CN113465969A - 冷冻干燥机性能测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冷冻干燥机性能测试装置及其测试方法，测试装置包括：用于提供待测空气的气源；与气源连通的加热加湿段；与加热加湿段连通的冷冻干燥机；冷冻干燥机的入口处设有第一温度传感器以及第一湿度传感器；冷冻干燥机的出口处设有第二温度传感器以及第二湿度传感器；气源包括供气罐以及设置在供气罐内的循环风机，循环风机与加热加湿段连通，冷冻干燥机的出风口与供气罐连通；气源、加热加湿段、冷冻干燥机之间均通过测试管路连接并形成闭环回路，在气源的一侧还设有稳压组件，用于保证测试管路内部的压力稳定。本申请中闭环回路减少气体损耗，使得气体快速稳定达到测试的参数要求，从而提高测试结果的准确性以及高效性。

Description

冷冻干燥机性能测试装置及其测试方法

技术领域

本申请涉及冷冻干燥机性能测试设备的技术领域，尤其是涉及一种冷冻干燥机性能测试装置及其测试方法。

背景技术

冷冻干燥机简称冷冻干燥机，冷冻干燥机的作用是将压缩空气冷却到生产所需的温度以及湿度，其工作原理为利用冷却媒介进行循环，带走压缩空气内的热量，同时将压缩空气内的水汽以及油等杂质进行冷却、排出，从而将压缩空气的温度和湿度保持在一定的范围，得到洁净的压缩空气。

根据不同使用场景的需求，冷冻干燥机具有不同的型号，对应的性能也不同，冷冻干燥机的性能参数主要有进出口温差，进出口压差以及进出口湿度差异，冷冻干燥机的性能参数对于合理安装使用的过程具有指导性意义。目前，通常的测试方法是利用压缩机向冷冻干燥机内通入固定流量的空气，然后在冷冻干燥机的入口端以及出口端分别设置测试温度，湿度的传感器，测试某一流量下的空气在一段时间内的参数变化，最后通过计算得出测试结果。

但是在测试过程中要求冷冻干燥机入口处的空气应当能够保证稳定的状态，即压力、温度以及湿度能够长期稳定，但是在实际测试过程中，压缩机供气时受到自身功率、外界环境等的影响，难以保持较为稳定持续的供气状态，并且压缩机要向达到稳定的供气状态要经过很长一段时间的初期运行，其供给的气体也难以保证精确的稳定状态，所以会导致测试结果不够准确，测试效率不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种冷冻干燥机性能测试装置及其测试方法，其具有能够准确、快速的测试出冷冻干燥机性能的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本申请提出了一种冷冻干燥机性能测试装置，其包括

用于提供待测空气的气源；

与气源连通的加热加湿段；

与加热加湿段连通的冷冻干燥机；

所述冷冻干燥机的入口处设有第一温度传感器以及第一湿度传感器；

所述冷冻干燥机的出口处设有第二温度传感器以及第二湿度传感器；

所述气源包括供气罐以及设置在供气罐内的循环风机，所述循环风机与加热加湿段连通，所述冷冻干燥机的出风口与供气罐连通；

所述气源、加热加湿段、冷冻干燥机之间均通过测试管路连接。

实现上述技术方案，加热加湿段可快速将待测试的气体调整到合适的温度和湿度，从而适应不同测试工况的需求；该测试装置的气源、冷冻干燥机、加热加湿段之间形成的测试管路为一个闭环回路，冷冻干燥机出口处的气体进入到供气罐中，使得供气罐中保持一定压力的气体，减少压力损失，从而使得整个闭环回路更快地达到稳定的状态，并且在达到稳压状态之后，压力损失非常小，能够有效减少循环风机的做工，压力也能够长久保持较为稳定的状态，从而保证测试的高效性以及准确性。

作为本申请的一个优选方案，所述供气罐连通有稳压组件，所述稳压组件包括：

稳压储气罐，所述稳压储气罐内设有稳压压力传感器，所述稳压储气罐与供气罐之间设有电磁调节阀；

与稳压储气罐连通的压缩机，所述压缩机用于向稳压储气罐内补入气体；

所述测试管路上设有反馈压力传感器，所述反馈压力传感器电连接有控制终端，所述控制终端与电磁调节阀连接，所述控制终端与压缩机电连接，所述控制终端与稳压压力传感器电连接。

实现上述技术方案，闭环回路虽然损耗较小，但是由于管路泄露等仍然具有一定的损耗，当测试管路内的压力由于损耗降低时，反馈压力传感器会测试到，并将该信号传输给控制终端，控制终端控制电磁调节阀打开，从而使得稳压储气罐向供气罐内补入一定空气，同时控制终端还会控制压缩机向稳压储气罐内补入压力，保证稳压储气罐的压力稳定；待测试管路内的气体稳定时，控制终端则控制电磁调节阀关闭从而实自动精确控制闭环测试管路内的压力稳定，进一步提高测试的准确性，提高测试效率。

