Автоматизированный стенд для контроля параметров теплогенерирующих установок

Авторы патента:

G01K17/06 - измерение количества тепла, передаваемого жидкими или газообразными веществами, например в тепловых устройствах (G01K 17/02,G01K 17/04 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2343435:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Автоматизированный стенд для контроля параметров теплогенерирующих установок относится к области измерений. Стенд содержит теплообменник, прямой и обратный трубопроводы, установленные между теплогенерирующей установкой и теплообменником, датчики температуры, установленные на прямом и обратном трубопроводах, и систему обработки измеряемых параметров. Теплообменник оснащен раструбом с задвижкой и электровентилятором. Перед теплообменником между прямым и обратным трубопроводами установлена трубопроводная перемычка с вентилем. Стенд дополнительно оснащен датчиками давления, установленными на прямом и обратном трубопроводах, и датчиком расхода теплоносителя, установленным на прямом трубопроводе. Технический результат - повышение точности, удобство измерений, расширение количества измеряемых параметров и диапазона измеряемой тепловой мощности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерений, а именно к устройствам для измерения количества тепловой энергии, преобразующим электрическую энергию в тепловую, а также параметров теплоносителя, и может быть использовано для проведения гидродинамических и тепловых испытаний теплогенерирующих установок.

Известен теплосчетчик Бушланова (см. патент RU №2124187, МПК G01K 17/06, 17/08, опубл. 27.12.1998 г.), принятый за прототип. Устройство предназначено для измерения количества тепла, отдаваемого теплоносителем прибору отопления, и содержит теплообменник (прибор отопления), прямой и обратный трубопроводы, установленные между теплогенерирующей установкой и теплообменником, датчики температуры, установленные на прямом и обратном трубопроводах, и систему обработки измеряемых параметров.

Недостатками прототипа являются большие погрешности при проведении измерений, недостаточная автоматизация процесса испытаний, узкий спектр измеряемых параметров.

Предлагаемым изобретением решается задача совершенствования средств измерения параметров теплоэнергетических устройств, преобразующих электрическую энергию в тепловую, в частности вихревых теплогенерирующих установок.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении точности, удобстве измерений, расширении количества измеряемых параметров и диапазона измеряемой тепловой мощности.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом автоматизированном стенде для контроля параметров теплогенерирующих установок, содержащем теплообменник, прямой и обратный трубопроводы, установленные между теплогенерирующей установкой и теплообменником, датчики температуры, установленные на прямом и обратном трубопроводах, и систему обработки измеряемых параметров, новым является то, что теплообменник оснащен раструбом с задвижкой и электровентилятором, перед теплообменником между прямым и обратным трубопроводами установлена трубопроводная перемычка с вентилем, стенд дополнительно оснащен датчиками давления, установленными на прямом и обратном трубопроводах, и датчиком расхода теплоносителя, установленном на прямом трубопроводе, система обработки измеряемых параметров содержит блок трансформаторов тока, соединенный с одной стороны с теплогоперирующей установкой, а с другой - с измерительным преобразователем мощности, который, в свою очередь, соединен с микропроцессорным блоком сбора и обработки измеряемых параметров, поступающих с датчиков. Блок трансформаторов тока соединен с измерительным преобразователем мощности через переключатель диапазонов измерения тока.

Оснащение стенда теплообменником с раструбом, имеющим задвижку, и электровентилятором обусловлено наряду с необходимостью рассеивания тепловой энергии, выработанной теплогенерирующей установкой, также необходимостью регулирования интенсивности данного процесса, зависящего от скорости отводящего тепло потока воздуха, созданного электровентилятором при различной частоте вращения. Отвод теплого воздуха осуществляется через раструб с задвижкой, что позволяет производить регулировку отбора тепловой энергии за счет изменения расхода нагретого воздушного потока. Таким образом, количество рассеиваемой тепловой энергии регулируется при помощи двух элементов: электровентилятора и задвижки раструба. В данном случае возможно осуществлять контроль гидродинамических и тепловых параметров в режиме теплового баланса, когда количество произведенной тепловой энергии равно количеству рассеянной тепловой энергии на теплообменнике, что позволяет получить наиболее достоверные данные по теплопроизводительности в широком диапазоне тепловых мощностей от 2,5 кВт до 500 кВт. Для теплогенерирующих установок различной мощности при достижении теплового баланса положение задвижки и частота вращения электровентилятора различна.

