液冷系统及液冷方法、模组与流程

1.本技术涉及设备散热冷却技术领域，尤其涉及一种液冷系统及液冷方法、模组。


背景技术：

2.在大型液冷系统中，用户会使用到多个不同温度需求的冷却末端，如满足低温货物存储，电子设备冷却等，不同温度需求的冷却末端对液冷温度和流量需求不同，不同冷量的冷却末端开停，对液冷系统流量需求变化大，常规的液冷系统中，一般是按固定转速运行或者按泵的某个出口压力值控制泵的转速，这样会增加系统能耗，经济性差。
3.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种液冷系统及液冷方法、模组，以解决上述按固定转速运行或者按泵的某个出口压力值控制泵的转速会增加系统能耗的技术问题。
5.根据本技术实施例的一个方面，本技术提供了一种液冷方法，包括：利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；按照转速控制策略控制目标泵的转速；在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。
6.根据本技术实施例的另一个方面，本技术提供了一种液冷模组，包括：策略确定单元，用于利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；转速控制单元，用于按照转速控制策略控制目标泵的转速；流量调节单元，用于在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。
7.根据本技术实施例的另一个方面，本技术提供了一种液冷系统，包括：转速控制模块，用于利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略，并按照转速控制策略控制目标泵的转速，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；流量调节模块，与转速控制模块连接，用于在转速控制模块按照转速控制策略控制目标泵的转速之后，利用与转速控制策略对应的流量调节策略来调节液冷系统的流量调节阀的流量。
8.可选地，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第一数量的情况下，以第一速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第一预设压力值，其中，第一数量为梯度式控制表中处于第一梯度范围的数量。
9.可选地，流量调节模块还用于减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第一预设压力值的情况下，在第一时长内持续以第二速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第一时长后的第二时长内持续保持在第一开度，其中，第一开度为在第一时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直
至流量调节阀关闭。
10.可选地，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第二数量的情况下，以第三速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第二预设压力值，其中，第二数量为梯度式控制表中处于第二梯度范围的数量。
11.可选地，流量调节模块还用于减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第二预设压力值的情况下，在第三时长内持续以第四速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第三时长后的第四时长内持续保持在第二开度，其中，第二开度为在第三时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
12.可选地，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第三数量的情况下，若目标泵的出口压力值大于或等于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第三预设压力值；若出口压力值小于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第四预设压力值，其中，第三数量为梯度式控制表中处于第三梯度范围的数量。
13.可选地，流量调节模块还用于执行减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第三预设压力值或第四预设压力值的情况下，在第五时长内持续以第六速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第五时长后的第六时长内持续保持在第三开度，其中，第三开度为在第五时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
14.可选地，流量调节模块还用于在流量调节阀的开度达到开度阈值的情况下，控制流量调节阀的开度固定在开度阈值，直至流量调节阀关闭。
15.可选地，转速控制模块包括：目标泵，用于通过输送流体来为液冷系统提供动力；压力传感器，与目标泵连接，用于检测目标泵的出口压力值；换热器，与目标泵连接，用于冷却目标泵输出的流体。
16.可选地，流量调节模块包括：多个流量调节单元，用于调节流经负载的流量，其中，各个调节单元通过并联连接。
17.可选地，流量调节单元包括流量调节阀和负载，流量调节阀和负载连接，流量调节阀用于按照流量调节策略调节流经负载的流量。
18.本技术实施例提供的上述技术方案与相关技术相比具有如下优点：
