CN102087234A - 恒功率岩土热物性测量仪 - Google Patents

恒功率岩土热物性测量仪 Download PDF

Info

Publication number
CN102087234A
CN102087234A CN2011100286857A CN201110028685A CN102087234A CN 102087234 A CN102087234 A CN 102087234A CN 2011100286857 A CN2011100286857 A CN 2011100286857A CN 201110028685 A CN201110028685 A CN 201110028685A CN 102087234 A CN102087234 A CN 102087234A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measuring instrument
property measuring
thermophysical property
power
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100286857A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102087234B (zh
Inventor
李英建
郑良村
马宁
郝君
魏巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Fangya GSHP Technology Co., Ltd.
Shandong Yateer Group Co., Ltd.
Original Assignee
李英建
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 李英建 filed Critical 李英建
Priority to CN 201110028685 priority Critical patent/CN102087234B/zh
Publication of CN102087234A publication Critical patent/CN102087234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102087234B publication Critical patent/CN102087234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成。本发明实现了岩土热物性测量仪在工程现场测试过程中的循环水的恒功率加热，有效提高了岩土热物性参数测量结果的准确性和可靠性，使地源热泵系统工程设计、预算、投资科学合理，保证地源热泵系统建成后的运行效果。

Description

恒功率岩土热物性测量仪
技术领域
本发明涉及岩土热物性测量技术领域，具体涉及一种恒功率岩土热物性测量仪。
背景技术
目前，在建筑行业中央(供热)空调中采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源的利用率，在节能减排方面有十分突出的优势。地源热泵技术在施工安装前，要进行地下岩土热物性参数测量(岩土导热系数)，测量值直接决定工程实施技术方案中的各项重要参数(如地下换热站所需的钻孔数量及深度)，从而直接影响地源热泵系统的投资和运行效果。
现有的岩土热物性参数测量方法是在地源热泵工程现场钻孔并埋设地埋管，地面上安装与地埋管相连通的测试装置构成闭合回路；回路中充满水，循环水被加热器加热并在回路中循环流动将热量与地下岩土交换，通过测试进出水管处循环水温度、压力、流量等参数进行岩土热物性参数核算；该工程现场测试过程按规定要持续24-72小时，整个过程不能中断且要求加热功率恒定。但工程现场大功率工程设备的启停、电力输送线距离较长等因素常导致工地现场电压波动较大、电压偏低，供电电源的问题会直接导致测试过程中加热器加热功率不恒定，使测试结果产生较大误差，直接影响地源热泵系统的工程设计、投资、运行效果。
发明内容
本发明的目的是采用PWM供电技术，提出一种加热器加热功率恒定的恒功率岩土热物性测量仪。
本发明采用的技术方案是：在岩土热物性测量过程中，对加热器的加热管供电采用PWM(脉宽调制)供电技术保证其加热功率的恒定，进而提高岩土热物性测试过程中各项参数的准确性可靠性。它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成；其中电功率检测电路由电功率检测芯片、电压互感器、电流互感器组成；PWM供电电路连接关系是：电功率检测电路串联在加热管供电回路中，电功率检测电路输出信号送入单片机，单片机输出控制信号到继电器，继电器触点串联在加热管供电回路中；电功率检测电路中电压互感器、电流互感器输出信号送入电功率检测芯片相关端口。
其工作原理是：恒功率岩土热物性测量仪液体循环系统加热器通过进、出水管和埋设的地埋管构成闭合回路；液体循环系统中水泵串联在闭合回路中使液体水循环流动；加热器的加热管通过PWM供电电路实现恒功率加热循环水。PWM供电电路中：电功率检测电路将检测输出信号送入单片机处理实时的监控加热管的加热功率，同时单片机将实时加热功率与设定值相比较，调节单片机输出PWM波的占空比，实时控制串联在加热管供电回路中的继电器的通断，达到将加热功率稳定在设定数值。
本发明的积极效果是：实现了岩土热物性测量仪在工程现场测试过程中的循环水的恒功率加热，有效提高了岩土热物性参数测量结果的准确性和可靠性，使地源热泵系统工程设计、预算、投资科学合理，保证地源热泵系统建成后的运行效果。
附图说明
图1是岩土热物性测量工程现场测试示意图；
图中：1-地埋管，2-岩土热物性测试仪。
图2是本发明的整体电路结构图；
图中：1-单片机，2-流量检测，3-循环水泵控制，4-恒功率PWM供电控制，5-加热管，6-桥式放大及AD转换，7-温度检测，8-功率检测，9-数据存储，10-万年历时钟，11-电池，12-功能按键，13-液晶显示器，14-串口通信。
图3是本发明的PWM供电电路原理图；
图中：1-电功率检测电路，2-总加热继电器，3-主加热管，4-调节加热管，5-调节加热管继电器，6-电压互感器，7-电流互感器，8-电功率检测芯片，9-单片机。
具体实施方式
如图1所示，在岩土热物性参数测量过程中，加热循环水在岩土热物性测量仪2与地埋管1构成的回路中循环流动，岩土热物性测量仪2通过在循环水系统中的各种传感器采集的信号完成岩土热物性参数测量。
如图2所示，恒功率岩土热物性测量仪的整体电路结构图。它包括单片机1，流量检测2，循环水泵控制3，恒功率PWM供电控制4，加热管5，桥式放大及AD转换6，温度检测7，功率检测8，数据存储9，万年历时钟10，电池11，功能按键12，液晶显示器13，串口通信14。其中单片机内部硬件资源和配置满足整个电路系统功能设计需要单片机1选用ATmega32型号即可；流量检测2采用FKTER系列超声波涡轮流量传感器测量流量；桥式放大及AD转换6是温度检测7的输出信号处理和转换电路，温度检测7采用PT1000铂热电阻温度传感器，保证温度测量精度；数据存储9可选用24LC512电擦写式只读存储器，其容量512KB可储存足够的测量数据信息。图中其它部分电路依靠现有技术电路设计硬件电路及选用电路元器件即可。
如图3所示，首先电功率检测电路1串联在主加热管3和调节加热管4的供电回路中。电功率检测电路1由电压互感器6、电流互感器7、电功率检测芯片8组成。电压互感器6和电流互感器7将采集信号提供给电功率测量芯片8。电功率测量芯片8选用高精度电能计量集成电路ADE7755，它能为单片机9提供功率测量脉冲，单片机9通过内部程序单位时间内检测脉冲数即可实时准确的测量加热功率。单片机9把实时测量的加热功率与设定值进行比较，调节PWM波的占空比，控制调节加热管继电器5的触点通断。加热时单片机9首先控制总加热继电器2闭合，加热管供电开始加热。为了保证加热功率恒定，将加热管分成了两级加热，一级是主加热管3，另一级是调节加热管4。主加热管3在总加热继电器2得电后，连续工作提供基础加热功率。总加热管继电器2选用电磁式继电器即可，继电器的线圈电压及触点容量满足电路正常工作要求。调节加热管4起到主要功率调节作用，调节加热管4由调节加热管继电器5控制其供电电源的通断。调节加热管继电器5受单片机9输出PWM波控制，其触点通断频繁，需选用符合电路要求的固态继电器。
本技术领域内技术人员按照上述电路设计方案和功能要求设计硬件电路和编写软件程序即可实施。

