CN204515573U - 一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，包括首尾依次连接的开放式低位水箱、抽水泵、高位水箱、变频水泵、温度调节机构、被试件、流量计、电动二通阀和循环电磁阀，变频水泵依次连接有变频器和流量控制仪，流量控制仪分别连接流量计和电动二通阀；通过低位水箱和高位水箱的回水循环，解决现有多水箱的繁冗复杂；通过开放式取样解决现有管路切换流量不稳的问题。本实用新型投资少，操作简单，可以快速精确的调节测试工况的进水温度和被试件的流量，以满足采暖散热器在三个不同工况下的不同温度和流量的要求，提高了测试精度及工作效率，同时最大程度减少由于工况调节时间过长而导致的大量能耗，达到节能减排的目的。

Description

一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体地说是一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统。

背景技术

目前采暖散热器热工性能检测水温及流量控制系统大多采用一次加热水箱、高位恒压水箱、二次加热水箱和三次加热水箱，三次加热水箱通过夹层空气调节系统与密闭样品测试室的进水口连接，密闭样品测试室依次经过过滤阀、压力表、手动调节阀、流量计、PID流量控制器、流量测量系统最后回到一次加热水箱继续循环。

以一个散热器热工性能检测为例子，首先需要对配置大功率加热器的一次加热水箱进行快速加热，加热到靠近目标进水温度，通过水泵抽水到高位开放式水箱，然后直到水箱溢水后再流到二次加热水箱，经过二次加热水箱配置的中等功率加热器进行二次加热，最后到三次加热水箱进行最后的微调加热后再把水直接送到被试件(采暖散热器)。

现有采暖散热器热工性能检测水温及流量控制系统存在以下几方面不足：1、需要多达4个测试水箱，需占用实验室设备区较大的空间，同时高位水箱由于需实现稳压功能，也需将高位水箱安装在4米以上的高度，这就需要较高的设备区；2、测试过程中需要对每个水箱的水温进行逐个的加热，在这个过程中浪费的大量电能的消耗同时需用户为测试系统配置较大的接入电容量；3、经过三次加热水箱微调后的高温水直接送入被试件，在这个过程中，由于流经被试件的水流量小，流速低，导致调节滞后，造成工况波动大，稳定时间长；4、取样称重时由于管路切换导致流量不稳定。

实用新型内容

本实用新型针对上述存在的问题，提供一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统。

本实用新型为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，包括通过管道首尾依次连接的开放式低位水箱、抽水泵、高位水箱、变频水泵、温度调节机构、被试件、流量计、电动二通阀和循环电磁阀，所述变频水泵依次连接有变频器和流量控制仪，所述流量控制仪分别连接流量计和电动二通阀；所述开放式低位水箱与电动二通阀输出端之间设有取样机构，所述取样机构包括依次连接的取样电磁阀、开放式集水箱和放水电磁阀，所述取样电磁阀另一端连接电动二通阀输出端，所述放水电磁阀连接开放式低位水箱，所述开放式集水箱下方设有电子称；还包括控制器、设置在被试件入口的进水温度传感器和设置在被试件出口的出水温度传感器；所述进水温度传感器、出水温度传感器、循环电磁阀、抽水泵、取样电磁阀和放水电磁阀均与控制器连接。

关闭取样电磁阀和放水电磁阀，打开循环电磁阀时：开放式低位水箱、抽水泵、高位水箱、变频水泵、温度调节机构、被试件、流量计、电动二通阀和循环电磁阀组成整个循环回路，该回路提供稳定工况需要的水温及流量。

关闭循环电磁阀，打开取样电磁阀和放水电磁阀时，开放式低位水箱、抽水泵、高位水箱、变频水泵、温度调节机构、被试件、流量计、电动二通阀、取样电磁阀、开放式集水箱、电子称、和放水电磁阀组成取样回路，该回路在测试工况稳定后提供取样称重工作。

开放式水箱和开放式集水箱的设置，可保证在循环回路与取样回路间来回切换，不会因压力的变化导致流量波动，从而影响系统的测试精度。

优选地，所述开放式低位水箱内设有定位浮子，所述定位浮子与控制器连接。当低位水箱中的水位达到定位浮子的高限位时，定位浮子将信号传入控制器中，控制器控制抽水泵抽水到高位水箱中；当水位下降到定位浮子的下限位时，定位浮子将信号传入控制器中，控制器控制抽水泵停止工作。通过这样的方式可以实现回水控制，保证取样称重需要的同时，不至于造成系统流量及温度的波动。

