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CN105026873B - 冷却系统的控制装置 - Google Patents

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CN105026873B
CN105026873B CN201480013148.7A CN201480013148A CN105026873B CN 105026873 B CN105026873 B CN 105026873B CN 201480013148 A CN201480013148 A CN 201480013148A CN 105026873 B CN105026873 B CN 105026873B
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Abstract

在冷却系统中，无需高价的干湿球温度测量用的传感器，只用冷却水温度测量用的传感器就进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同等的控制，即使是在无法得到与冷却风扇或冷却水泵的转速相符的冷却效果的外界空气条件下，也减少变频器装置的能量消耗量。具备冷却塔(1)、冷冻机(2)、设置于冷却塔(1)的冷却风扇(11)、使冷却水在冷却塔(1)与冷冻机(2)之间循环的冷却水泵(21)、检测冷却塔(1)的入口的冷却水温度的入口温度传感器(7)以及对冷却风扇(11)进行可变速控制的变频器装置(12)，其中，在变频器装置(12)的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度检测值(T2)上升的输出频率，以后基于所存储的输出频率来运转变频器装置(12)。

Description

冷却系统的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于空调设备等的、在冷却塔与冷冻机之间循环使用冷却水的冷却系统的控制装置。
背景技术
一般来说，用于空调设备等的冷却系统具备冷却塔、冷冻机以及作为冷却负载的空调机，在冷却塔中被冷却的冷却水通过冷却水泵被送至冷冻机，在冷冻机中与冷却空调机的冷水进行热交换。作为与这种冷却系统的控制装置有关的技术，例如在专利文献1中有所记载。
在该冷却系统中，由冷冻机制造的冷水通过冷水泵被送至空调机，经过与空调机的热交换后返回至冷冻机。另一方面，冷却塔中设置有用于对冷却水进行风冷的冷却风扇，在冷却塔中被冷却的冷却水通过冷却水泵被送至冷冻机，经过冷冻机内的热交换后返回至冷却塔。在该冷却水的配管上设置有检测冷却塔入口的冷却水温度的入口温度传感器和检测冷却塔出口的冷却水温度的出口温度传感器这双方或任一方。
作为这种冷却系统的控制方式，有“冷却风扇的控制”、“冷却水泵的控制”、“控制冷却风扇和冷却水泵这双方”等，基于冷却水的入口温度、出口温度的检测值来调节变频器(inverter)装置的输出频率，由此控制冷却风扇、冷却水泵的转速来调整冷却风的风量、冷却水的流量。
下面说明“冷却风扇的控制”，而关于“冷却水泵的控制”、“控制冷却风扇和冷却水泵这双方”也能够同样地考虑，无论哪个情况都是通过以下控制来进行控制的：以使冷却塔入口的冷却水温度固定的方式进行控制的入口温度固定控制、以使冷却塔出口的冷却水温度固定的方式进行控制的出口温度固定控制、或者以使冷却水的冷却塔入口温度与出口温度的温度差固定的方式进行控制的温度差固定控制。
通过控制冷却风扇而进行的入口温度固定控制如下：检测冷却塔入口的冷却水入口温度，通过变频器装置对驱动冷却风扇的风扇电动机的转速进行控制，使得冷却水入口温度的检测值与预先设定的入口温度设定值一致。
在该入口温度固定控制中，在冷却水入口温度低的情况下，不太需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此降低变频器装置的输出频率来降低风扇电动机的转速；反之在冷却水入口温度高的情况下，需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此提高变频器装置的输出频率来提高风扇电动机的转速。
另外，通过控制冷却风扇而进行的出口温度固定控制如下：检测冷却塔出口的冷却水出口温度，通过变频器装置对驱动冷却风扇的风扇电动机的转速进行控制，使得冷却水出口温度的检测值与预先设定的出口温度设定值一致。
