CN106288602A

CN106288602A - 一种工业冷却水系统及其控制方法

Info

Publication number: CN106288602A
Application number: CN201510347538.4A
Authority: CN
Inventors: 胡海军; 夏显波
Original assignee: Shenzhen Gutay Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Gutay Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明公开了一种工业冷却水系统，包括冷却水塔、冷却水池和水泵，所述冷却水塔的出水端连接冷却水池的进水端，冷却水池内设有液位变送器；所述冷却水池的出水端连接至水泵，水泵共3个且并联设置，水泵的出水端连接至用水管，用水管分别连接至多个用水设备，用水设备的回流水经回流管送入冷却水塔内，回流管上还设有回水温度变送器；所述工业冷却水系统还包括变频器、远程控制终端、人机操作终端和PLC；一种工业冷却水系统的控制方法，包括水泵启动方法、运行过程中水泵控制方法和风机控制方法；该工业冷却水系统结构完善，且其控制方法采用“先启先停”和累时轮流切换的原则，延长水泵和风机的使用寿命，为工厂节约成本。

Description

一种工业冷却水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及冷却水系统技术领域，具体是一种工业冷却水系统及其控制方法。

背景技术

冷却水系统分为直流冷却水系统和循环冷却水系统，如果冷水降温生产设备后即排放，此时冷水只用一次，称直流冷却水系统；使升温冷水流过冷却设备使水温回降，用泵送回生产设备再次使用，称循环冷却水系统，循环冷却水系统的冷水的用量大大降低，可节约95%以上，冷却水占工业用水量的70%左右，因此，循环冷却水系统起了节约大量工业用水的作用，在工业中得到广泛应用，现有的冷却水系统尚不完善，无法智能调节，尤其是对于冷却送水泵，由于所有的冷却水用水设备并非需要持续用水，因此冷却水系统所需的冷却水压力在不停变化，但目前冷却水系统的所有冷却送水泵一直在工频状态工作不间断运作，无法智能调节冷却送水泵的工作状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业冷却水系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业冷却水系统，包括冷却水塔、冷却水池和水泵，所述冷却水塔的出水端连接冷却水池的进水端，冷却水池上还设有补水管，补水管上设有补水电磁阀，冷却水池内设有液位变送器；所述冷却水池的出水端连接至水泵，水泵共3个，分别为水泵A、水泵B和水泵C，水泵A、水泵B和水泵C并联设置，水泵的出水端连接至用水管，用水管上还设有送水压力变送器和送水温度变送器，用水管分别连接至多个用水设备，用水设备的回流水经回流管送入冷却水塔内，回流管上还设有回水温度变送器；所述冷却水塔上设有冷却水塔风机；所述工业冷却水系统还包括变频器、远程控制终端、人机操作终端和PLC，远程控制终端连接至人机操作终端，人机操作终端连接至PLC，液位变送器、送水压力变送器、送水温度变送器和回水温度变送器相互串联，且四者的信号输出端均连接至PLC，水泵A、水泵B、水泵C和冷却水塔风机相互并联，且四者所在的导线上分别串联有与之相对应的KM1、KM2、KM3和KM4，KM1、KM2、KM3和KM4M均由PLC控制，变频器一端连接至PLC，另一端分别连接至水泵A、水泵B和水泵C，变频器与水泵A、水泵B和水泵C相连的的三根导线上分别设有KM1-1、KM2-1和KM3-1，KM1-1、KM2-1和KM3-1均由PLC控制；所述冷却水塔风机连接至PLC；所述补水电磁阀连接至PLC 。

作为本发明进一步的方案：所述冷却水塔内还设有喷淋泵。

一种工业冷却水系统的控制方法，包括水泵启动方法、运行过程中水泵控制方法和风机控制方法；所述水泵启动方法的步骤如下：第一步、启动上次停机时变频运行的水泵，该水泵命名为第一水泵；第二步、第一水泵变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第三步、在第二步过程中，若第一水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持第一水泵运行状态；第四步、将第一水泵切换为工频运行，启动第二水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第五步、在第四步过程中，若第二水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第六步、将第二水泵切换为工频运行，启动第三水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力。

所述运行过程中水泵的控制方法的步骤如下：第一步、判断冷却水压力是否低于设定压力，若是，则进行第六步，否则，进行第二步；第二步、判断冷却水压力是否等于设定压力，若是，则保持水泵运行状态，否则，进行下一步；第三步、将最先投入使用的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第四步、在第三步过程中，若变频运行的水泵达到最低转速时，冷却水压力仍高于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第五步、将第二个投入运行的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第六步、提高当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第七步、在第六步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第八步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将一个空闲的水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力；第九步、在第八步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第十步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将剩余空闲水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力。

