一種雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子冷卻散熱技術(shù)，特別設(shè)及到一種雙相流冷卻系統(tǒng)中用到的過熱度 檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展，系統(tǒng)集成度呈幾何倍數(shù)增加。在同一設(shè)備的實際應(yīng)用 中，為了節(jié)省空間并提高集成度，通常會安裝多個功率模組在同一冷卻板或單個冷卻回路 上W串聯(lián)多個熱源。若采用常規(guī)冷卻方式如風(fēng)冷、液冷等，冷卻流體的溫度會隨著吸收的熱 量增加而穩(wěn)步提高，運樣會導(dǎo)致冷卻流體進出會存在一定的溫度差。很多時候，由于管路、 流道和冷卻流體密度改變，其溫差會變得相當(dāng)大。
[0003] 實際設(shè)計中都會預(yù)留相當(dāng)大的散熱余量，從而提高被冷卻部件的可靠性。另外，現(xiàn) 有冷卻方案都是采用單相介質(zhì)作為冷源，其結(jié)果是冷卻介質(zhì)循環(huán)流量大而耗費很多電功率 在冷卻設(shè)備上。根據(jù)多年的研究，我們認為液體相變冷卻剛好能滿足上述需求。而一旦采 用兩相冷卻方案，就必須有檢測方法來確保冷卻介質(zhì)在冷卻板中必須是兩相態(tài)，否則會燒 毀被冷卻部件?，F(xiàn)有技術(shù)中一般采用換熱器進口的壓力及進出口的壓差與進口處的溫度進 行比較來確定過熱度，但是其無法簡單準(zhǔn)確地反映出當(dāng)前系統(tǒng)中制冷劑的過熱度，也無法 根據(jù)當(dāng)前過熱度進行相應(yīng)的保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明專利的目的在于克服現(xiàn)有的過熱度檢測技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種過熱 度檢測技術(shù)。該發(fā)明方法利用系統(tǒng)中已存的壓力和溫度傳感器，配合數(shù)據(jù)采集設(shè)備和數(shù)據(jù) 處理設(shè)備，可W簡單準(zhǔn)確地檢測當(dāng)前制冷劑的過熱度，避免由于系統(tǒng)缺少制冷劑或堵塞而 燒毀被冷卻的電子電力組件。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案： 一種雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法，所述雙相流冷卻系統(tǒng)中包括有包含制冷劑 的循環(huán)管路，在所述的循環(huán)管路上依次設(shè)有儲液器、冷劑累、熱交換器和過濾器，其特征在 于，在所述的雙相流冷卻系統(tǒng)中還設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器和用于檢測過熱度的控制 單元，所述的溫度傳感器安裝在制冷劑的循環(huán)回路中系統(tǒng)入口位置用W采集溫度值T1，壓 力傳感器安裝在制冷劑的循環(huán)回路中系統(tǒng)入口位置用W采集壓力值P1 ; 所述的控制單元中設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、控制器和上位機，所述的數(shù)據(jù)采集模塊分別連 接溫度傳感器和壓力傳感器W采集溫度值和壓力值數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)通過一個A/D轉(zhuǎn)換模 塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號經(jīng)I化總線輸入至所述的控制器，該控制器通過RS485總線連接所述的 上位機；在所述的控制器中設(shè)有制冷劑過熱度計算程序，上位機根據(jù)計算的過熱度做出相 應(yīng)動作； 所述的制冷劑過熱度計算程序包括： 1)根據(jù)制冷劑R134a的壓洽圖讀取制冷劑飽和溫度值Tla和對應(yīng)壓力值Pla，預(yù)先將 制冷劑飽和溫度值Tla和對應(yīng)壓力值Pla的表格數(shù)據(jù)存儲在控制單元中，該表格中包括有 飽和溫度值Tla與壓力值Pla，該表格飽和溫度值與壓力值采用分度對應(yīng)； 2) 根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后得到的實時壓力值采用上述表 格查找出理論飽和溫度值并將數(shù)據(jù)存儲； 3) 將采集的實時溫度值與查找出的理論飽和溫度值比較，若實際溫度值比理論飽和溫 度值高，則判定制冷劑處于過熱狀態(tài)，其過熱度為實際溫度值減去理論飽和溫度值。
[0006] 在本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法中，所述的制冷劑過熱度計算程 序中，若采集到的實時壓力值處于表格中的兩個相鄰壓力值之間，則默認表格中兩個相鄰 壓力值與兩個相鄰的飽和溫度值為線性關(guān)系，據(jù)此計算出實時壓力值對應(yīng)的理論飽和溫度 值。