在该出口温度固定控制中，在冷却水出口温度低的情况下，不太需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此降低变频器装置的输出频率来降低风扇电动机的转速；反之在冷却水出口温度高的情况下，需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此提高变频器装置的输出频率来提高风扇电动机的转速。
并且，通过控制冷却风扇而进行的温度差固定控制如下：根据冷却塔入口的冷却水入口温度和冷却塔出口的冷却水出口温度的检测值来求出冷却水入口温度与冷却水出口温度的温度差，通过变频器装置对驱动冷却风扇的风扇电动机的转速进行控制，使得该温度差成为固定温度。
在该温度差固定控制中，在冷却水入口与出口的温度差小的情况下，不太需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此降低变频器装置的输出频率来降低风扇电动机的转速；反之在温度差大的情况下，需要在冷却塔中对冷却水进行冷却，因此提高变频器装置的输出频率来提高风扇电动机的转速。
专利文献1：日本特开2000-283527号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述冷却系统中，冷却塔一般是利用水的蒸发热(潜热)的开放式冷却塔，无论是在上述入口温度固定控制、出口温度固定控制、温度差固定控制的哪一个情况下，都在冷却塔中利用蒸发热对冷却水进行冷却。
然而，该冷却方法是有限度的，在其原理上无法将冷却水温度降低到外界空气的湿球温度以下。在冷却塔中对冷却水进行冷却时，在外界空气温度高、外界空气湿度低的情况下冷却水温度显著下降，但在外界空气温度低、外界空气湿度高的情况下几乎无法期待冷却水温度的降低。
由于在上述入口温度固定控制、出口温度固定控制或温度差固定控制中与外界空气湿度无关地以使冷却水温度或冷却水温度差成为设定温度的方式控制冷却风扇的风扇电动机的转速，因此有时尽管处于几乎无法期待冷却塔中的冷却水温度的降低效果的外界空气条件，但还是超过所需程度地将风扇电动机的转速控制得高。
例如，在外界空气温度低、外界空气湿度高的情况下，不太能期待利用水的蒸发热来使冷却水的温度下降，因此不管怎么增大风扇电动机的转速，冷却水温度也不那么下降。若在这种情况下也进行入口温度固定控制、出口温度固定控制或温度差固定控制，则会为了使冷却水温度成为设定值而使输出频率逐渐上升，但是冷却水温度并不下降，因此变频器装置所输出的频率不久就达到上限频率(或最高频率、PID输出上限限幅)，变频器装置以该上限频率持续运转。
这样，存在以下问题：尽管由于外界空气条件而无法得到与风扇电动机的转速相符的冷却效果，但是变频器装置还是输出超过所需程度地高的频率，因此消耗无谓的电力。
作为针对该问题的对策，可考虑根据外界空气的干球温度与湿球温度的关系来计算相对湿度以控制变频器装置的输出频率。然而，在该情况下，除了冷却水温度测量用传感器以外，还需要用于测量外界空气的干球温度、湿球温度的干湿球温度测量用传感器等多个传感器，而且一般来说干湿球温度测量用传感器的价格高，因此存在装置的成本上升的问题。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种无需高价的干湿球温度测量用的传感器而只用冷却水温度测量用的传感器就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同等的控制的冷却系统的控制装置。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
另外，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
另外，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
另外，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
另外，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
另外，设本发明是一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置具备：入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇(或冷却水泵)进行可变速控制；以及湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的温度差，基于所存储的该温度差来控制上述冷却风扇(或冷却水泵)。
发明的效果
