一种高效节能的工业冷却水系统及控制方法与流程

1.本发明涉及工业冷却水技术领域，具体为一种高效节能的工业冷却水系统及控制方法。


背景技术：

2.智能供水系统全称智能恒温恒压循环冷却水系统，运用当今先进plc逻辑控制技术，将变频器与水泵组合而成的机电一体化高科技节能供水装置。系统以水泵出水端水压力为设定参数，通过plc自动控制变频器的输出频率从而调节水泵电机的转速，实现用户管网水压的闭环调节，使供水系统自动恒压稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率提高，水泵转速加快；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢。这样就保证了整个用户管网随时都有充足的水压和水量，系统通过安装在出水管道上的压力传感器将供水压力的压力信号传到plc，信号经过plc内部处理后与设定的压力信号进行比较计算，通过变频器自动改变电机转速、调节水泵流量(多泵控制时自动控制增减水泵台数)来达到稳定供水压力的目的，采用变频恒压供水，具有高效节能，运行可靠，操作简单等优点。
3.目前对于工业冷却水系统当中的低温冷却水，一般情况下都是直接用冷水机制冷降温，实际在我国绝大部分地区四季比较分明，缺乏对外界低温天气进行有效的利用，造成能耗持续升高，为此，特提出一种高效节能的工业冷却水系统及控制方法，利用低温天气下的冷却效果实现低温冷却水的直接使用，无需启动冷水机进行制冷，最大程度的实现节能降耗。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效节能的工业冷却水系统及控制方法，解决了缺乏对外界低温天气进行有效的利用，造成能耗持续升高的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高效节能的工业冷却水系统，包括供水系统和冷冻水系统，所述供水系统的输出端通过管道与冷冻水系统连通，所述供水系统的输出端通过管道连通有常温水系统，其中常温水系统和冷冻水系统之间通过内、外循环泵连通，其中供水系统用于接收供水指令，并将市政水向冷冻水系统和常温水系统中输送，进行供水，所述冷冻水系统包括冷水机、第一水箱、第一用水终端和第一控制模块，所述第一水箱分别通过循环泵与冷水机和第一用水终端连通，其中第一控制模块用于对第一水箱中的液位和温度进行监控对比，用于控制冷水机的启闭，所述常温水系统包括冷却塔、第二水箱、第二用水终端和第二控制模块，所述第二水箱分别通过循环泵与冷却塔和第二用水终端连通，其中第二控制模块用于对第二水箱中的液位和温度进行监控对比，用于控制内、外循环泵的启闭，并且每一个管道送水测安装电动阀门，管道回水处安装一个流量开关。
8.通过采用上述技术方案，构建冷却循环水路，在户外架设冷却塔，通过对室外温度数据和水箱中的水温的检测，根据用水终端的冷却温度需求来判定是否能够直接利用在自然环境下降温的冷却水，从而实现节能降耗的目的，并且在常温水系统和冷冻水系统之间通过内、外循环泵进行连通，保证在自然环境下降温的冷却水无法达到需求时，通过冷水机进行供水，从而保障用水终端的正常工作。
9.本发明进一步设置为：所述第一水箱和第二水箱均包括冷冻水箱和常温水箱，并且冷冻水箱和常温水箱中均设置有温度传感器。
10.本发明进一步设置为：所述第一控制模块用于接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端所需水的温度数据，设定在第一用水终端所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机制冷，在第一用水终端所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接启动内、外循环泵，控制冷冻水箱跟常温水箱进行换水。
11.通过采用上述技术方案，对室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端所需水的温度数据之间的温度差值进行计算判定，从而实现智能化控制冷水机和内、外循环泵的启闭。
12.本发明进一步设置为：所述第二控制模块用于接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端所需水的温度数据，设定在第二用水终端所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机制冷，并启动内、外循环泵，控制第一水箱中的冷冻水箱跟第二水箱中的常温水箱进行换水，在第二用水终端所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接通过冷却塔进行供水。
13.通过采用上述技术方案，对室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端所需水的温度数据之间的温度差值进行计算判定，从而实现智能化控制冷水机和内、外循环泵的启闭。
