本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)，具體涉及一種離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)生產(chǎn)中使用的一些離心機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同一臺(tái)離心機(jī)的兩個(gè)不同構(gòu)件存在著差異明顯的制冷需求。在傳統(tǒng)的工廠中，通常的做法是配備兩套制冷機(jī)組，通過(guò)各自獨(dú)立的冷媒循環(huán)管路進(jìn)行單獨(dú)制冷。這種模式簡(jiǎn)單粗放，且兩套獨(dú)立的制冷循環(huán)難以有效協(xié)同為離心機(jī)提供最佳的整體制冷效果，通常適用于對(duì)制冷過(guò)程控制要求不高的低附加值產(chǎn)品生產(chǎn)，比如食品行業(yè)。

2、在現(xiàn)代的智慧工廠中，尤其是以血液制品等為代表的高附加值產(chǎn)品，其生產(chǎn)過(guò)程的嚴(yán)苛對(duì)離心機(jī)的精細(xì)化制冷提出了更高要求，傳統(tǒng)的制冷模式已不再適用。為解決上述問(wèn)題，將兩套單獨(dú)的冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)有效集成為一種可精細(xì)化控制的雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)成為一種可供選擇的新方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)及控制方法，可滿足離心機(jī)不同構(gòu)件在相應(yīng)運(yùn)行階段中動(dòng)態(tài)變化的精細(xì)化制冷需求，提高生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性，更加節(jié)能環(huán)保。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)，包括主要由第一冷媒儲(chǔ)罐、制冷機(jī)組、第一循環(huán)泵、換熱器、冷媒管路及控制器組成的第一冷媒循環(huán)，還包括主要由第二冷媒儲(chǔ)罐、第二循環(huán)泵、換熱器、冷媒管路及控制器組成的第二冷媒循環(huán)；第一冷媒循環(huán)與第二冷媒循環(huán)通過(guò)換熱器相互耦合；

4、所述第一冷媒循環(huán)包括2個(gè)循環(huán)支路，第一冷媒循環(huán)第一支路由第一冷媒儲(chǔ)罐出液口經(jīng)制冷機(jī)組、第一循環(huán)泵、換熱器第一冷媒入口、換熱器第一冷媒出口回到第一冷媒儲(chǔ)罐；第一冷媒循環(huán)第二支路由第一冷媒儲(chǔ)罐出液口經(jīng)制冷機(jī)組、第一循環(huán)泵、離心機(jī)第一冷媒入口制冷離心機(jī)第一溫區(qū)后由離心機(jī)第一冷媒出口回到第一冷媒儲(chǔ)罐；

5、所述第二冷媒循環(huán)包括2個(gè)循環(huán)支路，第二冷媒循環(huán)第一支路由第二冷媒儲(chǔ)罐出液口經(jīng)第二循環(huán)泵、換熱器第二冷媒入口、換熱器第二冷媒出口回到第二冷媒儲(chǔ)罐；第二冷媒循環(huán)第二支路由第二冷媒儲(chǔ)罐出液口經(jīng)第二循環(huán)泵、換熱器第二冷媒入口、換熱器第二冷媒出口、離心機(jī)第二冷媒入口制冷離心機(jī)第二溫區(qū)后由離心機(jī)第二冷媒出口回到第二冷媒儲(chǔ)罐。

6、進(jìn)一步地，所述第一冷媒循環(huán)在第一冷媒儲(chǔ)罐出液口處安裝有第一自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第一冷媒循環(huán)第一支路中換熱器第一冷媒入口前端管路上安裝有第四自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，換熱器第一冷媒出口后端管路上安裝有第五自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥和第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述第一冷媒循環(huán)第二支路中位于離心機(jī)第一冷媒入口前端管路上安裝有第二自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第三溫度傳感器、第一質(zhì)量流量計(jì)，離心機(jī)第一冷媒出口后端管路上安裝有第三自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第五溫度傳感器及第一壓力傳感器。

7、進(jìn)一步地，所述第二冷媒循環(huán)在第二冷媒儲(chǔ)罐出液口處安裝有第六自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第二冷媒循環(huán)第一支路中靠近第二冷媒儲(chǔ)罐回液口端安裝有第八自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述第二冷媒循環(huán)第二支路上位于離心機(jī)第二冷媒入口前端管路上安裝有第九自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第四溫度傳感器、第二質(zhì)量流量計(jì)，離心機(jī)第二冷媒出口后端管路上安裝有第十自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第六溫度傳感器、第二壓力傳感器。

8、進(jìn)一步地，所述第一冷媒儲(chǔ)罐罐底安裝第一溫度傳感器、第一液位傳感器，第一冷媒儲(chǔ)罐罐底出口管路安裝有排空閥，所述排空閥為第十三自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥；所述第二冷媒儲(chǔ)罐罐底安裝有第二溫度傳感器、第二液位傳感器，第二冷媒儲(chǔ)罐罐底出口管路安裝有排空閥，所述排空閥為第七自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第二冷媒儲(chǔ)罐罐頂安裝有阻火呼吸閥；

