一種實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，包括PC機、聲級計、超聲波流量計、采集模塊和采集裝置；其中，采集裝置連接到采集模塊，采集模塊通過RS484連接到PC機進行數(shù)據(jù)傳輸；聲級計和超聲波流量計直接通過RS232通訊連接到PC機進行數(shù)據(jù)傳輸。本裝置既能保證數(shù)據(jù)準確有效，又能最大程度減少人力物力，同時能夠?qū)崟r全面對冷卻塔性能進行測評。
【專利說明】一種實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置

【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及冷卻塔性能測試裝置，尤其涉及一種實時在線分析的冷卻塔性能 測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 冷卻塔的設計選型常根據(jù)冷卻塔標準工況下的冷卻能力來選擇，而實際冷卻塔的 運行環(huán)境由于空間受限和氣候特點都偏離了標準工況，加上污垢熱阻的影響以及消聲降噪 措施，冷卻塔冷卻能力大打折扣。冷卻塔運行好壞不僅關(guān)系到冷卻塔本身的冷卻能力，而且 關(guān)系到整個空調(diào)系統(tǒng)的運行性能。因此，冷卻塔的性能測試工作，為研發(fā)和提高冷卻塔產(chǎn)品 質(zhì)量，以及合理匹配主機設備提供實測的技術(shù)參數(shù)，對整個系統(tǒng)的正常運行和節(jié)能降耗都 有著重要意義。
[0003] 目前，冷卻塔性能測試主要存在以下幾個難點：
[0004] 1)現(xiàn)場測試難度高。由于冷卻塔測試所需人力物力較大和工作時間長，國內(nèi)外往 往忽略對冷卻塔性能進行測試。大多數(shù)情況下只有廠家在出廠前對冷卻塔在標準工況下進 行簡單的測試，由于冷卻塔直接與環(huán)境接觸，實際工況很多時候偏離標準工況，因此很容易 出現(xiàn)在標準工況下冷卻塔冷卻能力能夠達到冷卻要求，但在實際運行中卻無法滿足冷卻要 求的情況。
[0005] 2)測試設備無法滿足測試要求。冷卻塔暴露在環(huán)境中，環(huán)境狀態(tài)參數(shù)變化會引起 冷卻塔運行參數(shù)的變化，人們往往忽略這一點，選用的測試設備的響應時間很長，導致采集 參數(shù)滯后；冷卻塔出風狀態(tài)高溫高濕，如果選用的溫濕度傳感器不耐高溫高濕，則會導致傳 感器使用一段時間后失靈甚至燒毀，采集到的數(shù)據(jù)準確度也無法保證；現(xiàn)場測試過程中溫 濕度傳感器會受到太陽輻射的影響，如果不采取遮陽措施，所采集到的溫度則是進風和太 陽輻射綜合作用的溫度，從而導致測試結(jié)果偏高。
[0006] 3)測試難以達到同步性和高密度。冷卻塔性能測試參數(shù)包括塔本身參數(shù)和環(huán)境參 數(shù)，現(xiàn)階段國內(nèi)外常用測試方法是測試時由多人分布在不同測點同步采集塔運行參數(shù)。這 種方法很難保證各參數(shù)采集同步性和連續(xù)長時間進行測試，同時測試參數(shù)的可靠性也難以 保證，從而導致測試單位難以對實際運行的冷卻塔性能進行客觀合理的評價。
[0007] 4)性能評價不夠全面。國內(nèi)外不少冷卻塔性能測試只把所測得的參數(shù)計算出冷卻 塔的冷卻數(shù)和冷卻能力，而忽略分析塔回流率、氣水比對其影響，以及冷卻塔進出風溫濕度 場、塔底水溫度場的分布，更沒有得出塔的劉易斯數(shù)和填料特性修正系數(shù)，這兩個系數(shù)是評 價塔的換熱完善度的一個重要參數(shù)。
[0008] 因此開發(fā)具有高精度和實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種實時在線分析 的冷卻塔性能測試裝置，解決目前冷卻塔性能測試精度不夠、數(shù)據(jù)不全面等技術(shù)問題。
[0010] 本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0011] 一種實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，包括PC機101、聲級計102、超聲波流 量計103、采集模塊柜104和采集裝置105 ;