При невозможности достижения теплового баланса для теплогенерирующих установок небольшой мощности (до 11 кВт) используется установленная перед теплообменником между прямым и обратным трубопроводом трубопроводная перемычка с вентилем, предназначенная для перераспределения потока теплоносителя. При частично закрытом входе теплообменника в прямом трубопроводе и частично открытом вентиле перемычки часть потока теплоносителя перемещается в обход теплообменника, тем самым уменьшая его теплоотдачу, что позволяет обеспечить режим теплового баланса в режиме работы стенда с теплогенерирующими установками малой мощности.

Размещение наряду с датчиками температуры на прямом трубопроводе датчика давления и датчика расхода, а на обратном трубопроводе датчика давления позволяет получать необходимые данные для контроля и регистрации гидродинамических и тепловых параметров (давление Р, расход G, температур в прямом Т_пр и обратном Т_обр трубопроводе, разность температур ΔТ).

Установка в цепи подключения электродвигателя теплогенерирующей установки блока трансформаторов тока, оснащенного переключателем диапазонов измерения и соединенного с измерительным преобразователем мощности, обусловлена следующими причинами:

- получение токовых сигналов при работе электродвигателя теплогенерирующей установки;

- передача токовых сигналов на переключатель диапазонов, на котором исходя из установленной мощности теплогенерирующей установки задан диапазон измерения;

- вычисление измерительным преобразователем мощности активной и реактивной мощности (W_a, W_p) в соответствии с полученными сигналами токов и сигналов напряжений в фазах.

Обработка полученных данных производится в микропроцессорном блоке сбора и обработки измеряемых параметров с итоговым вычислением кпд теплогенерирующей установки. Определение кпд в процессе проведения контроля параметров теплогенерирующих установок позволяет оценить эффективность испытуемого устройства. Особенно актуально это при проведении испытаний новых опытных образцов, а также при различных режимах эксплуатации теплогенерирующих установок.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана функциональная схема автоматизированного стенда для контроля параметров теплогенерирующих установок.

Автоматизированный стенд содержит прямой трубопровод 1, теплообменник 2, обратный трубопровод 3, универсальную установочную плиту 4. В прямом трубопроводе 1 установлены датчик температуры 5, датчик давления 6, датчик расхода 7. Входной патрубок 8 прямого трубопровода 1 соединен с выходом испытуемой теплогенерирующей установки (ТГУ), а выходной патрубок 9 - с входом теплообменника 2. В обратном трубопроводе 3 установлены датчик температуры 5, датчик давления 6, циркуляционные насосы различной мощности 10, 11. расширительный бак 12. Входной патрубок 13 обратного трубопровода соединен с выходом теплообменника 2, а выходной патрубок 14 или 15 - с входом ТГУ. Между прямым 1 и обратным 3 трубопроводами установлена трубопроводная перемычка 16. В прямом трубопроводе 1 установлены вентили 17, 18, в обратном трубопроводе 3 - вентили 19, 20, 21, 22, 23, в перемычке 16 установлен вентиль 24. На теплообменнике 2 установлен раструб 25 с задвижкой 26. Раструб 25 соединен с кожухом 27, в котором установлен многоскоростной электровентилятор 28. Стенд оснащен системой обработки измеряемых параметров, которая содержит блок трансформаторов тока 29, соединенный с одной стороны с ТГУ, а с другой - через переключатель диапазонов измерения тока 30 с измерительным преобразователем мощности 31, который, в свою очередь, соединен с микропроцессорным блоком сбора и обработки измеряемых параметров 32, подключенным к персональному компьютеру 33 с принтером 34.

