CN201589758U

CN201589758U - 一种即热式土壤导热系数测量仪

Info

Publication number: CN201589758U
Application number: CN2009203508566U
Authority: CN
Inventors: 许东来; 周超; 张静; 丁良士; 戴九霄; 魏俊辉; 姜睿
Original assignee: NANJING MENERGY ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing University of Technology
Current assignee: NANJING MENERGY ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing University of Technology
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2019-12-31

Abstract

本实用新型公开了仪器测量技术领域中的一种即热式土壤导热系数测量仪。包括安置在便携箱体内的管路加热系统和控制系统，管路加热系统包括通过水管依次连接的进水口、过滤器、水泵、加热器、流量计和出水口；还包括第一温度传感器、第二温度传感器、旁通阀、旁路手阀、旁路电动阀、压力传感器、补水箱和补水阀；控制系统包括与控制模块相连的第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、压力传感器、触摸屏、功率表、数据发送模块、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器连接，还包括与第二继电器相连的互感器。本实用新型通过对管路加热器使用改装过的即热式电热水器，管路加热速度更快；同时，一起体积小巧兼具远程数据传输与控制功能。

Description

一种即热式土壤导热系数测量仪

技术领域

本实用新型属于仪器测量技术领域，尤其涉及一种即热式土壤导热系数测量仪。

背景技术

现有的土壤导热测量仪虽然能够较为准确的测量出土壤的导热系数，但其管路加热需要的时间比较长，并且占的面积比较大，从而导致整个仪器的效率比较低。随着地热工程的不断增多，研发高速度，高精度的导热测量仪器，成为亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对目前普遍采用的土壤导热系数测量仪器测量时间比较长、占用面积比较大，不适应高速度，高精度测量的要求的问题，提出一种即热式土壤导热系数测量仪，用以解决上述问题。

本实用新型的技术方案是，一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述测量仪包括管路加热系统和控制系统，所述管路加热系统包括水管、进水口、出水口、过滤器、第一温度传感器、水泵、加热器、流量计、第二温度传感器、旁通阀、旁路手阀、旁路电动阀、压力传感器、补水箱和补水阀；

所述进水口和所述出水口分别与地埋管连接；

所述进水口、过滤器、水泵、加热器、流量计和出水口依次通过水管连接；

所述进水口与过滤器之间，靠近进水口处设置第一温度传感器；

所述进水口和过滤器之间设置补水箱，补水箱通过补水阀与水管相连；

所述加热器包括加热器进水口和加热器出水口，所述加热器进水口和加热器出水口分别通过旁通阀与水管连接并组成旁通回路；在旁通阀之间的水管分别设置旁路手阀和旁路电动阀；

所述流量计和出水口之间分别设置第二温度传感器和压力传感器；

所述控制系统包括控制模块、数据发送模块、互感器、触摸屏、功率表、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

所述控制模块分别与第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、压力传感器、触摸屏、功率表、数据发送模块、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器连接；

所述互感器与功率表连接，并与第二继电器连接；

所述水泵与第一继电器连接；

所述旁路电动阀分别与第三继电器和第四继电器连接。

所述旁通阀采用三通阀门。

所述补水阀采用手阀或者电磁阀。

所述加热器采用即热式电热水器。

所述进水口和出水口还包括球形阀门。

所述数据发送模块与远端控制主机连接。

本实用新型提供的一种即热式土壤导热系数测量仪，通过对管路加热部分使用改装过的即热式电热水器，使得管路加热速度更快；同时，整个测量设备结构紧凑、体积小便于携带，并且具备远程数据传输与控制功能。

附图说明

图1是本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪的管路加热系统结构图；

图2是本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪控制系统连接示意图；

图3是采用本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪测量土壤导热系数的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步解释。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

图1是本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪的管路加热系统结构图。图1中，本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪的管路加热系统包括水管101、进水口102、出水口103、过滤器104、第一温度传感器105、水泵106、加热器107、流量计108、第二温度传感器109、旁通阀110、旁路手阀111、旁路电动阀112、压力传感器113、补水箱114和补水阀115。

进水口102和出水口103分别与U型地埋管的两头连接，再将U型地埋管埋于待测土壤下，则可进行待测土壤的导热系数测量。

进水口102、过滤器104、水泵106、加热器107、流量计108和出水口103依次通过水管101连接。

进水口102与过滤器104之间，靠近进水口102处，设置第一温度传感器105，用于测量进水口处的水温。

过滤器104用于过滤进水口进水时携带的泥沙等杂质。

水泵106用于带动水管101内的水进行循环。因为在测量土壤导热系数时，水管101与U型地埋管相连，并将U型地埋管埋于待测土壤下，由于重力作用，水在U型地埋管中保持静止，为了使水能够在水管101中循环流动，需要使用水泵106，带动水循环运动。

进水口102和过滤器104之间设置补水箱114，补水箱114通过补水阀115与水管101相连。在整个土壤导热系数测量过程中，如果水管101中的水量不足，可以通过开启补水阀115，将补水箱114中的水补充到水管101中。补水阀115可以采用手阀手工进行补水，也可以采用电磁阀，通过控制系统自动补水。