19.本技术通过一种液冷方法，包括：利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；按照转速控制策略控制目标泵的转速；在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。通过梯度式控制表来确定与负载数量匹配的转速控制策略以及流量调节策略，并且按照上述策略调整目标泵的转速以及流经负载的流量，解决了按固定转速运行或者按泵的某个出口压力值控制泵的转速会增加系统能耗的问题。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施
例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
21.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为根据本技术实施例提供的一种可选的液冷方法的流程图；
23.图2为根据本技术实施例提供的一种可选的液冷模组的框图；
24.图3为根据本技术实施例提供的一种可选的液冷系统的示意图；
25.图4为根据本技术实施例提供的一种可选的转速及流量变化图；
26.图5为根据本技术实施例提供的另一种可选的转速及流量变化图；
27.图6为根据本技术实施例提供的另一种可选的转速及流量变化图；
28.图7为根据本技术实施例提供的另一种可选的液冷系统的示意图。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本技术的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
31.在大型液冷系统中，用户会使用到多个不同温度需求的冷却末端，如满足低温货物存储，电子设备冷却等，不同温度需求的冷却末端对液冷温度和流量需求不同，不同冷量的冷却末端开停，对液冷系统流量需求变化大。此外，大型液冷系统中，各个冷却末端安装位置不同，特别是对低温需求的末端(低温下液体粘度大)，与泵距离越远，液冷回路产生压降变化也大。常规的液冷系统中，一般是按固定转速运行或者按泵的某个出口压力值控制泵的转速，这样会增加系统能耗，经济性差。
32.另外，大型的液冷系统中，在负荷(末端负载)突然减少时，液冷系统回路会出现水锤现象(该现象与流体的流速，管道材料相关)，可能会对管路上元器件有损坏。
33.为了解决背景技术中提及的问题，根据本技术实施例的一方面，提供了一种液冷方法，如图1所示，包括：
34.步骤101，利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；
35.步骤103，按照转速控制策略控制目标泵的转速；
36.步骤105，在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。
37.本技术应用于设备散热冷却技术领域。通过包括转速控制模块和流量调节模块形成的液冷系统的泵回路，根据末端负荷变化建立泵的梯度式控制目标值，并结合用户末端流量调节阀控制，提高液冷系统经济性和可靠性。
38.梯度式控制表由开发人员预先经过试验得到的，梯度式控制表中的负载设开的梯度范围均有对应的转速控制策略和流量调节策略，转速控制策略用于指示通过控制目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值达到对应的目标值，流量调节策略用于指示流量调节阀通过控制开度来调节流量。
39.可选地，在与目标泵连接的负载数量为第一数量的情况下，以第一速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第一预设压力值，其中，第一数量为梯度式控制表中处于第一梯度范围的数量。
40.可选地，在出口压力值降低至第一预设压力值的情况下，在第一时长内持续以第二速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第一时长后的第二时长内持续保持在第一开度，其中，第一开度为在第一时长的终止时刻时流量调节阀的开度；迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
41.可选地，在与目标泵连接的负载数量为第二数量的情况下，以第三速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第二预设压力值，其中，第二数量为梯度式控制表中处于第二梯度范围的数量。
42.可选地，在出口压力值降低至第二预设压力值的情况下，在第三时长内持续以第四速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第三时长后的第四时长内持续保持在第二开度，其中，第二开度为在第三时长的终止时刻时流量调节阀的开度；迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
43.可选地，在与目标泵连接的负载数量为第三数量的情况下，若目标泵的出口压力值大于或等于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第三预设压力值；若出口压力值小于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第四预设压力值，其中，第三数量为梯度式控制表中处于第三梯度范围的数量。
44.可选地，在出口压力值降低至第三预设压力值或第四预设压力值的情况下，在第五时长内持续以第六速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第五时长后的第六时长内持续保持在第三开度，其中，第三开度为在第五时长的终止时刻时流量调节阀的开度；迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
45.可选地，在流量调节阀的开度达到开度阈值的情况下，控制流量调节阀的开度固定在开度阈值，直至流量调节阀关闭。