[0007] 在本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法中，當(dāng)通過實時壓力值P1計算出 的理論的飽和溫度值化小于T時，則表示此時制冷劑處于過熱狀態(tài)；當(dāng)T-化> 2°C時，表 示系統(tǒng)缺少制冷劑，需要沖注制冷劑，同時控制器會發(fā)出關(guān)機指令并在上位機中顯示報警 狀態(tài)，冷卻系統(tǒng)進入關(guān)機流程。
[0008] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法與現(xiàn)有技術(shù)相 比具有如下技術(shù)優(yōu)點： 1.本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法利用系統(tǒng)中的壓力傳感器和溫度傳感 器，在控制單元中采用一定的算法來實時計算過熱度，根據(jù)過熱度的值判斷是否缺液W及 是否需要關(guān)閉冷卻系統(tǒng)。
[0009] 2.本發(fā)明的過熱度檢測方法在實踐中只需要在制冷劑的循環(huán)回路中系統(tǒng)入口位 置安裝一只壓力傳感器和一只溫度傳感器即可，可W簡單準(zhǔn)確的計算出當(dāng)前制冷劑的過熱 度，而無需通過計算換熱器兩端的壓差和換熱器入口壓力來計算過熱度。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法系統(tǒng)布置示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測方法的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面我們結(jié)合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明雙相流冷卻系統(tǒng)中的過熱度檢測 方法進行進一步的闡述，W求更為清楚明了地理解其結(jié)構(gòu)組成和工作流程，但不能W此來 限制本發(fā)明專利的保護范圍。
[0013] 由于冷卻系統(tǒng)采用了兩相冷卻方案，就必須有檢測方法來確保冷卻介質(zhì)在冷卻板 中必須是兩相態(tài)，否則一旦變?yōu)榧儦鈶B(tài)，其傳熱系數(shù)衰減到不足原有的百分之十，會馬上燒 毀被冷卻部件。所W急需一種檢測方案來隨時監(jiān)測冷板出口的過熱度，確保它一直工作在 兩相態(tài)，一旦出現(xiàn)失控狀態(tài)，就進入關(guān)機程序，確保被冷卻部件的安全。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明是一種雙相流冷卻系統(tǒng)中應(yīng)用到的過熱度檢測方法，所述雙 相流冷卻系統(tǒng)中包括有包含制冷劑的循環(huán)管路，在所述的循環(huán)管路上依次設(shè)有熱交換器、 過濾器、儲液器和冷劑累。在所述的雙相流冷卻系統(tǒng)中還設(shè)有溫度傳感器、壓力傳感器和 用于檢測過熱度的控制單元，所述的溫度傳感器安裝在制冷劑的循環(huán)回路中系統(tǒng)入口位置 用W采集溫度值Tl，壓力傳感器安裝在制冷劑的循環(huán)回路中系統(tǒng)入口位置用W采集壓力值P1，通過系統(tǒng)中的壓力傳感器和溫度傳感器可W簡單方便的對壓力值和溫度值進行采集， 無需通過壓力表和感溫線等檢測部件來經(jīng)行數(shù)據(jù)采集。
[0015] 上述的控制單元中設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、控制器和上位機，所述的數(shù)據(jù)采集模塊分 別連接溫度傳感器和壓力傳感器W采集溫度值數(shù)據(jù)和壓力值數(shù)據(jù)，溫度傳感器和壓力傳感 器的數(shù)據(jù)值均為模擬量，該數(shù)據(jù)采集模塊連接有A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集到的模擬量數(shù)據(jù)通過 一個A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過一根I化總線輸入至所述的控制器內(nèi)，控制器則 通過一根RS485總線連接并輸入信號至所述的上位機。通過所述的控制單元可W對溫度值 和壓力值進行實時采集，無需人為的不間斷讀數(shù)，提升工作效率，同時降低了因讀數(shù)造成的 人為誤差。
[0016] 在所述的控制器中設(shè)有制冷劑過熱度計算程序，而上位機會根據(jù)計算出來的過熱 度來做出相應(yīng)動作。
[0017] 所述的制冷劑過熱度計算程序包括： 1) 根據(jù)制冷劑R134a的壓洽表讀取制冷劑飽和溫度值Tla和對應(yīng)壓力值Pla，預(yù)先將 制冷劑飽和溫度值Tla和對應(yīng)壓力值Pla的表數(shù)據(jù)存儲