專利名稱：循環冷卻系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冷卻領域，特別是涉及循環冷卻系統及控制循環冷卻系統的方法。
背景技術：
目前在眾多的發電、輸電設備中使用的一次冷卻設備均采用密閉循環的冷卻系統。為保證發熱設備的溫度在其材料可承受或工藝要求的范圍內，一般有最大進水溫度的要求。以直流輸電設備中的換流閥為例，換流閥冷卻設備中直接冷卻換流閥的一次冷卻水為純水，該純水將換流閥晶閘管發出的熱量帶走。為了能夠循環利用該一次冷卻水 ，換流閥冷卻設備必須配備專用的室外冷卻設備。圖I為現有技術中密閉循環冷卻設備的示意圖。如圖I所示，現有的密閉循環冷卻設備主要由主循環泵I、穩壓裝置2、旁路水處理裝置3、補水裝置4、室外換熱設備5組成。其中主循環泵I作為換流閥的一次冷卻水循環的動力源；穩壓裝置2是系統穩定運行的必要前提和基礎；旁路水處理裝置3是保證一次冷卻水的水質滿足換流閥要求的必需設備；補水裝置4是在系統水量不足時必要的補充設施；室外換熱設備5是保證換流閥冷卻要求的核心和保證，沒有它整個換流閥冷卻設備將失去效用。目前常用的室外冷卻設備主要有閉式冷卻塔和空氣冷卻器兩種。空氣冷卻器在環境溫度較低時效果較好，但是隨著環境溫度的上升，空氣冷卻器的性能會顯著下降，甚至起不到冷卻的作用。同時空氣冷卻器耗電量較大，運行成本較高。閉式冷卻塔受環境溫度影響較小，但是因蒸發導致的水損耗量比較大，為了確保閉式冷卻塔能夠正常工作，需要連續對因蒸發而損失的水進行補充，因此運行成本較高。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種循環冷卻系統及控制循環冷卻系統的方法，從而在對發熱設備進行冷卻的同時，有效地節省了用水量和用電量。根據本實用新型的一個方面，提供了一種循環冷卻系統，所述系統包括內冷循環裝置、外冷循環裝置和板式換熱器，其中內冷循環裝置對發熱設備進行循環冷卻；外冷循環裝置對外冷卻水進行冷卻；板式換熱器對來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換。優選地，所述外冷循環裝置還包括外冷主循環泵、蓄冷水池、水風板翅式換熱器、蓄冷空冷器、第一閥門、第二閥門，其中外冷主循環泵驅動外冷卻水在外冷循環裝置中循環；蓄冷水池存儲和冷卻外冷卻水；第一閥門控制將蓄冷水池存儲的外冷卻水提供給板式換熱器；水風板翅式換熱器對來自蓄冷水池的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給蓄冷空冷器；蓄冷空冷器對來自水風板翅式換熱器的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給板式換熱器；第二閥門控制將蓄冷水池存儲的外冷卻水提供給水風板翅式換熱器。[0011]優選地，所述系統還包括溫度傳感器、控制器，其中溫度傳感器周期性地對環境溫度進行測量，并將測量的環境溫度發送給控制器；控制器根據溫度傳感器測量的環境溫度對外冷循環裝置中的外冷主循環泵、蓄冷空冷器、第一閥門和第二閥門進行控制。優選地，內冷循環裝置包括內冷主循環泵、內冷空冷器、第三閥門、第四閥門和第五閥門，其中內冷主循環泵驅動內冷卻水在內冷循環裝置中循環；內冷空冷器對發熱設備加熱的內冷卻水進行冷卻；第三閥門控制內冷空冷器將內冷卻水提供給發熱設備；第四閥門控制內冷空冷器將內冷卻水提供給板式換熱器；第五閥門控制板式換熱器將內冷卻水提供給發熱設備。優選地，控制器還根據溫度傳感器測量的環境溫度對內冷循環裝置中的內冷主循環泵、內冷空冷器、第三閥門、第四閥門和第五閥門進行控制。基于上述技術方案，本實用新型將循環冷卻系統分為內冷循環裝置、板式換熱器和外冷循環裝置三部分，其中內冷循環裝置對發熱設備進行循環冷卻；外冷循環裝置對外 冷卻水進行冷卻；板式換熱器對來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換。從而可有效節省用水量和用電量。
