CN104076062A - 一种保温管道保温绝热性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保温管道保温绝热性能测试系统，包括多个热流传感器、温度传感器、通过热流传感器、温度传感器多通道同步采集供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据的信号采集装置；数据采集计算机，通过定时器串口与所述信号采集装置通信采集数据，向信号采集装置发送数据采集指令，接收所述信号采集装置传来的供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据，处理后实时显示在采集界面上，并存储于数据库中。本发明在满足测试标准的前提下，可实现热流、温度的多通道同步测量及存储，实时监控管道测试截面各测点位置的传感器数据及土壤温度、环境温度，经数据整合处理后，可随时导出测试热流密度及温度数据，方便管道散热损失测试及研究。

Description

一种保温管道保温绝热性能测试系统

技术领域

本发明属于保温管道保温绝热性能测试技术领域，具体涉及一种保温管道保温绝热性能测试系统。

背景技术

中华人民共和国城镇建设国家标准GB/T28638-2012《供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法》规定了城市供热管道保温结构散热损失的测试与保温效果的评定方法。其中提出了通过热流计法、表面温度法、温差法测得管道散热热流密度。

目前，市面上的热流计设备主要是单一的热流测量，且多用于建筑领域维护结构的测试，不适于供热管道。温度的测量手段很多，但为了领域的通用性，往往功能单一。这些对于供热管道保温结构散热损失的测试带来了许多困难与不便。尤其是对于管道工程的现场测试，不同管道种类、铺设方式（地上、管沟、直埋）、现场环境使得测试方案、传感器数量、布设位置存在较大差别，由于测试的热流、温度参数通道较多，松散的采集设备无法很好的实现数据的同步采集、监控与整合，无法保证整体的测试准确性且效率较低。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种用于供热领域供热管道保温结构散热损失热流及温度的测量、显示及记录的保温管道保温绝热性能测试系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种保温管道保温绝热性能测试系统，包括多个热流传感器、温度传感器，以及，

信号采集装置，连接所述热流传感器、温度传感器，用于通过所述热流传感器、温度传感器多通道同步采集供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据；

数据采集计算机，安装数据采用软件，用于通过定时器串口与所述信号采集装置通信采集数据，向所述信号采集装置发送数据采集指令，接收所述信号采集装置传来的供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据，进行处理后实时显示在采集界面上，并存储于数据库中备用。

所述信号采集装置包括多个热流传感器接口、多个温度传感器接口、分别对应连接所述热流传感器接口、温度传感器接口的A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块、通信模块以及为所述热流传感器接口、温度传感器接口、A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块以及通信模块提供工作电压的电源转换模块。

所述热流传感器接口为8个，分别为q1～q8，用于测量布设在供热管道上的8路热流信号；所述温度传感器接口为23个，分别是t1～t8、t21～t24、t31～t34、t41～t44、ta、te0、tE；其中，t1～t8用于测量布设在供热管道上的8路温度信号，t21～t24、t31～t34、t41～t44用于测量布设在直埋供热管道周围土壤中的12路温度信号，ta用于测量供热管道介质温度，te0用于测量直埋供热管道环境土壤温度，tE用于测量供热管道环境空气温度。

所述通信模块包括 RS485转RS232模块，所述A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块共同接入RS485网络后，通过所述 RS485转RS232模块转换后通过RS232接口与所述数据采集计算机通信。

所述电源转换模块用于将220伏交流电转换为24伏直流电压输出。

所述信号采集装置包括一箱体，所述箱体内设有信号采集面板，所述信号采集面板上设有所述电源转换模块的电源接口、所述热流传感器接口、温度传感器接口以及所述通信模块的通信接口。

所述热流传感器采用热电堆式热流传感器，可贴敷在管道保温结构的弧型表面；所述温度传感器采用PT100铂电阻温度传感器。

所述采集界面上进一步显示供热管道测试截面的传感器布设示意图。

本发明可满足现场专业的测试条件，在满足测试标准的前提下，可实现热流、温度的多通道同步测量及存储，实施监控管道测试截面各测点位置的传感器数据以及土壤温度、环境温度，经过数据整合处理后，可随时导出测试热流密度及温度数据，方便管道散热损失的测试及研究。

附图说明

图1是本发明实施例提供的信号采集装置的外观示意图；

图2是本发明实施例提供的信号采集装置的面板的示意图；

图3是本发明实施例提供的热流传感器的示意图；

图4本发明实施例提供的温度传感器的示意图；

图5是本发明实施例提供的信号采集装置的电路原理图；

图6是本发明实施例提供的数据采集计算机的数据采集界面；

图中：1. 信号采集装置，2. 信号采集面板，3. RS232接口，4.电源接口，5.电源指示灯，6. 热流传感器接口，7.温度传感器接口，8.热流传感器，9.温度传感器。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