9、所述第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵、換熱器分別安裝有排空閥。

10、進(jìn)一步地，所述控制器包括中央處理單元、濾波/放大電路、a/d轉(zhuǎn)換電路、d/a轉(zhuǎn)換電路、顯示屏及按鈕；所述第一～第六溫度傳感器、第一/第二質(zhì)量流量計(jì)、第一/第二壓力傳感器、第一/第二液位傳感器均連接濾波/放大電路，所述濾波/放大電路連接a/d轉(zhuǎn)換電路，所述a/d轉(zhuǎn)換電路連接中央處理單元；所述第一/第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接d/a轉(zhuǎn)換電路，d/a轉(zhuǎn)換電路連接中央處理單元；第一/第二循環(huán)泵、全部的自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、制冷機(jī)組連接中央處理單元。

11、一種包含上述離心機(jī)雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)的控制方法，包括：

12、a、系統(tǒng)運(yùn)行指令為啟動(dòng)第一冷媒儲(chǔ)罐制冷循環(huán)時(shí)，進(jìn)入s11步驟；

13、b、系統(tǒng)運(yùn)行指令為啟動(dòng)第二冷媒儲(chǔ)罐制冷循環(huán)時(shí)，進(jìn)入s12步驟；

14、c、系統(tǒng)運(yùn)行指令為啟動(dòng)第一冷媒儲(chǔ)罐為離心機(jī)第一溫區(qū)制冷時(shí)，進(jìn)入s21步驟；

15、d、系統(tǒng)運(yùn)行指令為啟動(dòng)第二冷媒儲(chǔ)罐為離心機(jī)第二溫區(qū)制冷時(shí)，進(jìn)入s22步驟；

16、e、系統(tǒng)運(yùn)行指令為停止第二冷媒儲(chǔ)罐為離心機(jī)第二溫區(qū)制冷時(shí)，進(jìn)入s31步驟；

17、f、系統(tǒng)運(yùn)行指令為停止第一冷媒儲(chǔ)罐為離心機(jī)第一溫區(qū)制冷時(shí)，進(jìn)入s32步驟；

18、g、系統(tǒng)運(yùn)行指令為停止第二冷媒儲(chǔ)罐制冷循環(huán)時(shí)，進(jìn)入s41步驟；

19、h、系統(tǒng)運(yùn)行指令為停止第一冷媒儲(chǔ)罐制冷循環(huán)時(shí)，進(jìn)入s42步驟。

20、進(jìn)一步地，所述s11步驟具體包括：打開(kāi)第一自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第四自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第五自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第一開(kāi)度值運(yùn)行，啟動(dòng)制冷機(jī)組；第一冷媒儲(chǔ)罐中的第一制冷介質(zhì)經(jīng)制冷機(jī)組、第一循環(huán)泵、換熱器后回到第一冷媒儲(chǔ)罐；

21、所述s12步驟具體包括：自動(dòng)檢測(cè)判斷第一冷媒儲(chǔ)罐中的第一溫度傳感器是否達(dá)到預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，達(dá)到后，打開(kāi)第六自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第八自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第i開(kāi)度值運(yùn)行，啟動(dòng)第二循環(huán)泵；第二冷媒儲(chǔ)罐中的第二制冷介質(zhì)經(jīng)第二循環(huán)泵、換熱器制冷后回到第二冷媒儲(chǔ)罐。

22、進(jìn)一步地，所述s21步驟具體包括，自動(dòng)檢測(cè)判斷步驟s11正常運(yùn)行且第一溫度傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，打開(kāi)第二自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第三自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，啟動(dòng)第一循環(huán)泵按照泵速第一設(shè)定值ωset1(51)運(yùn)行，第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第二開(kāi)度值運(yùn)行，檢測(cè)第一質(zhì)量流量計(jì)實(shí)時(shí)流量，在時(shí)長(zhǎng)t1內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)流量范圍內(nèi)，則判定s21運(yùn)行正常；

23、如果第一壓力傳感器實(shí)時(shí)壓力pact(91)在設(shè)定時(shí)間段t2內(nèi)達(dá)到第一設(shè)定壓力值pset1(91)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警提示；如果第一壓力傳感器實(shí)時(shí)壓力pact(91)在設(shè)定時(shí)間段t3內(nèi)達(dá)到第二設(shè)定壓力值pset2(91)時(shí)，立即停止第一循環(huán)泵運(yùn)行；pset2(91)>pset1(91)；

24、所述s22步驟具體包括，自動(dòng)檢測(cè)判斷步驟s12正常運(yùn)行且第二溫度傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，打開(kāi)第九自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第十自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第ii開(kāi)度值運(yùn)行，檢測(cè)第二質(zhì)量流量計(jì)實(shí)時(shí)流量，在時(shí)長(zhǎng)t4內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)的流量范圍內(nèi)，則判定s22運(yùn)行正常；s22正常運(yùn)行時(shí)，在確保第二質(zhì)量流量計(jì)流量處于預(yù)設(shè)流量范圍的前提下：