优选地，所述温度调节机构包括第一电磁阀、第二电磁阀、散热盘管、管路加热器、调功器、温度控制仪、控温传感器和旁通阀；所述第一电磁阀一端连接变频水泵出口，另一端连接管路加热器，所述控温传感器设置在管路加热器出口；所述旁通阀一端连接变频水泵入口，另一端连接管路加热器出口；所述第二电磁阀一端连接变频水泵出口，另一端连接散热盘管，所述散热盘管另一端连接第一电磁阀出口；所述控温传感器依次与温度控制仪和调功器电连接，所述调功器与管路加热器电连接。

优选地，所述管路加热器加热功率可调。

变频电机、第一电磁阀、第二电磁阀、散热盘管、管路加热器、调功器、温度控制仪、控温传感器和旁通阀组成温度控制循环回路。当系统需要升温时，开启第一电磁阀，关闭第二电磁阀，高位水箱流出的水通过变频水泵输入管路加热器加热，然后通过旁通阀又回到变频水泵再次经过管路加热器加热，如此循环可以快速将水升温至所需温度。当系统需要降温时，开启第二电磁阀，关闭第一电磁阀，高位水箱流出的水通过变频水泵输入散热盘管进行降温，此时管路加热器停止工作，降温后的水通过旁通阀又回到变频水泵再次经过散热盘管散热降温，如此循环可以快速将水温降至所需温度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型投资少，操作简单，可以快速精确的调节测试工况的进水温度和被试件的流量，以满足采暖散热器在三个不同工况下的不同温度和流量的要求，提高了测试精度及工作效率，同时最大程度减少在工况调节由于工况调节时间过长而导致的大量电能的消耗，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统的原理图；

其中，1-变频水泵，2-第二电磁阀，3-第一电磁阀，4-散热盘管，5-管路加热器，6-旁通阀，7-控温传感器、8-进水温度传感器，9-被试件，10-出水温度传感器，11-流量计、12-电动二通阀、13-循环电磁阀，14-取样电磁阀，15-开放式集水箱，16-放水电磁阀，17-电子称，18-开放式低位水箱，19-定位浮子，20-抽水泵，21-高位水箱、23-流量控制仪，24-变频器，25-温度控制仪、26-调功器，27-控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作详细描述。

参见图1，一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，包括通过管道首尾依次连接的开放式低位水箱18、抽水泵20、高位水箱21、变频水泵1、温度调节机构、被试件9、流量计11、电动二通阀12和循环电磁阀13。变频水泵1依次连接有变频器24和流量控制仪23，流量控制仪23分别连接流量计11和电动二通阀12。开放式低位水箱18与电动二通阀12输出端之间设有取样机构。取样机构包括依次连接的取样电磁阀14、开放式集水箱15和放水电磁阀16。取样电磁阀14另一端连接电动二通阀12输出端，放水电磁阀16连接开放式低位水箱18。开放式集水箱15下方设有电子称17。本实用新型还包括控制器27、设置在被试件9入口的进水温度传感器8和设置在被试件9出口的出水温度传感器10。进水温度传感器8、出水温度传感器10、循环电磁阀13、抽水泵20、取样电磁阀14和放水电磁阀16均与控制器27连接。

关闭取样电磁阀14和放水电磁阀16，打开循环电磁阀13时：开放式低位水箱18、抽水泵20、高位水箱21、变频水泵1、温度调节机构、被试件9、流量计11、电动二通阀12和循环电磁阀13组成整个循环回路，该回路提供稳定工况需要的水温及流量。

关闭循环电磁阀13，打开取样电磁阀14和放水电磁阀16时，开放式低位水箱18、抽水泵20、高位水箱21、变频水泵1、温度调节机构、被试件9、流量计11、电动二通阀12、取样电磁阀14、开放式集水箱15、电子称17、和放水电磁阀16组成取样回路，该回路在测试工况稳定后提供取样称重工作。