请参阅图1~6所示，一种保温管道保温绝热性能测试系统，包括多个热流传感器8、多个温度传感器9，以及，

信号采集装置1，连接所述热流传感器8、温度传感器9，用于通过多个所述热流传感器8、温度传感器9多通道同步采集供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据；

数据采集计算机，安装数据采用软件，用于通过定时器串口与所述信号采集装置通信采集数据，向所述信号采集装置发送数据采集指令，接收所述信号采集装置传来的供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据，进行处理后实时显示在采集界面上，并存储于数据库中备用。

所述信号采集装置可实现多通道热流、温度传感器信号的同步采集，并且通过参数设置，可适应不同灵敏度热流传感器，所述信号采集装置将采集到的模拟信号转化为数字信号后通过数据线传递给预装有采集软件的数据采集计算机，数据采集计算机的采集软件对数据进行处理与整合可实现实时监控与存储。这样，通过数据采集计算机屏幕可方便监控各测点位置上的数据，并可以一定的文件，如电子表格Excel文件，形式将数据导出供研究与使用。

本发明实施例中，所述信号采集装置1包括多个热流传感器接口6、多个温度传感器接口7、分别对应连接所述热流传感器接口6、温度传感器接口7的A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块、通信模块以及为所述热流传感器接口、温度传感器接口、A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块以及通信模块提供工作电压的电源转换模块，其中，一个热电阻温度采集对应6个温度传感器接口，共设有4个。

为了适应多通道测试、同步采集数据的需要，本发明实施例中，如图1中所示，所述热流传感器接口6为8个，分别为q1～q8，用于测量布设在供热管道上的8路热流信号；如图1中所示，所述温度传感器接口7为23个，分别是t1～t8、t21～t24、t31～t34、t41～t44、ta、te0、tE；其中，t1～t8用于测量布设在供热管道上的8路温度信号，t21～t24、t31～t34、t41～t44用于测量布设在直埋供热管道周围土壤中的12路温度信号，ta用于测量供热管道介质温度，te0用于测量直埋供热管道环境土壤温度，tE用于测量供热管道环境空气温度。

参见图5所示，本发明实施例中，所述A/D数据采集模块可采用1个I7017 A/D数据采集模块，可采集8路电压信号，通过信号采集装置1的热流传感器接口6连接热流传感器8；所述热电阻温度采集模块可采用4个I7015 热电阻温度采集模块，每个I7015热电阻温度采集模可采集6路热电阻温度信号，4个I7015热电阻温度采集模通过信号采集装置1的温度传感器接口7连接温度传感器9；所述通信模块可采用1个I7052- RS485转RS232模块，上述各模块均通过供电电路与所述电源转换模块相连接。 

本发明实施例中，所述A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块通过RS485总线共同接入RS485网络后，通过所述RS485转RS232模块转换后通过RS232接口3与所述数据采集计算机通信。

具体的，可以直接连接带有RS232接口数据采集计算机，或通过转接线将RS232转化为USB接口的数据采集计算机（（对于没有串口的笔记本电脑，可通过转接线将RS232转化为USB接口）。

本发明实施例中，所述电源转换模块为1个24V直流开关电源，用于将220伏交流电转换为24伏直流电压输出给所述各个模块。

为了方便携带所述信号采集装置，本发明实施例中，将所述信号采集装置设计为箱体状的结构，参见图1所示，所述信号采集装置包括一箱体，所述箱体内设有信号采集面板2，所述信号采集面板2上设有所述电源转换模块的电源接口4、所述热流传感器接口6、温度传感器接口7以及所述通信模块的通信接口（如RS232接口）。

为了更好地测试管道的热流以及温度数据，所述热流传感器采用平板型的热电堆式热流传感器，可利用穿过保温管道保温结构和热流传感器的热流而产生温差来测量通过保温结构的热流密度，主要是利用热电堆将通过传感器的热流密度转化为电压信号输出到所述信号采集装置，一般包括一均质芯板以及与所述均质芯板连接的热电堆（表面温差传感器），并可采用软橡胶封装，矩形平板状，平面尺寸优选为100mm×50mm，从而可方便贴敷在管道保温结构的弧型表面进行测试；所述温度传感器采用PT100铂电阻温度传感器，使用耐高温三芯屏蔽电缆，采用三线制连接方式进行数据的采集。

所述的热流以及温度传感器封装后均进行防水处理。

需要说明的是，所述热流传感器及温度传感器的导线长度与封装形式应依据测试条件的不同而不同。

本发明实施例中，所述采集界面上进一步显示供热管道测试截面的传感器布设示意图。

参见图6所示，该图展示了数据采集计算机的采集界面，采集软件采用Visual Basic编写，通过定时器串口通信，向信号采集装置1的各采集模块发送字节指令，各采集模块回复所采到的传感器数据，采集软件将数据进行处理后，按预设形式实时显示在采集界面上，如图6左侧所示，按预设的表格列表的形式，将所采集的热流传感器、温度传感器采用的数据直观表示出来。