25、當(dāng)?shù)谒臏囟葌鞲衅鲗?shí)時(shí)溫度tact(84)高于第一設(shè)定值tset1(84)時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v1；當(dāng)實(shí)時(shí)溫度tact(84)減小至第一設(shè)定值tset1(84)-t1時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v2，v1>v2，t1為正數(shù)；

26、當(dāng)?shù)谒臏囟葌鞲衅鲗?shí)時(shí)溫度tact(84)高于第二設(shè)定值tset2(84)時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v3；tset2(84)>tset1(84)；

27、當(dāng)?shù)谒臏囟葌鞲衅鲗?shí)時(shí)溫度tact(84)低于第三設(shè)定值tset3(84)時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v4；當(dāng)實(shí)時(shí)溫度tact(84)升高至第三設(shè)定值tset3(84)+t2時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v5；v4>v5，tset2(84)>tset1(84)>tset3(84)，t2為正數(shù)；

28、當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鲗?shí)時(shí)溫度tact(82)高于第一設(shè)定值tset1(82)時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，且開(kāi)度值增加不會(huì)導(dǎo)致第一質(zhì)量流量計(jì)流量低于設(shè)定范圍下限警戒值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v6，同時(shí)提高第一循環(huán)泵的泵速至第二設(shè)定值ωset2(51)；當(dāng)實(shí)時(shí)溫度tact(82)下降至第一設(shè)定值tset1(82)-t3時(shí)，按照pid控制的輸出結(jié)果漸變式調(diào)節(jié)第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，漸變調(diào)節(jié)速度小于v7，第一循環(huán)泵的泵速恢復(fù)至第一設(shè)定值ωset1(51)；v6>v7，ωset2(51)>ωset1(51)，t3為正數(shù)；

29、當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鲗?shí)時(shí)壓力pact(92)在設(shè)定時(shí)間段t1內(nèi)達(dá)到第一設(shè)定壓力值pset1(92)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警提示；當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鲗?shí)時(shí)壓力pact(92)在設(shè)定時(shí)間段t2內(nèi)達(dá)到第二設(shè)定壓力值pset2(92)時(shí)，立即停止第二循環(huán)泵運(yùn)行；pset2(92)>pset1(92)。

30、進(jìn)一步地，所述s31步驟具體包括，第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第iii開(kāi)度值運(yùn)行，關(guān)閉第九自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第十自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥；

31、所述s32步驟具體包括，第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照預(yù)設(shè)第三開(kāi)度值運(yùn)行，停止第一循環(huán)泵，關(guān)閉第二自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第三自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥；

32、所述s41步驟具體包括，停止第二循環(huán)泵，關(guān)閉第六自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第八自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥及第二自動(dòng)調(diào)節(jié)閥；

33、所述s42具體步驟包括，停止制冷機(jī)組，關(guān)閉第一自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第四自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、第五自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥及第一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

34、進(jìn)一步地，所述pid控制的輸出結(jié)果為基于當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度和設(shè)定溫度之間差值的運(yùn)算結(jié)果，表示如下：

35、

36、其中，q(t)表示pid控制的輸出結(jié)果，kp、ki、kd分別代表pid控制的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，c代表補(bǔ)償項(xiàng)，tset代表設(shè)定溫度，tact代表實(shí)時(shí)溫度，e(t)代表實(shí)時(shí)溫差；針對(duì)不同的設(shè)定溫度tset，預(yù)先配置了與各個(gè)制冷階段相匹配的參數(shù)組kp、ki、kd及c。

37、本發(fā)明的有益效果有：

38、本發(fā)明的離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、精細(xì)化的制冷控制：在充分保證制冷效果的前提下，本發(fā)明可通過(guò)兩支冷媒循環(huán)管路的質(zhì)量流量計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、相互耦合的換熱器及制冷控制方法實(shí)現(xiàn)冷媒溫度及流量的動(dòng)態(tài)、精細(xì)化控制，滿足離心機(jī)不同構(gòu)件(不同溫區(qū))在相應(yīng)運(yùn)行階段中動(dòng)態(tài)變化的精細(xì)化制冷需求。

39、本發(fā)明的離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)，能夠提升生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性：得益于集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，融合方法對(duì)制冷效果的精細(xì)化控制，生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性得以提升。

40、本發(fā)明的離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)，減少設(shè)備使用，節(jié)能環(huán)保：與傳統(tǒng)模式采用的兩套制冷機(jī)組相比，集成后的雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)通過(guò)一臺(tái)冷媒制冷機(jī)組滿足雙重制冷需求，且兩種冷媒流量動(dòng)態(tài)協(xié)同分配，集成系統(tǒng)的制冷方式更加符合行業(yè)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。

41、本發(fā)明的離心機(jī)用雙冷媒循環(huán)制冷系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高：本集成系統(tǒng)由電腦程序自動(dòng)控制，用戶可根據(jù)工藝需求及實(shí)際情況將控制要求寫入程序中實(shí)現(xiàn)，包括但不限于制冷的自動(dòng)控制、異常情況的自動(dòng)應(yīng)急處置及安全保護(hù)。