46.具体地，在对后续的液冷系统进行说明时，会对上述步骤进行进一步说明。
47.根据本技术实施例的一方面，提供了一种液冷模组，如图2所示，包括：
48.策略确定单元202，用于利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；
49.转速控制单元204，用于按照转速控制策略控制目标泵的转速；
50.流量调节单元206，用于在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。
51.需要说明的是，该实施例中的策略确定单元202可以用于执行本技术实施例中的步骤101，该实施例中的转速控制单元204可以用于执行本技术实施例中的步骤103，该实施例中的流量调节单元206可以用于执行本技术实施例中的步骤105。
52.此处需要说明的是，上述单元与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。
53.根据本技术实施例的另一方面，提供了一种液冷系统，如图3所示，包括：
54.转速控制模块302，用于利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略，并按照转速控制策略控制目标泵的转速，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；
55.流量调节模块304，与转速控制模块连接，用于在转速控制模块按照转速控制策略控制目标泵的转速之后，利用与转速控制策略对应的流量调节策略来调节液冷系统的流量调节阀的流量。
56.本技术提供的液冷系统，既能有效提高泵工作经济性，还可以有效消除水锤现象，接下就转速控制模块和流量调节模块的功能及其效果进行具体说明。
57.作为一种可选的实施例，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第一数量的情况下，以第一速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第一预设压力值，其中，第一数量为梯度式控制表中处于第一梯度范围的数量。
58.具体地，本技术中的负载数量指的是设开的末端负载数量，梯度式控制表中将对负载数量进行了梯度范围的划分，划分依据是负载数量占总负载(包括设开和设关的全部负载)的比例，例如，第一梯度范围为(75％，100％]，表示第一梯度范围的负载数量大于总负载的75％，且小于或等于总负载数量。
59.图4为本技术提供的一种转速及流量变化图，主要应用于设开负载数量为第一数量的情况。
60.示例地，当部分末端负载设关，液冷系统总的负载减少较小，控制出口压力值降低到a1。当出口压力值的变化(减少量)低于d％(例如，20％)时，泵的转速变化参考图4中b1曲线的变化，以速率v1降低泵转速的频率，使出口压力值降低到第一预设压力值a1。
61.作为一种可选的实施例，流量调节模块还用于减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第一预设压力值的情况下，在第一时长内持续以第二速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第一时长后的第二时长内持续保持在第一开度，其中，第一开度为在第一时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
62.示例地，对末端负载的流量调节阀进行调节，参考图4中c1曲线的变化，以速率v2来减少流经负载的流量，并调节流量调节阀的开度，经过t1(例如，10秒)后调节阀开度维持t2(例如，5秒)(可有效避免压力波持续增大)，以此反复，直到流量调节阀完全关闭，其中，t1可以是预设区间(例如，10～15秒)的任一时长，t2可以是预设区间(例如，5～10秒)的任一时长，本技术对此不作具体限定。
63.上述步骤可以避免载冷剂流动速度发生急剧的变化，引起液体压力产生大幅的波动，使得阀门或泵与管道壁面受到交替产生的高频增压波和减压波冲击的作用，即水锤现象。
64.作为一种可选的实施例，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第二数量的情况下，以第三速率降低目标泵的转速，以使目标泵的出口压力值降低至第二预设压力值，其中，第二数量为梯度式控制表中处于第二梯度范围的数量。
65.示例地，第二梯度范围为可以是(50％，75％]，表示第二梯度范围的负载数量大于总负载的50％，且小于或等于总负载的75％。
66.图5为本技术提供的另一种转速及流量变化图，主要应用于设开负载数量为第二数量的情况。
67.当部分末端负载设关，液冷系统总的负载减少较小，控制出口压力值降低到a2。当出口压力值的变化(减少量)大于等于d％时，泵转速参考图5中b2曲线的变化，以小于v1的速率v3降低泵转速的频率，使出口压力值降低到第二预设压力值a2。
68.作为一种可选的实施例，流量调节模块还用于减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第二预设压力值的情况下，在第三时长内持续以第四速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第三时长后的第四时长内持续保持在第二开度，其中，第二开度为在第三时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
69.示例地，对设关的末端负载的流量调节阀进行调节，参考图5中c2曲线的变化，以小于v2的速率v4来减少流经负载的流量，并调节流量调节阀的开度，经过t3(例如，10秒)后调节阀开度维持t4(例如，5秒)，以此反复，直到流量调节阀完全关闭，其中，t2可以是预设区间(例如，10～15秒)的任一时长，t4可以是预设区间(例如，5～10秒)的任一时长，本技术对此不作具体限定。