作为本申请的一个优选方案，所述加热加湿段包括：

混合腔；

设置在混合腔内的加热器，所述加热器连接有电源；

与混合腔连通的蒸汽供给管，所述蒸汽供给管上设有蒸汽调节阀。

实现上述技术方案，提出了一种加热加湿段的具体结构，待测气体经过混合腔被加热器加热，然后蒸汽管向混合腔供给蒸汽，从而控制待测湿度，综合起来，实现对待测气体湿度和温度的把控。

作为本申请的一个优选方案，所述第一温度传感器和第一湿度传感器、第二温度传感器以及第二湿度传感器同时与控制终端电连接，所述控制终端与电源电连接，所述控制终端与蒸汽调节阀电连接。

实现上述技术方案，第一方面，测得的数据全部传输给控制终端自动化处理，提高处理计算效率以及准确性；另一方面，当第一温度传感器以及第一湿度传感器测试到的数值出现较大波动时，同时向控制终端发送信号，控制终端分别控制加热器的启停以及蒸汽的供给，从而可以快速准确的调节混合腔内待测空气的状态，从而可以实现负反馈调节，保证冷冻干燥机的入口在测试时接收的气体符合测试规定，并且利用该负反馈调节，混合腔内的气体在负反馈调节系统的干涉下可以迅速地达到平衡状态，不需要经过很长时间的初步运行，提高测试效率。

作为本申请的一个优选方案，所述测试管路上还设有流量测试组件，所述流量测试组件与控制终端电连接。

实现上述技术方案，该测试装置还可以测试风量的变化，风量的稳定状态也能够有效反应测试管路内的气体是否稳定，结合反馈压力传感器更全面的判断测试管路是否处于稳定状态，进而保证测试过程中的稳定性，提高测试的准确性。

作为本申请的一个优选方案，所述流量测试组件包括与测试管路连通的多个分管、分别设置在每个分管上的孔板流量计以及分别设置在每个分管上的截止阀，所述截止阀位于测试管路与分管之间，所述孔板流量计的规格各不相同。

实现上述技术方案，多个孔板流量计规格不同，从而适应不同工况的测试过程，提高了适用性，可以用于多种工况风量的测试过程。

另一方面，本申请提出了一种冷冻干燥机的测试方法，基于上述冷冻干燥机的测试装置，其包括以下步骤：

Step1、设备安装；

Step2、在控制终端上设置好需要测量参数的标准值，同时启动压缩机以及循环风机，控制终端根据第一湿度传感器以及第二湿度传感器测试的数据与标准值分析比较，然后控制电源的启停以及蒸汽调节阀的启闭，使得混合腔内的气体快速达到要求；

Step3、控制终端通过反馈压力传感器以及流量测试组件得出闭环管路的压力是否处于稳定状态，然后控制电磁调节阀的启闭，保证测试管路处于稳压状态；

Step4、稳压传感器测试出稳压储气罐内的压力变化，将信号传输给控制终端，进而控制压缩机向稳压储气罐内补入气体；

Step5、待各项参数处于稳定状态持续20s-40s时，操作控制终端将计算的数据统计并计算，最终得出结果。

作为本申请的一个优选方案，在Step2中，采用的加热方式为等温加热。

实现上述技术方案，在冷冻干燥机的入口处可能存在湿度很高的待测试气体，一般是指湿度大于等于85％的空气，此时利用等温加热效率更高，提高测试效率。

作为本申请的一个优选方案，蒸汽加入时为多点喷射。

实现上述技术方案，提高蒸汽与空气之间的接触面积，使得混合腔内的被测空气更快更均匀地达到测试要求。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将测试回路设为闭环回路，减少气体损耗，并且增设了加温加热段，进而使得测试过程更快达到测试要求，在测试过程中气体压力稳定，提高测试的准确性；

2.通过设置稳压组件，进一步保证测试管路内的气体始终处于较为稳定的状态；

3.通过设置负反馈系统，使得控制终端能够自动高效地控制加热加湿段内气体的各种参数，从而更快更好地达到测试要求，测试过程能够及时调整，提高测试准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是该冷冻干燥机测试装置的整体工作原理示意图；

