[發明專利]定速槽及定速槽用定速降溫系統及定速槽定速降溫方法

有效

• 申請號: 201711055504.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107678462B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 徐軍;何保軍;劉毅;馬風東
• 申請（專利權）人: 泰安磐然測控科技有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24;G01K15/00
• 代理公司: 泰安市誠岳專利代理事務所(特殊普通合伙) 37267
• 代理人: 邱強

1.一種定速槽用定速降溫系統，其特征在于：它包括定速槽、冷媒換熱單元、壓縮機制冷單元、主控制單元，定速槽內設置有控溫傳感器、槽冷蒸發器、冷媒換熱盤管，定速槽內裝滿槽媒，冷媒換熱單元、壓縮機制冷單元均為閉環式冷卻回路，冷媒換熱單元與冷媒換熱盤管連通，壓縮機制冷單元與槽冷蒸發器連通，主控制單元包括控制器，控制器分別與控溫傳感器、冷媒換熱單元、壓縮機制冷單元連接；槽媒變化溫區被劃分為高溫區和低溫區，若槽溫處于高溫區，主控制單元控制冷媒換熱單元對定速槽進行換熱降溫，若槽溫處于低溫區，主控制單元控制壓縮機制冷單元對定速槽進行換熱降溫；

所述壓縮機制冷單元為閉環式制冷回路，回路上依次設置有壓縮機、氟利昂冷凝器、儲液罐、槽冷電磁閥、槽冷毛細管、槽冷蒸發器，槽冷電磁閥與控制器連接，該回路為槽媒制冷回路；

所述的壓縮機制冷單元還設置有冷媒制冷回路，對冷媒換熱單元中的冷媒進行連續制冷，該回路內的制冷劑為氟利昂，其循環路徑依次設置壓縮機、氟利昂冷凝器、儲液罐、媒冷電磁閥、媒冷過濾器、媒冷毛細管、冷媒箱蒸發器；

所述的定速槽包括油槽，油槽設置有槽蓋、攪拌器、電加熱器、槽內筒、槽媒、控溫傳感器，槽內筒盛放槽媒作為溫度源，槽蓋設置在槽內筒上開口處，電加熱器為槽媒加熱，控溫傳感器測取槽媒溫度，還包括隔板、冷媒換熱盤管，隔板將槽內筒隔成大、小筒兩個筒腔，使兩個筒腔形成連通器，小筒內安裝有電加熱器、攪拌器、冷媒換熱盤管、槽冷蒸發器、控溫傳感器，冷媒換熱單元和壓縮機制冷單元均為閉環式制冷回路，槽冷蒸發器與壓縮機制冷單元連通，冷媒換熱盤管與冷媒換熱單元連通，槽溫的整個范圍分為兩個溫區，即高溫區和低溫區，當槽溫處于高溫區時，冷媒換熱單元通過冷媒換熱盤管對槽媒制冷；槽溫處于低溫區時，壓縮機制冷單元通過槽冷蒸發器對槽媒進行制冷；還包括控制器，控制器與控溫傳感器、冷媒換熱單元和壓縮機制冷單元連接，通過控制器對冷媒換熱單元中的冷媒和壓縮機制冷單元的制冷劑的流量進行控制。

2.根據權利要求1所述的定速槽用定速降溫系統，其特征在于：所述的槽媒與冷媒換熱單元中循環的制冷介質為同一種工作介質，槽內筒設置有溢流口，溢流口通過管路與冷媒換熱單元中工作介質儲存裝置連通，槽內筒還設置有補液管路，補液管路通過泵與冷媒換熱單元中工作介質儲存裝置連通。

3.根據權利要求1所述的定速槽用定速降溫系統，其特征在于：所述的冷媒換熱單元回路上依次設置有冷媒箱、調速泵組，冷媒換熱盤管、冷媒風冷換熱器，調速泵組與控制器連接，通過調速泵組控制回路內冷媒的流量，冷媒風冷換熱器對經過冷媒換熱盤管換熱后的高溫冷媒進行初步降溫，冷媒箱用于冷媒的儲存和二次降溫冷卻；所述的冷媒箱內設置有冷媒箱蒸發器，其與壓縮機制冷單元連接。

4.根據權利要求3所述的定速槽用定速降溫系統，其特征在于：所述的調速泵組由兩個及以上不同最大流量的調速泵組合并聯而成，各泵均可獨立調節其流量大小。

5.根據權利要求3所述的定速槽用定速降溫系統，其特征在于：冷媒換熱單元還包括槽媒循環回路，該回路依次設置有冷媒箱、補油泵、定速槽、槽體溢油管。

6.一種利用權利要求1至5任一所述的定速槽用定速降溫系統的定速槽定速降溫方法，其特征在于：定速槽內槽媒的溫區范圍分為高溫區和低溫區兩個溫區，并針對兩個溫區分別通過“冷媒換熱單元”和“壓縮機制冷單元”兩種換熱冷卻途徑，分別采用實時閉環調節技術，拓寬了定速降溫的槽溫范圍，通過兩個溫區、兩種降溫方法的無縫銜接，可使定速槽的槽溫工作范圍覆蓋0℃～160℃，根據使用情況在40℃～50℃之間設置一個壓縮機氟利昂工作溫度上限，此處稱為“臨界槽溫”；若槽溫高于此臨界槽溫屬于高溫區，定速槽通過調節調速泵組的搭配使用，進行流量連續可調的“冷媒換熱單元”實現定速降溫；槽溫低于臨界槽溫屬于低溫區，定速槽通過“壓縮機槽冷回路”中控制器調節槽冷電磁閥的開合占空比，實現低溫區的定速降溫。

7.根據權利要求6所述的定速槽定速降溫方法，其特征在于：高溫區定速降溫調節通過控制回路Ⅰ完成，速率傳感器、主控制單元、調速泵組構成控制回路Ⅰ，其中主控制單元包括A/D轉換、降溫速率當前值的采集、計算及減法器、降溫速率的設定值、理論流量模型計算、PID調節、調速泵組驅動、微處理器MCU，速率傳感器將槽媒的當前溫度轉換為電信號，該電信號經信號調理、A/D轉換、標度變換過程輸出當前槽溫，該當前槽溫與此前規定時間獲得的槽溫相比，可得到降溫速率，進一步通過減法器得到降溫速率的偏差，然后進入理論流量計算模塊，經理論流量計算得到冷媒流量的理論值及以此為中心的流量上、下限，按PID調節算法運算得到更加精確的冷媒流量，該流量經上、下限校驗、限制，形成相應驅動信息，驅動調速泵組實現冷媒換熱單元流量的動態調節，使定速槽槽溫的降溫速率保持在設定值；在高溫區定速降溫控制方法過程中，冷媒換熱通過兩級制冷實現，一級制冷通過冷媒風冷換熱器強制風冷，二級制冷通過冷媒換熱單元進行二級制冷；低溫區定速降溫的調節控制通過控制回路Ⅱ完成，速率傳感器、主控制單元、槽冷電磁閥構成控制回路Ⅱ，其中主控制單元包括A/D轉換、降溫速率當前值的采集、計算及減法器、降溫速率的設定值、PID調節、槽冷電磁閥占空比驅動、微處理器MCU，與高溫區定速控制的不同點在于，信號經過降溫速率計算及減法器處理后，經過PID調節輸出給槽冷電磁閥占空比驅動進行輸出控制。