根据本发明，通过上述结构，只用冷却水入口温度传感器(以及冷却水出口温度传感器)就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同等的优化控制，即使处于例如外界空气温度低、外界空气湿度高的情况等那样无法得到与冷却风扇或冷却水泵的转速相符的冷却效果的外界空气条件，也能够减少变频器装置的能量消耗量。
附图说明
图1是表示本发明的冷却系统的概要结构图。
图2是表示本发明的第一实施方式的电路结构图。
图3是说明本发明的第一实施方式的控制动作的流程图。
图4是表示本发明的第二实施方式的电路结构图。
图5是说明本发明的第二实施方式的控制动作的流程图。
图6是表示本发明的第三实施方式的电路结构图。
图7是表示本发明的第四实施方式的电路结构图。
图8是表示本发明的第五实施方式的电路结构图。
图9是说明本发明的第五实施方式的控制动作的流程图。
图10是表示本发明的第六实施方式的电路结构图。
图11是说明本发明的第六实施方式的控制动作的流程图。
具体实施方式
图1是表示本发明的冷却系统的概要结构图。在图1中，1是利用外界空气对冷却水进行冷却的冷却塔，2是使在冷却塔1中被冷却的冷却水与对冷却负载进行冷却的冷水进行热交换的冷冻机，3是作为冷却负载的空调机，4是将冷却塔1与冷冻机2连结的冷却水配管，5是将冷冻机2与空调机3连结的冷水配管，6是设置于冷却水配管4的检测冷却塔1的出口温度T1的冷却水出口温度传感器，7是设置于冷却水配管4的检测冷却塔1的入口温度T2的冷却水入口温度传感器，8是设置于冷水配管5的检测冷冻机2的入口温度T4的冷水入口温度传感器，9是设置于冷水配管5的检测冷冻机2的出口温度T3的冷水出口温度传感器。
对于冷却塔1设置有洒水管(未图示)和由变频器装置12进行可变速控制的风冷用的冷却风扇11，由此能够将从洒水管喷洒出的冷却水通过与外界空气的接触来进行冷却。在冷却水配管4上设置有使冷却水循环的冷却水泵21，在冷水配管5上设置有使冷水循环的冷水泵31，分别通过变频器装置22、32对冷却水泵21和冷水泵31进行可变速控制。
由各温度传感器6、7、8、9检测出的冷却水温度T1、T2或冷水温度T3、T4的检测值被输入到变频器装置12、22、32，使用这些温度检测值和预先设定的设定值等来进行规定的运算，控制冷却风扇11、冷却水泵21、冷水泵31的转速来调整冷却风的风量、冷却水、冷水的流量。
图2是表示本发明的第一实施方式的电路结构图，在此以对作为负载的冷却风扇11进行控制的变频器装置12为例来进行说明。在图2中，121是设定冷却塔1的冷却水入口温度的设定值T2 *的设定器，122是去除在由冷却水入口温度传感器7(参照图1)检测出的入口温度检测值T2上叠加的噪声成分的滤波器，124是求出入口温度设定值T2 *与检测值T2之间的偏差ΔT2的加法运算部，126是由PI调节器或PID调节器构成的、以使上述偏差ΔT2为零的方式进行调节运算并将该运算值作为频率指令值f*而输出的调节部，127是产生基于频率指令值f*的频率以及与该频率对应的振幅的交流电压并供给到电动机13的变频器部。
131是基于冷却塔1的冷却水的入口温度检测值T2和频率指令值f*来控制变频器装置12的输出频率的湿球温度估计控制部。湿球温度估计控制部131在频率指令值f*达到上限频率(或最高频率、调节部126中的PID输出上限限幅)时进行动作，当达到上限频率时使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，找出并存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的输出频率f#(≈与湿球温度相当的频率)。以后，以所存储的该输出频率f#为新的频率指令值f*来运转变频器装置12，但是如果入口温度检测值T2达到了作为原始目标值的入口温度设定值T2 *、或者入口温度检测值T2相对于入口温度设定值T2 *上升了温度上升幅度ΔTo以上，则恢复为基于入口温度设定值T2 *的通常的入口温度固定控制。此外，能够使上述频率降低率根据来自对变频器装置12的各种参数进行设定变更的参数设定部(未图示)的设定而可变。
下面，参照图3的流程图来说明本发明的冷却系统的控制动作。
变频器装置12基于从上级控制器(未图示)等发出的运转指令来开始运转，在步骤S31中进行冷却水的入口温度固定控制。在该温度固定控制中，求出由设定器121预先设定的冷却水的入口温度设定值T2 *与经滤波器122去除了噪声的入口温度检测值T2之间的偏差ΔT2，将在调节部126中以使上述偏差ΔT2为零的方式进行调节运算所得到的值作为频率指令值f*而输出，变频器部127产生基于频率指令值f*的交流电压。