所述风机控制方法的步骤如下：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则启动风机，否则，进行下一步；第二步、风机停止运行。

作为本发明进一步的方案：所述运行过程中水泵控制方法中，若长期只有单台水泵运行，当该水泵累计运行时间达到切换设定值时，切换至下一水泵运行。

作为本发明再进一步的方案：所述运行过程中水泵控制方法中，若某台水泵出现过载或故障报警时，该水泵停止运行，剩余水泵按上述步骤运行。

作为本发明再进一步的方案：所述运行过程中水泵控制方法中，若冷却水送水压力低于设定的压力下限值或高于设定的压力上限值，系统报警。

作为本发明再进一步的方案：所述风机控制方法更改为以下步骤：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则进行下一步，否则，风机停止；第二步、启动风机；第三步、变频调节风机转速，保持冷却水温度恒定，该风机控制方法适用于大型冷却水塔。

作为本发明再进一步的方案：所述风机控制方法更改为以下步骤：第一步、若冷却水测定温度等于设定温度，则保持风机运行状态，否则，进行下一步；第二步、若冷却水测定温度低于设定温度，则全部风机停止运行，否则，进行下一步；第三步、计算冷却水设定温度与冷却水测定温度之间的温差；第四步、若温差大于阀值，则进行第四步，否则，进行第五步；第四步、所有风机全部投入运行，快速降低冷却水温度；第五步、逐渐降低风机运行数量，使冷却水温度逐渐降低，并恒定至设定温度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该工业冷却水系统结构完善，且其控制方法采用“先启先停”和累时轮流切换的原则，延长水泵和风机的使用寿命，通过变频器变频调节风机或水泵的功率，达到节能的目的，为工厂节约成本。

附图说明

图1为工业冷却水系统的结构示意图。

图2为工业冷却水系统的电气结构示意图。

图3为工业冷却水系统的控制方法中水泵启动方法的逻辑图。

图4为工业冷却水系统的控制方法中运行过程中水泵控制方法的逻辑图。

图5为实施例1中工业冷却水系统的控制方法中风机控制方法的逻辑图。

图6为实施例2中工业冷却水系统的控制方法中风机控制方法的逻辑图。

图7为实施例3中工业冷却水系统的控制方法中风机控制方法的逻辑图。

图8为三台水泵按照本发明工业冷却水系统的控制方法运行时的流量、时间及运行状态图。

图中：1-冷却水塔、2-冷却水池、3-液位变送器、4-补水电磁阀、5-水泵A、6-水泵B、7-水泵C、8-送水压力变送器、9-送水温度变送器、10-用水设备、11-变频器、12-远程控制终端、13-人机操作终端、14-PLC、15-冷却水塔风机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：请参阅图1-2，一种工业冷却水系统，包括冷却水塔1、冷却水池2和水泵；所述冷却水塔1的出水端连接冷却水池2的进水端，冷却水池2上还设有补水管，补水管上设有补水电磁阀4，冷却水池2内设有液位变送器3，液位变送器3用于监测冷却水池2内的液位；所述冷却水池2的出水端连接至水泵，水泵共3个，分别为水泵A 5、水泵B 6和水泵C 7，水泵A 5、水泵B 6和水泵C 7并联设置，水泵的出水端连接至用水管，用水管上还设有送水压力变送器8和送水温度变送器9，用水管分别连接至多个用水设备10，用水设备10的回流水经回流管送入冷却水塔1内，回流管上还设有回水温度变送器11；所述冷却水塔1上设有冷却水塔风机15，用于对冷却水塔1内的水进行降温；所述工业冷却水系统还包括变频器11、远程控制终端12、人机操作终端13和PLC 14，远程控制终端12连接至人机操作终端13，人机操作终端13连接至PLC 14，液位变送器3、送水压力变送器8、送水温度变送器9和回水温度变送器11相互串联，且四者的信号输出端均连接至PLC 14，将获得的数据发送给PLC 14，水泵A 5、水泵B 6、水泵C 7和冷却水塔风机15相互并联，且四者所在的导线上分别串联有与之相对应的KM1、KM2、KM3和KM4，KM1、KM2、KM3和KM4均由PLC 14控制，变频器11一端连接至PLC 14，另一端分别连接至水泵A 5、水泵B 6和水泵C 7，变频器11与水泵A 5、水泵B 6和水泵C 7相连的的三根导线上分别设有KM1-1、KM2-1和KM3-1，KM1-1、KM2-1和KM3-1均由PLC 14控制，通过控制KM1-1、KM2-1和KM3-1三者中某个交流接触器闭合，来控制变频器11与相应的水泵相连，以控制相应水泵的运行；所述冷却水塔风机15连接至PLC 14，PLC 14控制冷却水塔风机15的运行，冷却水塔1内还设有喷淋泵；所述补水电磁阀4连接至PLC 14，PLC 14通过液位变送器3获得冷却水池2内的液位数据，并对数据进行处理，以判断是否需要开启补水电磁阀4为冷却水池2补水。

