关于冷冻水泵控制柜的技术研究

关于冷冻水泵控制柜的技术研究

童海莉

浙江海石机电科技有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：现有技术中冷冻水泵控制柜存在明显的柜体温度过高的问题，产生该问题的原因在于柜体内部的电气部件在工作时产生的热量聚集与柜体内部，这些热量无法有效快速地散发到外部，导致柜体问题升高。本文对冷冻水泵进行研究，提供了一种可冷冻水泵控制柜，其具有空气流动路径可控的风冷通道，可以实现以较低功耗降低冷冻水泵控制柜的柜体的温度，由此为冷冻水泵控制柜的正常 工作提供积极作用。

关键词：冷冻水泵；控制柜；优化控制；技术改进

前言

冷冻水泵控制柜是一种用于监控冷冻水泵的运行状态，实现对水泵启停、变频调速、故障诊断等功能的设备。它通常由传感器、执行元件和控制器等组成，能够根据冷冻水泵的工作环境和负载变化自动调整电机的转速，从而实现节能降耗的效果。同时，冷冻水泵控制柜还可以对水泵的故障进行诊断和报警，确保设备的正常运行。

冷冻水泵控制柜的结构及特点

冷冻水泵控制柜，包括电气部件、内柜体、外柜体、柜门、风扇，柜门与外柜体通过铰链活动连接而开合，内柜体呈长方体形状，内柜体的内部空间呈长方体形状，外柜体的内部空间呈长方体形状，内柜体的高度小于外柜体的内部空间的高度、内柜体的宽度小于 外柜体的内部空间的宽度、内柜体的厚度等于外柜体的内部空间的厚度，内柜体固定安装在外柜体的内部空间中，内柜体的底部与外柜体固定连接，内柜体将外柜体的内部空间分隔形成风冷通道。

冷冻水泵控制柜具有高效、节能、稳定可靠、灵活设计等特点，可以满足不同用户的需求。

高效的控制性能：冷冻水泵控制柜可以根据实际需要，灵活地控制水泵的启动、停止、转速等操作，实现自动化运行。同时，控制柜还可以实时监测水泵的工作状态和运行参数，如流量、压力、电压、电流等，确保水泵在良好状态下运行。

优良的节能特性：冷冻水泵控制柜可以通过预设的压力和流量参数，精确控制供水量，避免能源的浪费。此外，控制柜还可以根据实际需求，实现水泵的变频控制，进一步降低能源消耗。

高度的稳定性和可靠性：冷冻水泵控制柜在设计时已经考虑到了各种工况因素，并采取了相应的措施来保证其稳定运行。例如，控制柜的电路设计采用了先进的科技，使得其在高湿度、高温等恶劣环境下仍然能够正常工作。此外，控制柜的水泵选型也是经过严格计算的，确保其在不同压力、流量等条件下能够稳定运行。

灵活的设计：冷冻水泵控制柜的设计灵活，可以满足不同场景的需求。控制柜可以采用手动控制、自动控制、远程控制等多种方式，也可以根据用户的需求进行定制化的配置。

冷冻水泵优化控制的发展需要

现有冷冻水泵控制柜存在明显的柜体温度过高的问题，虽然冷冻水泵控制柜放置在专门的机房内，由于机房内的室温处于较低状态，机房一般不会配置空调系统，但受制于柜体内空间与外部空间之间的热交换速度极慢的情况，不能通过自然对流实现柜体内部热量扩散的目的。

冷冻水泵的优化控制是实现变流量技术节能效益的重要途径。为适应供热空调系统用户的个性化调节而导致的系统流量变化范围较宽的特性，通常需要多台冷冻水泵同时并联变频运行。在并联变频冷冻水泵控制系统中，冷冻水泵频率控制回路位于底层且通常参考压差或流量而实现，冷冻水泵台数控制逻辑位于频率控制回路的上层，台数控制逻辑的优化目标即保证在同一水力工况点下各台冷冻水泵工作状态均可处于高效区，使并联水泵总电耗尽可能降低。因此，使得控制冷冻水泵所需的硬件具有高频率的工作特点，该硬件通常指冷冻水泵控制柜，其内部所具有的电气部件用于实现冷冻水泵的优化控制。

冷冻水泵控制柜的改进技术方案

冷冻水泵控制柜柜门与外柜体通过铰链活动连接而开合，内柜体的高度小于外柜体的内部空间的高度、内柜体的宽度小于外柜体的内部空间的宽度、内柜体的厚度等于外柜体的内部空间的厚度，内柜体固定安装在外柜体的内部空间中，内柜体的底部与外柜体固定连接，内柜体将外柜体的内部空间分隔形成风冷通道，风冷通道分布在内柜体的顶部、左侧、右侧部位的外部，内柜体在顶部部位处与外柜体的距离最大，电气部件位于内柜体内部，外柜体上设有进气口和出气口，进气口和出气口都与风冷通道连通，进气口的一端的延伸方向朝向内柜体的右侧部位、出气口的一端的延伸方向朝向内柜体的左侧部位，风扇固定在外柜体内部且位于内柜体的顶部部位的上方。

冷冻水泵控制柜在内柜体、外柜体之间设置风冷通道，风冷通道围绕内柜体布置，所以风冷通道内流动的空气对内柜体表面会形成冷却作用，带走内柜体上的热量，同时，也带走外柜体上的热量。电气部件位于内柜体中，这样内柜体具有的散热性能就会维持电气部件较好的工作状态。风冷通道的作用在于便于控制空气的流动路径，相比于单一地用工业风扇吹柜体的方式，空气流动路径整体显现规律，热交换效率高、能耗低，所以风冷通道可以实现低功耗的前提下获得最佳的降温效果。风冷通道在内柜体上方的宽度最大，这有助于风冷通道聚集足够多的空气，以便吸收更多的热量；而