[0012] 其中，采集裝置105連接到采集模塊柜104,然后采集模塊柜104通過RS484通訊 連接到PC機101進行數(shù)據(jù)傳輸；聲級計102和超聲波流量計103直接通過RS232通訊連接 到PC機101進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0013] 所述的采集模塊柜104內(nèi)部包括AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109、漏電開關(guān)110、溫濕 度采集模塊組106、熱電偶采集模塊組107、風速采集模塊108 ;
[0014] 所述溫濕度采集模塊組106中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口 602、 數(shù)據(jù)輸出端口 603和采集端口 601 ;
[0015] 所述熱電偶采集模塊組107中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口 702、 數(shù)據(jù)輸出端口 703和采集端口 701 ;
[0016] 所述風速采集模塊108內(nèi)部含有電源接口 802、數(shù)據(jù)輸出端口 803和采集端口 801 ；
[0017] 所述熱電偶采集模塊107、溫濕度采集模塊組106以及風速采集模塊108的電源接 口相互并聯(lián)后連接到AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109, AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109連接到漏電 開關(guān)110,漏電開關(guān)110接至220V電源插口；
[0018] 所述熱電偶采集模塊107、溫濕度采集模塊組106以及風速采集模塊108的數(shù)據(jù)輸 出端口相互并聯(lián)后連接到RS485轉(zhuǎn)換器111，然后RS485轉(zhuǎn)換器111接至便攜式PC機101 進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0019] 所述采集裝置105包括有溫濕度傳感器組113 ;溫濕度傳感器組113中的每一個 溫濕度傳感器都含有三組接口，這三組接口分別是溫度接口 201、濕度接口 202和電源接口 203 ;這三組接口統(tǒng)一用一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;
[0020] 溫濕度采集模塊組106中每一個溫濕度采集模塊中，每兩個采集端口為一組，分 別為溫度采集端口 601-2和濕度采集端口 601-1，兩個采集端口和電源接口 602統(tǒng)一用一根 超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;兩個水晶頭分別套進連接頭117實現(xiàn)相連，使溫濕 度傳感器113與溫濕度采集模塊組106連接起來進行數(shù)據(jù)采集。
[0021] 所述的采集裝置105包括有風速傳感器組115 ;風速傳感器組115中每一個風速 傳感器都含有兩組接口，這兩組接口分別是風速接口 301和電源接口 302,兩組接口統(tǒng)一用 一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;
[0022] 風速采集模塊108中一個采集端口 801-1和電源接口 802統(tǒng)一用一根超五類網(wǎng)線 相接，末端帶有水晶頭116,兩個水晶頭分別套進連接頭實現(xiàn)相連，使風速傳感器115與風 速采集模塊108連接起來進行數(shù)據(jù)采集。
[0023] 所述的采集裝置105還包括有熱電偶組114 ;熱電偶組114直接接至熱電偶采集 模塊組107中一個熱電偶采集模塊的采集端口 701。
[0024] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：
[0025] 本裝置采用耐高溫高濕以及響應時間短的溫濕度傳感器和風速傳感器，保證了設 備能夠在高濕條件下長時間穩(wěn)定運行；并采用遮陽板措施減少太陽輻射對溫濕度傳感器采 集溫度的影響；通過PC機（便攜式）自動儲存數(shù)據(jù)，每次數(shù)據(jù)采集間隔只有2s，環(huán)境溫濕 度和風速和冷卻塔性能參數(shù)同時進行采集，保證了測試的同步性和連續(xù)性。