所述工业冷却水系统，冷却水塔1内的冷却水送入冷却水池2内，冷却水池2内的液位变送器3用于监测冷却水池2内的液位，水泵将冷却水池2内的水抽出，并送入到用水管，并通过用水管上的送水压力变送器8和送水温度变送器9监测水泵出口处的水压和水温，用水管将冷却水送入各个用水设备10内，用水设备10的回流水经回流管送入冷却水塔1内，回流管的回水温度变送器11用于监测回流水温度，液位变送器3、送水压力变送器8、送水温度变送器9和回水温度变送器11均将各自获得数据发送给PLC处理，PLC根据处理结果来控制三个水泵以及冷却风机的运行状态。

请参阅图3-5，一种工业冷却水系统的控制方法，包括水泵启动方法、运行过程中水泵控制方法和风机控制方法；所述水泵启动方法的步骤如下：第一步、启动上次停机时变频运行的水泵，该水泵命名为第一水泵；第二步、第一水泵变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第三步、在第二步过程中，若第一水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持第一水泵运行状态；第四步、将第一水泵切换为工频运行，启动第二水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第五步、在第四步过程中，若第二水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第六步、将第二水泵切换为工频运行，启动第三水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；所述运行过程中水泵的控制方法的步骤如下：第一步、判断冷却水压力是否低于设定压力，若是，则进行第六步，否则，进行第二步；第二步、判断冷却水压力是否等于设定压力，若是，则保持水泵运行状态，否则，进行下一步；第三步、将最先投入使用的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第四步、在第三步过程中，若变频运行的水泵达到最低转速时，冷却水压力仍高于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第五步、将第二个投入运行的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第六步、提高当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第七步、在第六步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第八步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将一个空闲的水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力；第九步、在第八步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第十步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将剩余空闲水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力；第十一步、若长期只有单台水泵运行，当该水泵累计运行时间达到切换设定值时，切换至下一水泵运行；第十二步、在上述步骤过程中，若某台水泵出现过载或故障报警时，该水泵停止运行，剩余水泵按上述步骤运行；第十三步、在上述步骤过程中，若冷却水送水压力低于设定的压力下限值或高于设定的压力上限值，系统报警。

所述运行过程中水泵的控制方法采用“先启先停”和累时轮流切换的原则，延长水泵的使用寿命。

所述风机控制方法的步骤如下：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则启动风机，否则，进行下一步；第二步、风机停止运行，该风机控制方法适用于小型冷却水塔。

实施例2：请参阅图6，替换风机控制方法，其他与实施例1相同，所述风机控制方法更改为以下步骤：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则进行下一步，否则，风机停止；第二步、启动风机；第三步、变频调节风机转速，保持冷却水温度恒定。该风机控制方法适用于大型冷却水塔。

实施例3：请参阅图7，替换风机控制方法，其他与实施例1相同，所述风机控制方法更改为以下步骤：第一步、若冷却水测定温度等于设定温度，则保持风机运行状态，否则，进行下一步；第二步、若冷却水测定温度低于设定温度，则全部风机停止运行，否则，进行下一步；第三步、计算冷却水设定温度与冷却水测定温度之间的温差；第四步、若温差大于阀值，则进行第四步，否则，进行第五步；第四步、所有风机全部投入运行，快速降低冷却水温度；第五步、逐渐降低风机运行数量，使冷却水温度逐渐降低，并恒定至设定温度，该风机控制方法适用于多台并联的水塔，该风机控制方法与运行过程中水泵的控制方法相同，同样采用“先启先停”和累时轮流切换的原则，以延长风机使用寿命。