在步骤S32中，判断频率指令值f*是否达到上限频率，如果达到了上限频率(步骤S32，“是”)则进入步骤S33。在步骤S33中，判断是否经过了预先设定的计时时间，如果经过了计时时间(步骤S33，“是”)则进入步骤S34。此外，能够使上述计时时间根据来自对变频器装置12的各种参数进行设定变更的参数设定部(未图示)的设定而可变。这样，在湿球温度估计控制部131中，根据频率指令值f*达到上限频率且该状态经过了规定时间(预先决定的计时时间)，而开始湿球温度估计控制的动作。在此，频率指令值f*达到上限频率是指判断为在温度固定控制中冷却水需要进一步冷却的状态。
当湿球温度估计控制的动作开始时，在步骤S34中使频率指令值f*以预先设定的规定的频率降低率逐渐下降，在步骤S35中判断冷却水的入口温度检测值T2是否上升，如果冷却水的入口温度检测值T2未上升(步骤S35，“否”)，则返回到步骤S34。在此，将逐渐降低输出频率时的下限值设为预先设定的下限频率(或最低频率、调节部126中的PID输出下限限幅)。如果在步骤S35中冷却水的入口温度检测值T2上升(步骤S35，“是”)，则进入步骤S36。在步骤S36中，将即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的输出频率f#(在步骤S35中导致入口温度检测值T2上升的输出频率的前一个频率)视作与湿球温度相当的频率，存储此时的输出频率f#。以后以所存储的该输出频率f#为新的频率指令值f*来运转变频器装置12(步骤S37)。
之后，在步骤S38中基于冷却水入口温度传感器7的信号来监视冷却水的入口温度，如果入口温度检测值T2未达到入口温度设定值T2 *(步骤S38，“否”)则进入步骤S39，如果入口温度检测值T2达到入口温度设定值T2 *(步骤S38，“是”)则结束上述湿球温度估计控制，进行基于入口温度设定值T2 *的通常的冷却水的入口温度固定控制。
另一方面，在步骤S39中，判断入口温度检测值T2相对于入口温度设定值T2 *是否上升了预先决定的温度上升幅度ΔTo以上(是否T2≥T2 *+ΔTo)，如果温度的上升小于温度上升幅度ΔTo(步骤S39，“否”)，则返回到步骤S37来继续进行湿球温度估计控制，如果温度的上升为温度上升幅度ΔTo以上(步骤S39，“是”)，则结束上述湿球温度估计控制，进行基于入口温度设定值T2 *的通常的冷却水的入口温度固定控制。这是为了防备由于某种外界因素导致冷却水的入口温度不下降而入口温度检测值T2上升的情况，在入口温度检测值T2相对于入口温度设定值T2 *上升了温度上升幅度ΔTo以上时，判断为发生了某种环境变化，恢复为通常的冷却水的入口温度固定控制。此外，能够使温度上升幅度ΔTo根据来自对变频器装置12的各种参数进行设定变更的参数设定部(未图示)的设定而可变。
这样，在频率指令值f*达到上限频率的时间点，使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的输出频率f#，以后基于所存储的输出频率f#来运转变频器装置12，由此，只用冷却水入口温度传感器就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同样的优化控制。因此，即使处于例如外界空气温度低、外界空气湿度高的情况等那样无法得到与冷却风扇11的转速相符的冷却效果的外界空气条件，也能够减少变频器装置12的能量消耗量。
图4是表示本发明的第二实施方式的电路结构图，对具有与第一实施方式相同的功能的部分，标注相同标记并省略其说明。
图4中与图2的不同之处在于，设置了湿球温度估计控制部132来代替湿球温度估计控制部131。即，在湿球温度估计控制部131中，在变频器装置12的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的输出频率f#，基于所存储的该输出频率f#来控制冷却风扇11，与此相对地，在湿球温度估计控制部132中，在变频器装置12的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的温度T2 #，基于所存储的该温度T2 #来控制冷却风扇11。湿球温度估计控制部132在频率指令值f*达到上限频率时进行动作，当达到上限频率时使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，找出并存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的冷却水入口温度T2 #(≈湿球温度)。以后，以所存储的该冷却水入口温度T2 #为新的入口温度设定值来进行入口温度固定控制以运转变频器装置12，但是如果入口温度检测值T2达到了作为原始目标值的入口温度设定值T2 *、或者入口温度检测值T2相对于入口温度设定值T2 *上升了温度上升幅度ΔTo以上，则恢复为基于入口温度设定值T2 *的通常的入口温度固定控制。