该数据采集计算机的采集软件可提供手动或自动保存两种数据保存设置的选择，开启自动保存后，软件自动保存采集的热流、温度数据，并可根据需要通过手动方式保存数据，并具有设置数据保存间隔时间的间隔时间设置模块，测试者可根据测试需要，设定相应的数据保存的间隔时间，如以分钟（min）为单位，设置为1、2 或3分钟等。

为了更加直观地进行显示，方便观察，该采集界面还进一步地给出了供热管道测试截面的热流传感器、温度传感器的布置图，这样，就可以通过该供热管道测试截面的传感器布置图随时了解热流传感器、温度传感器的布设位置以及所采集的数据。该布置图可以通过如图6中右侧，所示的供热管道测试截面图进行表示。

参见图6所示，以测试截面1号为例，8个热流传感器8布设在供热管道10的外圆表面上，分别对应所述8个通道的热流传感器接口q1～q8，12个温度传感器9布设在直埋供热管道周围土壤中，分别对应所述12个温度传感器接口t21～t24、t31～t34、t41～t44，其中，该12个温度传感器以供热管道测试截面图的中心为圆心，按不同半径按圆周分层布置（直埋）供热管道10周围土壤中不同半径范围处，自供热管道10向外，第一层土壤11布置对应t21～t24的4个温度传感器，第二层土壤12布置对应 t31～t344的4个温度传感器，第三层土壤13布置对应t41～t44的4个温度传感器，用于对应测量布设在直埋供热管道周围土壤中不同半径范围的12路温度信号。

通过所述的预装的采集软件可定时或手动记录测试数据，并存储在数据库中（如Access数据库中），并可根据时间与测试截面号进行查阅，采用手动或自动方式浏览采集的数据，采集软件可将数据导出成相应的文件，如Excel文件用于研究计算。

本发明保温管道保温绝热性能测试系统，主要应用于供热管道保温结构散热损失热流及温度的测量。本发明测试系统符合GB/T28638-2012《供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法》标准中对测试方法的要求，可通过在被测管道保温结构表面铺设热流传感器，在被测管道保温层、土壤、空气等环境中布设温度传感器，采集热流及温度信息，之后可利用热流计法、表面温度法或温差法得到管道的热流密度，结合管段及管网参数计算管段及管网的保温结构散热损失。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，包括多个热流传感器、温度传感器;以及，

信号采集装置，连接所述热流传感器、温度传感器，用于通过所述热流传感器、温度传感器多通道同步采集供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据；

数据采集计算机，安装数据采用软件，用于通过定时器串口与所述信号采集装置通信采集数据，向所述信号采集装置发送数据采集指令，接收所述信号采集装置传来的供热管道保温结构散热损失的热流及温度数据，进行处理后实时显示在采集界面上，并存储于数据库中备用。

2. 根据权利要求1 所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述信号采集装置包括多个热流传感器接口、多个温度传感器接口、分别对应连接所述热流传感器接口、温度传感器接口的A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块、通信模块以及为所述热流传感器接口、温度传感器接口、A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块以及通信模块提供工作电压的电源转换模块。

3. 根据权利要求2 所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述热流传感器接口为8个，分别为q1～q8，用于测量布设在供热管道上的8路热流信号；所述温度传感器接口为23个，分别是t1～t8、t21～t24、t31～t34、t41～t44、ta、te0、tE；其中，t1～t8用于测量布设在供热管道上的8路温度信号，t21～t24、t31～t34、t41～t44用于测量布设在直埋供热管道周围土壤中的12路温度信号，ta用于测量供热管道介质温度，te0用于测量直埋供热管道环境土壤温度，tE用于测量供热管道环境空气温度。

4. 根据权利要求2或3所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述通信模块包括 RS485转RS232模块，所述A/D数据采集模块、热电阻温度采集模块共同接入RS485网络后，通过所述 RS485转RS232模块转换后通过RS232接口与所述数据采集计算机通信。

5.根据权利要求2或3所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述电源转换模块用于将220伏交流电转换为24伏直流电压输出。

6. 根据权利要求2所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述信号采集装置包括一箱体，所述箱体内设有信号采集面板，所述信号采集面板上设有所述电源转换模块的电源接口、所述热流传感器接口、温度传感器接口以及所述通信模块的通信接口。

7.根据权利要求1所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述热流传感器采用热电堆式热流传感器，可贴敷在管道保温结构的弧型表面；所述温度传感器采用PT100铂电阻温度传感器。

8.根据权利要求1所述保温管道保温绝热性能测试系统，其特征在于，所述采集界面上进一步显示供热管道测试截面的传感器布设示意图。