全文摘要
本实用新型公开了一种两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，包括空压机、表冷器、水箱、水泵、传感器组件和PLC控制器，水泵的进水口通过管道与所述水箱的出水口连接，水泵的出水口通过管道与空压机的进水口连接，空压机的出水口通过管道与表冷器的进水口连接，表冷器的出水口通过管道与水箱的进水口连接，传感器组件和表冷器均与PLC控制器信号连接。本实用新型结构设计科学合理，确保输入到空压机的冷却水温恒定平稳，使得空压机在各工况下运行更稳定，提高空压机的使用寿命。
主设计要求
1.两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：包括空压机、表冷器、水箱、水泵、传感器组件和PLC控制器，所述水泵的进水口通过管道与所述水箱的出水口连接，所述水泵的出水口通过管道与所述空压机的进水口连接，所述空压机的出水口通过管道与所述表冷器的进水口连接，所述表冷器的出水口通过管道与所述水箱的进水口连接，所述传感器组件包括设置在所述水泵与所述空压机之间的进水端传感器组件、所述空压机与所述表冷器之间的出水端传感器组件以及所述空压机进出水口之间设置的压差传感器，所述传感器组件和表冷器均与PLC控制器信号连接。
设计方案
1.两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：包括空压机、表冷器、水箱、水泵、传感器组件和PLC控制器，所述水泵的进水口通过管道与所述水箱的出水口连接，所述水泵的出水口通过管道与所述空压机的进水口连接，所述空压机的出水口通过管道与所述表冷器的进水口连接，所述表冷器的出水口通过管道与所述水箱的进水口连接，所述传感器组件包括设置在所述水泵与所述空压机之间的进水端传感器组件、所述空压机与所述表冷器之间的出水端传感器组件以及所述空压机进出水口之间设置的压差传感器，所述传感器组件和表冷器均与PLC控制器信号连接。
2.根据权利要求1所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述进水端传感器组件包括依次设置在所述水泵的出水口至所述空压机的进水口的管道上的流量传感器Ⅰ和水温传感器Ⅰ，所述水温传感器Ⅰ设置在所述空压机的进水口位置，所述流量传感器Ⅰ设置在靠近所述水泵的出水口。
3.根据权利要求1所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述出水端传感器组件包括依次设置在所述空压机的出水口至所述表冷器进水口的管道上的水温传感器Ⅱ和流量传感器Ⅱ，所述水温传感器Ⅱ设置在所述空压机的出水口位置，所述流量传感器Ⅱ设置靠近所述表冷器进水口。
4.根据权利要求2或3所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述水泵的出水口设置的流量传感器Ⅰ为超声波流量计，所述表冷器进水口设置的流量传感器Ⅱ为水流流量计。
5.根据权利要求1所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述压差传感器为智能压力变送器。
6.根据权利要求2或3所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述空压机的进出水口分别设置的水温传感器Ⅰ和水温传感器Ⅱ为PT1000型温度传感器。
7.根据权利要求4所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述流量传感器Ⅰ到所述空压机的进水口的距离为1.8-2.0m，所述流量传感器Ⅱ到所述空压机的出水口的距离为1.0-1.2m。
8.根据权利要求5所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述压差传感器距离空压机进出水口距离均为30mm。
9.根据权利要求6所述的两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，其特征在于：所述水温传感器Ⅰ和水温传感器Ⅱ距离空压机进出水口距离均为35mm。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及氢燃料电池发动机技术领域，具体涉及一种两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统。
背景技术
目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节而备受重视。质子交换膜燃料电池是目前燃料电池家族中最为成熟的代表。它是以氢气和空气(空气中的氧气)做燃料发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水。它兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，很有可能成为继传统内燃机之后汽车的主要动力源之一。
目前离心式空压机设计一般采用电机直驱方式，电机转子和主轴做成一体化结构，主轴轴端固定联接离心式叶轮，叶轮内置于蜗壳内。电机转子超高速旋转下，叶轮带动气体高速旋转，与蜗壳相互作用产生高压、大流量空气，供给燃料电池发动机用于燃料电池电堆内部电化学反应的发生，其中轴承提供支撑转子(包括-主轴-叶轮)一体化旋转部件高速旋转。
离心式空压机为了提高输出空气的压力和流量，往往采用超高转速(95000Rpm以上)的转速控制实现方式，超高速的转子也会带来散热和冷却问题。因此，空压机工作时，电机定子通电运行与转子的高速旋转均会产生大量的热量，热量聚集在空压机内部将会影响电机定子及其控制电路以及转子的运行状态，必须及时有效地实现散热。同时，散热不均匀将会使得转子产生温度梯度而出现热弯曲变形，对于高速旋转状态下的转子，热弯曲变形将会造成转子振动而使整个空压机出现振动情况，严重时，空压机结构将遭到破坏，致使空压机损坏甚至人员损伤。
