CN110319463A - 一种利用空气计算折算热负荷的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种利用空气计算折算热负荷的系统和方法，该系统包括空气管路、燃气管路、测量管路、第一连接管路、第二连接管路和输出管路；空气管路、测量管路和输出管路顺次相连，输出管路设有输入压力计且输出管路接灶具；第一连接管路的两端分别接燃气管路和测量管路，且第一连接管路设有第一燃气阀；第二连接管路的两端分别接燃气管路的输出端和测量管路的输出端，且第二连接管路设有第二燃气阀；燃气管路设有燃气压力计和燃气调压阀；空气管路设有调压组件、空气压力计和空气进气阀，空气管路的输入端接空气压缩装置；测量管路设有温度计、湿度计、流量计前压力计、热式质量流量计和出气阀。本发明计算折算热负荷的方法兼具准确性和高效性。

Description

一种利用空气计算折算热负荷的系统和方法

技术领域

本发明涉及燃气具检测技术领域，尤其是一种利用空气计算折算热负荷的系统和方法。

背景技术

《GB 16410-2007家用燃气灶具》规定，灶具实测折算热负荷和铭牌标称额定热负荷偏差不应超过±10％，否则为不合格产品。因此灶具生产商都会在灶具生产线上设置检测工位，检测每一台灶具的折算热负荷及其它检测项是否合格。灶具折算热负荷测试需要使用燃气正常燃烧，使用燃气流量计和压力传感器等仪表测出对应的数据，最后通过《GB16410-2007家用燃气灶具》里的折算热负荷计算公式得出结果。

在实际使用过程中，发现有以下缺点：(1)在计算公式中，实际使用的气体相对密度需要测量并参与计算。而生产车间中一般使用压力配气装置，压力配气装置的配气精度相对比较低，配出来的气的相对密度并不稳定，对测试结果影响比较大，重复性较差。(2)使用容积式的燃气流量计测量燃气体积流量，这种流量计需要指针旋转整数圈并且测试1分钟以上，才能得出准确的数值。生产线上讲究产能和效率，往往只测试十多秒，这样的燃气流量读数不太准确，重复性比较差，导致测试结果误差较大。测试时间长了，数据相对准确，但是产能下降，影响企业效益。

发明内容

本发明提供一种利用空气计算折算热负荷的系统和方法，兼具准确性和高效性。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种利用空气计算折算热负荷的系统，包括空气管路、燃气管路、测量管路、第一连接管路、第二连接管路和输出管路；所述空气管路、测量管路和输出管路顺次相连，所述输出管路设有输入压力计且输出管路用于接灶具；所述第一连接管路的两端分别接燃气管路的输出端和测量管路的输入端，且第一连接管路设有第一燃气阀；所述第二连接管路的两端分别接燃气管路的输出端和测量管路的输出端，且第二连接管路设有第二燃气阀；所述燃气管路设有燃气压力计和燃气调压阀；所述空气管路设有调压组件、空气压力计和空气进气阀，所述空气管路的输入端接空气压缩装置；所述测量管路设有温度计、湿度计、流量计前压力计、热式质量流量计和出气阀；所述利用空气计算折算热负荷的系统还包括控制器，所述空气压力计、燃气压力计、输入压力计、温度计、湿度计、流量计前压力计、热式质量流量计、调压组件、空气进气阀、燃气调压阀、第一燃气阀、第二燃气阀和出气阀均与控制器相连。

优选的，所述调压组件包括减压阀和空气调压阀。

优选的，所述空气管路还连接有空气过滤器。

优选的，所述燃气管路还设有燃气输入阀和燃气过滤器。

优选的，所述燃气管路还连接有试火管路，所述试火管路的输出端连接有试火枪。

优选的，所述第二燃气阀设置在第二连接管靠近测量管路的一端，所述出气阀设置在测量管路的输出端。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种利用空气计算折算热负荷的方法，包括如下步骤：使用上述的利用空气计算折算热负荷的系统，空气压缩装置输入压缩空气，控制器调节调压组件，使空气输入压力达到预定测试压力；打开空气进气阀和出气阀，保持测试状态持续一定时间；获取空气压力计、温度计、湿度计、热式质量流量计和流量计前压力计的数据，控制器依据折算热负荷计算公式，计算灶具的第一折算热负荷。

优选的，还包括如下步骤：控制器关闭空气进气阀，由燃气供应装置向燃气管道输入燃气，调节燃气调压阀，使燃气输入压力达到预定测试压力；打开第一燃气阀，保持测试状态持续一定时间；由控制器获取燃气压力计、温度计、湿度计、热式质量流量计和流量计前压力计的数据，控制器依据折算热负荷计算公式，计算灶具的第二折算热负荷；将所述第一折算热负荷和第二折算热负荷进行对比，判断第一折算热负荷的准确性。