Claims (2)

1.一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成；PWM供电电路的连接关系是：电功率检测电路串联在加热管供电回路中，电功率检测电路输出信号送入单片机，单片机输出控制信号到继电器，继电器触点串联在加热管供电回路中。
2.如权利要求1所述的恒功率岩土热物性测量仪，其特征在于，所述的电功率检测电路由电功率检测芯片、电压互感器、电流互感器组成。
CN 201110028685 2011-01-17 2011-01-17 恒功率岩土热物性测量仪 Active CN102087234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110028685 CN102087234B (zh) 2011-01-17 2011-01-17 恒功率岩土热物性测量仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110028685 CN102087234B (zh) 2011-01-17 2011-01-17 恒功率岩土热物性测量仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102087234A true CN102087234A (zh) 2011-06-08
CN102087234B CN102087234B (zh) 2013-07-24

Family

ID=44099132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110028685 Active CN102087234B (zh) 2011-01-17 2011-01-17 恒功率岩土热物性测量仪

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102087234B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105684284A (zh) * 2013-10-06 2016-06-15 阿巴米纳博实验室有限责任公司 利用pwm的电池补偿系统
CN107525821A (zh) * 2017-09-27 2017-12-29 山东省地矿工程集团有限公司 现场热物性测试仪标定装置和方法
CN113608570A (zh) * 2021-06-22 2021-11-05 重庆大学 一种实现岩土原位热响应测试中恒定功率加热的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301829A (ja) * 2003-03-14 2004-10-28 Tokyo Electric Power Co Inc:The 物理量パラメータ測定方法及び装置並びにそれに用いるセンササポート装置
CN1815211A (zh) * 2006-02-27 2006-08-09 山东建筑工程学院地源热泵研究所 基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪及其方法
EP1944594A2 (en) * 2007-01-15 2008-07-16 Groenholland B.V. Method and apparatus for measuring the effective heat transfer in a system having a fluid circuit
CN101430317A (zh) * 2008-12-09 2009-05-13 山东建筑大学 非恒定功率条件下岩土热物性现场测试方法
US20100043468A1 (en) * 2005-06-06 2010-02-25 Alexander Lifson Pulse width modulation with discharge to suction bypass
CN101738002A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 同济大学 一种太阳能复合地源热泵的能量系统及其应用
CN101887040A (zh) * 2010-06-18 2010-11-17 哈尔滨工业大学 同步冷热响应岩土热物性测试仪
CN201917540U (zh) * 2011-01-17 2011-08-03 李英建 恒功率岩土热物性测量仪

