專利名稱：一體流溫控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一體化通水流量和溫度控制裝置，簡稱一體流溫控制裝置，尤其涉及一種在大體積混凝土通水熱交換中溫度采集、流量采集與控制一體化流溫控制裝置。
背景技術(shù)：
大型水電工程中大體積混凝土的溫度應(yīng)力涉及大壩開裂風險，其發(fā)展過程可以分為三個階段(1)早期應(yīng)力，自澆筑混凝土開始，至水泥放熱作用基本結(jié)束時止，一般約一個月左右。這個階段有兩個特點一是因水泥水化作用而發(fā)出大量水化熱，而引起溫度場的急劇變化；二是混凝土彈性模量隨著時間而急劇變化；(2)中期應(yīng)力，自水泥放熱作用基本結(jié)束時至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度時，這個時期中溫度應(yīng)力是由于混凝土的冷卻及外界溫度變化所引起的，這些應(yīng)力與早期產(chǎn)生的溫度應(yīng)力相疊加。與此期間，混凝土彈性模量還有一些變化，但變化幅度較??；(3)晚期應(yīng)力，混凝土完全冷卻以后的運行期，溫度應(yīng)力主要是由外界氣溫和水溫的變化所引起的，這些應(yīng)力與早期和中期的殘余應(yīng)力相互疊加形成 了混凝土晚期應(yīng)力。在一般氣溫或嚴寒地區(qū)，大型水電工程中大體積混凝土的通水冷卻(或加熱)溫控，是降低大體積混凝土水化熱引起的溫度應(yīng)力，避免開裂和達到設(shè)計要求的封拱灌漿溫度必須采取的工程技術(shù)措施。水電工程通水熱交換技術(shù)復雜，是工程建設(shè)設(shè)計與研究重要內(nèi)容，目前通水冷卻或加熱的監(jiān)控主要通過人工球閥、水銀溫度計和傳統(tǒng)水表采用人工記錄，然后根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進行人工現(xiàn)場調(diào)控流量。大體積混凝土澆筑后，經(jīng)過早期冷卻、中期冷卻、二期冷卻至混凝土溫度達到冷卻，期間通水數(shù)據(jù)主要為進出水溫度和通水流量。目前進出水溫度的測量通常采用水銀溫度計或者手持數(shù)字溫度計通過放水測量，實際操作中需要人工在現(xiàn)場打開水管外接水龍頭放水進行測量，并進行現(xiàn)場記錄，通水流量通過傳統(tǒng)水表讀數(shù)測量，測量誤差較大，人為因素干擾大，在此基礎(chǔ)上國內(nèi)也有個別現(xiàn)場采用數(shù)字溫度計和電動球閥測量，但仍需人到現(xiàn)場通過手持式設(shè)備讀取溫度和流量數(shù)據(jù)，效率低。控制混凝土溫度主要是控制水流量，目前現(xiàn)場的水流量控制設(shè)備為一個手動球閥，工人根據(jù)前一個時間段的降溫效果手動增加或減少球閥開度。目前因為是傳統(tǒng)方法，溫度和流量數(shù)據(jù)一般是4小時間隔采集一次?？傊?，目前的數(shù)據(jù)采集方式和控制方式為人工記錄和控制，手段落后，精度差，效率低，數(shù)據(jù)可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢。通過將電動球閥、內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置、流量測量裝置、通過一體控制電路板集成封裝形成一體化流溫控制裝置，將克服傳統(tǒng)方法的不足，極大提高數(shù)據(jù)的可靠度和采集效率，為大體積混凝土通水冷卻(加熱)全過程在線實時個性化控制提供技術(shù)支持，對提高我國大壩施工水平，保證大壩長期安全穩(wěn)定具有重要工程和社會意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種一體化流溫控制裝置，能自動采集冷卻水管的溫度和通水流量，實現(xiàn)對混凝土溫控通水的流量和水溫進行自動測量和數(shù)據(jù)傳輸，并在服務(wù)器上對數(shù)據(jù)進行仿真計算，實時算出控制流量，并下發(fā)控制指令控制流量。解決了人工測量記錄和控制需要耗費大量人工、手段落后，精度差，效率低，數(shù)據(jù)可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢等缺點，省時省力，測量數(shù)據(jù)精度、效率高且反饋迅速，能及時調(diào)整混凝土溫控措施、避免混凝土裂縫，保證工程質(zhì)量和進度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種一體化流量和溫度控制裝置，包括外殼；在外殼內(nèi)具有雙向電動球閥，其根據(jù)控制指令對流量大小和方向?qū)崿F(xiàn)控制；內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置，實時測量管內(nèi)流體溫度；雙向渦輪流量計，通過輸出脈沖、電磁或電流信號，實時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板，對雙向電動球閥進行控制，對流量和溫度進行傳輸。其中，該裝置還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接至澆筑倉支管。其中，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。