优选的，还包括如下步骤：关闭出气阀和第一燃气阀，打开第二燃气阀，向燃气管道输入燃气，对灶具进行点火燃烧测试。

本发明中，使用压缩空气进行折算热负荷计算，通过压缩装置和调压组件的配合，使输入空气的相对密度和压力保持稳定。使用热式质量流量计代替容积式燃气流量计，测试精度高，瞬时流量稳定且响应速度快。因此，本发明利用空气计算折算热负荷的方式，兼具准确性和高效性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的利用空气计算折算热负荷的系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的利用空气计算折算热负荷的系统的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种利用空气计算折算热负荷的系统，如图1所示，其其包括空气管路1、燃气管路2、测量管路3、第一连接管路41、第二连接管路42和输出管路5。这里的管路是指供气体流通的通道，通常可以是管道连接而成。所述空气管路1、测量管路3和输出管路5顺次相连，在输出管路5中设有输入压力计51，该输入压力计51用于检测在输入灶具前的气体压力。同时，输出管路5用于和灶具100相连，以向灶具100供应气体。通常，输出管路5的输出端通过宝塔与灶具100相连，这里的灶具100可以是燃气灶、集成灶等等。

第一连接管路41的两端分别接燃气管路2的输出端和测量管路3的输入端，则在无阻挡的情况下，燃气管路2、第一连接管路41、测量管路3和输出管路5为连通的通路。为此，在第一连接管路41上设有第一燃气阀43，以控制第一连接管路41的通断。第二连接管路42的两端分别接燃气管路2的输出端和测量管路3的输出端，则在无阻挡的情况下，燃气管路2、第二连接管路42和输出管路5为连通的通路。为此，在第二连接管路42设有第二燃气阀44，以控制第二连接管路42的通断。

燃气管路2设有燃气压力计24和燃气调压阀25，燃气压力计24用于检测燃气管路2中的压力，燃气调压阀25则可以调节燃气管路2输出的压力。燃气供应装置21向燃气管路2供应预定压力的燃气。空气管路1设有调压组件、空气压力计14和空气进气阀16，调压组件用于调节空气管路1中的压力，空气压力计14用于检测空气管路1中的压力，空气进气阀16则作为开关阀，用于控制空气管路1是否导通。空气管路1的输入端接空气压缩装置11，空气压缩装置11将空气压缩，再输入到空气管路1中。

测量管路3设有温度计31、湿度计32、热式质量流量计35、流量计前压力计33和出气阀34，温度计31检测测量管路3中气体的温度，湿度计32用于测量测量管路3中气体的湿度，热式质量流量计35用于检测测量管路3中气体的流量，流量计前压力计33用于检测测量管路3中的气体的压力，出气阀34控制测量管路3的导通。

该系统还包括控制器，控制器起到数据汇集、计算处理和发出指令的作用。所述空气压力计14、燃气压力计24、输入压力计51、温度计31、湿度计32、热式质量流量计35、流量计前压力计33、调压组件、空气进气阀16、燃气调压阀25、第一燃气阀43、第二燃气阀44和出气阀34均与控制器相连，空气压力计14、燃气压力计24、输入压力计51、温度计31、湿度计32和热式质量流量计35所检测到的数据发送到控制器，控制器即获取到相应的参数数值。调压组件、空气进气阀16、燃气调压阀25、第一燃气阀43、第二燃气阀44和出气阀34则由控制器的控制指令动作，进而实现阀门的压力调节或开闭。

如图2所示，为一种实施例的整个系统的电路控制部分的结构示意图。PLC71为核心控制部分，按钮73、电磁阀74和上位机72分别与PLC71相连，检测仪表75、采集模块76和PLC71顺次相连，该电路控制部分具有人机交互功能，通过按钮73可以向PLC71输入部分预设的参数。检测仪表75检测到的数据汇集到采集模块76，通过采集模块76发送至PLC71，PLC71与上位机通讯，并根据内部设定的程序来控制电磁阀74开启或关闭。

检测仪表75可以包括上述实施例的空气压力计14、燃气压力计24、输入压力计51、温度计31、湿度计32、流量计前压力计33和热式质量流量计35，电磁阀74则包括上述的调压组件、空气进气阀16、燃气调压阀25、第一燃气阀43、第二燃气阀44和出气阀34。

在一种实施例中，所述调压组件包括减压阀13和空气调压阀15，空气压缩装置11输入具有预定压力的压缩空气，减压阀13对输入的压缩空气进行减压，空气调压阀15将其调节至正常的测试压力。