[0026] 本裝置能夠采集到冷卻塔進風溫濕度、進風風速、出風溫濕度、出風風速、塔底冷 卻水水溫、進出塔冷卻水水溫、冷卻塔噪聲、冷卻塔水流量、環(huán)境溫濕度以及環(huán)境風速等參 數(shù)，從而能夠全面評價冷卻塔的性能；通過本裝置的PC機（便攜式）上測試軟件平臺能夠 自動存儲采集到的數(shù)據(jù)，同時實時監(jiān)測每個采集模塊運行是否正常和每個參數(shù)是否準確以 及每個參數(shù)的實時變化曲線，排除異常，從而保證了數(shù)據(jù)準確性；通過PC機（便攜式）上性 能評價平臺，能夠在線計算出不同時間段的冷卻塔進出風空氣焓值，環(huán)境空氣焓值，進風風 量，冷卻數(shù)和冷卻能力，而且呈現(xiàn)出冷卻塔進出空氣溫濕度場和風速場，塔底水溫度場。最 后通過多個時間段的冷卻塔參數(shù)擬合出冷卻塔的劉易斯數(shù)和填料特性修正系數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本實用新型測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2是本實用新型測試裝置采集模塊（或采集模塊柜）結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3是本實用新型測試裝置的溫濕度采集模塊與溫濕度傳感器的連接示意圖。
[0030] 圖4是本實用新型測試裝置的風速采集模塊與風速傳感器的連接示意圖。

【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0032] 實施例
[0033] 如圖1至4所示。本實用新型實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，包括PC機 101、聲級計102、超聲波流量計103、采集模塊柜104和采集裝置105 ;
[0034] 其中，采集裝置105 (通過超五類網(wǎng)線）連接到采集模塊柜104,然后采集模塊柜 104通過RS484通訊連接到PC機101進行數(shù)據(jù)傳輸；聲級計102和超聲波流量計103直接 通過RS232通訊連接到PC機101進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0035] 所述的采集模塊柜104內(nèi)部包括AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109、漏電開關(guān)110、溫濕 度采集模塊組106、熱電偶采集模塊組107、風速采集模塊108 ;
[0036] 所述溫濕度采集模塊組106中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口 602、 數(shù)據(jù)輸出端口 603和采集端口 601 ;
[0037] 所述熱電偶采集模塊組107中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口 702、 數(shù)據(jù)輸出端口 703和采集端口 701 ;
[0038] 所述風速采集模塊108內(nèi)部含有電源接口 802、數(shù)據(jù)輸出端口 803和采集端口 801 ；
[0039] 所述熱電偶采集模塊107、溫濕度采集模塊組106以及風速采集模塊108的電源接 口相互并聯(lián)后連接到AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109, AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器109連接到漏電 開關(guān)110,漏電開關(guān)110接至220V電源插口；
[0040] 所述熱電偶采集模塊107、溫濕度采集模塊組106以及風速采集模塊108的數(shù)據(jù)輸 出端口相互并聯(lián)后連接到RS485轉(zhuǎn)換器111，然后RS485轉(zhuǎn)換器111接至便攜式PC機101 進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0041] 所述采集裝置105包括有溫濕度傳感器組113 ;溫濕度傳感器組113中的每一個 溫濕度傳感器都含有三組接口，這三組接口分別是溫度接口 201、濕度接口 202和電源接口 203 ;這三組接口統(tǒng)一用一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;