下面，参照图5的流程图来说明本发明的冷却系统的控制动作，而步骤S51～S55与图3的步骤S31～S35相同，因此说明步骤S56以后的部分。
在图5中，当在步骤S55中冷却水的入口温度检测值T2上升时，在步骤S56中，将即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的冷却水温度视作与湿球温度相当的冷却水入口温度T2 #，存储此时的冷却水的冷却水入口温度T2 #。以后以所存储的该冷却水入口温度T2 #为新的温度设定值来进行入口温度固定控制以运转变频器装置12(步骤S57)。即，将所存储的冷却水入口温度T2 #作为新的设定值，求出其与经滤波器122去除了噪声的入口温度检测值T2之间的偏差ΔT2，将在调节部126中以使上述偏差ΔT2为零的方式进行调节运算所得到的值作为频率指令值f*而输出，变频器部127产生基于频率指令值f*的交流电压。
之后，在步骤S58中基于冷却水入口温度传感器7的信号来监视冷却水的入口温度，如果入口温度检测值T2未达到作为原始目标值的入口温度设定值T2 *(步骤S58，“否”)则进入步骤S59，如果入口温度检测值T2达到入口温度设定值T2 *(步骤S58，“是”)则结束上述湿球温度估计控制，进行基于原本由设定器121设定的入口温度设定值T2 *的通常的冷却水的入口温度固定控制。
另一方面，在步骤S59中，判断入口温度检测值T2相对于入口温度设定值T2 *是否上升了预先决定的温度上升幅度ΔTo以上(是否T2≥T2 *+ΔTo)，如果温度的上升小于温度上升幅度ΔTo(步骤S59，“否”)，则返回到步骤S57来继续进行基于冷却水入口温度T2 #的湿球温度估计控制，如果温度的上升为温度上升幅度ΔTo以上(步骤S59，“是”)，则判断为发生了某种环境变化而结束上述湿球温度估计控制，进行基于入口温度设定值T2 *的通常的冷却水的入口温度固定控制。
这样，在频率指令值f*达到上限频率的时间点，使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的入口温度检测值T2上升的冷却水入口温度T2 #，以后基于所存储的冷却水入口温度T2 #来进行入口温度固定控制，由此，只用冷却水入口温度传感器就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同样的优化控制。因此，即使处于例如外界空气温度低、外界空气湿度高的情况等那样无法得到与冷却风扇11的转速相符的冷却效果的外界空气条件，也能够减少变频器装置12的能量消耗量。
图6是表示本发明的第三实施方式的电路结构图，对具有与第一实施方式相同的功能的部分标注相同标记。
图6中与图2的第一实施方式的不同之处在于，以出口温度固定控制来代替入口温度固定控制。除了控制对象从入口温度T2替换成出口温度T1以外，本实施方式的动作与第一实施方式实质上相同，因此省略此处的说明。
图7是表示本发明的第四实施方式的电路结构图，对具有与第二实施方式相同的功能的部分标注相同标记。
图7中与图4的第二实施方式的不同之处在于，以出口温度固定控制来代替入口温度固定控制。除了控制对象从入口温度T2替换成出口温度T1以外，本实施方式的动作与第二实施方式实质上相同，因此省略此处的说明。
图8是表示本发明的第五实施方式的电路结构图，对具有与第一实施方式相同的功能的部分，标注相同标记并省略其说明。
第一实施方式实施冷却水入口温度固定控制，与此相对地，在第五实施方式中不同之处在于，实施将冷却水的入口温度与出口温度的温度差控制为固定的冷却水温度差固定控制。
在图8中，128是设定冷却水的冷却塔1的入口温度与出口温度的温度差的设定值T2-1 *的设定器，123是去除在由冷却水出口温度传感器6(参照图1)检测出的出口温度检测值T1上叠加的噪声成分的滤波器，125是求出入口温度检测值T2与出口温度检测值T1的温度差T2-1(＝T2-T1)的加法运算部，133是基于冷却塔1的入口与出口的温度差T2-1以及频率指令值f*来控制变频器装置12的输出频率的湿球温度估计控制部。