其中，該裝置還包括集成出線，其外接智能主控制器；所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過集成出線交換數(shù)據(jù)和提供電源。其中，所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過無線交換數(shù)據(jù)。其中，從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動球閥、內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置和雙向渦輪流量計。其中，所述內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置包括一個三通，三通的水平管左右端口分別與雙向電動球閥和雙向渦輪流量計連接，三通的垂直管內(nèi)設(shè)置絕熱密封環(huán)、中空螺絲和溫度傳感器，絕熱密封環(huán)與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內(nèi)螺紋連接固定。其中，在三通的垂直管內(nèi)下部設(shè)置絕熱密封環(huán)，上部設(shè)置中空螺絲，溫度傳感器穿過中空螺絲和絕熱密封環(huán)插入三通水平管內(nèi)部。其中，所述絕熱密封環(huán)由密封和絕熱兩種材料構(gòu)成，下部是密封材料，上部是絕熱材料。其中，所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導線組成，導線與溫度傳感器探頭電連接。其中，所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線上。由于存在密封絕熱環(huán)，可以保證溫度傳感器探頭不與三通及外界空氣接觸，提高了測量精度。中空螺釘與溫度傳感器擰入三通垂直管中，使得中空螺釘能夠?qū)^熱密封環(huán)產(chǎn)生足夠壓迫作用不致在水壓下泄露，且溫度傳感器探頭恰能位于三通水平管中軸線上。測溫裝置經(jīng)過與管壁的絕熱處理，能排除外界氣溫對測溫的干擾，準確測量進出口的水溫，能準確預測大體積混凝土內(nèi)部熱交換量。溫度傳感器探頭端頭位于水管中軸線，與測溫對象充分接觸，保證了測溫的精度。從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動球閥、內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置和雙向渦輪流量計；按照這種連接方式，將控制閥門置于測量裝置之前，可以實現(xiàn)更精確的控制。一體化流量和溫度控制裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線(集成出線)交換數(shù)據(jù)和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調(diào)節(jié)等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動完成流量調(diào)節(jié)，裝置具有優(yōu)良的控制穩(wěn)定性(浮點控制/比例控制)。保證冷卻通水流量穩(wěn)定準確，從而控制混凝土溫度和應(yīng)力的控制，保證工程質(zhì)量和進度。本發(fā)明提供的一體化流溫控制裝置，有益效果如下(I)、由于采用智能數(shù)據(jù)采集，存儲并傳輸安裝在水管上的溫度計和流量計實時在線測得的混凝土通水的流量和水溫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集方便可靠，實現(xiàn)了對混凝土通水熱交換的流量和水溫進行自動測試和數(shù)據(jù)傳輸，解決了人工測試記錄需要耗費大量人工、手段落后，精度差，效率低，數(shù)據(jù)可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢等缺點，省時省力，測量數(shù)據(jù)精度、效率高且反饋迅速，能及時調(diào)整混凝土溫控措施，避免混凝土裂縫，保證混凝土澆筑質(zhì)量和進度。( 2 )、一體化流溫控制裝置與外接管道連接，靈活方便快速。(3)、一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線交換數(shù)據(jù)和提供電源，或者一體化流量和溫度控制裝置與主控制器通過無線交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集連接簡單方便，便于實 際應(yīng)用。(4)、安裝在一體化流溫控制裝置中的閥體接受智能控制PID調(diào)節(jié)指令來控制流量，保證流量穩(wěn)定，解決了因管道壓力等因素的變化引起流量變化的問題，保證通水降溫的效果。(5)、智能控制設(shè)備采集和上傳數(shù)據(jù)至上位服務(wù)器，服務(wù)器保存并仿真計算數(shù)據(jù)，確定控制量。并且生成各種分析圖表，方便工作人員對整個控溫效果的全面和個性化了解，及時調(diào)整混凝土溫控措施，實現(xiàn)及時調(diào)整混凝土施工措施，保證工程質(zhì)量和進度。( 6 )、一體化流溫控制裝置重復使用，大大降低成本。(7)、一體化流溫控制裝置根據(jù)不同管徑可精確測控不同流量范圍(0. 04^800m3/h)，裝置常規(guī)受壓1.6MPa，溫度測控范圍-10°C 60°C，在工作范圍內(nèi)精度為±0.3°C。( 8 )、可適合測量管道內(nèi)空氣，蒸汽，水等介質(zhì)的溫度和體積流量。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明；圖I 一體流溫控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置正面剖視圖；圖3內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置側(cè)面剖視圖。圖中，I雙向電動球閥；2內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置；3雙向渦輪流量計；4一體控制電路板；5集成出線；6第一活接；7第二活接；8封裝外殼；9三通，10溫度傳感器探頭，11導線，12止水絕熱環(huán)，13中空螺釘