70.由于出口压力值减少较大，便通过降低泵的转速，延长流体的输送时间，减缓液冷内部压力变化速度。
71.作为一种可选的实施例，转速控制模块还用于在与目标泵连接的负载数量为第三数量的情况下，若目标泵的出口压力值大于或等于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第三预设压力值；若出口压力值小于压力阈值，则以第五速率降低目标泵的转速，以使出口压力值降低至第四预设压力值，其中，第三数量为梯度式控制表中处于第三梯度范围的数量。
72.示例地，第二梯度范围为可以是(0，50％]，表示第二梯度范围的负载数量大于0，且小于或等于总负载的50％。
73.具体地，本技术中的压力阈值可以设置为最大压力值的二分之一。
74.图6为本技术提供的另一种转速及流量变化图，主要应用于设开负载数量为第三数量的情况。
75.对于负载设开数量在第二梯度范围的情况下，控制出口压力值降至a3(执行第一阶段的操作)，a3占最大压力值的25％～50％，若当前的出口压力值已经低于最大压力值的50％，则执行第二阶段的操作。
76.第一阶段对应的操作为：当部分末端负载设关，液冷系统总的负载减少较小，控制出口压力值降低到a3。泵转速参考图6中b3曲线的变化，以小于v3的速率v5降低泵转速的频率，使出口压力值降低到第三预设压力值a3，维持时间t5(例如，10秒)。
77.第二阶段对应的操作为：控制出口压力值从第三预设压力值a3降低到第四预设压力值a4(占最大压力值的10％～25％)，以小于v3的速率v5降低泵转速的频率，使出口压力值降低到第四预设压力值a4，维持时间t5(例如，10秒)后泵关闭。
78.本技术通过梯度式控制出口压力值，有效调节泵的转速，避免泵无用的工作能耗。
79.作为一种可选的实施例，流量调节模块还用于执行减少流量并减小开度，具体为：在出口压力值降低至第三预设压力值或第四预设压力值的情况下，在第五时长内持续以第六速率减少流量，并将流量调节阀的开度在第五时长后的第六时长内持续保持在第三开度，其中，第三开度为在第五时长的终止时刻时流量调节阀的开度；流量调节模块还用于迭代执行减少流量并减小开度的步骤，直至流量调节阀关闭。
80.示例地，对设关的末端负载的流量调节阀进行调节，参考图6中c3曲线的变化，以小于v4的速率v6来减少流经负载的流量，并调节流量调节阀的开度，持续时间t3(例如，10秒)后调节阀开度维持t6(例如，10秒)，以此反复，直到流量调节阀完全关闭。
81.本技术结合流量调节阀的关闭速度控制，降低管内流速，延长管路关闭时间，减少水锤压力。
82.作为一种可选的实施例，流量调节模块还用于在流量调节阀的开度达到开度阈值的情况下，控制流量调节阀的开度固定在开度阈值，直至流量调节阀关闭。
83.示例地，流量调节阀在调节开度的过程中，若执行的是第一阶段，则在开度达到开度阈值k时，将开度保持为k不变；若执行的是第二阶段，则在开度达到开度阈值k时，将开度保持为k不变，直至泵关闭，此时调节流量阀也关闭。
84.本技术还提供一种可选地的梯度式控制表，如表1所示：
85.表1
86.总末端负荷设开泵目标出口控制压力泵最大转速(0，25％]m1％n1(25％，50％]m2％n2(50％，75％]m3％n3(75％，100％]m4％n4(100％，+∞]a0n5
87.其中，泵目标出口控制压力和最大转速如表1所示，按总末端负荷设开来给定，a0为最大出口压力值，m1％～m4％为a0的百分比，n1～n5为泵的最大转速，用于限制不同梯度时泵的最大转速。泵降转速速率v1≥v3≥v5，流量阀关小速率v2≥v4≥v6，m1％：10～25％；m2％：25～50％；m3％：50～75％；m4％：75～100％；转速：n1≤n2≤n3≤n4≤n5。
88.需要说明的是，上述表中的数值可以根据实际情况进行调整，本技术不作具体数值的限定。
89.如图7所示，本技术还提供一种液压系统的示意图，其中，2泵(可包含储液罐元器件)为液冷系统提供动力，1压力传感器1用于检测泵的进口压力值，3压力传感器2用于检测泵的出口压力值，4-换热器为液冷系统供冷的换热器，末端1和末端2为近距离用户末端(对应本技术的负载)，末端1连接着5-流量阀1，末端2连接着6-流量阀2，末端n为远距离用户末端(对应本技术的负载)，末端n连接着n-流量阀n，每个末端均连接一个流量阀(对应本技术的流量调节阀)。接下来对该示意图展开具体说明。
90.作为一种可选的实施例，转速控制模块包括：目标泵，用于通过输送流体来为液冷系统提供动力；压力传感器，与目标泵连接，用于检测目标泵的出口压力值；换热器，与目标泵连接，用于冷却目标泵输出的流体。
91.可选地，转速控制模块还包括用于检测目标泵的进口压力值的压力传感器，检测
进口压力值是为了检测泵是否能够正常使用。
92.作为一种可选的实施例，流量调节模块包括：多个流量调节单元，用于调节流经负载的流量，其中，各个流量调节单元通过并联连接。
93.可选地，负载分为近距离用户末端负载和远距离用户末端负载。
94.作为一种可选的实施例，流量调节单元包括流量调节阀和负载，流量调节阀和负载连接，流量调节阀用于按照流量调节策略调节流经负载的流量。
95.具体地，通过调节流量调节阀的开度就可以调节流经负载的流量。
96.本技术通过一种液冷方法，包括：利用梯度式控制表确定与液冷系统的目标泵连接的负载数量匹配的转速控制策略和流量调节策略，其中，梯度式控制表用于记录梯度式的转速控制策略以及流量调节策略；按照转速控制策略控制目标泵的转速；在目标泵的转速达到预设条件的情况下，按照流量调节策略调节液冷系统的流量调节阀的流量。通过梯度式控制表来确定与负载数量匹配的转速控制策略以及流量调节策略，并且按照上述策略调整目标泵的转速以及流经负载的流量，解决了按固定转速运行或者按泵的某个出口压力值控制泵的转速会增加系统能耗的问题。
97.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。