湿球温度估计控制部133在频率指令值f*达到上限频率时进行动作，当达到上限频率时使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，找出并存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的输出频率f#(≈与湿球温度相当的频率)。以后，以所存储的该输出频率f#为新的频率指令值f*来运转变频器装置12，但是如果冷却水的温度差T2-1达到了作为原始目标值的温度差设定值T2-1 *、或者冷却水的温度差T2-1相对于温度差设定值T2-1 *增大了温度上升幅度ΔTo以上，则恢复为基于温度差设定值T2-1 *的通常的温度差固定控制。
下面，参照图9的流程图来说明本发明的冷却系统的控制动作。
变频器装置12基于从上级控制器(未图示)发出的运转指令来开始运转，在步骤S71中进行冷却水的温度差固定控制。在该温度差固定控制中，根据由设定器128预先设定的温度差设定值T2-1 *与通过加法运算部125得到的温度差T2-1来求出偏差ΔT2-1，将在调节部126中以使偏差ΔT2-1为零的方式进行调节运算所得到的值作为频率指令值f*而输出，变频器部127产生基于频率指令值f*的交流电压。
在步骤S72中，判断频率指令值f*是否达到上限频率，如果达到了上限频率(步骤S72，“是”)则进入步骤S73。在步骤S73中，判断是否经过了预先设定的计时时间，如果经过了计时时间(步骤S73，“是”)则进入步骤S74，开始湿球温度估计控制的动作。
当湿球温度估计控制的动作开始时，在步骤S74中使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，在步骤S75中判断冷却水的入口与出口的温度差T2-1是否变大，如果冷却水的入口与出口的温度差T2-1未变大(步骤S75，“否”)，则返回到步骤S74。此外，将逐渐降低输出频率时的下限值设为预先设定的下限频率(或最低频率、调节部126中的PID输出下限限幅)。当在步骤S75中温度差T2-1变大时(步骤S75，“是”)，在步骤S76中，将即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的输出频率f#(在步骤S75中导致温度差T2-1变大的输出频率的前一个频率)视作与湿球温度相当的频率，存储此时的输出频率f#。以后以所存储的该输出频率f#为新的频率指令值f*来运转变频器装置12(步骤S77)。
之后，在步骤S78中基于冷却水入口温度传感器7和冷却水出口温度传感器6的信号来监视冷却水的温度差，如果温度差T2-1未达到温度差设定值T2-1 *(步骤S78，“否”)则进入步骤S79，如果温度差T2-1达到温度差设定值T2-1 *则结束上述湿球温度估计控制，进行基于温度差设定值T2-1 *的通常的温度差固定控制。
另一方面，在步骤S79中，判断温度差T2-1相对于温度差设定值T2-1 *是否增大了预先决定的温度上升幅度ΔTo以上(是否T2-1≥T2-1 *+ΔTo)，如果温度差的增大小于温度上升幅度ΔTo(步骤S79，“否”)，则返回到步骤S77来继续进行湿球温度估计控制，如果温度差的增大为温度上升幅度ΔTo以上(步骤S79，“是”)，则判断为发生了某种环境变化而结束上述湿球温度估计控制，进行基于温度差设定值T2-1 *的通常的温度差固定控制。
这样，在频率指令值f*达到上限频率时，使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的输出频率f#，以后基于所存储的输出频率f#来运转变频器装置12，由此，只用冷却水入口温度传感器和冷却水出口温度传感器就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同样的优化控制。因此，即使处于例如外界空气温度低、外界空气湿度高的情况等那样无法得到与冷却风扇11的转速相符的冷却效果的外界空气条件，也能够减少变频器装置12的能量消耗量。
图10是表示本发明的第六实施方式的电路结构图，对具有与第五实施方式相同的功能的部分，标注相同标记并省略其说明。