开放式水箱18和开放式集水箱15的设置，可保证在循环回路与取样回路间来回切换，不会因压力的变化导致流量波动，从而影响系统的测试精度。

在变频水泵1的流量选型上，流量值选所测最大被试件额定流量的四倍以上，以达到模拟混合水箱的目的。

流量计11与流量控制仪23的输入相连接，流量计11把实际测量到的流量信号传入流量控制仪23，并将实际流量值与目标流量值相比较，流量控制仪23通过PID自动演算，在第一路输出信号上输出4－20mA信号到变频器24，变频器24再控制变频水泵1的转速，从而控制水路水流量的大小达到所需要的设定值。

电动二通阀12与流量控制仪23的第二路输出转输出相连接，利用流量控制仪23中的目标值转输出功能，将目标流量值转化为4－20mA信号，控制电动二通阀12的开度，保证在不同流量时，变频水泵1的输出值在60％－100％之间可调，为温度控制循环回路提供较大的流量，加快温度调节的快速响应及增强温度调节系统的稳定性。

开放式低位水箱18、抽水泵20、高位水箱21、变频水泵1、温度调节机构、被试件9、流量计11、电动二通阀12、取样电磁阀14、开放式集水箱15、电子称17、和放水电磁阀16组成取样回路。系统在稳定工况过程中，控制器27打开循环电磁阀13，关闭取样电磁阀14，循环水通过循环电磁阀13流入开放式低位水箱18中；当系统工况稳定后需要取样称重时，控制器打开取样电磁阀14，同时关闭循环电磁阀13，系统水流向开放式集水箱15中。在指定时间内完成取样水后，再由控制器27打开循环电磁阀13，同时关闭取样电磁阀14，切换回循环回路中。由于电磁阀切换时的水都是通过大气后再流到集水箱15或低位水箱18中，因此同时切换循环电磁阀13、取样电磁阀14时，不会对系统压力造成大的影响，因此基本不会引起系统流量的波动。

开放式低位水箱18内设有定位浮子19，定位浮子19与控制器27连接。当低位水箱18中的水位达到定位浮子19的高限位时，定位浮子19将信号传入控制器27中，控制器27控制抽水泵20抽水到高位水箱21中；当水位下降到定位浮子19的下限位时，定位浮子19将信号传入控制器27中，控制器27控制抽水泵20停止工作。通过这样的方式可以实现回水控制，保证取样称重需要的同时，不至于造成系统流量及温度的波动。

温度调节机构包括第一电磁阀3、第二电磁阀2、散热盘管4、管路加热器5、调功器26、温度控制仪25、控温传感器7和旁通阀6。第一电磁阀3一端连接变频水泵1出口，另一端连接管路加热器5，控温传感器7设置在管路加热器5出口。旁通阀6一端连接变频水泵1入口，另一端连接管路加热器5出口。第二电磁阀2一端连接变频水泵1出口，另一端连接散热盘管4。散热盘管4另一端连接第一电磁阀3出口。控温传感器7依次与温度控制仪25和调功器26电连接，调功器26与管路加热器5电连接。

优选地，管路加热器5加热功率可调。

变频电机1、第一电磁阀3、第二电磁阀2、散热盘管4、管路加热器5、调功器26、温度控制仪25、控温传感器7和旁通阀6组成温度控制循环回路。当系统需要升温时，开启第一电磁阀2，关闭第二电磁阀4，高位水箱21流出的水通过变频水泵1输入管路加热器5加热，然后通过旁通阀6又回到变频水泵1再次经过管路加热器5加热，如此循环可以快速将水升温至所需温度。当系统需要降温时，开启第二电磁阀2，关闭第一电磁阀3，高位水箱21流出的水通过变频水泵1输入散热盘管4进行降温，此时管路加热器5停止工作，降温后的水通过旁通阀6又回到变频水泵1再次经过散热盘管4散热降温，如此循环可以快速将水温降至所需温度。

控温传感器7与温度控制仪25的输入相连接，控温传感器7把实际测量到的温度信号传入温度控制仪25，温度控制仪25将实际温度值与目标温度值相比较，通过PID自动演算，输出4－20mA信号到调功器26，调功器26再控制管路加热器5的功率，从而达到控制水温的目的。

