CN104615068B - 一种快热式热水器超温保护耐久性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快热式热水器超温保护耐久性测试系统，由试验主机和控制柜构成；试验主机包括机架，机架的下方安装有贮水箱，机架的中部于贮水箱上方安装有水槽，快热式水龙头通过样品固定座架设在水槽上方，快热式电热水器通过样品固定架固定在机架上，贮水箱、水槽、快热式水龙头及快热式电热水器通过供水系统相连接；控制柜包括操作台及其内部的控制电路；操作台包括显示器、工控电脑主机、操作按钮、操作键盘、PLC控制模块和输入输出模块。本发明能够模拟快热式热水器实际使用过程中可能出现的超温超压工作状态，并且能够连续进行快热式热水器标准所规定的耐久性测试，提高的工作效率，增加试验的精确度和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及快热式热水器的测试，尤其是涉及一种用于测试快热式热水器超温保护可靠性耐久性的测试系统。
背景技术
国家标准GB4706.11(对应IEC60335-2-35)家用和类似用途电器的安全快热式热水器的特殊要求中的结构章节中规定，相关的快热式热水器应装有符合要求的防止出水口水温过高的保护装置(热断路器或压力开关)，并且在元器件章节中对上述保护装置是否能满足标准规定的要求提出了具体的检测要求。24.102条款规定此类保护装置在相应的水源温度、压力条件下，经受50000个周期的温度变化试验；并在该耐久试验前后检测其超温保护动作温度或压力的变化值，不能超出规定的限值范围。目前国内仅有使用高低温交变箱等替代方法来实现该项目的检测，尚无具有集水温水压控制可对快热水器产品的保护装置进行温度变化循环耐久性试验的成熟的检测系统，对于检测机构和产品制造商来说缺少方便有效的设施来按相关产品标准中规定的要求来实施检测。
针对上述快热式热水器耐久性检测中存在的缺陷或不足，本申请人遂以多年从事本行业的经验和技术累积，积极地研究改良，终于在各方条件的审慎考虑下开发出本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其能够模拟快热式热水器实际使用过程中可能出现的超温超压工作状态，并且能够连续进行快热式热水器标准所规定的耐久性测试，提高的工作效率，且增加试验的精确度和一致性。
为达上述的目的及功效，本发明采用以下技术内容：
一种快热式热水器超温保护耐久性测试系统，由试验主机和控制柜连接构成；其中，
试验主机包括机架，机架的下方安装有贮水箱，机架的中部于贮水箱上方安装有水槽，测试样品包括快热式水龙头和快热式电热水器两种，其中快热式水龙头通过样品固定座架设在水槽上方，快热式电热水器通过样品固定架固定在机架上，恒温发热管和液位开关安装在贮水箱内，贮水箱、水槽、快热式水龙头及快热式电热水器通过供水系统相连接；供水系统包括进水管路、排水溢流管路及出水管路；进水管路连接自来水源，并经过第一电磁阀连接贮水箱底部；排水溢流管路连接下水道，并分别连接水槽底部、贮水箱底部以及上液位溢流口，并在贮水箱底部的排水溢流管路上连接有第一牙口式球阀；贮水箱具有两个出水口和一个回水口，其中第一出水口通过立式水泵和第一单向阀连接出水管路，第二出水口通过卧式水泵和第二单向阀连接出水管路，第二电磁阀和闸阀连接在回水口和出水管路之间作为回水管路；出水管路又依次连接管道过滤器、电动流量计、电动比例调节阀、压力传感器、第三电磁阀、水流开关、第二牙口式球阀后连接快热式水龙头和/或快热式电热水器的进水口；贮水箱、测试样品的出水口以及测试样品的热断路器上分别安装有温度传感器；此外，机架的底部安装有脚轮和脚杯；
控制柜包括操作台及其内部的控制电路；操作台包括显示器、工控电脑主机、电源开关、启动按钮、急停按钮及操作键盘；控制柜内部的控制电路分为弱电部分和强电部分；弱电部分包括PLC控制模块以及与其相连的模拟量输入模块、模拟量输出模块和两个显示仪表，其中PLC控制模块连接工控电脑主机、启动按钮、急停按钮，三个温度传感器的测量信号接入模拟量输入模块，模拟量输出模块的输出信号接至电动比例调节阀，电动流量计、压力传感器的测量信号分别接入两个显示仪表；强电部分包括交流市电线路，交流市电线路上连接有漏电断路器、交流接触器、电源开关、液位开关、变频器、固态继电器、开关电源及相序保护器，所述变频器连接并控制立式水泵和卧式水泵，所述固态继电器连接并控制恒温发热管，所述电流互感器连接到PLC控制模块，以测试样品内部的热断路器是否处于断开状态。