图10中与图8的不同之处在于，设置了湿球温度估计控制部134来代替湿球温度估计控制部133。即，在湿球温度估计控制部133中，在变频器装置12的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的输出频率f#，基于所存储的该输出频率f#来控制冷却风扇11，与此相对地，在湿球温度估计控制部134中，在变频器装置12的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的温度差T2-1 #，以后基于所存储的温度差T2-1 #来控制冷却风扇11。湿球温度估计控制部134在频率指令值f*达到上限频率时进行动作，当达到上限频率时使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，找出并存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的温度差T2-1 #(≈与湿球温度相当的温度差)。以后，以所存储的该温度差T2-1 #为新的温度差设定值T2-1 *来进行温度差固定控制以运转变频器装置12，但是如果冷却水的温度差T2-1达到了作为原始目标值的温度差设定值T2-1 *、或者冷却水的温度差T2-1相对于温度差设定值T2-1 *增大了温度上升幅度ΔTo以上，则恢复为通常的温度差固定控制。
下面，参照图11的流程图来说明本发明的冷却系统的控制动作，而步骤S91～S95与图9的步骤S71～S75相同，因此说明步骤S96以后的部分。
在图11中，当在步骤S95中温度差T2-1变大时，在步骤S96中，将即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的温度差视作与湿球温度相当的温度差T2-1 #，存储此时的冷却水的温度差T2-1 #。以后以所存储的该温度差T2-1 #为新的设定值来进行温度差固定控制以运转变频器装置12(步骤S97)。即，将所存储的温度差T2-1 #作为新的温度差设定值，求出其与运算出的温度差T2-1之间的偏差ΔT2-1，将在调节部126中以使上述偏差ΔT2-1为零的方式进行调节运算所得到的值作为频率指令值f*而输出，变频器部127产生基于频率指令值f*的交流电压。
之后，在步骤S98中基于冷却水入口温度传感器7和冷却水出口温度传感器6的信号来监视冷却水的温度差，如果温度差T2-1未达到作为原始目标值的温度差设定值T2-1 *(步骤S98，“否”)则进入步骤S99，如果温度差T2-1达到温度差设定值T2-1 *(步骤S98，“是”)则结束上述湿球温度估计控制，进行基于原本由设定器128设定的温度差设定值T2-1 *的通常的温度差固定控制。
另一方面，在步骤S99中，判断温度差T2-1相对于温度差设定值T2-1 *是否增大了预先决定的温度上升幅度ΔTo以上(是否T2-1≥T2-1 *+ΔTo)，如果温度差的增大小于温度上升幅度ΔTo(步骤S99，“否”)，则返回到步骤S97来继续进行基于温度差T2-1 #的湿球温度估计控制，如果温度差的增大为温度上升幅度ΔTo以上(步骤S99，“是”)，则判断为发生了某种环境变化而结束上述湿球温度估计控制，进行基于温度差设定值T2-1 *的通常的温度差固定控制。
这样，在频率指令值f*达到上限频率的时间点，使频率指令值f*以预先设定的频率降低率逐渐下降，存储即使降低频率指令值f*也不会导致冷却水的温度差T2-1变大的温度差T2-1 #，以后基于所存储的温度差T2-1 #来进行温度差固定控制，由此，只用冷却水入口温度传感器和冷却水出口温度传感器就能够进行与使用了干湿球温度测量用传感器的控制同样的优化控制。因此，即使处于例如外界空气温度低、外界空气湿度高的情况等那样无法得到与冷却风扇11的转速相符的冷却效果的外界空气条件，也能够减少变频器装置12的能量消耗量。
在上述第一实施方式～第六实施方式中，对通过变频器装置12来控制冷却风扇11的“冷却风扇11的控制”进行了说明，但是无论是在进行通过变频器装置22来控制冷却水泵21的“冷却水泵21的控制”、通过变频器装置12来控制冷却风扇11并且通过变频器装置22来控制冷却水泵21的“控制冷却风扇11和冷却水泵21这双方”的情况等的哪一个情况下，都能够同样地实施。
另外，在上述第一实施方式～第六实施方式中，为了应对外界空气条件发生变化的情况，也可以在经过了预先决定的固定时间的时间点，或者在输入了外部信号的时间点，暂时将通过湿球温度估计控制部进行的设定复位，而重新进行控制。在此，上述外部信号例如是每隔固定时间对外界空气条件、负载条件进行监视、在发生了规定幅度的变化时输入的信号。并且，关于上述复位，也可以设成能够选择是否进行复位动作。
附图标记说明
1：冷却塔；2：冷冻机；3：空调机；4：冷却水配管；5：冷水配管；6：冷却水出口温度传感器；7：冷却水入口温度传感器；8：冷水入口温度传感器；9：冷水出口温度传感器；11：冷却风扇；12、22、32：变频器装置；21：冷却水泵；31：冷水泵；121：设定器；122、123：滤波器；124、125：加法运算部；126：调节部；127：变频器部；131、132、133、134：湿球温度估计控制部。

Claims (17)

1.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇。