Автоматизированный стенд для контроля параметров теплогенерирующих установок работает следующим образом. На универсальной установочной плите 4 устанавливается теплогоперирующая установка (ТГУ) с электродвигателем М. К входному патрубку 8 и выходному патрубку 14 или 15 стенда присоединяют входной и выходной патрубки испытываемой ТГУ. Вентили 17, 18, 19 или 20, 22 открыты. Гидравлическая система стенда заполняется теплоносителем. При необходимости включается один из насосов 10, 11 (в зависимости от мощности испытываемой установки) после открытия вентилей 21 или 23.

Включается испытываемая теплогенерирующая установка, теплоноситель циркулирует по гидравлической системе стенд - ТГУ. Включается электровентилятор 28, осуществляется отбор тепловой энергии от теплообменника 2, имитируя тем самым отопительную систему. Интенсивность теплоотдачи теплообменника 2 зависит от интенсивности воздушного потока, которая регулируется положением задвижек 26 раструба 25. Для теплогенерирующих установок различной мощности при достижении теплового баланса положение задвижек различно. При невозможности достижения теплового баланса используются вентили 18, 24, предназначенные для перераспределения потока теплоносителя. При частично закрытом вентиле 18 и частично открытом вентиле 24 часть потока теплоносителя перемещается в обход теплообменника, тем самым уменьшая его теплоотдачу.

После запуска теплогенерирующей установки сигналы о токах (I_a1, I_c1, I_а2, I_с2, I_a3, I_c3) поступают с блока трансформаторов тока 29 на переключатель диапазонов измерения тока 30. Диапазон измерения задается испытателем в зависимости от мощности ТГУ. С переключателя диапазонов сигналы токов соответствующего диапазона (I_a, I_c) поступают на измерительный преобразователь мощности 31. Сюда же поступают сигналы напряжений в фазах (U_a, U_b, U_c). Измерительный преобразователь мощности 30 вычисляет активную и реактивную мощности (W_a, W_p), потребляемые электродвигателем или насосом теплогенерирующей установки, и выдает результат на микропроцессорный блок сбора и обработки измеряемых параметров 31. Блок 31 получает также сигналы по давлениям (Р_пр, Р_обр), температурам (Т_пр, Т_обр) в прямом и обратном трубопроводах, расходу (G) в гидравлической системе стенд - ТГУ, по которым вычисляет тепловую мощность, вырабатываемую ТГУ в режиме теплового баланса. Имея информацию об электрической мощности, потребляемой ТГУ, о ее тепловой производительности, микропроцессорный блок 32 определяет кпд теплогенерирующей установки, как отношение выработанной тепловой и потребленной электрической мощностей.

Микропроцессорный блок 32 фиксирует все измеряемые в системе стенда параметры и через линии связи передает их на персональный компьютер 33, где они сохраняются в архиве и могут быть обработаны любыми штатными средствами компьютера (например, MS Office) и выведены на принтер 34.

После окончания испытаний теплогенерирующая установка отключается и производится слив теплоносителя.

1. Автоматизированный стенд для контроля параметров теплогенерирующих установок, содержащий теплообменник, прямой и обратный трубопроводы, установленные между теплогенерирующей установкой и теплообменником, датчики температуры, установленные на прямом и обратном трубопроводах, и систему обработки измеряемых параметров, отличающийся тем, что теплообменник оснащен раструбом с задвижкой и электровентилятором, перед теплообменником между прямым и обратным трубопроводами установлена трубопроводная перемычка с вентилем, стенд дополнительно оснащен датчиками давления, установленными на прямом и обратном трубопроводах, и датчиком расхода теплоносителя, установленным на прямом трубопроводе, система обработки измеряемых параметров содержит блок трансформаторов тока, соединенный с одной стороны с теплогенерирующей установкой, а с другой - с измерительным преобразователем мощности, который, в свою очередь, соединен с микропроцессорным блоком сбора и обработки измеряемых параметров, поступающих с датчиков.