图8为水泵A、水泵B和水泵C这三台水泵在实际工作过程中，按照本发明工业冷却水系统的控制方法运行时的流量、时间及运行状态图，与传统的运行方式相比，按照本发明工业冷却水系统的控制方法运行综合节能最高到50%，且三台水泵轮流运行，运行时间相差很小，延长了水泵的使用寿命。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种工业冷却水系统，包括冷却水塔（1）、冷却水池（2）和水泵，其特征在于，所述冷却水塔（1）的出水端连接冷却水池（2）的进水端，冷却水池（2）上还设有补水管，补水管上设有补水电磁阀（4），冷却水池（2）内设有液位变送器（3）；所述冷却水池（2）的出水端连接至水泵，水泵共3个，分别为水泵A（5）、水泵B（6）和水泵C（7），水泵A（5）、水泵B（6）和水泵C（7）并联设置，水泵的出水端连接至用水管，用水管上还设有送水压力变送器（8）和送水温度变送器（9），用水管分别连接至多个用水设备（10），用水设备（10）的回流水经回流管送入冷却水塔（1）内，回流管上还设有回水温度变送器（11）；所述冷却水塔1上设有冷却水塔风机（15）；所述工业冷却水系统还包括变频器（11）、远程控制终端（12）、人机操作终端（13）和PLC（14），远程控制终端（12）连接至人机操作终端（13），人机操作终端（13）连接至PLC（14），液位变送器（3）、送水压力变送器（8）、送水温度变送器（9）和回水温度变送器（11）相互串联，且四者的信号输出端均连接至PLC（14），水泵A（5）、水泵B（6）、水泵C（7）和冷却水塔风机（15）相互并联，且四者所在的导线上分别串联有与之相对应的KM1、KM2、KM3和KM4，KM1、KM2、KM3和KM4均由PLC（14）控制，变频器（11）一端连接至PLC（14），另一端分别连接至水泵A（5）、水泵B（6）和水泵C（7），变频器（11）与水泵A（5）、水泵B（6）和水泵C（7）相连的的三根导线上分别设有KM1-1、KM2-1和KM3-1，KM1-1、KM2-1和KM3-1均由PLC（14）控制；所述冷却水塔风机（15）连接至PLC（14）；所述补水电磁阀（4）连接至PLC（14）。

2.根据权利要求1所述的工业冷却水系统，其特征在于，所述冷却水塔（1）内还设有喷淋泵。

3.一种工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，包括水泵启动方法、运行过程中水泵控制方法和风机控制方法；所述水泵启动方法的步骤如下：第一步、启动上次停机时变频运行的水泵，该水泵命名为第一水泵；第二步、第一水泵变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第三步、在第二步过程中，若第一水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持第一水泵运行状态；第四步、将第一水泵切换为工频运行，启动第二水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；第五步、在第四步过程中，若第二水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第六步、将第二水泵切换为工频运行，启动第三水泵并投入变频运行，直至冷却水压力达到设定压力；所述运行过程中水泵的控制方法的步骤如下：第一步、判断冷却水压力是否低于设定压力，若是，则进行第六步，否则，进行第二步；第二步、判断冷却水压力是否等于设定压力，若是，则保持水泵运行状态，否则，进行下一步；第三步、将最先投入使用的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第四步、在第三步过程中，若变频运行的水泵达到最低转速时，冷却水压力仍高于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第五步、将第二个投入运行的水泵停用，调节当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第六步、提高当前变频运行水泵的转速，直至冷却水压力达到设定压力；第七步、在第六步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第八步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将一个空闲的水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力；第九步、在第八步过程中，若当前变频运行的水泵达到最大转速时，冷却水压力仍低于设定压力，则进行下一步，否则，保持水泵运行状态；第十步、将当前变频运行的水泵切换为工频状态，将剩余空闲水泵投入到变频运行状态，直至冷却水压力达到设定压力；所述风机控制方法的步骤如下：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则启动风机，否则，进行下一步；第二步、风机停止运行。

4.根据权利要求3所述的工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，所述运行过程中水泵控制方法中，若长期只有单台水泵运行，当该水泵累计运行时间达到切换设定值时，切换至下一水泵运行。

5.根据权利要求4所述的工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，所述运行过程中水泵控制方法中，若某台水泵出现过载或故障报警时，该水泵停止运行，剩余水泵按上述步骤运行。

6.根据权利要求5所述的工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，所述运行过程中水泵控制方法中，若冷却水送水压力低于设定的压力下限值或高于设定的压力上限值，系统报警。

7.根据权利要求3或4或5或6所述的工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，所述风机控制方法替换为以下步骤：第一步、若冷却水泵运行且冷却水送水温度高于冷却水塔设定的启动温度，则进行下一步，否则，风机停止；第二步、启动风机；第三步、变频调节风机转速，保持冷却水温度恒定。

8.根据权利要求3或4或5或6所述的工业冷却水系统的控制方法，其特征在于，所述风机控制方法更改为以下步骤：第一步、若冷却水测定温度等于设定温度，则保持风机运行状态，否则，进行下一步；第二步、若冷却水测定温度低于设定温度，则全部风机停止运行，否则，进行下一步；第三步、计算冷却水设定温度与冷却水测定温度之间的温差；第四步、若温差大于阀值，则进行第四步，否则，进行第五步；第四步、所有风机全部投入运行，快速降低冷却水温度；第五步、逐渐降低风机运行数量，使冷却水温度逐渐降低，并恒定至设定温度。