CN201188038Y

CN201188038Y - 采暖散热器散热量检测系统

Info

Publication number: CN201188038Y
Application number: CNU2008200744825U
Authority: CN
Inventors: 马国富; 许仕君; 孙萍; 权力; 武放; 马惠; 刘威; 毛玉水
Original assignee: TIANJIN PRODUCT QUALITY SUPERVISION AND TESTING INSTITUTE
Current assignee: TIANJIN PRODUCT QUALITY SUPERVISION AND TESTING INSTITUTE
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2018-04-22

Abstract

采暖散热器散热量检测系统。包括：微机系统，电气控制系统，闭式热工小室，外环境保温室，水循环系统，风循环系统。按照GB/T13754－1992《采暖散热器散热量测定方法》标准要求设计。待检散热器置于闭式热工小室中，闭式热工小室外为外环境保温室，闭式热工小室与外环境保温室之间形成恒温风环绕风道，该环绕风道内设置有制冷系统、空气电加热器和风机，闭式热工小室内设有与微机系统连接的摄像机监控装置。水循环系统由循环泵，高位水箱，一次加热水箱，二次加热水箱，低位水箱，管路，换向采样称重系统以及被测试件组成。该检测系统可为各级质量监督检验部门及生产企业提供散热器散热量检测手段，提高检验结果的精度，高效、准确完成，其技术业内领先。

Description

采暖散热器散热量检测系统

【技术领域】：

本实用新型属于检测设备技术领域，特别涉及如散热器类产品的散热量检验测试装置。

【背景技术】：

根据相关专利信息网的检索，目前市场上类似散热器产品散热量的检测仪器有：

1.G01K17/16旋翼式新型户用热量表

该实用新型属于计量仪表技术领域。是一种用于住户单元采暖的旋翼式新型户用热量表。该实用新型的特征是流量检测机表为旋翼式多流束机表，温度检测由斜率A/D温度测量电路实现，流量测量采用无磁式流量传感器，温度测量采用精密配对的铂电阻温度传感器。应用该热量表，可实现载热流体耗散热量的高精度测量。

2.G01K17/16采暖系统用户用热计量及远程监控系统

采暖系统用户用热计量及远程监控系统，涉及一种对单管或双管采暖系统用户用热实施计量和远程监控的系统，由多个温度传感器和流量传感器以及监控器组成。温度传感器和流量传感器分别采集的水温数据和水流量数据以无线通信方式发送至监控器；监控器接收到水温数据和水流量数据后按预先设置的程序分别计算出采暖系统中各散热器的散热量，关闭或开通散热器的指令也以无线通信方式发送至相关的温度传感器并控制相关的控制阀关断或开启。该系统只能单独测量一个工况下的散热量，存在较大误差。

经检索并对相关文献分析对比结果表明：国内未见有采用摄像监控三工况连续无人值守试验方法，以及高精度热电阻，配以智能温度变送模块等综合技术特点的散热器散热量检测系统。

【发明内容】：

本实用新型目的是提高采暖散热器散热量的检测过程中，温度和流量控制的精度和稳定性。提供一种无人职守的快速采暖散热器散热量的检测系统。

本实用新型提供的采暖散热器散热量检测系统，包括：微机系统、电气控制系统、水循环系统、风循环系统；待检散热器置于闭式热工小室中，散热器两侧的管路中分别连接进水温度传感器和出水温度传感器，闭式热工小室中设置基准温度传感器，闭式热工小室外为外环境保温室，闭式热工小室与外环境保温室之间形成恒温风环绕风道，该环绕风道内设置有制冷系统、空气电加热器和风机；闭式热工小室内设有与微机系统连接的摄像机监控装置。

水循环系统包括：与散热器连接的回水管路、空冷器、流量调节系统(由流量控制系统和流量测量系统组成)，分水器的采样出口接入集水箱，集水箱放置在电子天平上，分水器的回水出口经管路接入低位水箱，低位水箱中的循环水经水泵依次送入一次加热水箱和高位水箱，再由高位水箱经二次加热水箱连接散热器的进水管。

采样称重系统由计算机计时，并且同步采集电子天平读数，使采样结果更科学准确。

流量调节系统由流量控制系统和流量测量系统组成，包括：流量传感器、玻璃转子流量计、流量调节阀、手动阀，流量传感器将流量信号传送至控制系统，计算机根据此信号通过流量调节阀调节流量。

流量调节阀包括不锈钢针阀，在阀杆周围的阀体上固定有电动阀支架和电动阀支架板，电动阀支架板内的阀杆上依次安装阀联接件和轴联接件，该轴联接件通过锁母与电动阀支架板上安装的步进电机轴固定连接，不锈钢针阀两端通过内螺纹变径接头接入管路系统中。步进电机接受计算机的控制信号控制不锈钢针阀的开启量，从而达到控制流量的目的。