14.本发明进一步设置为：所述第一控制模块用于在设定时间内完成对第一用水终端的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机启动，第二控制模块用于在设定时间内完成对第二用水终端的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机启动，并启动内、外循环泵，控制第一水箱中的冷冻水箱跟第二水箱中常温水箱进行换水。
15.通过采用上述技术方案，对冷却速度进行判定，从而保证在设定时间内对第一用水终端和第二用水终端的有效冷却，进而保证装置运行的可靠性。
16.本发明进一步设置为：所述冷却塔的数量设置有四个，并且第一控制模块设定在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔。
17.通过采用上述技术方案，设定合理的冷却塔运行顺序，保证冷却塔在长时间使用过程中的冷却效果。
18.本发明进一步设置为：所述第二控制模块设定在检测到第二用水终端所需水的温
度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔，在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔，在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔，在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔。
19.本发明还公开了一种高效节能的工业冷却水系统的控制方法，具体包括以下步骤：
20.步骤一、设备安装：构建接通市政水水池作为供水系统，构建由冷水机、第一水箱、第一用水终端、第一控制模块和若干个管道组成的冷冻水系统，其中在第一水箱和冷水机之间架设安装循环泵，在第一水箱和第一用水终端之间架设安装循环泵，构建由冷却塔、第二水箱、第二用水终端、第二控制模块和若干个管道组成的常温水系统，在冷却塔和第二水箱之间架设安装循环泵，在第二水箱和第二用水终端之间架设安装循环泵，并且在供水系统的水池与第一水箱和第二水箱之间架设安装冷却泵；
21.步骤二、仪表安装：在每一个管道送水测安装电动阀门，再在管道回水处加装一个流量开关，每组循环水泵出口配置一个温度变送器，一个压力传感器，温度变送器用来监控当前送出的温度，压力传感器用来监控当前送出的压力，利用调节变频器的输出频率控制循环水泵的转速以恒压向第一水箱和第二水箱供水；
22.步骤三、供水调控：第一控制模块接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端所需水的温度数据，在第一用水终端所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机制冷，在第一用水终端所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接启动内、外循环泵，控制冷冻水箱跟常温水箱进行换水，第二控制模块接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端所需水的温度数据，在第二用水终端所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机制冷，并启动内、外循环泵，控制第一水箱中的冷冻水箱跟第二水箱中的常温水箱进行换水，在第二用水终端所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接通过冷却塔进行供水
23.步骤四、设定调控：第一控制模块在设定时间内完成对第一用水终端的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机启动，进行供水，第二控制模块在设定时间内完成对第二用水终端的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机启动，并启动内、外循环泵，控制第一水箱中的冷冻水箱跟第二水箱中常温水箱进行换水；
24.步骤五、冷却供水：第一控制模块在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔，在检测到第一用水终端所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔，第二控制模块在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔，在检测到第二用水终
端所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔，在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔，在检测到第二用水终端所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔。
25.(三)有益效果
26.本发明提供了一种高效节能的工业冷却水系统及控制方法。具备以下有益效果：