根据标准要求，完成一次标准测试需要先进高温度工况，再中温工况，最后低温工况三次测试。在测试过程中，为了减小漏热损失及快速降温，系统设计了管路散热盘管4及相应的第二电磁阀2、第一电磁阀3。在做第一次高温工况时，关闭第二电磁阀2及散热盘管4的风机，打开第一电磁阀3，管路加热器5完成升温调节过程。当高温工况完成后需要快速降温时，关闭第一电磁阀3及管路加热器5，打开第二电磁阀2及散热盘管4的风机，达到快速降温的目的；当温度降到需要的工况温度以下时，再关闭电磁阀2及散热盘管4的风机，打开电磁阀3，管路加热器5，完成工况的再次调节过程。

优选地，管路加热器5加热功率可调。为了对不同容量的被试件9达精确达到控温目的，管路加热器5可以分为大小不同功率的两组加热器，同时由温度控制仪25自动控制，可以组成只开启一组小功率加热器、只开启一组大功率加热器或两组加热器同时开启3种方式，这样在同一PID输出值的情况下，有不同加热量的输出，对于小容量的被试件9，可以减小PID超调量现象的发生，使温度调节更加精确。分组原则，小组功率为大组功率的一半，大小组总功率和超过最大被试件所需要的热量。

目前常规测试方法中，通常用进水温度传感器8直接控制系统进水温度，由于采暖散热器在测试过程中流量小、流速低、反应滞后，导至工况波动大、稳定时间长问题，为了解决这个问题，系统温度控制采用管路大流量循环技术(即温度控制循环回路)加测控分离方案。即在管路大流量循环回路中通过大流量循环，加快温度的响应过程，使工况能快速稳定；同时在测试回路中增加进水温度传感器8，进水温度传感器8直接安装在被试件9的进水口处，在测试过程中，通过测控软件自动采集、比较进水温度传感器8与温度传感器7的温度差值，再将这个差值自动写入温度控制仪25的偏差值中，使进水温度最终达到所需要的工况值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：为了克服设备占用实验室空间大、测试过程中水温控制时间过长、水温控制偏差大、流量不稳、运行能耗高、投入成本高的缺陷，本实用新型对测试系统中的水温及流量控制设备及控制方法进行改造，通过直接在管路进行大流量循环技术代替水箱循环系统，可以减少系统加热时间，同时又能减小水温调节的波动；管路加热器配置大小两组可调功率电加热器可以对不同换热能力的被试件进行温度的精确调节；采用测控分离技术解决小流量、低流速引起的调节滞后问题；系统在工况调节过程中的流量循环与工况稳定后的取样称重过程采用开放式系统，解决由于管路切换过程中因系统压力变化导致的流量不稳问题，通过这些措施达到减少运行能耗和提高测量精度的目的。从试验结果看，采用本实用新型技术，散热器热工性能检测试验室的水温及流量控制系统中，测试时间比原来减少达到40％以上。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即大凡依本实用新型权利要求及实用新型说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。

Claims (4)

1.一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，其特征在于，包括通过管道首尾依次连接的开放式低位水箱、抽水泵、高位水箱、变频水泵、温度调节机构、被试件、流量计、电动二通阀和循环电磁阀，所述变频水泵依次连接有变频器和流量控制仪，所述流量控制仪分别连接流量计和电动二通阀；所述开放式低位水箱与电动二通阀输出端之间设有取样机构，所述取样机构包括依次连接的取样电磁阀、开放式集水箱和放水电磁阀，所述取样电磁阀另一端连接电动二通阀输出端，所述放水电磁阀连接开放式低位水箱，所述开放式集水箱下方设有电子称；还包括控制器、设置在被试件入口的进水温度传感器和设置在被试件出口的出水温度传感器；所述进水温度传感器、出水温度传感器、循环电磁阀、抽水泵、取样电磁阀和放水电磁阀均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，其特征在于，所述开放式低位水箱内设有定位浮子，所述定位浮子与控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，其特征在于，所述温度调节机构包括第一电磁阀、第二电磁阀、散热盘管、管路加热器、调功器、温度控制仪、控温传感器和旁通阀；所述第一电磁阀一端连接变频水泵出口，另一端连接管路加热器，所述控温传感器设置在管路加热器出口；所述旁通阀一端连接变频水泵入口，另一端连接管路加热器出口；所述第二电磁阀一端连接变频水泵出口，另一端连接散热盘管，所述散热盘管另一端连接第一电磁阀出口；所述控温传感器依次与温度控制仪和调功器电连接，所述调功器与管路加热器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种采暖散热器热工性能检测水温、流量控制系统，其特征在于，所述管路加热器加热功率可调。