图2是主要用于表示测试装置测试系统的流程图；

图3是主要用于表示稳压组件以及负反馈系统的流程图。

附图标记：1、气源；11、供气罐；12、循环风机；2、加热加湿段；21、混合腔；22、加热器；221、电源；23、蒸汽供给管；231、蒸汽调节阀；3、冷冻干燥机；4、第一温度传感器；41、第一湿度传感器；42、第一压力传感器；5、第二温度传感器；51、第二湿度传感器；52、第二压力传感器；6、测试管路；71、稳压储气罐；711、稳压压力传感器；72、压缩机；73、反馈压力传感器；74、控制终端；75、电磁调节阀；8、流量测试组件；81、分管； 82、孔板流量计；83、截止阀。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本申请实施例公开的一种冷冻干燥机性能测试装置。其包括气源1、加热加湿段2以及待测试的冷冻干燥机3，气源1、加热加湿段2以及待测试的冷冻干燥机3 之间通过测试管路6连通，其中冷冻干燥机3的出口与气源1之间连通，从而形成闭合回路。在冷冻干燥机3的入口处设有用于检测空气温度的第一温度传感器4、用于检测空气湿度的第一湿度传感器41以及用于检测入口压力的第一压力传感器42，在冷冻干燥机3的出口处设有第二温度传感器5、第二湿度传感器51以及第二压力传感器52。通过冷冻干燥机3入口处以及出口处温度、湿度以及压力的测试，进行计算，即可得出冷冻干燥机3的处理性能，设计成闭环回路减少了空气的泄露，有效降低空气压力损耗，减少外界环境影响，使得检测空气较快达到相应的压力，并且保持长时间的稳定状态。

参照图1和图3，气源1包括一供气罐11以及设置在供气罐11内的循环风机12，循环风机12与加热加湿段2连通，空气被送入到加热加湿段2内进行合适的处理，从而快速达到需求的状态。加热加湿段2包括混合腔21、设置在混合腔21内的加热器22以及与混合腔21连通的蒸汽供给管23，其中加热器22连接有电源221，蒸汽供给管23上设有蒸汽调节阀231，第一温度传感器4以及第一湿度传感器41同时电连接有控制终端74，控制终端74与电源221以及蒸汽调节阀231均电连接。上述设定形成一个关于冷冻干燥机3入口处参数的负反馈系统，在控制终端74设定需求的参数的标准值，在第一温度传感器4以及第一湿度感应器获取参数数据后，将温度和湿度信号转化为电信号传输给控制终端74，控制终端74判断检测数据与标准值之间的差异，做出反馈信号，传输给电源221以及蒸汽调节阀231，从而快速精准得调节加热加湿段2对于空气的处理能力，从而使得加热加湿段2内的空气快速精准得达到设定要求，从而有效提高检测效率以及准确性。在测试过程中，该反馈系统会一直存在并且实时调整，从而进一步保证测试的准确性。

参照图1和图3，该测试装置还包括一稳压组件，稳压组件包括一稳压储气罐71，稳压储气罐71与供气罐11连通；还包括向稳压储气罐71内补气的压缩机72，用于将稳压储气罐71内维持稳定的压力状态；以及设置在测试管路6任意一处位置的反馈压力传感器73。其中在稳压储气罐71内设有稳压压力传感器711，在稳压储气罐71与供气罐11之间设有电磁调节阀75，控制终端74同时与稳压压力传感器711、电磁调节阀75以及压缩机72连通。

参照图1和图3，该稳压组件的工作原理具体为：反馈压力传感器73检测到测试管路6 内的压力信号，并传输给控制终端74，当压力降低时，控制终端74控制电磁调节阀75打开，向供气罐11以及测试管路6内补入适当恒压空气，使得测试管路6内的压力趋于稳定，与此同时，稳压压力传感器711检测稳压储气罐71内的压力信号并传输给控制终端74，如果稳压储气罐71内的压力降低，则控制终端74控制压缩机72向稳压供气罐11内补入空气，从而使得稳压供气罐11维持在稳定程度。

参照图1，在冷冻干燥机3的出口处还设有流量测试组件8，流量测试组件8包括同时与测试管路6连通的分管81、分别设置在每个分管81上的孔板流量计82以及分别设置在每个分管81上的截止阀83，流量测试组件8用于测试出测试管路6内的风量变化，如果检测出风量减小，并且压力传感器73检测出的管路压力同时减小，那么控制终端74更容易判断出管路内空气压力不足。在本实施例中分管81设有三个，孔板流量计82对应设置有三个不同规格，从而适应不同测试工况下的测试需求。

实施例2

一种冷冻干燥机3的性能测试方法，基于上述冷冻干燥机3性能测试装置，其包括以下步骤：

Step1、设备安装。先将气源1、加热加湿段2、冷冻干燥机3以及流量检测组件依次安装在相应的位置，再利用测试管路6将气源1、加热加湿段2、冷冻干燥机3以及流量检测组件之间连通，形成闭合回路，并依次安装相应的传感器、控制终端74以及电路连接；