27.(1)该高效节能的工业冷却水系统及控制方法，通过构建冷却循环水路，在户外架设冷却塔，通过对室外温度数据和水箱中的水温的检测，根据用水终端的冷却温度需求来判定是否能够直接利用在自然环境下降温的冷却水，从而实现节能降耗的目的，并且在常温水系统和冷冻水系统之间通过内、外循环泵进行连通，保证在自然环境下降温的冷却水无法达到需求时，通过冷水机进行供水，从而保障用水终端的正常工作。
28.(2)该高效节能的工业冷却水系统及控制方法，通过对室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端所需水的温度数据之间的温度差值进行计算判定，对室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端所需水的温度数据之间的温度差值进行计算判定，从而实现智能化控制冷水机和内、外循环泵的启闭。
29.(3)该高效节能的工业冷却水系统及控制方法，通过对冷却速度进行判定，从而保证在设定时间内对第一用水终端和第二用水终端的有效冷却，进而保证装置运行的可靠性，并且设定合理的冷却塔运行顺序，保证冷却塔在长时间使用过程中的冷却效果。
30.(4)该高效节能的工业冷却水系统及控制方法，通过多冷却塔、多冷冷水机、多水泵设置，可以根据机组使用情况可以适当暂停某组设备进行日常的保养和维修，不影响机组的7x24运行使用。
附图说明
31.图1为本发明的基本构造原理示意图；
32.图2为本发明的第一水箱、第二水箱和冷水机结构连接的原理示意图；
33.图3为本发明的系统原理框图。
34.图中，1、供水系统；2、冷冻水系统；3、常温水系统；4、冷水机；5、第一水箱；6、第一用水终端；7、第一控制模块；8、冷却塔；9、第二水箱；10、第二用水终端；11、第二控制模块。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种高效节能的工业冷却水系统，包括供水系统1和冷冻水系统2，作为详细说明，第一水箱5和第二水箱9中均设置有液位检测器，在第一水箱5和第二水箱9中出现液面低于设定液位线时，供水系统1工作，向第一水箱5和第二水箱9中进行补水，在达到设定的停止液位时，停止补水，供水系统1的输出端
通过管道与冷冻水系统2连通，供水系统1的输出端通过管道连通有常温水系统3，其中常温水系统3和冷冻水系统2之间通过内、外循环泵连通，其中供水系统1用于接收供水指令，并将市政水向冷冻水系统2和常温水系统3中输送，进行供水，冷冻水系统2包括冷水机4、第一水箱5、第一用水终端6和第一控制模块7，其中，冷水机4选用三台螺杆式冰水机，并在内外循环进水口设置电动开关阀，可自由根据制冷量进行分时分机组启动机组，并在内外循环主管路处设置旁通电动阀，可以在冬天低温天气，低温常温水在温度允许的情况下供给冷冻水机组直接使用，无需启动冰水机，三台螺杆式冷水机并网运行，可根据实际情况任意停机其中一台冰水机进行必要的保养或维修，无需强制停机某冷冻水机组管路，循环机组出水口管道处安装有管道流量计，可采集实时流量流速数据，一泵一变频器配置，机组模型一用一备的设置，实现双备份冗余配置，可自动或者手动给定运行频率，实时根据轮循或各种故障实现全方位恒压控制，机组轮循时不掉压，真正的全恒压系统，真正节能系统，第一水箱5分别通过循环泵与冷水机4和第一用水终端6连通，其中第一控制模块7用于对第一水箱5中的液位和温度进行监控对比，用于控制冷水机4的启闭，常温水系统3包括冷却塔8、第二水箱9、第二用水终端10和第二控制模块11，第二水箱9分别通过循环泵与冷却塔8和第二用水终端10连通，其中第二控制模块11用于对第二水箱9中的液位和温度进行监控对比，用于控制内、外循环泵的启闭，并且每一个管道送水测安装电动阀门，管道回水处安装一个流量开关。
37.作为优选方案，第一水箱5和第二水箱9均包括冷冻水箱和常温水箱，并且冷冻水箱和常温水箱中均设置有温度传感器。
38.作为优选方案，第一控制模块7用于接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端6所需水的温度数据，设定在第一用水终端6所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机4制冷，在第一用水终端6所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接启动内、外循环泵，控制冷冻水箱跟常温水箱进行换水，第二控制模块11用于接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端10所需水的温度数据，设定在第二用水终端10所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机4制冷，并启动内、外循环泵，控制第一水箱5中的冷冻水箱跟第二水箱9中的常温水箱进行换水，在第二用水终端10所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接通过冷却塔8进行供水。
39.作为优选方案，第一控制模块7用于在设定时间内完成对第一用水终端6的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机4启动，第二控制模块11用于在设定时间内完成对第二用水终端10的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机4启动，并启动内、外循环泵，控制第一水箱5中的冷冻水箱跟第二水箱9中常温水箱进行换水。
