CN207717259U - 热量表流量冲击试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热量表流量冲击试验装置，所述热量表流量冲击试验装置包括：热水输送单元、热量表测试单元和控制单元；其中，热水输送管路、热水回流管路和零流量管路并联，并通过三通调节阀与试验单元连通，通过三通阀的切换实现流量从有到无的切换，从而避免频繁关闭输水管路阀门；具有远程数据传输端口的控制单元是首次在耐久性装置上通过互联网或GPRS向服务器上传实时运行数据及历史数据，实现通过PC端或手机端的远程监控无人值守功能。本实用新型提供的试验装置采用双检测双调控系统，由计算机控制阀门自动切换，既节能又保护了检测仪表。

Description

热量表流量冲击试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种热量表耐久性试验装置，具体地说，涉及一种热量表流量冲击试验装置。

背景技术

随着供热改革的不断发展，热计量在全国各地的逐步深入，热量表在供热计量领域的安装、使用逐年增加，随之而来是热量表运行的长期可靠，即耐久性能收到重视和关注。热量表的耐久性试验是通过对热量表的加速磨损来模拟产品的使用寿命，以提升产品质量，确保热量表在安装周期内长期稳定可靠的运行。试验过程中，耐久性试验持续时间、试验温度、水质条件、试验环境等各种具体要求应予以明确，以确保试验结果的科学合理，为热量表在供热计量贸易结算提供保障。

EN1434-2015《热量表》欧洲标准规定了四种热量表耐久性试验方式，其中4000次流量冲击试验是通过间歇的循环水不断冲击热量表的流量传感器，以检测热量表的耐流量冲击的强度。现有热量表流量冲击试验装置为依靠手动开关输水闸阀来完成间歇送水的过程，手动开闭过程不仅使系统不稳定，而且需要投入人工成本，并且输水泵的不断启动、暂停系统也需要稳定时间，造成试验时间延长。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种热量表流量冲击试验装置，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种热量表流量冲击试验装置，所述流量冲击试验装置包括：热水输送单元、热量表测试单元和控制单元；其中，热水输送单元包括加热水箱、热水输送泵、热水循环水箱和热水循环泵；其中，加热水箱将水加热至预定温度后通过热水输送泵输送至热量表测试单元，加热水箱出水管上设有第一调节阀，用于调节热水输送单元输出的水量；热水输送泵还将热水输送至热水循环水箱，并通过热水循环泵将热水回流至加热水箱，以形成热水回流管路，热水循环水箱的进水管上设有第二调节阀，用来控制所述热水回流管路的开闭；在热量表测试单元的前端设置三通调节阀，热水输送泵通过热水输出管路与三通调节阀的进水口连通形成热水输出管路；加热水箱通过并联管路与三通调节阀连通，所述并联管路上设有截止阀，截止阀常闭以形成零流量管路，三通调节阀用以切换热水输出管路和零流量管路；热量表测试单元包括依次连通的夹表器和测试管路，夹表器的进口管路与三通调节阀的出口连通，且所述进口管路上设有第一温度计和第一压力变送器，测试管路的出口管路上依次设有第二温度计、第二压力变送器、手动流量调节阀以及电磁流量计；热水输送泵、热水循环泵、三通调节阀、第二调节阀以及第一压力变送器与控制单元电连接，控制单元包括远程数据传输端口和计时器。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，加热水箱内设有加热器、温度传感器和液位传感器，加热水箱的进水管路上设有进水调节阀，加热器、温度传感器、液位传感器和进水调节阀电连接于控制单元，加热水箱的顶部还设有排气管，用于排出管路中累积的气体。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，温度传感器接收加热水箱内的温度信号并传输至控制单元，控制单元接收温度信号并与设定温度值信号比对；当水温低于80℃时，控制单元控制加热器启动加热；当水温达到85℃时，控制单元控制加热器停止加热。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，液位传感器接收加热水箱的液位信号并传输至控制单元；当液位信号为低液位时，控制单元控制进水调节阀打开，从而自动为加热水箱补水。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，第一调节阀开度固定，以保证热水输送单元输出的水量稳定。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，所述计时器开始计时，并将试验开始的时间信号传输至控制单元，控制单元接收所述时间信号并启动热水输送泵、控制第二调节阀关闭，并且控制三通调节阀切换至所述热水输出管路，以进行流量冲击试验。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，所述计时器计时至半周期，并将半周期时间信号传输至控制单元，控制单元接收所述时间信号并控制第二调节阀打开、热水循环泵启动，并控制三通调节阀切换至零流量管路。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，第一压力变送器用于监测测试管路的压力；第一压力变送器接收测试管路的压力信号并传输给控制单元，控制单元接收压力信号并与设定压力值信号比对；当压力超出0.1～1MPa的范围时，控制单元控制热水输送泵的变频器调节泵的输出量，以维持测试管路压力稳定。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，所述试验装置的管路外部均环设有管路辅助加热装置。