2. Автоматизированный стенд по п.1, отличающийся тем, что блок трансформаторов тока соединен с измерительным преобразователем мощности через переключатель диапазонов измерения тока.

Похожие патенты:

Калориметр // 2261418

Изобретение относится к теплофизическим приборам. .

Датчик теплового потока // 2244273

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах теплоснабжения для измерения тепловых потоков жидкости или газа. .

Способ компенсации влияния уровня температуры жидкости на входе измерительного канала теплового расходомера с датчиками теплового потока от наружной поверхности измерительного канала на результат измерения расхода жидкости // 2232379

Измерение потребления энергии // 2206075

Изобретение относится к счетчикам энергии и способам измерения потребляемой энергии. .

Устройство для измерения давления и температуры во впускном газопроводе двигателя внутреннего сгорания и способ изготовления такого устройства // 2191358

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры и давления во впускном газопроводе двигателя внутреннего сгорания.

Устройство для измерения тепловых потоков // 2189571

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к устройствам для количественного измерения тепла, и применяется для измерения и исследования тепловых потоков путем использования дифференциального режима.

Устройство для мониторинга тепловых потоков // 2187082

Изобретение относится к технике тепловых измерений и может быть использовано в теплометрических системах и системах управления и мониторинга тепловых процессов в окружающей среде.

Теплосчетчик бушланова // 2124187

Изобретение относится к области измерений, в частности к области измерений параметров потоков жидких и сыпучих веществ /расход тепла и массы/. .

Калориметрический способ измерения энергии сгорания газообразного топлива и других легколетучих органических соединений и устройство для его осуществления // 2122187

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для прецизионных измерений теплоты сгорания газообразных видов топлива. .

Устройство для измерения локальных тепловых потоков // 2121140

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности к средствам измерения локальных тепловых потоков неоднородных по плотности через наружную поверхность трубы, например, для исследования теплоотдачи при существенном изменении условий внешнего обтекания трубы.

Квартирный теплосчетчик // 2381456

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к квартирным счетчикам горячей воды

Теплосчетчик и способ определения тепловой энергии теплоносителя с прямым измерением разности расходов при компенсации температурной погрешности // 2383866

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству узла учета тепловой энергии, количества теплоносителя

Ячейка микрокалориметра // 2387960

Изобретение относится к области микрокалориметрии и может быть использовано для исследования образцов жидкостей мелких и сверхмелких объемов в областях: микробиологии, генетике, медицинских учреждениях, химии, судебной медэкспертизе, в различных типах современных калориметров

Способ, измерительное устройство и оборудование для местного определения затрат на обогрев // 2418274

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах учета стоимости отопления на основе разности температур между источником тепла и комнатной температурой

Теплосчетчик (устройство) узла учета тепловой энергии в условиях эксплуатации помещения с повышенным риском опасности // 2443984

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству узла учета тепловой энергии

Способ определения потребления тепловой энергии отдельным потребителем при отоплении многоквартирного дома с однотрубной системой отопления и система отопления для его осуществления // 2449250

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в тепловых сетях при отоплении многоквартирных домов с однотрубной системой отопления

Способ определения теплоты сгорания природного газа и устройство для его осуществления // 2531842