40.作为优选方案，冷却塔8的数量一般设置为4个，冷却塔8选用合适大小的冷却塔组成冷却塔机组，并配有相应数量的独立冷却水泵满足一对一冷却塔供水，并可以根据室外温度进行分时分机组启动，最大范围内降低能耗，冷却塔水泵机组选择相应数量合适大小的送水管、相应数量合适大小的回水管，分别以一比一方式配置给对应的冷却塔8，最大范围内减少水锤冲击的产生，并且第一控制模块7设定在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔8，设定时间内
降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，第二控制模块11设定在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8。
41.上述的一种高效节能的工业冷却水系统的控制方法，具体包括以下步骤：
42.步骤一、设备安装：构建接通市政水水池作为供水系统1，构建由冷水机4、第一水箱5、第一用水终端6、第一控制模块7和若干个管道组成的冷冻水系统2，其中在第一水箱5和冷水机4之间架设安装循环泵，在第一水箱5和第一用水终端6之间架设安装循环泵，构建由冷却塔8、第二水箱9、第二用水终端10、第二控制模块11和若干个管道组成的常温水系统3，在冷却塔8和第二水箱9之间架设安装循环泵，在第二水箱9和第二用水终端10之间架设安装循环泵，并且在供水系统1的水池与第一水箱5和第二水箱9之间架设安装冷却泵；
43.步骤二、仪表安装：在每一个管道送水测安装电动阀门，再在管道回水处加装一个流量开关，具体的，控制时根据实际需要使用那台机组，只需要开起相应的机组的控制阀门，每个流量开关用来感知电动阀及其他阀门和水泵送水是否正常工作：如电动阀门未开启，水泵供水污水，每组循环水泵出口配置一个温度变送器，一个压力传感器，温度变送器用来监控当前送出的温度，压力传感器用来监控当前送出的压力，利用调节变频器的输出频率控制循环水泵的转速以恒压向第一水箱5和第二水箱9供水；
44.步骤三、供水调控：第一控制模块7接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第一用水终端6所需水的温度数据，在第一用水终端6所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机4制冷，在第一用水终端6所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接启动内、外循环泵，控制冷冻水箱跟常温水箱进行换水，第二控制模块11接收室外温度数据、温度传感器传输的数据和第二用水终端10所需水的温度数据，在第二用水终端10所需水的温度低于室外温度低于常温水温度，直接启动冷水机4制冷，并启动内、外循环泵，控制第一水箱5中的冷冻水箱跟第二水箱9中的常温水箱进行换水，在第二用水终端10所需水的温度高于室外温度高于常温水温度，直接通过冷却塔8进行供水
45.步骤四、设定调控：第一控制模块7在设定时间内完成对第一用水终端6的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机4启动，进行供水，第二控制模块11在设定时间内完成对第二用水终端10的冷却进行判断，在设定时间内无法完成冷却，直接控制冷水机4启动，并启动内、外循环泵，控制第一水箱5中的冷冻水箱跟第二水箱9中常温水箱进行换水；
46.步骤五、冷却供水：第一控制模块7在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效
果不佳，继续启动另外两台冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，在检测到第一用水终端6所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，第二控制模块11在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度的温差小于或者等于零时，按照顺序逐台启动冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差小于或者等于五时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，继续启动另外两台冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差在五和十的区间内时，先启动两台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8，在检测到第二用水终端10所需水的温度和常温水温度温差大于十时，先启动一台冷却塔8，设定时间内降温效果不佳，逐台启动冷却塔8。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。