一种机床节能型油温控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机床节能型油温控制系统，包括：水箱、热交换器、控制处理中心、控制阀、蓄热交换装置、温度传感器、变频电机及水泵。其中：温度传感器用于采集油箱中油液的温度，并将温度信号传输至所述控制处理中心；所述控制中心接收温度信号后进行分析处理，并发出相应的控制信号控制电机及阀等动作；所述热交换器放置于油箱的油液中，用于管内外水和油液之间热量的交换；所述蓄热交换装置用于储存从油液换出的热量和提供油液预热或加热用的热量。本发明专利技术可以实现机床油温的有效控制，提高了机床液压油的使用性能；而且将油液中交换出的热量进行回收并重新利用，具有节约能源的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温度控制
，更具体地说，涉及一种机床节能型油温控制系统。
技术介绍
目前，机床作为工业生产的主要设备之一，其性能越来越受到重视，机床液压系统的性能对机床的使用性能有重要的影响，特别是油液温度的控制，由于油液温度的变化对动力粘度和润滑性影响很大，因此是系统正常高效运行的重要因素。油温控制主要分为加热和冷却两个方面。目前，常用的加热方式是在油箱中放置电加热管，这样的控制方式缺陷是很明显的，电加热棒方式很容易产生局部 过热，使油液发生变质从而严重影响使用性能。冷却时主要是能量流失的问题严重，液压系统做功大量的能量转化为热能，使液压油温度升高，常用冷却方式是直接采用冷风或冷水将热能带走，使能量白白流失掉。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种机床节能型油温控制系统，以实现对油液温度的实时控制，并对冷却水带走的热量进行回收和再利用，提高能源利用率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种机床节能型油温控制系统，包括水箱、油箱、热交换器、控制处理中心、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、蓄热交换装置、温度传感器、变频电机和水泵；其中所述温度传感器设置在油箱中，并与所述控制中心电连接，用于采集油箱中油液的温度，并将温度信号传输至所述控制处理中心；所述控制中心分别与所述变频电机、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和水泵相连，用于对接收到所述温度信号进行分析处理，并发出第一控制信号控制电机及水泵工作，发出第二控制信号控制所述第一换向阀、第二换向阀和第三换向阀动作进行冷却和加热模式的切换，发出第三控制信号控制所述变频电机的启停时间；所述热交换器放置于所述油箱的油液中，两端分别于所述第一换向阀和第二换向阀连接，用于流经所述热交换器中的冷却水与所述油箱中的油液进行热交换；所述蓄热交换装置通过管道分别与所述水箱和第二换向阀相连，用于储存从油液换出的热量或将存储的热量用于油液的预热或加热；所述第二换向阀还通过管道分别于所述水泵和蓄热交换装置连接；所述第三换向阀还通过管道分别于所述水箱和蓄热交换装置连接。优选地，所述控制中心包括控制处理器、温度测控器和温度数显装置；其中温度数显装置与所述温度传感器电连接，用于对所述传感器采集的油液温度值进行数显；所述控制处理器分别与所述变频电机和所述温度测控器电连接，用于对所述温度信号的分析并发送第一控制信号控制水的流通速度，发送第二控制信号控制冷却加热模式的切换；所述温度测控器分别于所述控制处理器和温度测控器电连接，用于对所述温度信号进行分析，并发送第三控制信号控制水的流通时间。优选地，所述控制处理器包括推理系统和PID控制器；其中所述推理系统用于分析温度传感器返回值与目标值之间的差异以及这种差异的变化率，然后调整PID控制器的输入参数；所述PID控制器用于调节所述水泵的排水量。优选地，所述热交换器为薄壁螺旋型热交换器。 0021]优选地，所述第一换向阀和第二换向阀均为二位三通换向阀，用于工作模式的切换；所述第三换向阀为二位二通换向阀，用于控制水的流通时间。从上述的技术方案可以看出，本专利技术公开的机床节能型油温控制系统，采用的薄壁螺旋型热交换器，增大了换热面的接触面积和管道内液体的湍流作用，避免了传统加热模式中局部过热的情况，而且使热交换效率得到提高。且采用的蓄热交换装置通过管道与水箱和油箱的换热器相连。