空压机在车载运行过程中，冷却方式来源于汽车本身冷却水，空压机的冷却方式受限于汽车冷却水温度的影响，需要设计空压机自循环高低温冷却水控制系统来模拟汽车上冷却水不同水温下对空压机运行影响状况的测试，其实验目的就是在不同工况下空压机运行情况数据分析，以恒定平稳的冷却水温输出到压缩机以散热冷却。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，包括空压机、表冷器、水箱、水泵、传感器组件和PLC控制器，所述水泵的进水口通过管道与所述水箱的出水口连接，所述水泵的出水口通过管道与所述空压机的进水口连接，所述空压机的出水口通过管道与所述表冷器的进水口连接，所述表冷器的出水口通过管道与所述水箱的进水口连接，所述传感器组件包括设置在所述水泵与所述空压机之间的进水端传感器组件、所述空压机与所述表冷器之间的出水端传感器组件以及所述空压机进出水口之间设置的压差传感器，所述传感器组件和表冷器均与PLC控制器信号连接。
进一步地，所述进水端传感器组件包括依次设置在所述水泵的出水口至所述空压机的进水口的管道上的流量传感器Ⅰ和水温传感器Ⅰ，所述水温传感器Ⅰ设置在所述空压机的进水口位置，所述流量传感器Ⅰ设置在靠近所述水泵的出水口。
进一步地，所述出水端传感器组件包括依次设置在所述空压机的出水口至所述表冷器进水口的管道上的水温传感器Ⅱ和流量传感器Ⅱ，所述水温传感器Ⅱ设置在所述空压机的出水口位置，所述流量传感器Ⅱ设置靠近所述表冷器进水口。
进一步地，所述水泵的出水口设置的流量传感器Ⅰ为超声波流量计，所述表冷器进水口的流量传感器Ⅱ为水流流量计。
进一步地，所述压差传感器为智能压力变送器。
进一步地，所述空压机的进出水口分别设置的水温传感器Ⅰ和水温传感器Ⅱ为PT1000型温度传感器。
进一步地，所述流量传感器Ⅰ到所述空压机的进水口的距离为1.8-2.0m，所述流量传感器Ⅱ到所述空压机的出水口的距离为1.0-1.2m。
进一步地，所述压差传感器距离空压机进出水口距离30mm。
进一步地，所述水温传感器Ⅰ和水温传感器Ⅱ距离空压机进出水口距离均为35mm。
本实用新型的有益效果：该系统结构设计科学合理，通过在空压机两端设置传感器组件，可以测得两端冷却水进出的温度、压力和流量，并且可以计算出水组数据，通过PLC控制器计算出制冷量，控制表冷器对回水进行冷却，使得回水的温度与进水温度相同，然后再回流到水箱，通过水泵打入空压机，确保输入到空压机的冷却水温恒定平稳，如此循环。同时通过水阻的测试计算，可以给不同工况下的空压机选择确定合适的水泵，确保冷却水输入的平稳。使空压机在各工况下运行更稳定，提高空压机的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
其中：1-空压机，2-水泵，3-水箱，4-表冷器，5-PLC控制器，6-水温传感器Ⅰ，7-压差传感器，8-流量传感器Ⅰ，9-水温传感器Ⅱ，11-流量传感器Ⅱ。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种两级气悬浮离心式空压机的冷却水温度模拟控制系统，包括空压机1、表冷器4、水箱3、水泵2、传感器组件和PLC控制器5，水泵2的进水口通过管道与水箱3的出水口连接，水泵2的出水口通过管道与空压机1的进水口连接，空压机1的出水口通过管道与表冷器4的进水口连接，表冷器4的出水口通过管道与水箱3的进水口连接，传感器组件包括设置在水泵2与空压机1之间的进水端传感器组件、在空压机1与表冷器4之间的出水端传感器组件以及空压机进出水口之间设置的压差传感器7，传感器组件和表冷器4均与PLC控制器5信号连接。
进水端传感器组件包括依次设置在水泵2的出水口至空压机1的进水口的管道上的流量传感器Ⅰ8和水温传感器Ⅰ6，水温传感器Ⅰ6设置在空压机1的进水口位置，流量传感器Ⅰ8设置在靠近水泵2的出水口，流量传感器Ⅰ8为超声波流量计，超声波流量计到空压机1的进水口的距离为1.8-2.0m。
出水端传感器组件包括依次设置在空压机1的出水口至表冷器4进水口的管道上的水温传感器Ⅱ9和流量传感器Ⅱ11，水温传感器Ⅱ9设置在空压机1的出水口位置，流量传感器Ⅱ11设置靠近表冷器4进水口，流量传感器Ⅱ11为水流流量计，水流流量计到所述空压机1的出水口的距离为1.0-1.2m。
压差传感器7为智能压力变送器，距离空压机1进出水口距离30mm。
水温传感器Ⅰ和水温传感器Ⅱ为PT1000型温度传感器，距离空压机1进出水口距离均为35mm。
通过空压机、表冷器、水箱、水泵和PLC控制器之间形成闭环回路，在空压机两端设置传感器组件，可以测得两端冷却水进出的温度、压力差和流量，并且可以计算出水组数据，通过PLC控制器计算出制冷量，控制表冷器对回水进行冷却，使得回水的温度与进水温度相同，然后再回流到水箱，通过水泵打入空压机，确保输入到空压机的冷却水温恒定平稳，如此循环。同时通过水阻的测试计算，可以给不同工况下的空压机在装车时选择确定合适的水泵，确保冷却水输入的平稳。使空压机在各工况下运行更稳定，提高空压机的使用寿命。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921579874.1
申请日:2019-09-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209704931U
授权时间:20191129
主分类号:F04D29/58
专利分类号:F04D29/58
范畴分类:28D;
申请人:势加透博洁净动力如皋有限公司
第一申请人:势加透博洁净动力如皋有限公司
申请人地址:226500 江苏省南通市如皋市城北街道花市北路20号科创园A10栋
发明人:张学锋;姜舒君;白江涛;陶林
第一发明人:张学锋
当前权利人:势加透博洁净动力如皋有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：表冷器论文; 冷却水论文; 空气压缩机论文; 压差传感器论文; 汽车水箱论文; 水泵流量论文; 高压水泵论文; 传感器论文;