CN217304397U - 商用燃气具热综合测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于试验装置技术领域，尤其涉及一种商用燃气具热综合测控装置。其适用范围广，可实现对一般燃气设备的热负荷、热效率检测实验，包括并不限于燃气热水器、燃气采暖炉、集成灶等。包括控制系统、水箱体、燃气箱体三部分；控制系统包括有主控制器、大气压温湿度传感器、蒸汽出口温度计；所述主控制器分别与大气压温湿度传感器及蒸汽出口温度计相连。水箱体内集成有电子天平、放置于天平上的盛水容器、增压泵，盛水容器设置有注水管，注水管上设置有用于测量注水温度的注水温度计；进水管上安装有进水温度计。燃气箱体内集成燃气流量计，并安装有燃气流量计前压力表和燃气流量计前温度计、燃气流量计后压力表、燃气流量计后温度计。

Description

商用燃气具热综合测控装置

技术领域

本实用新型属于试验装置技术领域，尤其涉及一种商用燃气具热综合测控装置。

背景技术

商用燃气具的用户遍布办公室，学校，医院，酒店和餐馆。由于生活水平的提高，工作节奏的加快以及对各种饮食的需求，对商用燃气具的数量和类型的需求已大大增加。同时，商用燃气具是政府节能采购管理产品，必须确保在不影响产品使用的前提下，应更加重视节能降耗。

目前市场上所售的燃气热效率测试装置普遍存在精度低、自动化程度不够高、对试验人员的操作技能要求较高、实验数据的准确性和重复性无法保证等诸多问题。因此亟需一种燃气具热综合测控装置来解决上述问题。

发明内容

本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种商用燃气具热综合测控装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括控制系统、水箱体、燃气箱体三部分；其特征在于，所述控制系统包括有主控制器、大气压温湿度传感器、蒸汽出口温度计；所述主控制器分别与大气压温湿度传感器及蒸汽出口温度计相连。

所述水箱体内集成有电子天平、放置于天平上的盛水容器、把水从盛水容器吸出的增压泵，盛水容器设置有注水管，注水管上设置有用于测量注水温度的注水温度计；增压泵与一进水管相连，该进水管用于为被检测的商用燃气蒸箱加水；进水管上安装有进水温度计。

所述燃气箱体内集成有燃气流量计，燃气流量计设置有进燃气管、出燃气管，进燃气管上安装有燃气流量计前压力表和燃气流量计前温度计，(以监测燃气进入被测商用燃气具前的压力值及温度值)出燃气管上安装有燃气流量计后压力表和燃气流量计后温度计(以监测燃气流出被测商用燃气具后的压力值及温度值)。

进一步地，所述燃气箱体上安装有燃气流量计传感器，(其能精确的测量出燃气进出的量；)用于把实验燃气用量反映在燃气流量计上。便于实验人员观察记录。

进一步地，所述增压泵采用永磁变频自吸增压泵。

进一步地，所述盛水容器底部安装有排水阀。

进一步地，所述增压泵置于一增压泵支架上。

进一步地，所述控制系统集成于控制箱体内，控制箱体后方安装有一根数据线，数据线末端与蒸汽出口温度计相连，通过数据线与主控制器相连；所述末端位于被测商用燃气具的蒸汽出口处，用于测试被测样品的蒸汽出口温度。

更进一步地，所述大气压温湿度传感器安装于控制箱体后方，用于测量实验环境的大气压、温度及湿度。用于测量实验环境的大气压、温度、湿度是否满足实验要求，并把数据直接传给控制系统。

进一步地，所述控制系统还包括计算机、工业显示器、电源指示灯、启动/停止按钮、急停按钮。

进一步地，所述主控制器采用PLC。PLC作为设备控制中枢，通过相应传感器采集大气压、气温、湿度、燃气压力、流速、流量等基本参数，并通过称重传感器在实验前后的差值，精确测量出水的蒸发量等数据，从而在商用燃气蒸箱等被检测设备实际运行工况时，计算出其热负荷能力和热效率等检测数据。

与现有技术相比本实用新型有益效果。

本实用新型商用燃气具热综合测控装置，并不针对于某一种商用燃气蒸箱，其适用范围广，可实现对一般燃气设备的热负荷、热效率检测实验，包括并不限于燃气热水器、燃气采暖炉、集成灶等。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是具体实施例整体结构示意图。