上述PLC控制模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、两个显示仪表采用的型号分别为：FX3U-16MR-ES-A、FX2N-4AD-TC、FX2N-2DA、AJ/C-H1KB1S2VO和XST/C-H1IB1S2VON。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明试验项目参数齐全，能够监控符合试验所需条件的水温、水压，工作时间以及停止时间，操作循环数等技术参数，以电脑操作界面方式显示，清楚直观，避免因出现人为读数误差而产生的不确定度，且控制精度高，完全满足国内及国际标准的要求。
2、本发明集成度高，自带温度和压力传感系统，水温、压力采用PLC控制技术，能够精确地按照标准要求实现温度周期变化控制，在一台设备上即能够完成对不同保护装置类型的耐久性试验并通过使用内置电路对样品进行试验结果符合性评定。
3、本发明操作方便，界面人性化，采用先进的专业控制电脑加数据处理模块技术进行人机对话，试验过程实现自动化。
4、本发明可靠性耐久性好，报警及保护装置完善，具有异常停机并报警功能，带有热水超温保护功能，水压过压报警功能。
5、本发明检测结果的一致性大幅提高，避免了由人员操作带来的不一致和连续监控产生的疲劳，因此也显著减轻了检测人员的工作强度，具有很高的实用价值。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术内容得到进一步的了解。为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的试验主机的正视透视图。
图3是本发明的试验主机的侧视透视图。
图4是本发明的控制柜的正视透视图。
图5是本发明的供水系统管路图。
图6是本发明的电路图之一。
图7是本发明的电路图之二。
图8是本发明的电路图之三。
注：上述附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
具体实施方式
一、以下详述本发明的设备结构：
请参阅图1，本发明由试验主机1和控制柜2两部分连接构成。
请参阅图1、图2和图3，试验主机1包括机架3，机架3下方安装有贮水箱4，机架3中部于贮水箱4上方安装有水槽5，贮水箱4内安装有恒温发热管10和液位开关11。机架3的底部安装有脚轮和脚杯12。本发明的测试样品(即测试对象)-快热式热水器包括两种型式，一是快热式水龙头7，二是快热式电热水器9。因此本发明测试样品的安装方式也分为两种，其中快热式水龙头7通过样品固定座6架设在水槽5上方，快热式电热水器9通过样品固定架8固定在机架3上。上述贮水箱4、水槽5、快热式水龙头7及快热式电热水器9通过一个供水系统100相连接。
请参阅图5，供水系统100包括进水管路、排水溢流管路及出水管路。进水管路连接自来水源，并经过电磁阀101连接贮水箱4底部。排水溢流管路连接下水道，并分别连接水槽5底部、贮水箱4底部以及贮水箱4的上液位溢流口，其中在贮水箱4底部的排水溢流管路上连接有牙口式球阀102。贮水箱4具有两个出水口和一个回水口，一个出水口通过立式水泵103和单向阀104连接出水管路，另一个出水口通过卧式水泵105和单向阀106连接出水管路。电磁阀107和闸阀108连接在回水口和出水管路之间，作为回水管路。出水管路又依次连接管道过滤器109、电动流量计110、电动比例调节阀111、压力传感器112、电磁阀113、水流开关114、牙口式球阀115后连接测试样品。此外，贮水箱4中、测试样品的出水口(水槽5中)以及测试样品的热断路器上，分别安装有温度传感器116、温度传感器117和温度传感器118。
请参阅图1和图4，控制柜2包括操作台及其内部的控制电路。操作台具有显示器201、工控电脑主机206、操作键盘205以及包括电源开关202、启动按钮203、急停按钮204在内的操作按钮。控制柜2内部的控制电路包括弱电和强电部分。