微机系统主要包括计算机输出信号I/O和D/A转换控制相应执行元件，实现控温、计算、温度采集、打印测试报告、显示过程曲线等功能。人机对话窗口可逐一显示国标中所要求的24点温度值，并具备自诊断功能，即任意一点温度探头出现故障，计算机可自动排除该点产生的影响，并显示故障点位置，而不影响整个测试过程的正常进行。

电气控制系统主要包括能够实现微机系统与执行元件的强弱电转换，各类信号的转换与接口，输入输出控制(参见图2)。

闭式热工小室，内部净尺寸4000×4000×2800；所含主要元器件为散热器定位装置，传感器附着线，照明灯，湿度传感器，温度传感器；温度传感器布点数量为空间12点，内表面7点，基准点1点，进口水温1点，出口水温1点；湿度传感器布点数量空间1点；结构特点小室设有密封门，被测试件可方便地沿此门进入小室内，安放在试件定位架内。侧面设有检修梯，方便操作人员检修。

外环境保温室，采用厚度为100mm的聚氨酯夹芯彩钢板制成；内部净尺寸5000×5000×4000；提高了控温精度和稳定性，有利于外环境进入稳态。

风循环系统采用沈阳谷轮直冷空调机组与配有蒸发器的保温箱式风机联合运行，辅以可控加热器，使外环境达到国标中要求的稳态条件。制冷机组不仅具有过压、过热、低温启动等多项自诊断保护功能，而且由于主机采用低温酯类合成油，因此可做到在任何自然环境下终身免维护，长期无故障连续运行。

本实用新型的优点和积极效果：

本实用新型依据GB/T13754-1992《采暖散热器散热量测定方法》的要求设计，包括：微机系统、电气控制系统、热工小室、外环境保温室、水循环系统、风循环系统。具有以下特点：

1.国内首创摄像监控(如图1)三工况连续无人值守的试验方法，不仅完全满足标准测试方法的原意，而且温度检测采用了高精度的热电阻，配以分段线性化标定和处理的智能温度变送模块，采用高精度的数据采集卡，使温度检测的分辨率达到了0.01℃，检测精度优于1％，比国内同类检测设备提高了一个级别。

2.采用可接受高精度电磁流量计反馈信号的智能流量调节阀，使流量处于动态平衡中；该系统可以根据温度的设定值自动进行流量的控制，以做到在整个测试过程中的全自动进行，并实现控温、计算、温度采集、流量采集、打印测试报告、显示过程曲线等功能。

3.采用试验工况转换时的快速降温与水温快速平稳的方法，采用非保温备用水箱向主水箱注水，用不同的进出口管径差保证它们处在一个动态平衡中，使水快速降温，快速平稳。并且整个系统中热媒循环使用，达到了节能降耗的目的。

4.采用气动高精度分水器及高精度电子天平称重法测试流量。使用15ms级高精度气动分水器与精度为0.1‰电子天平，使流量测试精度达到了欧标的水平。

【附图说明】：

图1是散热器散热量检测系统结构示意图；

图2是电气控制系统方框图；

图3是流量调节系统示意图；

图4是流量调节阀示意图。

图5散热器散热量检测系统软件操作流程图。

图中，1出水口、2入水口、3玻璃转子流量计、4流量调节阀、5手动阀、6流量传感器、7不锈钢针阀、8阀联接件、9轴联接件、10步进电机、11电动阀支架、12螺钉、13锁母、14内螺纹变径接头。

【具体实施方式】：

实施例1

本实用新型提供的检测系统包括：微机系统、电气控制系统、热工小室、外环境保温室、水循环系统、风循环系统。

如图1热媒循环系统的低位水箱将水加热至设定值；通过水泵将水送至一次加热水箱(1号水箱)，再次加热后送至高位水箱，水箱中的水保持溢流状态，以稳定水压，高位水箱的水流入二次加热水箱(2号水箱)再进行一次加热，以补偿水温的下降，然后送至安装在闭式小室内的散热器。在散热器进出口设置温度传感器，测量热媒温度，热媒从散热器出口再送至流量控制系统和流量采样系统，小室外的环境层温度通过外环境保温室来防止与外环境的热交换；风循环系统采用变频制冷机组和电加热系统协同运行以将环境层稳定至设定值。按照标准要求在各加热水箱封闭小室和小室外各监测点，布置了温度传感器，通过温度采集模块采集温度并传送至计算机，由计算机系统运算后输出控制信号通过电器控制系统控制电加热系统和流量控制系统，实现闭环控制使之最终达到设定值要求，当温度和流量稳定后，由计算机系统发出指令启动采样系统，自动采集流量值并记录，最后由软件对采集的数据进行计算，得到散热量结果。散热量的计算过程如下：