进一步的，空气管路1还连接有空气过滤器12，该空气过滤器12接在空气管路1的输入端，对输入的压缩空气进行过滤。

在一种实施例中，所述燃气管路2还设有燃气输入阀22和燃气过滤器23。燃气输入阀22用于控制燃气管路2输入端导通或断开，燃气过滤器23用于对输入的燃气进行过滤。

在一种实施例中，所述燃气管路2还连接有试火管路6，所述试火管路6的输出端连接有试火枪，试火管路6的中间管路上还设有试火控制阀61，试火控制阀61用于控制试火管路6导通或中断，试火枪则用于试验灶具是否存在着漏气情况。

在一种实施例中，第二燃气阀44设置在第二连接管42靠近测量管路3的一端，并尽可能缩短第二燃气阀44和测量管路3之间的管路，且出气阀34设置在测量管路3的输出端，并尽可能靠近输出管路5。这样，在点火测试模式时，燃气不经过测量管路3，而是直接从第二连接管42供气，这样，可以减少出气阀34和第二燃气阀44后方残留的空气，缩短燃气流经路径的长度，从而缩短灶具点着火的时间，提升效率。

本发明实施例还提供一种利用空气计算折算热负荷的方法，该方法需要使用上述实施例的利用空气计算折算热负荷的系统，该方法具体包括如下步骤：

空气压缩装置11可以与控制器相连，在整个测试过程开始后，控制器向空气压缩装置11发出控制指令，控制空气压缩装置11开始工作，空气管路1开始输入压缩空气。当然，也可以在测试时，通过人工将空气管路1与空气压缩装置11相连。空气压力计14实时反馈空气管路1中的压力值，则控制器调节调压组件，使空气输入压力达到预定测试压力。控制器再打开空气进气阀16和出气阀34，则空气管路1中的空气将流经测试管路3和输出管路5，并最终输出到灶具100。灶具100状态需要提前设定，在测试折算热负荷时，灶具100的燃气调节开关应该保持在最大火位置。可以用2.5公斤重块压在灶具旋钮上，使其保持在最大火位置并且保持开阀。

为了各仪器可以检测到相关数据，需要保持这种测试状态持续一定时间。则空气压力计14、温度计31、湿度计32、流量计前压力计33和热式质量流量计35和输入压力计51分别获取到相关的检测数据，并汇总至控制器。控制器依据折算热负荷计算公式，计算出灶具的第一折算热负荷。下方的计算公式为现有的折算热负荷的计算公式：

式中：

φ——实测折算热负荷，单位为千瓦(kW)；

Q₁——0℃，101.3kPa状态下设计气的低热值，单位为兆焦耳每立方米(MJ/m³)；

v——实测燃气流量，单位为立方每小时(m³/h)；

d_a——标准状态下干试验气的相对密度；

d_mg——标准状态下干设计气的相对密度；

p_amb——试验时的大气压力，单位为千帕(kPa)；

p_s——设计时使用的额定燃气供气压力，单位为千帕(kPa)；

p_m——实测燃气流量计内的燃气相对静压力，单位为千帕(kPa)；

p_g——实测灶具前的燃气相对静压力，单位为千帕(kPa)；

t_g——实测燃气流量计内的燃气温度，单位为摄氏度(℃)；

s——温度为t_g时的饱和水蒸气压力，单位为千帕(kPa)(当使用干式流量计测量时，s值应乘以试验燃气的相对湿度进行修正)；

0.622——水蒸气理想气体的相对密度。

上式中，低热值Q1、干设计气dmg均为设定值，均已预先录入到控制器中。燃气流量由热式质量流量计35检测获得。干试验气的相对密度da可以在检测时由检测人员现场录入，也可以是事前存储在系统中，一般来说，空气的相对密度固定为1。试验时的大气压由大气压力变送器采集到并上传系统。燃气流量计内的燃气相对静压力为流量计前压力计33检测到的数据。灶具前的燃气相对静压力为输入压力计51检测到的数据。燃气温度则由温度计31检测获得，饱和水蒸气压力s根据温度计31的温度获得，具体的，系统存储有温度值与饱和水蒸汽压力对应表，在获取到温度值之后,系统可以查找该温度值所对应的饱和水蒸汽压力,即可获得饱和水蒸汽压力,当然，也可以由人工读取温度值并查找表后，手动录入到系统。燃气湿度则由湿度计32检测获得。