在冷却模式时，它吸收并存储来自油箱的热水热量，加热模式时，来自水箱的冷却水将热量取走，进行油液的预热或加热作用，从而可将能量进行充分的回收再利用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或技术方案，下面将对需要使用的附图作简单介绍，其中图I为本专利技术的机床节能型油温控制系统冷却模式结构示意图；图2为本专利技术的机床节能型油温控制系统加热模式结构示意图；图3为本专利技术控制部分的控制框图；图4为本专利技术控制过程中温度变化趋势效果图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅是本专利技术的一部分而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施时，如图I所示为本专利技术的冷却运行模式，该机床节能型油温控制系统包括水箱15、热交换器2、控制处理中心、控制阀、蓄热交换装置5、温度传感器6、变频电机及水泵10等部分。其中所述控制中心优选采用如下结构，控制处理器7、温度测控器8、温度数显装置9 ;所述控制阀优选采用如下结构，第一控制阀13、第二控制阀4、第三控制阀14、单向阀12和溢流阀11，其中第一控制阀13和第二控制阀4都是二位三通换向阀，第三控制阀14为二位二通换向阀。具体实施时，由设置在油箱中的温度传感器6采集油箱中油液的温度，并将温度信号传输至所述控制处理中心，温度数显装置9对其进行可视化数显，然后主要由控制处理器7进行分析处理。由于在冷却过程中，冷却水的流量不同其冷却能力也不相同，因此流通速度和流通时间的把握是控制的关键。采用如图3所示的控制框图的思想，控制采用对参数进行整定的模糊PID控制，当温度传感器6反馈回温度值后，与作为系统输入的冷却水的温度进行比较，它们之间的差值A C与这种差值的变化C’作为控制的输入参数进入控制处理器7的推理系统，推理系统对PID参数KpKp Kd进行整定，以满足不同的AC和C’对PID控制器参数的不同要求，从而使受控对象有良好的动静态性能。经整定后，PID控制器发出第一控制信号控制变频电机10运转，从而调节变量泵的流量。然后冷却水经过单向阀12和第一控制阀13进入热交换器2进行油液的降温。具体实施时，冷却水从油箱I中液压系统入口侧进入热交换器2，从液压系统排油侧流出热交换器2，由于管内冷却水和管外热油液流动方向相反，这样的换热方式是一种逆流换热，在传热面积一定的条件下可以传递更多的热量。另外，换热交换器2采用薄壁的螺 旋型设计，增大了换热面的接触面积和管道内液体的湍流作用，使热交换效率得到提高。从热交换器2排出的水中吸收了大量的热能，经第二控制阀4来到蓄热交换装置5，在此处，蓄热交换装置5将热水中的热量吸收并存储起来，失去热量的冷却水流回水箱15。以上所述为冷却工作模式，当机床液压系统刚启动或油液温度较低需要预热或加热时，系统进入热工作模式。从温度传感器6处获得的温度传至控制处理器7，处理器7发出用于工作模式切换的第二控制信号，这时，第一控制阀13、第二控制阀4、第三控制阀14产生动作，得到如图2所示的热工作模式。此模式下，经第一控制阀13后先经过蓄热交换装置5，将热量交换出来，热水流经第二控制阀4进入热交换器2对油液进行预热，完成工作后的冷却水通过第三控制阀14后返回水箱15。整个过程的水的流速仍然由控制处理器7经分析后控制变频电机10带动水泵进行流量调节工作。除了所述流量控制外，时间的控制的也是温度控制过程中的一个关键点，如图4所示是本专利技术控制过程中温度变化趋势效果图。具体实施时，首先通过温度传感器6反馈温度信号，并由温度测控器8实时对比分析温差情况，确定水的启停时间tA、tB、tc, V-,当时机温度达到哪个点，温度测控器8就会发出相应的第三控制信号控制变频电机10的启停，并和控制处理中心配合，完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机床节能型油温控制系统，其特征在于，包括水箱、油箱、热交换器、控制处理中心、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、蓄热交换装置、温度传感器、变频电机和水泵；其中 所述温度传感器设置在油箱中，并与所述控制中心电连接，用于采集油箱中油液的温度，并将温度信号传输至所述控制处理中心； 所述控制中心分别与所述变频电机、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和水泵相连，用于对接收到的所述温度信号进行分析处理，并发出第一控制信号控制所述变频电机及水泵工作，发出第二控制信号控制所述第一换向阀、第二换向阀和第三换向阀动作进行冷却和加热模式的切换，发出第三控制信号控制所述变频电机的启停时间； 所述热交换器放置于所述油箱的油液中，两端分别与所述第一换向阀和第二换向阀连接，用于流经所述热交换器中的冷却水与所述油箱中的油液进行热交换； 所述蓄热交换装置通过管道分别与所述水箱和第二换向阀相连，用于储存从油液换出的热量或将存储的热量用于油液的预热或加热； 所述第二换向阀还通过管道分别与所述水泵和蓄热交换装置连接； 所述第三换向阀还通过管道分别与所述水箱和蓄热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹华军，罗毅，舒林森，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：