1.散热量的计算公式为：

Q＝G_P(h₁-h₂)

Q-散热器的散热量，W；

G_P-热媒的平均流量，kg/s；

h₁-散热器进口处热媒的焓，J/kg；

h₂-散热器出口处热媒的焓，J/kg。

2.在三个工况下测得散热量值整理成下式：

Q＝A[(t_g+t_h)/2-t_n]^B＝A(ΔT)^B

Q-散热器的散热量，W；

t_g-散热器进口处热媒温度，℃；

t_h-散热器出口处热媒温度，℃；

t_n室内温度，采用小室内基准点的空气温度，℃。

系数A和B应通过最小二乘方法求得。

3.根据以上公式画出散热量Q与计算温差ΔT关系曲线，在曲线中求得

ΔT＝64.5℃时的散热量即为测试结果。

如图2为电气控制系统，采用摄像监控三工况连续无人值守的试验方法，完成对采暖散热器散热量的检测，符合GB/T13754-1992标准要求。温度测量采用PT100铂电阻和18B20半导体温度传感器，配以分段线性化标定和处理的智能温度变送模块，通过高精度的数据采集卡，将数据输入工控机。整个控制过程由软件系统监控，直至完成试验。

如图3为流量调节系统，热媒从散热器出口经过手动调节阀流经流量调节阀和玻璃转子流量计进入采样系统。采用可接受高精度电磁流量计反馈信号的智能流量调节阀，使流量处于动态平衡中；该系统可以根据温度的设定值自动进行流量的控制，以做到在整个测试过程中的全自动进行。

如图4为流量调节阀，采用不锈钢针阀，该阀通过阀联接件和轴联接件与步进电机的轴相连。计算机将流量测量系统采集到的数据通过运算输出高精度的控制信号，控制步进电机，在整个试验过程中对水流量进行全自动调节。

主要技术指标：

1、测温精度：基准点，进出口水温精度：0.1级

辅助温度精度：0.2级

2、基准点控温精度：±0.1℃

3、进出口水温控温精度：±0.2℃

4、环境控温精度：±0.5℃

5、流量控制精度：±2％

6、称重精度：1g

7、断电保护：试验中若遇突然停电时，设备应记录已完成的工况记录。

具体检测过程如下：

将散热器安装在封闭小室内的支架上，把进出水管用快速接头连结至散热器进出水口上。开启电气控制箱上的总电源，打开计算机系统运行测试软件(流程参见图5)，启动水泵，排出散热器中的空气。输入样品基本参数，设定各工况下的检测参数，开始测试；计算机将自动完成试验的全过程，试验完毕，打开测试软件的测试报告菜单可完成原始记录和检测报告的显示及打印输出。

Claims

1、一种采暖散热器散热量检测系统，包括：微机系统、电气控制系统、水循环系统、风循环系统；其特征在于：待检散热器置于闭式热工小室中，散热器两侧的管路中分别连接进水温度传感器和出水温度传感器，闭式热工小室中设置基准温度传感器，闭式热工小室外为外环境保温室，闭式热工小室与外环境保温室之间形成恒温风环绕风道，该环绕风道内设置有制冷系统、空气电加热器和风机；同时在闭式热工小室内设置有与微机系统连接的摄像机监控装置。

2、根据权利要求1所述的采暖散热器散热量检测系统，其特征在于与散热器连接的回水管路依次经空冷器、流量调节系统进入分水器，其中流量调节系统由流量控制系统和流量测量系统组成，分水器的采样出口接入集水箱和电子天平，分水器的回水出口经管路接入低位水箱，低位水箱中的循环水经水泵依次送入一次加热水箱和高位水箱，再由高位水箱经二次加热水箱连接散热器的进水管。

3、根据权利要求2所述的采暖散热器散热量检测系统，其特征在于流量调节系统包括：流量传感器、玻璃转子流量计、流量调节阀、手动阀，流量传感器将流量信号传送至控制系统，计算机根据此信号通过流量调节阀调节流量。

4、根据权利要求3所述的采暖散热器散热量检测系统，其特征在于所述的流量调节阀包括不锈钢针阀，在阀杆周围的阀体上固定有电动阀支架和电动阀支架板，电动阀支架板内的阀杆上依次安装阀联接件和轴联接件，该轴联接件通过锁母与电动阀支架板上安装的步进电机轴固定连接，不锈钢针阀两端通过内螺纹变径接头接入管路系统中；步进电机接受计算机的控制信号控制不锈钢针阀的开启量，从而达到控制流量的目的。