圖I為現有技術中密閉循環冷卻設備的示意圖。圖2為本實用新型循環冷卻系統一個實施例的示意圖。圖3為本實用新型循環冷卻系統另一個實施例的示意圖。圖4為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖5為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖6為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖7為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖8為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖9為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖10為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖11為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖12為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。圖13為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本實用新型進行更全面的描述，其中說明本實用新型的示例性實施例。圖2為本實用新型循環冷卻系統一個實施例的示意圖。如圖2所示，循環冷卻系統包括內冷循環裝置21、板式換熱器22和外冷循環裝置23，其中內冷循環裝置對發熱設備進行循環冷卻；外冷循環裝置對外冷卻水進行冷卻；板式換熱器對來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換。基于本實用新型上述實施例提供的循環冷卻系統，本實用新型將循環冷卻系統分為內冷循環裝置、板式換熱器和外冷循環裝置三部分，其中內冷循環裝置對發熱設備進行循環冷卻；外冷循環裝置對外冷卻水進行冷卻；板式換熱器對來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換。從而可有效節省用水量和用電量。圖3為本實用新型循環冷卻系統另一實施例的示意圖。其中圖3所示實施例中包括的內冷循環裝置21、板式換熱器22與圖2所示實施例中包括的內冷循環裝置21、板式換熱器22相同。如圖3所示，外冷循環裝置23包括外冷主循環泵231、蓄冷水池232、水風板翅式換熱器233、蓄冷空冷器234、第一閥門235和第二閥門236，其中外冷主循環泵231，用于驅動外冷卻水在外冷循環裝置23中循環。蓄冷水池232，用于存儲和冷卻外冷卻水，并接收板式換熱器22提供的外冷卻水。水風板翅式換熱器233，用于對來自蓄冷水池232的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給蓄冷空冷器234。 蓄冷空冷器234，用于對來自水風板翅式換熱器233的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給板式換熱器22。第一閥門235，用于控制將蓄冷水池232存儲的外冷卻水提供給板式換熱器22。第二閥門236，用于控制將蓄冷水池232存儲的外冷卻水提供給水風板翅式換熱器 233。根據本實用新型另一具體實施例，循環冷卻系統還包括溫度傳感器和控制器，其中溫度傳感器，用于周期性地對環境溫度進行測量。控制器，用于根據溫度傳感器測量的環境溫度對外冷循環裝置中的外冷主循環泵231、蓄冷空冷器234、第一閥門235和第二閥門236進行控制。根據本實用新型另一具體實施例，溫度傳感器的測量周期為半個小時、I個小時、兩個小時或其它合適的時間間隔。圖4為本實用新型循環冷卻系統另一實施例的示意圖。其中圖4中包括的板式換熱器22和外冷循環裝置23與圖3中所示的板式換熱器22和外冷循環裝置23相同。圖4中的內冷循環裝置21具體包括內冷主循環泵211、內冷空冷器212、第三閥門213、第四閥門214和第五閥門215。其中在內冷循環裝置21中內冷主循環泵211，用于驅動內冷卻水在內冷循環裝置21中循環。內冷空冷器212，用于對發熱設備加熱的內冷卻水進行冷卻。第三閥門213，用于控制內冷空冷器212將內冷卻水提供給發熱設備。第四閥門214，用于控制內冷空冷器212將內冷卻水提供給板式換熱器22 ；第五閥門215，用于控制板式換熱器22將內冷卻水提供給發熱設備。根據本實用新型另一具體實施例，循環冷卻系統中的控制器還根據溫度傳感器周期性測量的環境溫度對內冷循環裝置21中的內冷主循環泵211、內冷空冷器212、第三閥門213、第四閥門214和第五閥門215進行控制。