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301829A (ja) * 2003-03-14 2004-10-28 Tokyo Electric Power Co Inc:The 物理量パラメータ測定方法及び装置並びにそれに用いるセンササポート装置
US20100043468A1 (en) * 2005-06-06 2010-02-25 Alexander Lifson Pulse width modulation with discharge to suction bypass
CN1815211A (zh) * 2006-02-27 2006-08-09 山东建筑工程学院地源热泵研究所 基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪及其方法
EP1944594A2 (en) * 2007-01-15 2008-07-16 Groenholland B.V. Method and apparatus for measuring the effective heat transfer in a system having a fluid circuit
CN101430317A (zh) * 2008-12-09 2009-05-13 山东建筑大学 非恒定功率条件下岩土热物性现场测试方法
CN101738002A (zh) * 2009-12-18 2010-06-16 同济大学 一种太阳能复合地源热泵的能量系统及其应用
CN101887040A (zh) * 2010-06-18 2010-11-17 哈尔滨工业大学 同步冷热响应岩土热物性测试仪
CN201917540U (zh) * 2011-01-17 2011-08-03 李英建 恒功率岩土热物性测量仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHUILI ZHANG ET AL: "Design and Realization of Soil Thermal Properties Measure Apparatus Based on SCM Named STC12C5A16S2", 《2010 NATIONAL VOCATIONAL EDUCATION OF COMMUNICATIONS AND INFORMATION TECHNOLOGY CONFERENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105684284A (zh) * 2013-10-06 2016-06-15 阿巴米纳博实验室有限责任公司 利用pwm的电池补偿系统
CN107525821A (zh) * 2017-09-27 2017-12-29 山东省地矿工程集团有限公司 现场热物性测试仪标定装置和方法
CN113608570A (zh) * 2021-06-22 2021-11-05 重庆大学 一种实现岩土原位热响应测试中恒定功率加热的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102087234B (zh) 2013-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104110878A (zh) 具有eco功能模式的电热水器及其控制方法
CN103398417B (zh) 基于室内外温差的热计量控制系统与热量分摊计算及控制方法
CN101957053A (zh) 热水器及其控制方法
CN206974932U (zh) 岩土热响应测试系统
CN201508338U (zh) 土壤热物性参数测量装置
CN102087234B (zh) 恒功率岩土热物性测量仪
CN102628817B (zh) 一种无人看管型土壤源热泵岩土热物性测试仪
CN113588601A (zh) 一种泥沙量自动监测仪及在线监测系统
CN201771737U (zh) 使水泵运行在最佳转速下的节电控制器
CN102901588B (zh) 热量计算装置及暖通系统
CN201917540U (zh) 恒功率岩土热物性测量仪
CN204694654U (zh) 组合式地源热泵岩土热物性和地埋管换热量测试仪
CN201672996U (zh) 超声波热量表
CN101587023A (zh) 基于地源热泵地埋管热交换能和阻力的测试仪及其方法
CN205228682U (zh) 基于压力计的超声波热量表
CN202119740U (zh) 一种岩土热物性及地埋管换热能力测试仪
CN202057367U (zh) 动态补偿式气体流量计
CN104964723B (zh) 一种无源流量传感器及无源流量测量显示控制系统
CN206618013U (zh) 供暖系统户端温度控制器测试平台
CN203203945U (zh) 一种浅层地热能测试仪
CN202486080U (zh) 一种无人看管型土壤源热泵岩土热物性测试仪
CN205664911U (zh) 一种用于超声波水表精度校准的系统
CN201893019U (zh) 一种智能单相全电量变送器
CN110578511A (zh) 一种温差式油井产油量测量装置及方法
CN2800248Y (zh) 地温能量分布检测实验设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: LI YINGJIAN

Effective date: 20140612

Owner name: SHANDONG YATEER GROUP CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: LI YINGJIAN

Effective date: 20140612

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Yingjian

Inventor after: Zheng Liangcun

Inventor after: Ma Ning

Inventor after: Hao Jun

Inventor after: Wei Wei

Inventor after: Gao Peng

Inventor before: Li Yingjian

Inventor before: Zheng Liangcun

Inventor before: Ma Ning

Inventor before: Hao Jun

Inventor before: Wei Wei

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI YINGJIAN ZHENG LIANGCUN MA NING HAO JUN WEI WEI TO: LI YINGJIAN ZHENG LIANGCUN MA NING HAO JUN WEI WEI GAO PENG

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 271019 TAIAN, SHANDONG PROVINCE TO: 250199 JINAN, SHANDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140612

Address after: 250199, No. 102, industrial South Road, Ji'nan, Shandong Province, room 419

Patentee after: Shandong Yateer Group Co., Ltd.

Patentee after: Li Yingjian

Address before: 271019 Shandong Province, Tai'an city Taishan District Daizong Street No. 223 Shandong University of Science and Technology

Patentee before: Li Yingjian

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151103

Address after: 9, 250014 building, Heping campus, Shandong Jianzhu University, 96 Lishan Road, Shandong, Ji'nan

Patentee after: Shandong Fangya GSHP Technology Co., Ltd.

Patentee after: Shandong Yateer Group Co., Ltd.

Patentee after: Li Yingjian

Address before: 250199, No. 102, industrial South Road, Ji'nan, Shandong Province, room 419

Patentee before: Shandong Yateer Group Co., Ltd.

Patentee before: Li Yingjian