图2是具体实施例水箱体内部结构示意图。

图3是具体实施例燃气箱体内部结构示意图。

图中，1为计算机、2为工业显示器、3为电源指示灯、4为启动/停止按钮、5为急停按钮、6为盛水容器、7为电子天平、8为增压泵、9为增压泵支架、10为注水管、11为进水管、12为注水温度计、13为进水温度计、14为排水阀、15为燃气流量计、16为燃气流量计传感器、17为进燃气管、18为出燃气管、19为流量计前压力表、20为流量计前温度计、21为流量计后压力表、22为流量计后温度计、23为大气压温度传感器、24为蒸汽出口温度计。

具体实施方式

如图1-3所示，图中，一为控制系统、二为水箱体、三为燃气箱体。具体实施例：包括控制系统，控制系统箱体后方安装有大气压温湿度传感器23，用于测量实验环境的大气压、温度、湿度是否满足实验要求，并把数据直接传给控制系统。

控制系统箱体后方安装有一根数据线，数据线末端安装有蒸汽出口温度计24，此末端与被测商用燃气具的蒸汽出口处连接，用于测试被测样品的蒸汽出口温度。

控制系统还包括计算机1、工业显示器2、电源指示灯3、启动/停止按钮4、急停按钮5；通过相应传感器采集大气压、气温、湿度、燃气压力、流速、流量等基本参数，并通过称重传感器在实验前后的差值，精确测量出水的蒸发量等数据，控制系统计算出其热负荷能力和热效率等检测数据。

控制系统具备人机交互能力，可以实现手动和自动两种实验方式。在自动方式下，实验操作人员仅需要输入设备生产厂家、产品型号，在下拉菜单中选择燃气种类等基本信息，就可以通过鼠标点击操作界面上“开始”按钮，实现一键式操作。

商用燃气具热综合测控装置包括水箱体，水箱体包括盛水容器6，用于为盛水容6内的水用量称重的电子天平7、把水从水箱里吸出的增压泵8、增压泵8下设有增压泵支架9、为盛水容器注水的注水管10、在注水管10上安装有测试注水温度的注水温度计12、从增压泵8出来为被检测的商用燃气蒸箱加水的进水管11、同样在进水管11上安装有测试进水温度的进水温度计13、在盛水容器6底部安装有排水阀14，便于在试验结束后放空盛水容器6。

试验前后盛水容器内水的消耗重量,来计算所消耗的水变为水蒸气过程中需要吸收的能量，通过相应的变化数值来代入公式(公式与试验步骤处表述)进行计算。误差会影响整个测控装置的测量结果，因此选择量程为1Kg～300Kg的电子天平。

利用增压泵8从盛水容器6中往被测商用燃气蒸箱内进行注水，既保证试验可以自动化进行，又免去了人工注水的安全隐患。同时在试验的过程中，通过注水温度计12和进水温度计13实时监测当前水箱内初始水温以及试验后水箱内水温变化，并将其连接到温度采集模块上，将测得的温度通过电阻采集模块送回控制系统。

商用燃气具热综合测控装置包括燃气箱体，燃气箱体包括进燃气管17，并在进燃气管17上安装有燃气流量计前压力表19和燃气流量计前温度计20，监测燃气进入被测商用燃气具前的压力值及温度值。燃气流出被测商用燃气具处安装有出燃气管18，并在出燃气管18上安装有燃气流量计后压力表21和燃气流量计后温度计22，监测燃气流出被测商用燃气具后的压力值及温度值。在燃气箱体上安装有燃气流量计传感器16，其能精确的测量出燃气进出的量。通过燃气流量传感器16把实验燃气用量反映在燃气流量计15上，便于实验人员观察记录。

本实用新型测控装置选用了永磁变频自吸增压泵，从盛水容器中往商用燃气蒸箱内进行注水，既保证试验可以自动化进行，又免去了人工注水的安全隐患。

本实用新型测控装置需要实时监测当前水箱内初始水温以及试验后水箱内水温变化，因此选择了PT100温度传感器来对水箱温度进行检测，并将其连接到温度采集模块上，将测得的温度通过电阻采集模块送回控制系统。

商用燃气具热效率的基本试验步骤如下：

(1)商用燃气具热综合测控装置的进水管11、出燃气管18和蒸汽出口温度计24分别连接到被测商用燃气蒸箱的进水管、燃气入口及蒸汽出口上，先向蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)注满水，使盛水容器6加满水。

(2)使增压泵8保持在0.4MPa压力下，持续抽取盛水容器6的水补给蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)进水入口。

(3)蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)持续产出蒸汽的效率的测试过程中应保正补水温度变化应小于0.5℃，并记录进水温度计13的补水温度t₁，同时记录蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)蒸汽出口温度计24的温度t₂。

(4)在试验过程中选取一个周期内增压泵8向蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)内部补水结束的时间点作为起始点，记录此时电子天平7的起始数值M1与燃气流量计15的起始燃气流量V1。