在其他部位，风冷通道的宽度较窄，在此的空气流速相比于内柜体上方的空气流速要快，如此便 于更快速的开展热量交换及传递，在热量产生的初始位置就实现快速的热量扩散。风扇位 于风冷通道的宽度最大的部位处，这设置有助于空气在风冷通道的宽度最大的部位处形成一定程度的扰流，增加风冷通道的路径，以此延长空气在此处的热交换时间，但是风冷通道 内的空气流动路径在整体上依旧受控制且有规律。进气口和出气口的位置分布对于风冷通道的长度有直接关系，是为了风冷通道的长度足够长，进气口和出气口分布在靠近外柜体的底部的位置。风冷通道越长则内部能够聚集的空气越多，进而可以起到更好的风冷效果。

内柜体用于放置电气部件，因而需要维持内柜体内部的温度、湿度，一般情况下只有在内柜体内部为封闭环境时才能满足恒温、恒湿的环境条件。温度控制受益于风冷通道和风扇的作用会维持在一定范围内，而湿度的变化要控制在一定范围内则需要内柜体的封闭环境具有较好的密封性，为此，内柜体上设有密封胶条，内柜体通过密封胶条与柜门密封连接。保证内柜体的内部空间的独立性、密封性。

为进一步提高风冷通道对内柜体的散热效果，内柜体与外柜体之间还设有金属导热块，金属导热块位于内柜体的顶部部位的上方，金属导热块的一端与内柜体连接，金属导热块的一端与外柜体连接。金属导热块一方面增加了热量扩散的面积，另一方面分隔了风冷通道在内柜体上方的空气流动路径、以便控制扰流的运动趋势。

冷冻水泵控制柜具有空气流动路径可控的风冷通道，可以实现以较低功耗降低冷冻水泵控制柜的柜体的温度，由此为冷冻水泵控制柜的正常工作提供积极作用。

方案具体实施方式

如图所示，该冷冻水泵控制柜包括电气部件、内柜体1、外柜体2、柜门、风扇3。内柜体1、外柜体2都为长方体状结构，它们的内部为中空结构且内部空间都呈长方体形状；但是内柜体1的高度小于外柜体2的内部空间的高度、内柜体1的宽度小于外柜体2的内部空间的宽度、内柜体1的厚度等于外柜体2的内部空间的厚度。内柜体1固定安装在外柜体2的内部空间中，内柜体1的底部部位与外柜体2固定连接；内柜体1与外柜体2之间还设有金属导 热块4，金属导热块4的一端与内柜体1连接，金属导热块4的一端与外柜体2连接，金属导热块4都位于内柜体1的顶部部位5的上方并且相互之间分开分布。连接后，外柜体2的中心线 与内柜体1的中心线重合，这样使得内柜体1的顶部部位5、左侧部位6、右侧部位7都与外柜 体2隔开，而且内柜体1的左侧部位6到外柜体2的距离等于内柜体1的右侧部位7到外柜体2 的距离，内柜体1的顶部部位5到外柜体2的距离则要大于内柜体1的右侧部位7到外柜体2的距离。由此内柜体1将外柜体2的内部空间分隔形成了风冷通道8。风冷通道8分布在内柜体1的顶部部位5、左侧部位6、右侧部位7的外部，风冷通道8还从金属导热块4之间穿过。电气部件主要包括可编程逻辑控制器、变频器和电控开关。电气部件安装在内柜体1内。外柜体2上设有进气口9和出气口10，进气口9和出气口10都靠近外柜体2的底部。进气口9和出气口10 都与风冷通道8连通。进气口9朝向外柜体2内部的一端的延伸方向朝向内柜体1的右侧部位7、出气口10朝向外柜体2内部的一端的延伸方向朝向内柜体1的左侧部位6。风扇3固定在外 柜体2内部且位于内柜体1的顶部部位5的上方。柜门通过铰链安装在外柜体2上，柜门摆动 后可以与外柜体2形成闭合的连接状态。内柜体1上设有密封胶条11，密封胶条11位于内柜体1的边沿，当柜门与外柜体2结合形成闭合的连接状态时，内柜体1通过密封胶条11可与柜门密封连接。

打开柜门，即可看见风冷通道8所在部位以及电气部件所在部位。合上柜门后，风冷通道8只能通过进气口9和出气口10与外界的连接，而内柜体1的内部空间则完全封闭。内柜体1为金属材质制成，内部的电气部件工作产生的热量发散到空气中再传递至内柜体1上。工作时，风扇3接通电源，在风冷通道8内单向搅动风冷通道8内的空气，进而促使风冷通道8的空气单向运动。风冷通道8内的空气流动路径从进气口9到风扇3所在位置、再到出气口10。风冷通道8内流动的空气可为内柜体1带走热量，以达到降低温度的目的。

图1

结语

冷冻水泵控制柜的未来发展将更加注重智能化、自动化和节能环保。随着物联网技术的发展，冷冻水泵控制柜将实现远程监控和故障诊断，提高运行效率和安全性。同时，新型传感器和执行器的应用将使控制柜更加精确和稳定。然而，冷冻水泵控制柜的发展也面临一些挑战，如市场竞争加剧、技术创新需求不断提高以及环保法规的日益严格。为了应对这些挑战，冷冻水泵控制柜制造商需要不断研发新技术、优化产品性能并提高生产效率，以满足市场需求和应对未来发展趋势。

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