请参阅图6，弱电部分包括PLC控制模块301以及与其相连的模拟量输入模块302、模拟量输出模块303和两个显示仪表304、305。本实施例中上述各模块的型号分别为FX3U-16MR-ES-A、FX2N-4AD-TC、FX2N-2DA、AJ/C-H1KB1S2VO和XST/C-H1IB1S2VON，但本发明并不加以限制。其中，PLC控制模块301连接工控电脑主机206、启动按钮203、急停按钮204，三个温度传感器116、117、118的测量信号接入模拟量输入模块302，模拟量输出模块303的输出信号接至电动比例调节阀111，电动流量计110、压力传感器112的测量信号分别接入两个显示仪表304、305。
请参阅图7，强电部分包括交流市电线路，交流市电线路上连接有漏电断路器401、402、交流接触器403、404、电源开关202、液位开关11、变频器405、固态继电器406、开关电源407、相序保护器408及电流互感器409。变频器405连接并控制立式水泵103和卧式水泵105。固态继电器406连接并控制恒温发热管10。电流互感器409连接到PLC控制模块301的X2端子，以测试样品内部的热断路器是否处于断开状态。
上述图6和图7中的各电子器件均采用市售商品，铭牌标识请参阅图8。
二、以下详述本发明的工作原理：
本发明工作原理的依据是家用和类似用途电器的安全国家标准GB4706.1通用要求+GB4706.11快热式热水器的特殊要求和国际标准IEC60335-1通用要求和IEC60335-2-35快热式热水器的特殊要求。主要功能包括两大部分：温度试验和压力试验。
温度试验：PLC控制模块分别与供水系统的温度传感器连接并在操作台界面上显示相应的变化曲线和各项参数。通过监测快热式热水器出水口的水温，来控制给快热式热水器的供水量，进一步测得用于超温保护的热断路器的动作温度并进行对热断路器的耐久性试验。
压力试验：PLC控制模块分别与供水系统的压力传感器连接并在操作台界面上显示相应的变化曲线和各项参数。由水压系统给快热式热水器增压，通过监测快热式热水器压力敏感保护装置动作时的压力，来确定压力保护装置的平均动作压力值，进一步进行压力周期变化耐久性试验。
本发明是一台机电一体化的综合性试验系统，可以实现以下主要功能：水温控制、水压控制、水流量控制、耐久性周期操作、辅助功能：过热、过压保护，信息提示。
采用微电脑控制技术，对各试验参数实施多项目多通道控制，配备与标准规定的快热式热水器进行实时检测的高精度温度、压力传感探头，解决对各类快热式热水器不同温度和压力范围的适应性问题。
通过自动控制电动比例调节阀的水流量，温度传感器探测出水口的水温上升速率反馈来控制水温的上升速率达到标准规定的1K/min要求。按标准要求测得5次测试样品内的热断路器动作的温度值，记录测量值并计算显示其平均值。在完成温度变化的耐久性后，再与之前测试相同的方法测量20次，同样记录测量值并计算显示其平均值，以便对比试验前后热断路器的动作性能偏差是否仍在标准规定的范围内。
通过电动流量计调节流量，当流量减小时，测试样品的出水口温度上升，探测达到规定的最高值时自动增大流量以降低出水口温度。按照标准规定至水温达到最高值的中间值时即开始下一个周期的升温降温循环，如此往复记录循环次数，直到规定的次数发出试验结束讯号并自动停机。
另一方面，对于使用压力保护方式的测试样品，根据标准要求通过水泵给试样中水压在不通电情况下缓慢升高压力，同时压力传感器探测压力保护装置试验前后的5次/20次动作的压力平均值。压力试验的循环周期与温度试验周期类似。通过泵使每个周期包括在测试样品的额定压力和该值的中间值之间循环。
本发明所采用的温度传感器、压力传感器及电动流量计的设计范围能充分满足一般家用快热式热水器正常及非正常工作状态出现的技术参数要求，同时，本发明的测试精度符合国际实验室互认体系决议的要求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：由试验主机(1)和控制柜(2)连接构成；