(5)选取三个连续补水周期后增压泵8向蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)内部补水结束时作为起终点且测试时间不小于15min，记录此时电子天平7的最终数值M2与燃气流量计15的最终燃气流量V2。

试验的热效率计算公式如下：

在试验过程中所采集的各个读数都需要准确地记录下来，然后代入热效率公式当中，经过计算后得出最终的得数。公式为：

按照上述两式计算热效率，共中：

η——热效率，％；

M₁——热效率测试开始时的电子秤初读数，单位为千克(kg)；

M₂——热效率测试结束时的电子秤终读数，单位为千克(kg)；

q——水的气化潜热，取2.258MJ/kg(100℃，101.325kPa)；

t₁——进水温度，单位为摄氏度(℃)；

t₂——蒸汽出口的温度，单位为摄氏度(℃)；

c_p——水在0℃到100℃的平均定压比热容，单位为兆焦每千克摄氏度[4.19×10^{- 3}MJ/(kg·℃)]；

V₁——燃气流量初读数，单位为立方米(m³)；

V₂——燃气流量终读数，单位为立方米(m³)；

f——将燃气耗量折算到15℃、101.3kPa状态下的修正系数；

H_i——15℃、101.3kPa状态下燃气的低热值，单位为兆焦每立方米(MJ/m³)；

t_g——燃气温度.单位为摄氏度(℃)；

P_a——大气压力，单位为千帕(KPa)；

P_m——通过燃气流量计的燃气压力，单位为千帕(KPa)；

P_s——温度为t_g时的饱和水蒸气压力(当使用干式流量计测量时，P_s值应乘以试验燃气的相对湿度进行修正，单位为千帕(KPa)。

蒸汽发生器(被测商用燃气蒸箱)的效率测试过程中可使用水气分离器等适当的方法防止蒸汽带走尚未蒸发的水。

上述测试条件连续测试两次，效率测试结果的差值小于2％时，则可认为达到稳定状态。

两组试验数值做算术平均值作为最终的测试结果。

本实用新型是一种商用燃气具热综合测控装置，在商用燃气蒸箱等被检测设备实际运行工况时，计算出其热负荷能力和热效率等检测数据。与现有检测设备相比，自动化程度高，实验过程中操作人员几乎没有人工干预，实验数据的准确性和重复性得到充分保证。该测控装置达到国内同类检测设备的领先水平，并填补了商用燃气具热效率权威检测方而的空白，为燃气具行业内外科研机构、生产企业的产品研发、产品检测、品质管理提供有力支持。

本实用新型还在此测控装置的控制系统上预留了充分的扩展端口，以期在将来可以在基本不增加硬件的条件下，仅通过增加程序功能和操作界面的方法，实现对其他燃气设备的热负荷、热效率检测实验，包括并不限于燃气热水器、燃气采暖炉、集成灶等。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.商用燃气具热综合测控装置，包括控制系统、水箱体、燃气箱体；其特征在于：所述控制系统包括有主控制器、大气压温湿度传感器、蒸汽出口温度计；所述主控制器分别与大气压温湿度传感器及蒸汽出口温度计相连；

所述水箱体内集成有电子天平、放置于天平上的盛水容器、把水从盛水容器吸出的增压泵，盛水容器设置有注水管，注水管上设置有注水温度计；增压泵与一进水管相连；进水管上安装有进水温度计；

所述燃气箱体内集成有燃气流量计，燃气流量计设置有进燃气管、出燃气管，进燃气管上安装有燃气流量计前压力表和燃气流量计前温度计，出燃气管上安装有燃气流量计后压力表和燃气流量计后温度计。

2.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述燃气箱体上安装有燃气流量计传感器，用于把实验燃气用量反映在燃气流量计上。

3.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述增压泵采用永磁变频自吸增压泵。

4.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述盛水容器底部安装有排水阀。

5.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述增压泵置于一增压泵支架上。

6.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述控制系统集成于控制箱体内，控制箱体后方安装有一根数据线，数据线末端与蒸汽出口温度计相连，通过数据线与主控制器相连；所述末端位于被测商用燃气具的蒸汽出口处，用于测试被测样品的蒸汽出口温度。

7.根据权利要求6所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述大气压温湿度传感器安装于控制箱体后方，用于测量实验环境的大气压、温度及湿度。

8.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述控制系统还包括计算机、工业显示器、电源指示灯、启动/停止按钮、急停按钮。

9.根据权利要求1所述的商用燃气具热综合测控装置，其特征在于：所述主控制器采用PLC。

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