Заявляемое изобретение относится к области контроля физико-химических характеристик природного газа и может быть использовано для экспресс-определения теплоты сгорания природного газа. Заявленный способ включает определение концентрации диоксида углерода в пробе газа. При этом дополнительно определяют скорость ультразвука в пробе газа, давление, влажность и температуру пробы газа. После этого производят корректировку результатов измерений скорости ультразвука по результатам измерения давления, влажности и температуры пробы газа. Затем определяют теплоту сгорания пробы газа с помощью блока обработки, содержащего искусственную нейронную сеть, выполненную с возможностью определения значения теплоты сгорания природного газа в условных единицах по значению концентрации диоксида углерода, и скорректированному как указано выше значению скорости ультразвука. Устройство содержит измерительную камеру (2), в которой размещены датчик концентрации диоксида углерода (3), датчик давления (6), датчик влажности (7), датчик температуры (8) и датчик скорости ультразвука (9). При этом вышеупомянутые датчики соединены с блоком обработки (4). Технический результат - повышение точности получаемого результата и возможность непрерывного измерения теплоты сгорания природного газа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Установка для исследования и способ исследования влияния пористых сред на фазовое поведение жидких и газообразных флюидов // 2583061

Группа изобретений относится к термодинамике и может использоваться для проведения калориметрических измерений. Установка для исследования влияния пористых сред на фазовое поведение жидких и газообразных флюидов содержит две калориметрические ячейки, каждая из которых окружена двумя адиабатическими оболочками и помещена в соответствующий вакуумный контейнер. По предлагаемому способу в одну из калориметрических ячеек помещают образец исследуемой пористой среды, у которой предварительно определяют удельную поверхность. Затем идентичные образцы исследуемого флюида одновременно помещают в обе калориметрические ячейки, после чего одновременно измеряют термодинамические параметры исследуемого флюида в обеих калориметрических ячейках. На основании полученных данных строят диаграммы изменения фазового состояния исследуемого флюида и в результате сравнения полученных фазовых диаграмм оценивают влияние исследуемой пористой среды на исследуемый флюид. Технический результат - расширение функциональных возможностей, а также повышение точности и достоверности калориметрических измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Стенд для моделирования процессов теплообмена в охлаждаемых лопатках // 2618479

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, турбостроения, а именно к стендам для моделирования процессов теплообмена в охлаждаемых лопатках, и может найти применение при проектировании и оптимизации систем охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. Сущность изобретения состоит в том, что стенд содержит последовательно установленные источник сжатого воздуха, камеру сгорания, газовый канал для организации течения горячего газа, закрепляемый в канале пакет испытуемых образцов, выполненных в виде соосно стыкуемых цилиндров с внутренними полостями, которые предназначены для прохождения охлаждающего воздуха, причем ось цилиндров ориентирована перпендикулярно оси газового канала. На боковой поверхности одного из цилиндров выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие заданной формы и размера. В газовом канале установлено средство крепления пакета, выполненное с возможностью обеспечения поворота образцов вокруг их продольной оси. На выходе газового канала расположен ресивер с дроссельной заслонкой, а стенд снабжен датчиками температуры, размещенными соответственно на входе газового канала, в полости сплошного цилиндра, датчиками давления и дополнительными датчиками давления и температуры, установленными на входе и выходе канала для прохождения охлаждающего воздуха. Технический результат - повышение эффективности испытаний за счет обеспечения возможности моделирования процесса теплообмена при различных углах взаимодействия горячего газового потока с охлаждающей воздушной пленкой на поверхности испытуемого образца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство и способ по определению теплоты сгорания топлива // 2635843

Изобретение относится к устройству для определения теплоты сгорания топлива. Устройство содержит топливоподводящий патрубок для подачи в него измеряемого топлива. Для подачи кислородсодержащего газа в устройство предусмотрен газоподводящий патрубок. Устройство также содержит блок сгорания, соединенный с топливоподводящим патрубком и газоподводящим патрубком, при этом блок сгорания содержит камеру сгорания для сжигания измеряемого топлива. Газоотводящий патрубок, соединенный с камерой сгорания, позволяет выпускать отработанный газ. Устройство согласно настоящему изобретению содержит блок расходомера, предпочтительно Кориолисова типа, расположенный между топливоподводящим патрубком и камерой сгорания. Технический результат – повышение точности и достоверности получаемых результатов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.