根據本實用新型另一具體實施例，溫度傳感器的測量周期為半個小時、I個小時、兩個小時或其它合適的時間間隔。圖5為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖5中，當環境溫度不大于溫度Tl時，控制器打開外冷主循環泵231、內冷主循環泵211，關閉內冷空冷器212和蓄冷空冷器234的風機、打開第二閥門236、第四閥門214、第五閥門215，關閉第一閥門235、第三閥門213。其中溫度Tl由系統使用地點處的環境最低溫度而定。在本實用新型一個具體實施例中，Tl的取值范圍為-10°c -5°c。在該實施例中，由于環境溫度較低，內冷空冷器212和蓄冷空冷器234的風機全停，系統只依賴內冷空冷器212、蓄冷空冷器234的自然散熱和自然通風的板翅式換熱器233的冷卻來滿足冷卻的需要。在此實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗只有55KW。圖6為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖6中，當環境溫度 低于溫度T0、并且發熱設備停止運行時，為了防止系統結凍，可采用溫度相對較高的蓄冷水池232中的水進行補償的方式，其中TO < Tl，該Tl與圖5所示實施例中的溫度Tl相同。具體為，在圖5所示實施例的基礎上，進一步打開外冷循環裝置23中的第一閥門235，并關閉第二閥門236。在本實用新型一個具體實施例中，TO的取值范圍為-20°C -10°C。在該實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗只有55KW。圖7為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖7中，在環境溫度大于溫度Tl并不大于溫度T2時，控制器打開外冷主循環泵231、內冷主循環泵211，打開蓄冷空冷器234的風機，關閉內冷空冷器212的風機，同時打開第二閥門236、第四閥門214、第五閥門215，關閉第一閥門235、第三閥門213，其中Tl < T2。Tl與圖6所示的實施例中的溫度Tl相同，T2由內冷空冷器212在此環境溫度范圍內的散熱量和自然通風的水風板翅式換熱器233和蓄冷空冷器234的設計冷卻容量裕度確定，當裕度越大時，T2的溫度值越高。在本實用新型一個具體實施例中，T2的取值范圍為
5。。 10。。。在該實施例中，系統只依賴內冷空冷器212的自然散熱、蓄冷空冷器234的強制通風散熱和板翅式換熱器233的自然通風就可以滿足冷卻的需要。在此實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為121KW。圖8為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖8中，在環境溫度大于溫度T2并不大于溫度T3時，控制器關閉外冷主循環泵231，并關閉蓄冷空冷器234的風機，打開內冷主循環泵211，打開內冷空冷器212的風機，同時打開第三閥門213，關閉第四閥門214、第五閥門215，其中T2 < T3，內冷空冷器212以預定比例的功率進行運轉。在本實用新型一個具體實施例中，內冷空冷器212以50%的功率進行運轉。在該實施例中，T2與圖7所示的實施例中的溫度T2相同。T3由內冷空冷器212在此環境溫度范圍內時的設計冷卻容量裕度確定，當裕度越大，T3的溫度值越高。在本實用新型一個具體實施例中，T3的取值范圍為15°C 20°C。在該實施例中，系統只依賴內冷空冷器212中50%的功率即可滿足冷卻需要。在此實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為132KW。圖9為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖9中，在環境溫度大于溫度T3并不大于溫度T4時，控制器打開外冷主循環泵231、內冷主循環泵211，打開內冷空冷器212的風機，關閉蓄冷空冷器234的風機，同時打開第二閥門236、第四閥門214、第五閥門215，關閉第一閥門235、第三閥門213，其中T3 < T4，內冷空冷器212以預定比例的功率進行運轉。在本實用新型一個具體實施例中，內冷空冷器212以62%的功率進行運轉。