2.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇。
3.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；
变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却风扇。
4.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却风扇。
5.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却风扇。
6.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；
变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却风扇进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的温度差，基于所存储的该温度差来控制上述冷却风扇。
7.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却水泵。
8.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却水泵。
9.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；
变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的输出频率，基于所存储的该输出频率来控制上述冷却水泵。
10.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的入口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却水泵。
11.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
变频器装置，其以使上述冷却水温度的温度检测值与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致冷却水的出口温度上升的温度，基于所存储的该温度来控制上述冷却水泵。
12.一种冷却系统的控制装置，该冷却系统具备冷却塔、冷冻机、设置于上述冷却塔的冷却风扇以及使冷却水在上述冷却塔与上述冷冻机之间循环的冷却水泵，该冷却系统的控制装置的特征在于，具备：
入口温度传感器，其检测上述冷却塔的入口的冷却水温度；
出口温度传感器，其检测上述冷却塔的出口的冷却水温度；
运算部，其运算上述冷却水的入口温度与出口温度的温度差；
变频器装置，其以使上述温度差与预先决定并设定的设定值一致的方式运算指令值，产生基于该指令值的输出频率的交流电压来对上述冷却水泵进行可变速控制；以及
湿球温度估计控制部，其在上述变频器装置的输出频率达到上限频率的情况下，使输出频率逐渐下降，存储即使降低输出频率也不会导致上述温度差变大的温度差，基于所存储的该温度差来控制上述冷却水泵。
13.根据权利要求1、2、4、5、7、8、10、11中的任一项所述的冷却系统的控制装置，其特征在于，
在通过上述湿球温度估计控制部进行控制时上述温度检测值达到上述设定值的情况下，解除通过上述湿球温度估计控制部进行的控制。
14.根据权利要求3、6、9、12中的任一项所述的冷却系统的控制装置，其特征在于，
在通过上述湿球温度估计控制部进行控制时上述温度差达到上述设定值的情况下，解除通过上述湿球温度估计控制部进行的控制。
15.根据权利要求1、2、4、5、7、8、10、11中的任一项所述的冷却系统的控制装置，其特征在于，
在通过上述湿球温度估计控制部进行控制时上述温度检测值相对于上述设定值高出规定的温度上升幅度以上的情况下，解除通过上述湿球温度估计控制部进行的控制。
16.根据权利要求3、6、9、12中的任一项所述的冷却系统的控制装置，其特征在于，
在通过上述湿球温度估计控制部进行控制时上述温度差相对于上述设定值高出规定的温度上升幅度以上的情况下，解除通过上述湿球温度估计控制部进行的控制。
17.根据权利要求1～12中的任一项所述的冷却系统的控制装置，其特征在于，
在经过了预先决定的固定时间的时间点，或者在输入了外部信号的时间点，暂时将通过湿球温度估计控制部进行的设定复位。
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