作为对本实用新型所述的热量表流量冲击试验装置的进一步说明，优选地，所述管路辅助加热装置由内之外依次包括第一保温层、加热层和第二保温层。

本实用新型提供的热量表温度冲击试验装置具有如下优点：

1)所述试验装置采用有流量管路与无流量管路并联，并且设置回流管路，使输水泵一直处在运行状态，避免泵的频繁启动造成系统压力不稳定；

2)所述试验装置具有远程数据传输端口，能够通过互联网或GPRS 向服务器上传实时运行数据及历史数据，实现通过PC端或手机端的远程监控无人值守功能；

3)所述试验装置采用双检测双调控系统，由计算机控制阀门自动切换，既节能又保护了检测仪表。

附图说明

图1为本实用新型流量冲击试验装置结构示意图；

图2为本实用新型流量冲击试验的温度曲线图。

附图标记说明如下：

热水输送单元1、加热水箱11、加热器111、温度传感器112、液位传感器113、进水调节阀114、排气管115、热水输送泵12、热水循环水箱13、热水循环泵14、第一调节阀15、三通调节阀16、第二调节阀17、截止阀18、热量表测试单元2、夹表器21、测试管路22、第一温度计23、第一压力变送器24、第二温度计25、第二压力变送器26、手动流量调节阀27、电磁流量计28和控制单元3。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型流量冲击试验装置结构示意图；所述流量冲击试验装置包括：热水输送单元1、热量表测试单元2和控制单元3；其中，热水输送单元1包括加热水箱11、热水输送泵12、热水循环水箱13和热水循环泵14；其中，加热水箱11将水加热至预定温度后通过热水输送泵12输送至热量表测试单元2，加热水箱11内设有加热器111、温度传感器112和液位传感器113，加热水箱11的进水管路上设有进水调节阀114，加热器111、温度传感器112、液位传感器113和进水调节阀114电连接于控制单元3，由于一次耐久试验性试验持续时间较长，如2400小时耐久性试验需要100天，系统在运行过程中可能会出现液体的蒸发导致液体的减少，为了保证系统的长期运转，控制单元通过水箱内的液位传感器接收液位信号，从而控制进水阀门的开闭，以实现系统的自动补水，同时流体加热容器密封完好，无渗漏，并采用密封水箱防止载热液体蒸发。加热水箱11的顶部还设有排气管115，用于排出管路中累积的气体；加热水箱11出水管上设有第一调节阀15，第一调节阀15以一定的开度常开，并且开度固定，用来控制泵输出的水量，以保证热水输送单元1输出的水量稳定，第一调节阀仅仅起到控制输出水量的作用。

热水输送泵12通过热水输出管路与三通调节阀16的进水口连通，通过三通调节阀向测试管路输送水；热水输送泵12还将热水输送至热水循环水箱13，并通过热水循环泵14将热水回流至加热水箱11，以形成热水回流管路，热水循环水箱13的进水管上设有第二调节阀17，用来控制所述热水回流管路的开闭。输送管路与回流管路并联，在输送水时输送管路打开、回流管路关闭，热水被输送至测试管路，当零水量阶段时，水输送管路关闭、回流管路打开，热水通过回流管路循环，以保证输送泵在两个阶段都以相同速度运转而不需要暂停，避免泵频繁开关造成系统压力不稳定。