Step2、在控制终端74上设置好需要测量参数的标准值，同时启动压缩机72以及循环风机12，控制终端74根据第一湿度传感器41以及第二湿度传感器51测试得到的数据与参数标准值分析比较，然后控制电源221的启停以及蒸汽调节阀231的启闭，使得加热加湿段2内的气体快速达到要求；在本步骤中，加热过程采用等温加热，从而提高加热效率，并且蒸汽的喷入采用多点喷射，在本实施例中采用多个喷射口，提高与空气接触的均匀性，使得空气更加均匀快速的被加热；

Step3、控制终端74通过反馈压力传感器73以及测试组件得出闭环管路的压力是否处于稳定状态，然后控制电磁调节阀75的启闭，保证测试管路6处于稳压状态；

Step4、稳压传感器测试出稳压储气罐71内的压力变化，将信号传输给控制终端74，进而控制压缩机72向稳压储气罐71内补入气体；

Step5、待各项参数处于稳定状态持续20s-40s时，操作计算机将计算的数据统计并计算，最终得出结果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于，包括：

用于提供待测空气的气源(1)；

与气源(1)连通的加热加湿段(2)；

与加热加湿段(2)连通的冷冻干燥机(3)；

所述冷冻干燥机(3)的入口处设有第一温度传感器(4)以及第一湿度传感器(41)；

所述冷冻干燥机(3)的出口处设有第二温度传感器(5)以及第二湿度传感器(51)；

所述气源(1)包括供气罐(11)以及设置在供气罐(11)内的循环风机(12)，所述循环风机(12)与加热加湿段(2)连通，所述冷冻干燥机(3)的出风口与供气罐(11)连通；

所述气源(1)、加热加湿段(2)、冷冻干燥机(3)之间均通过测试管路(6)连接。

2.根据权利要求1所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于：所述供气罐(11)连通有稳压组件，所述稳压组件包括：

稳压储气罐(71)，所述稳压储气罐(71)内设有稳压压力传感器(711)，所述稳压储气罐(71)与供气罐(11)之间设有电磁调节阀(75)；

与稳压储气罐(71)连通的压缩机(72)，所述压缩机(72)用于向稳压储气罐(71)内补入气体；

所述测试管路(6)上设有反馈压力传感器(73)，所述反馈压力传感器(73)电连接有控制终端(74)，所述控制终端(74)与电磁调节阀(75)连接，所述控制终端(74)与压缩机(72)电连接，所述控制终端(74)与稳压压力传感器(711)电连接。

3.根据权利要求2所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于：所述加热加湿段(2)包括：

混合腔(21)；

设置在混合腔(21)内的加热器(22)，所述加热器(22)连接有电源(221)；

与混合腔(21)连通的蒸汽供给管(23)，所述蒸汽供给管(23)上设有蒸汽调节阀(231)。

4.根据权利要求3所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于：所述第一温度传感器(4)、第一湿度传感器(41)、第二温度传感器(5)以及第二湿度传感器(51)同时与控制终端(74)电连接，所述控制终端(74)与电源(221)电连接，所述控制终端(74)与蒸汽调节阀(231)电连接。

5.根据权利要求1所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于：所述测试管路(6)上还设有流量测试组件(8)，所述流量测试组件(8)与控制终端(74)电连接。

6.根据权利要求5所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于：所述流量测试组件(8)包括与测试管路(6)连通的多个分管(81)、分别设置在每个分管(81)上的孔板流量计(82)以及分别设置在每个分管(81)上的截止阀(83)，所述截止阀(83)位于测试管路(6)与分管(81)之间，所述孔板流量计(82)的规格各不相同。

7.一种冷冻干燥机(3)的性能测试方法，根据权利要求1-6所述的冷冻干燥机性能测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

Step1、设备安装；

Step2、在控制终端(74)上设置好需要测量参数的标准值，同时启动压缩机(72)以及循环风机(12)，控制终端(74)根据第一湿度传感器(41)以及第二湿度传感器(51)的测试数据与标准值分析比较，然后控制电源(221)的启停以及蒸汽调节阀(231)的启闭，使得混合腔(21)内的气体快速达到要求；

Step3、控制终端(74)通过反馈压力传感器(73)以及流量测试组件(8)得出闭环管路的压力是否处于稳定状态，然后控制电磁调节阀(75)的启闭，保证测试管路(6)处于稳压状态；

Step4、稳压传感器测试出稳压储气罐(71)内的压力变化，将信号传输给控制终端(74)，进而控制压缩机(72)向稳压储气罐(71)内补入气体；

Step5、待各项参数处于稳定状态持续20s-40s时，操作控制终端(74)将测试的数据统计并计算，最终得出结果。

8.根据权利要求7所述的冷冻干燥机性能测试方法，其特征在于：在Step2中，采用的加热方式为等温加热。

9.根据权利要求8所述的冷冻干燥机性能测试方法，其特征在于：蒸汽加入时为多点喷射。

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