具體實施例方式把一體化流溫控制裝置與主水管和澆筑倉支管分別通過第一活接和第二活接直接連接，現(xiàn)場裝配，只需擰開兩端的活接頭即可。把電源線和數(shù)據(jù)線纜接入主控制器。給一體化流溫控制裝置送上電源，等一體化流溫控制裝置上狀態(tài)燈常綠時，表示一體化流溫控制裝置啟動完畢，可以啟動服務(wù)器軟件、進行遠程通訊控制。一體化流溫控制裝置包括防水、防重物和防電磁干擾外殼8。
在外殼內(nèi)具有雙向電動球閥1，其根據(jù)控制指令對通水量實現(xiàn)控制；內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置2，實時輸出管內(nèi)通水溫度；雙向渦輪流量計3，通過輸出脈沖或電流信號，實時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板4，對雙向電動球閥I進行控制與反饋。外殼上具有集成出線5，集成出線包括溫度采集、流量采集反饋控制以及電源供給，其外接智能主控制器；外殼上具有第一活接和第二活接，分別連接主通水管和澆筑倉支管。內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置包括三通；三通9下端左右兩端口配有螺紋，分別與雙向電動球閥和雙向渦輪流量計相連接；三通9上端口配有螺紋，把止水絕熱環(huán)12從上端口放入壓緊，把溫度傳感器從上端口和止水絕熱環(huán)中插入，使溫度傳感器探頭10位于三通下端部分的中軸上；中空螺釘13通過螺紋與三通9上端口連接，對止水絕熱環(huán)12、溫度傳感器探 頭10和導線11進行固定，導線11下端與溫度傳感器探頭10上端電連接。導線11連接一體控制電路板。
權(quán)利要求
1.一種一體化流量和溫度控制裝置，包括外殼；在外殼內(nèi)具有雙向電動球閥，其根據(jù)控制指令對流量實現(xiàn)大小和方向控制；內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置，實時測量管內(nèi)流體溫度；雙向渦輪流量計，通過輸出電磁、脈沖或電流信號，實時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板，對雙向電動球閥進行控制。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接澆筑倉支管。
3.如權(quán)利要求I或2所述的裝置，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。
4.如上述權(quán)利要求任一的裝置，所述裝置還包括集成出線，其外接智能主控制器；其中所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過集成出線交換數(shù)據(jù)和提供電源。
5.如權(quán)利要求I一 3任一所述的裝置，所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過無線交換數(shù)據(jù)。
6.如上述權(quán)利要求任一的裝置，其中從第一活接到第二活接，順序串聯(lián)有雙向電動球閥、內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置和雙向渦輪流量計。
7.如上述權(quán)利要求任一的裝置，其中所述內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置包括一個三通，三通的水平管左右端口分別與雙向電動球閥和雙向渦輪流量計連接，三通的垂直管內(nèi)設(shè)置絕熱密封環(huán)、中空螺絲和溫度傳感器,絕熱密封環(huán)與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內(nèi)螺紋連接固定。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中在三通的垂直管內(nèi)下部設(shè)置絕熱密封環(huán)，上部設(shè)置中空螺絲，溫度傳感器穿過中空螺絲和絕熱密封環(huán)插入三通水平管內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，所述絕熱密封環(huán)由密封和絕熱兩種材料構(gòu)成，下部是密封材料，上部是絕熱材料。
10.如權(quán)利要求7- 9任一所述的裝置，所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導線組成，導線與溫度傳感器探頭電連接，優(yōu)選所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線上。
全文摘要
一種一體化流溫控制裝置，它包括電動球閥、內(nèi)插式數(shù)字測溫裝置、流量測量裝置和一體控制電路板固定集成封裝在外殼中。本裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線交換數(shù)據(jù)和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調(diào)節(jié)等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動完成流量調(diào)節(jié)，裝置具有優(yōu)良的控制穩(wěn)定性(浮點控制/比例控制)。保證冷卻通水流量穩(wěn)定準確，從而控制混凝土溫度和應(yīng)力的控制，保證工程質(zhì)量和進度。
文檔編號E02B15/02GK102830731SQ20121029999
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者林鵬, 李慶斌, 胡昱, 周紹武, 洪文浩, 汪志林, 鄔昆 申請人:清華大學, 中國長江三峽集團公司