加热水箱11还通过并联管路与三通调节阀16连通，所述并联管路上设有截止阀18，截止阀18常闭以形成零流量管路，三通调节阀16用以切换热水输出管路和零流量管路。

热量表测试单元2包括依次连通的夹表器21和测试管路22，夹表器21的进口管路与三通调节阀17的出口连通，且所述进口管路上设有第一温度计23和第一压力变送器24，第一压力变送器24用于监测测试管路的压力，因热水输送泵12为具有变频器的变频泵，通过调节变频器可以调节泵的转速从而调节水压。测试管路22的出口管路上依次设有第二温度计25、第二压力变送器26、手动流量调节阀27以及电磁流量计28。用于测量瞬时流量的示值的电磁流量计，其测量范围覆盖装置所标称的最大流量到最小流量，准确度等级不低于0.5级；用于测量管路水温的温度计，其测量范围为(0～100)℃，准确度为0.5℃，显示分辨率为0.1℃；用于测量试验管道压力的压力变送器，其测量范围为(0～1)MPa，准确度等级为0.5级；耐久试验装置配备光学读数头，对满足标准协议要求的被测表可通过光学接口自动读取瞬时流量、累积流量、功率、累积热量、进回水温度、运行时间等数据。被试验表的安装满足其对前后直管段和管路走向的要求，直管段长度为表前10倍表口径，表后5倍表口径。

热水输送泵12、热水循环泵14、三通调节阀16、第二调节阀17以及第一压力变送器24与控制单元3电连接，控制单元3包括远程数据传输端口和计时器，可通过互联网或GPRS向服务器上传实时运行数据及历史数据，实现通过PC端或手机端的远程监控。

所述试验装置的管路外部均环设有管路辅助加热装置，所述管路辅助加热装置由内之外依次包括第一保温层、加热层和第二保温层。1)在小流量运行前一定时间，辅助加热装置提前启动，确保在小流量开始运行时，介质温度符合要求。因该装置试验台位较多，在管路及测试段的敷设足够的保温层，避免辅助加热装置提升的介质温度在测试段散掉，致使出口水温达不到试验要求。辅助加热装置外还可包括防潮层。装置的重要部件具有适当强度和高温耐久性，所有的管道、稳压罐、弯头、法兰、盲板等各种浸液部分的部件均采用304不锈钢材料，阀门(气动球阀，电动调节阀等)等组件材质为不锈钢。

本实用新型提供的试验装置可检测口径为DN15～DN25的热量表，可同时检测12～16个热量表。

如图2所示，图2为本实用新型流量冲击试验的温度曲线图；本实用新型所提供的热量表流量冲击试验装置可用于4000次流量冲击试验，水的流速从0切换到qs，再从qs返回0，水温控制在(80～85)℃，每个状态2.5分钟，5分钟为1个周期。Δq/Δt＝应力强度系数。试验温度：θ＝80℃＝常数(由流量切换引起的传感器表面的中部波动<5K)，qs＝3m³/h，压力≥3bar(避免汽蚀)。

本实用新型提供的试验装置的控制单元为具备数据自动采集和保存的功能的系统，能够采集装置运行时间、流量、温度、压力等；默认数据采集存储间隔周期为10秒～30秒或者可根据用户的需求设置。为了保证数据存储的可靠性，系统对每天运行的数据进行备份，系统控制器记录的历史数据具有导出功能，历史数据可以按日期导出，格式为Excel或SQLite。

装置测试时采用的最大流量为7m³/h；流量波动系数：<5％(处于一流量点的稳定阶段)以及<10％(处于流量点与流量点之间的过渡阶段)；介质温度范围：15℃～95℃；环境温度：15℃～35℃；相对湿度：<85％RH；大气压力：86KPa～106KPa；电源电压：三相380V50Hz±1Hz；全负荷功率：26kWh。

试验开始时，计时器开始计时，并将试验开始的时间信号传输至控制单元3，温度传感器112接收加热水箱11内的温度信号并传输至控制单元3，控制单元3接收温度信号并与设定温度值信号比对；当水温低于80℃时，控制单元3控制加热器111启动加热；当水温达到85℃时，控制单元3控制加热器111停止加热。