加热器107包括加热器进水口116和加热器出水口117，所述加热器进水口116和加热器出水口117分别通过旁通阀110与水管101连接并组成旁通回路；在旁通阀110之间的水管101分别设置旁路手阀111和旁路电动阀112。本实用新型中的加热器107采用即热式电热水器，即热式电热水器加热速度快、耗能低，能够保证土壤系数测量过程中快速准确地获得导热系数等参数。旁路手阀111可以通过手动，人工控制加热器进入水管101的热水量；旁路电动阀112可以通过控制系统，自动控制加热器进入水管101的热水量。旁通阀110可以简单地采用三通阀门。

流量计108用于测量整个水管101中的水的流量，并通过水的流量来确定是否需要补水箱114向水管101内补水。

流量计108和出水口103之间分别设置第二温度传感器109和压力传感器113。第二温度传感器109用于测量出水口处的水温。压力传感器113用于测量出水口处的压力。

出水口102和进水口103处还可以设置阀门118，采用普通球阀即可。阀门118分别用于控制水管101内的水流量。当压力传感器113测得的水管101内的压力过大时，可以通过阀门118放出水管101中的水来减小压力。

图2是本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪控制系统连接示意图。图2中，控制系统包括控制模块、数据发送模块、互感器、触摸屏、功率表、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器。控制系统与管路加热系统中相关器件的连接关系是：控制模块分别与第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、压力传感器、触摸屏、功率表、数据发送模块、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器连接；互感器与功率表连接，并与第二继电器连接；水泵与第一继电器连接；旁路电动阀分别与第三继电器和第四继电器连接；数据发送模块与远端控制主机连接。

控制模块采用西门子公司的PLC-226芯片，用于接收第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、压力传感器发送的信号，并将接收的信号通过模数转换，转换成数字量存储在控制模块中。存储在控制模块中的数字量，可以通过数据发送模块，采用无线传输方式或者有线传输方式，发送到远端的控制主机；或者还可以通过功率表，现场显示加热器的工作功率。数据发送模块采用西门子公司的PLC-226芯片，功率表采用ACR10EL型号。无线传输方式可以采用3G、GSM、CDMA、Wi-Fi，有线传输方式可以采用电话线、以太网、光纤。远端控制主机接收到来自数据发送模块的数字量后，可以显示在远端主机系统的显示器上，远端主机系统的操作员可以根据这些数字量，发布控制命令到控制模块，并通过控制指令控制管路加热系统的相关器件，如水泵、加热器、旁路电动阀等。

触摸屏采用MT4200TK，用于通过控制模块调节水泵、加热器、旁路电动阀的工作状态。本实用新型除了可以通过远程的方式，进行测量仪的调节控制外，还可以通过现场的方式进行测量仪的调节控制。现场的测量员可以根据第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、压力传感器的值以及功率表显示的加热器的功率，通过触摸屏调节水泵、加热器、旁路电动阀的工作状态。现场的测量员通过触摸屏将控制指令传送到控制模块，控制模块根据指令，控制管路加热系统的相关器件，如水泵、加热器、旁路电动阀等。

当控制模块收到远端主机系统或者触摸屏发送的控制指令后，根据控制指令，通过第一继电器控制水泵的启动或停止；通过第二继电器控制加热器的启动或停止；通过第三继电器控制旁路电动阀的加电或断电；通过第四继电器控制旁路电动阀的开闸或关闸。控制模块还根据控制指令，通过第二继电器控制互感器，控制通过即热式热水器的电流，用以保护热水器。互感器采用AKH-0.66，上述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器均采用RU4S-D24。

图3是采用本实用新型提供的即热式土壤导热系数测量仪测量土壤导热系数的原理图。图3中，将即热式土壤导热系数测量仪的进水口102和出水口103分别与U型地埋管119两端连接。通过补水箱114，将循环管道(水管101和U型地埋管)充满水，并保持补水箱内留有一定量的水以备测试过程中补充。接着只开启循环水泵106，调节合适的流量，循环约3～4小时，直到进水口102和出水口103的水温基本相同。之后开启加热器107，按已设定功率恒功率循环加热。由于采用即热式热水器，循环短暂时间后，即可间隔一定时间分别记录下进出口的水温，加热功率，流量等数据，并根据数据测量土壤的导热系数。

以上所述实施例，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述测量仪包括管路加热系统和控制系统，所述管路加热系统包括水管、进水口、出水口、过滤器、第一温度传感器、水泵、加热器、流量计、第二温度传感器、旁通阀、旁路手阀、旁路电动阀、压力传感器、补水箱和补水阀；

所述进水口和所述出水口分别与地埋管连接；

所述加热器包括加热器进水口和加热器出水口，所述加热器进水口和加热器出水口分别通过旁通阀与水管连接并组成旁通回路；在旁通阀之间的水管分别设置旁路手阀和旁路电动阀；所述加热器采用即热式电热水器；

所述互感器与功率表连接，并与第二继电器连接；

所述水泵与第一继电器连接；

所述旁路电动阀分别与第三继电器和第四继电器连接。

2.根据权利要求1所述的一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述旁通阀采用三通阀门。

3.根据权利要求1所述的一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述补水阀采用手阀或者电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述进水口和出水口还包括球形阀门。

5.根据权利要求1所述的一种即热式土壤导热系数测量仪，其特征在于，所述数据发送模块与远端控制主机连接。