，如图1所示，换热系统还包括废气换热器370，废气换热器370设置于第二换热管路310，且废气换热器370位于换热组件和冷却液箱200之间。
53.需要说明的是，废气换热器370的废气为发动机废气，对于同一发动机来说，废气的温度大于缸套水的温度，若冷却液先与废气换热器370进行热量交换，冷却液温度快速升高，后续冷却液即使流经其它换热器，由于其它换热器温度较低，冷却液也无法再与其它换热器进行热量交换。因此，冷却液要先与换热组件的各个换热器进行热量交换，再与废气换热器370进行换热。在本实施例中，废气换热器370位于缸套水换热器360和冷却液箱200之间。
54.如此设置，除了利用换热组件对冷却液进行换热，还能通过废气换热器370中发动机废气的热量与冷却液进行热量交换，进一步增大换热程度，进而扩大气体出口端的温度调节范围。
55.可选地，废气换热器370包括废气流通通路，废气流通通路设有第二控制阀，第二控制阀控制废气是否通过废气换热器370，第二控制阀与控制装置电连接。具体地，若第二控制阀处于开启状态，说明发动机的废气在废气流通通路中流通，经过第二换热管路310的冷却液能够与废气进行换热；若第二控制阀处于关闭状态，说明发动机的废气未在废气流通通路中流通，此情况下，即使冷却液流经废气换热器370，也不会与废气进行热量交换。
56.本实施例中，第二控制阀连接有驱动其阀门是否打开的执行器，执行器可以为电动执行器，且执行器与控制装置电连接。如此一来，控制装置通过对执行器实行控制，实现
对第二控制阀的控制。
57.综上，第一控制阀320和第二控制阀相结合对气体温度进行调节。具体调节过程为：
58.在温度检测元件160检测的温度低于预设温度的情况下，控制装置首先增大第一控制阀320的开度，增大换热程度，气体温度逐渐升高，直至气体温度升高至预设温度，控制装置停止对第一控制阀320的调节。
59.若即使第一控制阀320处于开启状态，也就是最大开度状态，温度检测元件160检测的温度仍旧低于预设温度的情况下，说明换热程度不够，此时控制装置开启第二控制阀，废气在废气流通通路中流通，冷却液进一步与废气进行换热，进一步增大换热程度，气体温度进一步升高，直至气体温度达到预设温度。
60.在第一控制阀320和第二控制阀均处于开启状态的情况下，若温度检测元件160检测的温度高于预设温度，说明换热程度过大，控制装置关闭第二控制阀，即废气不在废气流通通路中流通，冷却液不与废气进行换热，只与换热组件的换热器进行换热，从而减小换热程度，气体温度降低，直至气体温度降低至预设温度。
61.若即使第二控制阀处于关闭状态，温度检测元件160检测的温度仍旧高于预设温度的情况下，说明换热程度仍旧过高，此时控制装置减小第一控制阀320的开度，减小冷却液流经第二换热管路310的流量，进一步减小冷却液与换热组件的换热程度，同时也减小低温液体与冷却液在蒸发器120内的换热程度，气体温度进一步逐渐降低，直至气体温度降低至预设温度。
62.在进一步的技术方案中，如图1所示，换热系统还包括加载管路410和水刹车420，加载管路410的一端连接回液口，加载管路410的另一端连接热源出口端，即加载管路410与第二换热管路310并联，水刹车420设置于加载管路410，加载管路410还设有第三控制阀430，第三控制阀430与控制装置电连接，控制装置能够控制第三控制阀430的开度大小。
63.在第三控制阀430处于关闭状态的情况下，冷却液全部经由第二换热管路310回到冷却液箱200内；在第三控制阀430处于开启状态的情况下，冷却液分成两股液流，其中一股液流经第二换热管路310回到冷却液箱200内，另一股液流经加载管路410回到冷却液箱200内。
64.具体地，水刹车420为一种水力阻尼装置，通常与绞车装在同一旋转轴上，在向井内下放钻具时，水刹车420的转子与绞车同轴转动，搅动水刹车420内的水。因此，水刹车420通常包括进液口和出液口，在冷却液流经加载管路410的情况下，冷却液由进液口进入水刹车420内，并由出液口回到加载管路410中，水刹车420的转子转动的同时，会搅动冷却液，对冷却液做功，转子的机械能转化为冷却液的内能，故经过水刹车420后，冷却液的热量增多。
65.如此设置，通过加载管路410和水刹车420，冷却液回流过程中的热量增多，便于后续冷却液与低温液体更大程度地换热，同时进一步扩大气体出口端的温度调节范围。
66.上述第一控制阀320、第二控制阀和第三控制阀430可以均为电控阀，具体可以为纯电动控制阀，也可以为电控液阀。
67.综上，第一控制阀320、第二控制阀和第三控制阀430相结合可以对气体温度进行控制，也就是说，在第一控制阀320和第二控制阀进行温度调节的基础上，能够利用第三控制阀430进一步进行温度调节。
68.具体调节过程为：
69.在温度检测元件160检测的温度低于预设温度的情况下，控制装置首先增大第一控制阀320的开度，增大换热程度，直至气体温度升高至预设温度，控制装置停止对第一控制阀320的调节。
70.若第一控制阀320处于最大开度状态的情况下，温度检测元件160检测的温度仍旧低于预设温度，说明换热程度不够，此时控制装置开启第二控制阀，废气在废气流通通路中流通，冷却液进一步与废气进行换热，进一步增大冷却液与低温液体在蒸发器120内的换热程度，气体温度进一步升高，直至气体温度达到预设温度。
71.在第一控制阀320和第二控制阀均处于最大开度状态的情况下，若温度检测元件160检测的温度仍旧低于预设温度，说明换热程度仍旧不够，此时控制装置增大第三控制阀430的开度，冷却液经由加载管路410和水刹车420，冷却液积蓄内能和增加热量，冷却液箱200内的热量逐渐增加，故冷却液与低温液体之间的换热程度进一步增大，气体温度也进一步升高，直至气体温度达到预设温度。
72.在第一控制阀320、第二控制阀和第三控制阀430均处于开启状态的情况下，若温度检测元件160检测的温度高于预设温度，说明冷却液与低温液体之间的换热程度过大，控制装置首先减小第三控制阀430的开度，减小流经加载管路410的冷却液的流量，冷却液积蓄的内能减小，热量减少，冷却液箱200内的热量减少，冷却液与低温液体之间的换热程度减小，气体温度降低，直至气体温度降低至预设温度。
73.在第三控制阀430处于关闭状态的情况下，若温度检测元件160检测的温度仍旧高于预设温度，说明冷却液与低温液体之间的换热程度仍旧过大，需进一步减小换热程度，此时控制装置再关闭第二控制阀；若关闭第二控制阀仍旧无法调节气体温度至预设温度，则控制装置进一步减小第一控制阀320的开度，进一步减小换热程度，直至气体温度降低至预设温度，控制装置停止对第一控制阀320的调节。该过程与上文中第一控制阀320和第二控制阀相结合进行温度调节的过程相同，具体原理不再详细阐述。
74.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。