依据上式和检测到的参数，就可以计算出第一折算热负荷。对于具有多个炉头的，可重复上述操作，直到每个炉头的数据都测试完毕，得出测试结果。

在一种实施例中，该方法还包括如下步骤：可以人工改变测试模式，通过操作相关按钮使系统进入到点火测试模式，在点火测试模式下，控制器将关闭出气阀34，打开第二燃气阀44，燃气将通过第二连接管路42流动，进行灶具点火正常燃烧测试。具体通过人工测试进行灶具的点火性能、熄火保护装置、火焰状态以及用试火枪明火检漏等操作,以检测灶具是否符合要求。燃气不经过测量管路3，而是直接从第二连接管42供气，第二燃气阀44设置在第二连接管42靠近测量管路3的一端，并尽可能缩短第二燃气阀44和测量管路3之间的管路，且出气阀34设置在测量管路3的输出端，并尽可能靠近输出管路5，这样，可以减少出气阀34和第二燃气阀44后方残留的空气，缩短燃气流经路径的长度，从而缩短灶具点着火的时间，提升效率。人工检测完毕后，按下停止按钮，控制系统将切断所有阀门，结束测试。

在一种实施例中，可以用甲烷测试折算热负荷，作为空气测试折算热负荷的数据准确性对比验证。该方法还包括如下步骤：控制器关闭空气进气阀16，调节燃气调压阀25，使燃气输入压力达到预定测试压力。打开第一燃气阀43，则燃气将流经测试管路3和输出管路5，并最终输出到灶具100。为了各仪器可以检测到相关数据，需要保持测试状态持续一定时间，流量计前压力计33、温度计31、湿度计32、流量计前压力计33、热式质量流量计35和输入压力计51分别获取到相关的检测数据，并汇总至控制器。控制器将依据上述的折算热负荷计算公式，计算灶具的第二折算热负荷。其中，干试验气的相对密度da为测试的燃气的相对密度，其可以在检测时由检测人员现场录入系统。在计算得到第二折算热负荷之后，将第一折算热负荷与第二折算热负荷进行对比，判断第一折算热负荷是否准确。如果第一折算热负荷不在第二折算热负荷的预定数值范围内，则折算热负荷的计算不准确，需要重新检测。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种利用空气计算折算热负荷的系统，其特征在于：

包括空气管路、燃气管路、测量管路、第一连接管路、第二连接管路和输出管路；所述空气管路、测量管路和输出管路顺次相连，所述输出管路设有输入压力计且输出管路用于接灶具；所述第一连接管路的两端分别接燃气管路的输出端和测量管路的输入端，且第一连接管路设有第一燃气阀；所述第二连接管路的两端分别接燃气管路的输出端和测量管路的输出端，且第二连接管路设有第二燃气阀；所述燃气管路设有燃气压力计和燃气调压阀；所述空气管路设有调压组件、空气压力计和空气进气阀，所述空气管路的输入端接空气压缩装置；所述测量管路设有温度计、湿度计、流量计前压力计、热式质量流量计和出气阀；所述利用空气计算折算热负荷的系统还包括控制器，所述空气压力计、燃气压力计、输入压力计、温度计、湿度计、流量计前压力计、热式质量流量计、调压组件、空气进气阀、燃气调压阀、第一燃气阀、第二燃气阀和出气阀均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述调压组件包括减压阀和空气调压阀。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述空气管路还连接有空气过滤器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述燃气管路还设有燃气输入阀和燃气过滤器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述燃气管路还连接有试火管路，所述试火管路的输出端连接有试火枪。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述第二燃气阀设置在第二连接管靠近测量管路的一端，所述出气阀设置在测量管路的输出端。

7.一种利用空气计算折算热负荷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

使用权利要求1-6任一项所述的利用空气计算折算热负荷的系统，空气压缩装置输入压缩空气，控制器调节调压组件，使空气输入压力达到预定测试压力；

打开空气进气阀和出气阀，保持测试状态持续一定时间；

获取空气压力计、温度计、湿度计、热式质量流量计和流量计前压力计的数据，控制器依据折算热负荷计算公式，计算灶具的第一折算热负荷。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

控制器关闭空气进气阀，由燃气供应装置向燃气管道输入燃气，调节燃气调压阀，使燃气输入压力达到预定测试压力；

打开第一燃气阀，保持测试状态持续一定时间；

由控制器获取燃气压力计、温度计、湿度计、热式质量流量计和流量计前压力计的数据，控制器依据折算热负荷计算公式，计算灶具的第二折算热负荷；

将所述第一折算热负荷和第二折算热负荷进行对比，判断第一折算热负荷的准确性。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

关闭出气阀和第一燃气阀，打开第二燃气阀，向燃气管道输入燃气，对灶具进行点火燃烧测试。