一种支持运行模式切换的冷量分配单元及控制方法与流程

本发明涉及制冷系统控制领域，更具体地，涉及一种支持运行模式切换的冷量分配单元及控制方法。

背景技术：

1、在当前数据中心建设中，液冷技术因为具有节能减排、高散热密度等技术优势而得到广泛推广。在常规的液冷式数据中心中，服务器负载侧的液冷技术按结构设计一般分为间接冷板式、直接冷板式、浸没式等，每种技术均需配套负载侧冷却工质冷量分配单元，通过安装在分配单元设备上的温度、压力或流量等传感器与控制单元连锁控制冷量分配单元的运动部件，实现冷却工质的按温、按量进行分配输送，确保服务器的安全运行，进而避免因冷却工质输送量不足或温度不满足要求而导致服务器散热不良，进而出现服务器发生宕机概率升高的情况。

2、然而在现有技术中，液冷服务器本身需要定制设计，但各生产厂商的标准不一致，甚至存在排他性，导致对应配套的冷量分配单元存在明显差异性和无统一标准情况，进而导致产品的系统组成和功能差异也较大，运行模式、控制方案和故障模式的之间不能很好的形成联动，当发生故障时，不同的生产厂商的设备导致不能够很好的切换运行模式，或切换到故障模式，存在一定的适应性局限和可靠性问题。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种支持运行模式切换的冷量分配单元，用于提供一种运行模式可切换的冷量分配单元。

2、本发明采取的技术方案是：

3、一种支持运行模式切换的冷量分配单元，所述冷量分配单元用于设置在冷量供液单元和负载单元之间；

4、所述冷量分配单元包括控制模块、信息采集模块、流量调节模块、供液管路、回液管路和循环泵；

5、所述信息采集模块用于采集所述供液管路和回液管路的温度和压力信息；

6、所述流量调节模块用于调节供液管路和回液管路的流量；

7、所述循环泵设置在所述供液管路上；

8、所述控制模块分别与信息采集模块和流量调节模块连接，用于根据信息采集模块采集的信息来进行运行模式的切换。

9、本发明设置的冷量调节单元，架设在冷量供液单元和负载单元之间，通过供液管路和回液管路将冷量供液单元和负载单元连接，并通过流量调节模块来调节冷却工质在供液管路和回液管路的流量，使不同标准的冷量供液单元和负载单元之间能够通过冷量调节单元进行匹配，并且本发明的冷量调节单元设置有控制模块，能够针对管路压力和温度情况自行切换模式，保证冷量供液单元和负载单元能够正常的工作运行。

10、进一步的，所述供液管路上设置有冷量分配单元供液接口和负载供液接口；

11、所述回液管路上设置有冷量分配单元回液接口和负载回液接口；

12、所述冷量分配单元通过负载供液接口和负载回液接口与负载单元连接；

13、所述冷量分配单元通过冷量分配单元供液接口和冷量分配单元回液接口与冷量供液单元连接。

14、进一步的，所述流量调节模块包括负载冷量调节管路和设置在负载冷量调节管路上的负载冷量调节阀；

15、所述负载冷量调节管路两端分别设置在供液管路和回液管路上，使供液管路的冷却工质能够通过负载冷量调节管路流入回液管路；

16、所述负载冷量调节阀与所述控制模块连接。

17、控制模块调控负载冷量调节阀的开度，调节部分冷却工质旁通而不经过负载侧，实现冷却工质的分流，起到负载侧流量调节功能。

18、进一步的，所述信息采集模块包括分别和控制模块连接的供液流量传感器、供液温度传感器、供液压力传感器、回液压力传感器和回液温度传感器；

19、所述供液流量传感器设置在所述负载冷量调节管路和所述负载供液接口之间；

20、所述循环泵设置在所述负载冷量调节管路和所述冷量分配单元供液接口之间。

21、优选的，供液温度传感器和供液压力传感器设置在负载供液接口与负载冷量调节管路之间，回液压力传感器和回液温度传感器设置在负载回液接口与负载冷量调节管路之间，靠近接口处设置，能够更精确的采集到冷却工质进入负载单元和流出负载单元的情况，进而了解到负载单元的冷却情况，并根据该情况进行对应的调节。

22、进一步的，所述冷量分配单元具备压差模式和流量模式两种常规运行方式。

23、所述压差模式具体包括：

24、控制单元根据所述供液压力传感器和回液压力传感器反馈的数据计算负载单元供回液压差，与控制单元预设的压差阈值进行对比，然后调节循环泵和负载冷量调节阀运行开度，确保负载单元供回液压差低于压差阈值。

25、所述流量模式具体包括：

26、控制单元将所述供液流量传感器反馈数据与控制单元预设的流量阈值进行对比，然后调节循环泵和负载冷量调节阀运行开度，确保负载单元冷却工质的供液流量低于流量阈值。

27、流量模式和压差模式之间相对运行，即在同一时刻，冷量分配单元的控制模块只能以流量模式或压差模式中的其中一种模式运行。

28、进一步的，所述冷量分配单元还具备故障前保持模式；

29、所述故障前保持模式为，当信息采集模块中的对应传感器出现故障时，控制系统控制循环泵和负载冷量调节阀的运行状态保持和故障发生前一致。

30、故障的主要内容为供液压力传感器、供液温度传感器、回液压力传感器和回液温度传感器的至少一个出现故障，当这些传感器对应出现故障时，没有办法继续对压力和温度进行采集，不能为对应的压差模式或流量模式提供判断的依据，所以设置故障前保持模式，避免流量的变化导致负载单元出现问题。