在該實施例中，T3與圖8所示的實施例中的溫度T3相同。T4由在此環境溫度范圍內時內冷空冷器212的設計冷卻容量裕度和水風板翅式換熱器233的設計容量確定，當上述兩者的任意其一的設計冷卻容量裕度越大，T4的溫度值越高。但出于節能及成本投資的角度考慮，可以考慮增大水風板翅式換熱器的設計裕度。在本實用新型一個具體實施例中，T4的取值范圍為20°C 30°C。在該實施例中，可僅依賴內冷空冷器212即可滿足冷卻需要，也可采用蓄冷水池232夜間自然冷卻，白天啟動板式換熱器233作為內冷空冷器212的輔助冷卻設備的方式。毫無疑問，若采用內冷空冷器212的風機全開運轉與水風板翅式換熱器233結合的方式則無疑更加使得冷卻系統運行更加節能。在該實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為220KW，在夜間能耗能降低20%。圖10為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖10中，在環境溫度大于溫度T4并不大于溫度T5時，控制器打開外冷主循環泵231、內冷主循環泵211，打開內冷空冷器212的風機、蓄冷空冷器234的風機，同時打開第二閥門236、第四閥門214、第五閥門215，關閉第一閥門235、第三閥門213，其中T4 < T5，內冷空冷器212以預定比例的功率進行運轉。在本實用新型一個具體實施例中，內冷空冷器212以70%的功率進行運轉。在該實施例中，T4與圖9所示的實施例中的溫度T4相同。T5由在此環境溫度范圍內時水風板翅式換熱器的設計容量確定，當其設計冷卻容量裕度越大，T5的溫度值越高。在本實用新型一個具體實施例中，T5的取值范圍為30°C 37°C。在該實施例中，可僅依賴內冷空冷器212即可滿足冷卻需要，也可采用蓄冷水池232夜間自然冷卻，白天啟動板式換熱器233作為內冷空冷器212的輔助冷卻設備的方式。毫無疑問，若采用內冷空冷器212和蓄冷空冷器234的風機全開運轉與水風板翅式換熱器233結合的方式則無疑更加使得冷卻系統運行更加節能，當然可以在夜間啟動蓄冷空冷器234的風機以進一步對外冷卻水進行冷卻。在該實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為240KW。圖11為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖11中，在環境溫度大于溫度T5并不大于溫度T6時，控制器關閉外冷主循環泵231，并關閉蓄冷空冷器234的風機，打開內冷主循環泵211，打開內冷空冷器212的風機，同時打開第三閥門213，關閉第四閥門214、第五閥門215，其中T5 < T6，內冷空冷器212以預定比例的功率進行運轉。在本實用新型一個具體實施例中，內冷空冷器212以100%的功率進行運轉。在該實施例中，T5與圖10所示的實施例中的溫度T5相同。T6由系統所在地的極端環境最高溫度所決定，在本實用新型一個具體實施例中，T6的取值范圍為38°C 42°C。在該實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為285KW。圖12為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。在圖12中，在環境溫度大于溫度T6時，控制器打開內冷主循環泵211和外冷主循環泵231，打開內冷空冷器212的風機，關閉蓄冷空冷器234的風機，同時打開第一閥門235、第四閥門214、第五閥門215，關閉第二閥門236、第三閥門213。其中T6與圖10所示的實施例中的溫度T6相同，內冷空冷器212以預定比例的功率進行運轉。在本實用新型一個具體實施例中，內冷空冷器212以100 %的功率進行運轉。圖13為本實用新型循環冷卻系統又一個實施例的示意圖。為了進一步節省能耗，控制器還在環境溫度大于溫度T6時，控制器除按圖12所示方式進行控制外，還指示溫度傳感器停止對環境溫度進行測量。系統還包括第一定時器和第二定時器，其中第一定時器，用于在溫度傳感器測量的環境溫度大于溫度T6時開始計時。控制器還在第一定時器計時達到M個小時后關閉第一定時器，在圖12所示的控制方式的基礎上，打開蓄冷空冷器234的風機，打開第二閥門236、第三閥門213，關閉第一閥 門235、第四閥門214、第五閥門215，如圖13所示，并指示第二定時器開始計時，并在第二定時器計時達到N個小時后關閉第二定時器，指示溫度傳感器重新開始測量的環境溫度。