控制单元3接收所述时间信号并启动热水输送泵12、控制第二调节阀17关闭，并且控制三通调节阀16切换至所述热水输出管路，以进行流量冲击试验；所述计时器计时至半周期，并将半周期时间信号传输至控制单元3，控制单元3接收所述时间信号并控制第二调节阀17打开、热水循环泵14启动，并控制三通调节阀16切换至零流量管路。第一压力变送器24接收测试管路的压力信号并传输给控制单元3，控制单元3接收压力信号并与设定压力值信号比对；当压力超出0.1～1MPa的范围时，控制单元3控制热水输送泵12的变频器调节泵的输出量，以维持测试管路压力稳定。为保证15分钟流量切换过程中实际流量值与理论流量值之差不大于10％，将压力变送器、变频泵组成一个完成的闭环系统，1)配合系统压力控制来保证切换过程平稳。因流量范围较宽，设计中选用了2个电磁流量调节阀，当两个阀门切换时，为避免阀门全开全关造成的流量冲击，采用预置阀门开度的方式实现无扰动切换。

液位传感器113接收加热水箱11的液位信号并传输至控制单元3；当液位信号为低液位时，控制单元3控制进水调节阀114打开，从而自动为加热水箱11补水。

本实用新型提供的热量表温度冲击试验装置还满足以下安全要求：

1)绝缘电阻：绝缘装置的380V和220V电气系统各元件接线对其金属外壳(地)之间的绝缘电阻，应不小10MΩ。应符合GB/T15479表1的要求和GB/T15479表3的要求。

2)绝缘强度：绝缘装置的380V和220V电气系统各部件接线对其金属外壳(地)之间能承受工频2000V的耐压试验，应无击穿和强烈闪烁现象。应符合GB/T15479表1的要求和GB/T15479表3的要求。

3)保护接地：绝缘装置的380V和220V电气系统各部件的金属外壳，相对于设备总安全保护接地处之间的电阻值一般应不大于4Ω。

4)外壳防护等级：试验装置应具有IP52的防护等级。

5)系统电源控制柜可以完成手动控制操作，用于控制所有的动力设备启停，为整个装置提供配电，并有过载、过流、过压及漏电保护措施。

6)当系统发生故障时具备状态记录自动存贮功能和报警功能，当发生意外情况或者紧急情况时，系统能自动进行硬件安全自锁和防护。

7)试验装置检测工作台配有翻转式安全防护罩。防护罩的材料为透明材质，耐高温。特别是在带有压力的高温热水试验过程中，能够保护操作者现场观察安全。

综上所述，本实用新型所提供的热量表温度冲击耐久性试验装置具有以下技术特点：

1)全自动恒压供水技术：采用PID调节的方式，使供水压力更稳定，保证管路供水流量波动在要求的范围内。

2)全自动流量控制技术：采用先进的流量调节阀，配合高科技设计的流量控制算法，实现流量的全自动控制，在试验过程中，只需设定当前流量点，启动试验系统，系统会自动进行流量控制，大大提高了试验效率。

3)2400小时耐久性试验，流量点间的切换平稳，15分钟内流量变化均匀，流量波动符合标准要求。

4)当装置处于流量点与流量点之间的过渡阶段时，实际流量与标准流量的允许偏差为±10％，并且曲线变化趋势必须是单向的，即在流量增加阶段，不能出现流量突然低于前面流量的情况，在流量减少阶段，不能出现流量突然高于前面流量的情况。

5)全自动检测与控制技术：试验过程中系统温度检测、阀门控制、水箱加热及制冷自动化。

6)全自动温度控制：采用PID调节的方式，使供水温度稳定，保证管路供水温度在试验要求的范围内。

7)管路配有辅助加热系统，保证小流量期间的温度符合试验要求。

8)装置配有自循环管路，该设计保证了4000次温度冲击试验在高低温切换时流量和压力的稳定性。

9)远程监控技术：可通过互联网或DTU将试验采集的数据和运行情况上传到远程服务器，方便用户在PC端或手机客户端上，对设备运行监控、操作。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种热量表流量冲击试验装置，其特征在于，所述流量冲击试验装置包括：热水输送单元(1)、热量表测试单元(2)和控制单元(3)；其中，

