二次冷却装置控制技术的研究.pdf

2014年第42卷第11期
流体机槭
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文章编号:1005-0329(2014)11-0083-04
二次冷却装置控制技术的研究
江用胜,郭建,崔哲,郑荣波
(合肥通用机械研究院,安徽合肥230088
摘要:介绍了二次冷却装置的构成与工作原理,分析常规换热与压缩机制冷模式的工作特点。从节能角度提出温度
分界点设定问题,分析了凝露、健壮性的问题。
关键词:冷却装置;节能;凝露;健壮性;人机界面
中图分类号:TH12
文献标志码:A
doi:10.3969/.issn.1005-0329.2014.11.018
Study on Secondary Circuit Cooling Deivce Control Technology
JIANG Yong-sheng, GUO Jian, CUI Zhe, ZHENG Rong-bo
Hefei General Machinery Reserck Insitute, Hefei 230088, China
Abstract: The constitution and working priciple of the secondary circuit cooling deive are introduced, Analysis of the workin
characteristics of conventional heat transfer andrefrigeration compressor model. From the perspective of energy saving, discusses
the problem of temperature demarcation point set, proposed condensation, robustness issues
Key words: cooling dives saving; gel; robustness; HMI
1引言
次冷却循环,一次冷却循环
过滤器
从热源回
二次冷却装置是指通过以二次冷却的方式将
压缩机
集成
膨胀水箱
热源的热量带走。其中一次冷却是指冷却装置对
換热器
过滤器
热源进行冷却,二次是指冷却装置对一次冷却的
水泉去热源
储液器
介质进行冷却,吸收由于一次冷却过程中冷却液
液视镜
板式
水箱
的热量,从而达到温度指标。
蒸发器
系统组成
图1系统原理
二次冷却装置由一-次冷却循环和二次冷却循
环组成。其中一次冷却循环主要由过滤器、板式3工作原理
蒸发器、水箱及管路组成,使用乙二醇防冻液介质
带走热源的热量。二次冷却循环由压缩机制冷和
二次冷却裝置根据环境温度的不同,运行在
常规换热两部分组成。压缩机制冷由压缩机、轴常规换热模式或压缩机制冷模式。当检测到环境
流风机、集成换热器等组成。常规换热由风机、巢湿度不大于Tx(可设定)时,二次冷却装置运行
成式换热器及管路附件组成。
在常规换热模式下,这时压缩机不工作,冷却液与
系统原理如图1所示。
空气在换热器中直接进行热交换,这时执行部件
主要由风机、水泵、集成换器组成,供液温度由风
机PID控制。当环境温度大于T张时,装置运行
收稿日期:2014-03-26修稿日期:2014-08-07
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FLUIDMACHINERY
Vo.42.No.11,2014
在压缩机制冷模式下,其执行部件有压缩机、水
3)2种工作模式在工作过程中是在线自动
泵、集成换热器、风机(这时风量用于调节压缩机切换,还是手动切换。由于工作模式的切换由二
能量)组成,依靠压缔机的启停来控制供液温度路DN50的水路阀开关来切换。冷却装置设计在
在一定的范围。
年载式方舱内,管道空间狭小,弯管多,可能引起
水锤现象。在水泵工作的过程中,切换二路水阀
4控制难点分析
都会带来水流的冲击。
结合以上几点的考虑,最终将二次冷却装置
由于冷却装置是车载式,全天候全地貌环境的工作模式变动如图3所示。
下工作。控制系统设计原则是简单稳定、可靠、节
能及降噪。其控制难点有3点
1)压缩机制冷模式与常规换热模式分界点
7≤10℃Y常规换热
温度7的确认。T7环一般根据热负荷计算所得,
但温度点的选择要考虑温度的变化,如戈壁环境
压缩机
T≤0℃
早、中、晚温差大、太阳辐射等工作模式切换问题。
制冷模式
2)凝露。由于南方、北方的气候差别比较
大,供液温度设定不当可能出现凝露问题。
图3修改后的工作模式
(3)节能。不管是工作模式分界点T的确
修改后的工作模式,主要是将T乐值增加,在
认,还是供液温度、凝露问题都要从节能上考虑。保证制冷效果的同时,增加常规热换模式的工作
4.1エ作模式切换点分析
时间。如果在常规换热模式能力不够时,自动切
根据理论计算,当环境温度7≤5℃时,二次换到压缩机制冷模式。修改后的工作模式只向压
置运行在常规换热模式,这时供液温度7缩机制冷模式切换一次,即管路阀件也切换一次
由风机风速闭环控制,控制精度±0.2℃。当环境且不会切换回到常规换热模式。由于装置使用了
温度Tx>5℃时,二次冷却装置工作在压缩机制二路常闭水阀,它们工作时,总是一开一关。为了
冷模式,这时供液温度T供由压缩机启停控制,控保证水管路在阀的切换过程中平稳,总是先将二
制精度±3℃。图2为二次冷却装置工作模式
路水阀同时打开一段时间,等压力平衡后关一半
水阀,最后再全关,可以防止水流的冲击。
4.2防凝露
开始
≤5℃>Y常规换热模式
由于二次冷却装置供液温度范围要求在
20℃±3℃,压缩机制冷模式下最低供液温度
17℃。在高温地区或梅雨带,常常因为局部湿度
压缩机制冷模式
过大形成凝露,积水现象。造成车载设备绝缘降
低,带电设备爬电,闪络事故。为了解决或减少凝
图2二次冷却装置工作模式
露问题,二次冷却装置加装了一台湿度采集仪,动
以上环境温度的划分是否合理,要考虑装置态的监控大气湿度。根据经验计算露点温度,在
实际工作情况。热源是在0~100%之间变化的,保证被冷却设备安全的情况下,提高供液温度,修
所以,对工作模式温度的划分有以下几点考虑:正如下。图4为常规换热模式下的供液温度。图
(1)根据环境温度初始值的大小选择25为压缩机制冷模式下供液温度。
种工作模式(常规换热模式和压缩机制冷模式)
是否考虑到10%、30%热源的情况,常规换热模
常规换热模式
式是否有叮能保证供液温在正常范围内,且是否
节能;
(2)冷却装置长期使用后,装置效率降低(如
班、堵等),常规换热模式是否能保证供液温度在
正常范围内
图4常规换热模式下的供液温度