所述试验主机(1)包括机架(3)，机架(3)的下方安装有贮水箱(4)，机架(3)的中部于贮水箱(4)上方安装有水槽(5)，测试样品包括快热式水龙头(7)和快热式电热水器(9)两种，其中快热式水龙头(7)通过样品固定座(6)架设在水槽(5)上方，快热式电热水器(9)通过样品固定架(8)固定在机架(3)上，恒温发热管(10)和液位开关(11)安装在贮水箱(4)内，贮水箱(4)、水槽(5)、快热式水龙头(7)及快热式电热水器(9)通过供水系统(100)相连接；
所述供水系统(100)包括进水管路、排水溢流管路及出水管路；进水管路连接自来水源，并经过第一电磁阀(101)连接贮水箱(4)底部；排水溢流管路连接下水道，并分别连接水槽(5)底部、贮水箱(4)底部以及上液位溢流口，并在贮水箱(4)底部的排水溢流管路上连接有第一牙口式球阀(102)；贮水箱(4)具有两个出水口和一个回水口，其中第一出水口通过立式水泵(103)和第一单向阀(104)连接出水管路，第二出水口通过卧式水泵(105)和第二单向阀(106)连接出水管路，第二电磁阀(107)和闸阀(108)连接在回水口和出水管路之间作为回水管路；出水管路又依次连接管道过滤器(109)、电动流量计(110)、电动比例调节阀(111)、压力传感器(112)、第三电磁阀(113)、水流开关(114)、第二牙口式球阀(115)后连接快热式水龙头(7)和/或快热式电热水器(9)；贮水箱(4)、测试样品的出水口以及测试样品的热断路器上分别安装有温度传感器(116、117、118)；
所述控制柜(2)包括操作台及其内部的控制电路；操作台包括显示器(201)、工控电脑主机(206)、电源开关(202)、启动按钮(203)、急停按钮(204)及操作键盘(205)；控制柜(2)内部的控制电路分为弱电部分和强电部分；
所述弱电部分包括PLC控制模块(301)以及与其相连的模拟量输入模块(302)、模拟量输出模块(303)和两个显示仪表(304、305)，其中PLC控制模块(301)连接工控电脑主机(206)、启动按钮(203)、急停按钮(204)，三个温度传感器(116、117、118)的测量信号接入模拟量输入模块(302)，模拟量输出模块(303)的输出信号接至电动比例调节阀(111)，电动流量计(110)、压力传感器(112)的测量信号分别接入两个显示仪表(304、305)；
所述强电部分包括交流市电线路，交流市电线路上连接有漏电断路器(401、402)、交流接触器(403、404)、电源开关(202)、液位开关(11)、变频器(405)、固态继电器(406)、开关电源(407)、相序保护器(408)及电流互感器(409)，所述变频器(405)连接并控制立式水泵(103)和卧式水泵(105)，所述固态继电器(406)连接并控制恒温发热管(10)，所述电流互感器(409)连接到PLC控制模块(301)以测试测试样品内部的热断路器是否处于断开状态；
所述压力传感器(112)用于检测所述测试样品中压力敏感保护装置动作时的动作压力；所述温度传感器(118)用于检测所述测试样品中热断路器动作时的动作温度。
2.根据权利要求1所述的快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：所述机架(3)的底部安装有脚轮和脚杯(12)。
3.根据权利要求1所述的快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：所述PLC控制模块(301)采用的型号为FX3U-16MR-ES-A。
4.根据权利要求1所述的快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：所述模拟量输入模块(302)采用的型号为FX2N-4AD-TC。
5.根据权利要求1所述的快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：所述模拟量输出模块(303)采用的型号为FX2N-2DA。
6.根据权利要求1所述的快热式热水器超温保护耐久性测试系统，其特征在于：所述两个显示仪表(304、305)采用的型号分别为AJ/C-H1KB1S2VO和XST/C-H1IB1S2VON。
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