[发明专利]具有精确控制温度的液冷源机组及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种精确控制温度的液冷源机组。

 

背景技术

激光器等高精密设备对为其降温的冷却液温度有着严格的要求，不同温度的冷却液会造成其工作性能的大幅变化。随着激光器等精密设备的日益发展，为其降温的液冷源对供液温度精确控制的要求也越来越高，而使用侧发热设备的热负荷往往是实时变化的，因此供液温度精确控制存在一定难度。

要保证使用侧较为恒定的温度，现有的措施主要有三种：

一是制冷系统不做调整，而在使用侧加装加热设备来平衡制冷系统超出使用侧热负荷的部分制冷量。该方法优点是制冷与加热是两套单独的系统，可保证使用侧的温度非常恒定，即控温精度高；缺点是加入了额外的加热设备，造成了设备本身的复杂性，并造成能源的浪费。

二是根据使用侧温度的高低等因素，控制制冷系统的启停来达到使用侧温度在一个范围内变化。该方法优点是控制方式简单易于实现，缺点是温度控制精度较低，供液温度波动较大，而且频繁启停会造成压缩机使用寿命的降低。

三是根据使用侧热负荷的变化来调节制冷系统的制冷量，以保证使用侧较恒定的温度。该方法的实现措施主要有调节压缩机排气量及制冷系统内部卸载两种：调节压缩机排气量的方式主要包括压缩机变频、活塞压缩机缸体的卸载、螺杆压缩机的滑阀卸载及涡旋压缩机中的数码涡旋技术，这些方式均在使用中均有一定的局限性：变频在考虑电磁兼容性的特殊场合不能使用，而且使用变频器的初期投入和后期维护成本较高；活塞压缩机缸体的卸载是级数卸载，控温精度不高；而市场上具有滑阀卸载功能的螺杆压缩机制冷量往往非常大，在小系统中无法使用，数码涡旋压缩机仅有个别实力强的大厂提供的产品具有这些功能，大部分厂家的产品不具备调节能力，使用具有一定的局限性。

制冷系统内部卸载是采用旁通能量调节阀来实现，阀的入口连接压缩机排气管，阀的出口连接压缩机回气；当热负荷降低时，压缩机的吸气压力下降至设定值时旁通能量调节阀开启，压缩机排出的温度较高的气态制冷剂回流到压缩机吸气侧，用于补偿部分热负荷；使用旁通能量调节阀的优势是该阀的开启是通过吸气压力来自动进行调节不需要额外设置，但缺点是该阀的开启不能人工进行干预，其工作点不能进行动态调整，导致在使用侧的要求控制温度发生较大变化时，其能量旁通量不能满足要求，最终导致控温精度出现较大偏差。

 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种具有精确控制温度的液冷源机组，有效解决制冷系统存在热负荷变化情况下控制温度精度不高的不足，可以在热负荷大范围（0~100%）无极变化情况的下，仍能保证高控温精度的制冷系统。

为达到上述效果，本发明提供一种具有精确控制温度的液冷源机组，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、发热设备，所述蒸发器出液口与压缩机进液口连接；所述压缩机的排气口与冷凝器的进气口连接；所述压缩机的排气口与蒸发器的进液口之间还设有电控阀门；所述冷凝器的出液口与蒸发器的进液口连接。

进一步，所述冷凝器与蒸发器之间设有节流装置。

上述方案构成本发明的制冷系统。

所述发热设备的出液口与水箱的进液口连接；所述水箱的出液口与供液泵的进液口连接；所述供液泵的出液口与蒸发器的另一进液口连接；所述蒸发器的另一出液口与发热设备的进液口连接。

进一步，所述蒸发器与发热设备之间设有温度传感器。

上述方案构成本发明的冷却液循环系统。

所述电控阀门和温度传感器连接于系统控制装置。

在制冷系统的控制中，采用合适的控制方法根据使用侧温度与设定温度之间的差值及使用侧温度变化率等参数来控制压缩机排气口与蒸发器入口之间电控阀门的启闭或开启大小，实现将压缩机排气口出来的温度较高的气态制冷剂直接进入蒸发器，为蒸发器提供一个除使用侧发热设备之外的热负荷；同时该额外热负荷可实时电动调节，实现总的热负荷和制冷量相匹配，保证使用侧很高的控温精度。

本发明的另一个目的在于提供一种液冷源机组精确控制温度的控制方法，包括如下步骤：

1）机组稳定运行后，冷却液流经发热设备升温后，进入蒸发器进行换热，换热后的冷却液流经温度传感器，温度传感器采集冷却液的实际温度，将温度传至系统控制装置； 

2）系统控制装置将采集的冷却液的实际温度与供液温度设定值进行分析；

3）依据使用侧实际温度与设定温度之间的差值及该差值的变化趋势，通过控制电控阀门的开启频率或开启度来实现额外热负荷的适时调节；