31、本发明还提供一种模式切换的控制方法，基于上述所述一种支持运行模式切换的冷量分配单元，用于提供一种控制方法覆盖面广的控制方法，所述控制方法包括：

32、s1：选择冷量分配单元的主运行模式和备运行模式；

33、s2：控制模块判断用户选择的主运行模式并根据主运行模式控制冷量分配单元的运行；

34、s3：控制模块实时监测信息采集模块中各传感器的状态，如监测到传感器异常，则根据传感器异常情况切换对应的备运行模式。

35、所述主运行模式的选择包括所述流量模式或压差模式的任一种，所述备运行模式的选择包括与主运行模式不同的另一运行模式，以及故障前保持模式。所述控制模块优先执行主运行模式选择的运行模式，当主运行模式运行出现故障时，切换为选择的备运行模式继续运行，知道主运行模式的故障被修复。在上述步骤中，主运行模式和备运行模式的选择可以为用户自行选择。

36、进一步的，所述步骤s2和步骤s3的具体步骤包括：

37、a1：控制模块判断主运行模式是否为压差模式，如是压差模式，则执行步骤a2；如不是，则执行步骤a3；

38、a2：控制模块控制冷量分配单元以压差模式运行，如供液压力传感器或回液压力传感器出现故障，切换为备运行模式，执行步骤a4；如供液压力传感器或回液压力传感器出现故障，且供液流量传感器出现故障，执行步骤a5；

39、a3：控制模块控制冷量分配单元以流量模式运行，如供液流量传感器出现故障，切换为备运行模式，执行步骤a4；如供液流量传感器出现故障，且供液压力传感器或回液压力传感器出现故障，执行步骤a5；

40、a4：控制模块判断备运行模式是否为故障前保持模式，如是故障前保持模式，则执行步骤a5；如备运行模式不是故障前保持模式，且主运行模式为压差模式时，执行步骤a6；如被运行模式不是故障前保持模式，且主运行模式为流量模式时，执行步骤a7；

41、a5：控制模块控制冷量分配单元以故障前保持模式运行，直到故障修复后以主运行模式运行；

42、a6：控制模块控制冷量分配单元以流量模式运行，如此时供液流量传感器出现故障，执行步骤a5，否则，直到故障修复后切换为主运行模式的压差模式运行；

43、a7：控制模块控制冷量分配单元以压差模式运行，如此时供液压力传感器或回液压力传感器至少一个出现故障，执行步骤a5，否则，直到故障修复切换为主运行模式的流量模式运行。用户可以通过控制模块定和选择主运行模式和备运行模式，以满足运行模式的自行切换或手动切换；当某个传感器故障且影响当前运行模式调节时，控制模块会根据用户选择的备运行模式进行自动切换运行模式或以故障前保持模式来保持故障前运行状态，保证了冷量分配单元的智能且稳定的运行。

44、进一步的，所述控制方法还包括温度自诊断安全策略；

45、所述温度自诊断安全策略为：

46、供液温度传感器采集供液温度t1，回液温度传感器采集回液温度t2；

47、控制模块分别将供液温度t1和回液温度t2与预设的供液安全运行阈值ts1和回液安全运行阈值ts2对比，当t1≥ts1或t2≤ts2的任一项满足时，切换当前的主运行模式或备运行模式为温度自诊断安全模式来对供液温度或回液温度进行调整，直到t1≥ts1且t2≤ts2时，切换为之前运行的主运行模式或备运行模式。

48、温度自诊断安全策略优先于主运行模式和备运行模式，即不管此时是以主运行模式或备运行模式运行，当判断不满足温度自诊断安全策略的条件时，停止主运行模式或备运行模式的模式运行，进入温度自诊断安全模式来对供液温度或回液温度来进行调节，知道满足温度之诊断安全策略的条件时，恢复到主运行模式或备运行模式的运行，以防止客户误操作或其它因素而影响液冷服务器的安全稳定运行，进一步的提高冷量分配单元的运行的稳定性。

49、进一步的，温度自诊断安全模式为：

50、在温度自诊断安全模式下，所述控制模块控制循环泵和负载冷量调节阀运行开度，调节供液流量带走更多热量，保证所述供液温度t1大于等于供液安全运行阈值ts1且所述回液温度t2小于等于回液安全运行阈值ts2。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

52、1.本发明为在冷量供液单元和负载单元之间设置的冷量分配单元，设置有供液管路和回液管路，并设置了负载冷量调节管路和负载冷量调节阀，以及对应的传感器，和控制模块，以实现压差模式和流量模式的运行，通过本发明的冷量供液单元能够将不同规格标准的冷量供液单元和负载单元匹配起来，并由冷量供液单元实现不同模式的运行，进一步的保证不同规格标准的设备能够稳定的运行。

53、2.本发明还设置了故障前保持模式，当对应的传感器发生故障时，不能够为对应的模式运行提供判断的数据依据时，进入故障前保持模式，以没有出现问题的运行参数继续运行，保证整个设备的稳定运行。

54、3.本发明的控制方法设置了主运行模式和备运行模式，通过当主运行模式出现故障时切换至用户预先选择的备运行模式，保证设备的稳定的运行。并且还设置了温度自诊断策略，来防止供液温度或回液温度出现异常时，损坏负载单元，进一步的保证设备的稳定运行。