热水输送单元(1)包括加热水箱(11)、热水输送泵(12)、热水循环水箱(13)和热水循环泵(14)；其中，

加热水箱(11)将水加热至预定温度后通过热水输送泵(12)输送至热量表测试单元(2)，在加热水箱(11)出水管上设置第一调节阀(15)，用于调节热水输送单元(1)输出的水量；

热水输送泵(12)还将热水输送至热水循环水箱(13)，并通过热水循环泵(14)将热水回流至加热水箱(11)，以形成热水回流管路，热水循环水箱(13)的进水管上设有第二调节阀(17)，用来控制所述热水回流管路的开闭；

在热量表测试单元(2)的前端设置三通调节阀(16)，热水输送泵(12)通过热水输出管路与三通调节阀(16)的进水口连通形成热水输出管路；加热水箱(11)通过并联管路与三通调节阀(16)连通，所述并联管路上设有截止阀(18)，截止阀(18)常闭以形成零流量管路，三通调节阀(16)用以切换热水输出管路和零流量管路；

热量表测试单元(2)包括依次连通的夹表器(21)和测试管路(22)，夹表器(21)的进口管路与三通调节阀(16)的出口连通，且所述进口管路上设有第一温度计(23)和第一压力变送器(24)，测试管路(22)的出口管路上依次设有第二温度计(25)、第二压力变送器(26)、手动流量调节阀(27)以及电磁流量计(28)；

热水输送泵(12)、热水循环泵(14)、三通调节阀(16)、第二调节阀(17)以及第一压力变送器(24)与控制单元(3)电连接，控制单元(3)包括远程数据传输端口和计时器。

2.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，加热水箱(11)内设有加热器(111)、温度传感器(112)和液位传感器(113)，加热水箱(11)的进水管路上设有进水调节阀(114)，加热器(111)、温度传感器(112)、液位传感器(113)和进水调节阀(114)电连接于控制单元(3)，加热水箱(11)的顶部还设有排气管(115)，用于排出管路中累积的气体。

3.如权利要求2所述的流量冲击试验装置，其特征在于，温度传感器(112)接收加热水箱(11)内的温度信号并传输至控制单元(3)，控制单元(3)接收温度信号并与设定温度值信号比对；当水温低于80℃时，控制单元(3)控制加热器(111)启动加热；当水温达到85℃时，控制单元(3)控制加热器(111)停止加热。

4.如权利要求2所述的流量冲击试验装置，其特征在于，液位传感器(113)接收加热水箱(11)的液位信号并传输至控制单元(3)；当液位信号为低液位时，控制单元(3)控制进水调节阀(114)打开，从而自动为加热水箱(11)补水。

5.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，第一调节阀(15)开度固定，以保证热水输送单元(1)输出的水量稳定。

6.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，所述计时器开始计时，并将试验开始的时间信号传输至控制单元(3)，控制单元(3)接收所述时间信号并启动热水输送泵(12)、控制第二调节阀(17)关闭，并且控制三通调节阀(16)切换至所述热水输出管路，以进行流量冲击试验。

7.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，所述计时器计时至半周期，并将半周期时间信号传输至控制单元(3)，控制单元(3)接收所述时间信号并控制第二调节阀(17)打开、热水循环泵(14)启动，并控制三通调节阀(16)切换至零流量管路。

8.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，第一压力变送器(24)用于监测测试管路的压力；第一压力变送器(24)接收测试管路的压力信号并传输给控制单元(3)，控制单元(3)接收压力信号并与设定压力值信号比对；当压力超出0.1～1MPa的范围时，控制单元(3)控制热水输送泵(12)的变频器调节泵的输出量，以维持测试管路压力稳定。

9.如权利要求1所述的流量冲击试验装置，其特征在于，所述试验装置的管路外部均环设有管路辅助加热装置。

10.如权利要求9所述的流量冲击试验装置，其特征在于，所述管路辅助加热装置由内之外依次包括第一保温层、加热层和第二保温层。