根據本實用新型的另一具體實施例，M和N的取值范圍是10-12小時。例如，當白天的溫度超過38°C，系統會在第一定時器規定的M個小時內一直采用圖12所述的實施例進行冷卻，而在經過M個小時，此時可能處于夜間或溫度較38°C有明顯降低，此時一方面利用內冷空冷器212對內冷卻水進行強制通風，另一方面利用蓄冷空冷器234的強制通風和水風板翅式換熱器233的自然冷卻對外冷卻水進行N個小時的冷卻，以便在白天溫度較高時利用經過冷卻的外冷卻水進行冷卻時能夠節省能耗。在該實施例中，典型的一套循環冷卻系統的最大能耗為319KW。根據以上實施例，可將循環冷卻系統的運行特點概括如下在環境溫度較低時，如小于T2，內冷空冷器風機全停，外冷循環設備只依賴水風板翅式換熱器和蓄冷空冷器進行冷卻。在環境溫度較高時，例如在T2和T6之間，采用內冷空冷器強制通風運行并結合其它方式進行冷卻。當環境溫度高于一定值時，例如大于T6，此時內冷空冷器冷卻能力將不再能夠滿足冷卻的需求，因此需要使用在夜間冷卻的外冷卻水作為內冷卻水的冷卻介質，從而有效保證了環境最熱時仍可滿足發熱設備對冷卻容量和冷卻水溫度的要求。上述圖5-圖13所示實施例的最大能耗如表I所示
權利要求1.一種循環冷卻系統，其特征在于，所述系統包括內冷循環裝置、外冷循環裝置和板式換熱器，其中 內冷循環裝置對發熱設備進行循環冷卻；外冷循環裝置對外冷卻水進行冷卻；板式換熱器對來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換。
2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述外冷循環裝置還包括外冷主循環泵、蓄冷水池、水風板翅式換熱器、蓄冷空冷器、第一閥門、第二閥門，其中 外冷主循環泵驅動外冷卻水在外冷循環裝置中循環；蓄冷水池存儲和冷卻外冷卻水；第一閥門控制將蓄冷水池存儲的外冷卻水提供給板式換熱器；水風板翅式換熱器對來自蓄冷水池的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給蓄冷空冷器；蓄冷空冷器對來自水風板翅式換熱器的外冷卻水進行冷卻，并將外冷卻水提供給板式換熱器；第二閥門控制將蓄冷水池存儲的外冷卻水提供給水風板翅式換熱器。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述系統還包括溫度傳感器、控制器，其中 溫度傳感器周期性地對環境溫度進行測量，并將測量的環境溫度發送給控制器；控制器根據溫度傳感器測量的環境溫度對外冷循環裝置中的外冷主循環泵、蓄冷空冷器、第一閥門和第二閥門進行控制。
4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，內冷循環裝置包括內冷主循環泵、內冷空冷器、第三閥門、第四閥門和第五閥門，其中 內冷主循環泵驅動內冷卻水在內冷循環裝置中循環；內冷空冷器對發熱設備加熱的內冷卻水進行冷卻；第三閥門控制內冷空冷器將內冷卻水提供給發熱設備；第四閥門控制內冷空冷器將內冷卻水提供給板式換熱器；第五閥門控制板式換熱器將內冷卻水提供給發熱設備。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于， 控制器還根據溫度傳感器測量的環境溫度對內冷循環裝置中的內冷主循環泵、內冷空冷器、第三閥門、第四閥門和第五閥門進行控制。
專利摘要本實用新型公開一種循環冷卻系統。其中在循環冷卻系統分為內冷循環裝置、板式換熱器和外冷循環裝置三部分，其中內冷循環裝置用于對發熱設備進行循環冷卻；板式換熱器用于將來自外冷循環裝置中的外冷卻水和來自內冷循環裝置中的內冷卻水進行熱交換；外冷循環裝置，用于對外冷卻水進行冷卻。同時可以分別對外冷循環裝置中包括的外冷主循環泵、蓄冷水池、水風板翅式換熱器、蓄冷空冷器、第一閥門和第二閥門進行控制。從而在對發熱設備進行冷卻的同時，有效地節省了用水量和用電量。
文檔編號H05K7/20GK202435232SQ201120492158
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者丁一工, 姚為正, 張建, 王大偉, 阮衛華 申請人:國家電網公司, 許昌許繼晶銳科技有限公司