[0042] 溫濕度采集模塊組106中每一個溫濕度采集模塊中，每兩個采集端口為一組，分 別為溫度采集端口 601-2和濕度采集端口 601-1，兩個采集端口和電源接口 602統(tǒng)一用一根 超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;兩個水晶頭分別套進連接頭117實現(xiàn)相連，使溫濕 度傳感器113與溫濕度采集模塊組106連接起來進行數(shù)據(jù)采集。測試過程中，使用不透光 的遮陽板固定在溫濕度傳感器的探頭上方，從而減少太陽輻射的影響。冷卻塔進出風溫濕 度和環(huán)境溫濕度隨時間變化較大，本裝置每2s自動采集一次冷卻塔進出風每個測點的溫 濕度和環(huán)境溫濕度。
[0043] 溫濕度傳感器組可采用三線制4?20mA電流輸出，精度± 1 %，量程為0?50°C， 0?100% RH，探頭帶過濾網(wǎng)，由24VDC電源供電。
[0044] 所述的采集裝置105包括有風速傳感器組115 ;風速傳感器組115中每一個風速 傳感器都含有兩組接口，這兩組接口分別是風速接口 301和電源接口 302,兩組接口統(tǒng)一用 一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭116 ;
[0045] 風速采集模塊108中一個采集端口 801-1和電源接口 802統(tǒng)一用一根超五類網(wǎng)線 相接，末端帶有水晶頭116,兩個水晶頭分別套進連接頭實現(xiàn)相連，使風速傳感器115與風 速采集模塊108連接起來進行數(shù)據(jù)采集。由于在一個較短時間段內(nèi)冷卻塔進出風風速變化 不大，為了能夠減少成本和保證數(shù)據(jù)有效，每15分鐘測試一次冷卻塔進出風每個測點的風 速和環(huán)境風速。
[0046] 所述的采集裝置105還包括有熱電偶組114 ;熱電偶組114直接接至熱電偶采集 模塊組107中一個熱電偶采集模塊的采集端口 701 (進行溫度采集）。
[0047] 所述的風速傳感器115均為兩線制4?20mA電流輸出，精度±1%，量程為0? 15m/s，探頭帶過濾網(wǎng)，由24VDC電源供電。
[0048] 所述熱電偶采集模塊組107可采用T型熱電偶，精度± 1 %，量程為-200?350°C， 正極是純銅，負極為銅鎳合金，由24VDC電源供電。
[0049] 所述采集模塊104的柜體大小，可根據(jù)采集模塊的個數(shù)適當調(diào)整，柜體可采用帶 屋檐戶外防水型電箱。
[0050] 以上溫濕度傳感器組113、風速傳感器組115以及熱電偶組114的傳感器和熱電偶 的個數(shù)根據(jù)冷卻塔測點個數(shù)而定，同時溫濕度采集模塊組106、熱電偶采集模塊組107的模 塊個數(shù)也是根據(jù)冷卻塔測點個數(shù)而定。
[0051] 本裝置既能保證數(shù)據(jù)準確有效，又能最大程度減少人力物力，同時能夠?qū)崟r全面 對冷卻塔性能進行評價，這是冷卻塔性能測試所追求的一個目標。對于實時變化較大的參 數(shù)，例如進出風溫濕度、環(huán)境溫濕度、進出塔水溫和塔底水溫，通過便攜式PC機的測試軟件 平臺設定采集時間為2s，實現(xiàn)高密度有效的數(shù)據(jù)采集；對于實時變化較小的參數(shù)，例如進 出風風速、環(huán)境風速，可每15分鐘對每個測點測試一次；針對出風濕度較高的情況，采用探 頭帶過濾網(wǎng)耐高濕的溫濕度傳感器和風速傳感器；為了減少太陽輻射對傳感器的影響，使 用不透光的遮陽板固定在溫濕度傳感器的探頭上方。
[0052] 應用實例簡述：
[0053] 為了使本裝置廣泛適用于不同類型冷卻塔，根據(jù)國家測試標準，可將進風面最多 的測點數(shù)確定為16個，出風面最多的測點數(shù)確定為8個，塔底最多的測點數(shù)確定為12個。 由此可得，塔底水溫12個測點，進出塔水溫共2個測點，因此需12根熱電偶；進風面16個 測點，出風面8個測點，環(huán)境1個測點，因此需25個溫濕度傳感器；風速傳感器3個，2個用 于測量進出風風速，1個用于測量環(huán)境風速。
[0054] 溫濕度采集模塊采用ADAM4117堅固型模擬量輸入模塊，具有8通道，4?20mA輸 入。根據(jù)溫濕度傳感器個數(shù)，溫濕度采集模塊組包含有4個ADAM4117模塊。溫濕度傳感器 采用HF364管道型溫濕度傳感器
[0055] 風速采集模塊可采用ADAM4117堅固型模擬量輸入模塊，具有8通道，4?20mA輸 入。根據(jù)風速傳感器個數(shù)，選用1個ADAM4117模塊。風速傳感器采用HF364管道型溫濕度 傳感器
[0056] 熱電偶采集模塊組可采用ADAM4118堅固型熱電偶輸入模塊，具有8通道，4? 20mA輸入。根據(jù)熱電偶個數(shù)，熱電偶采集模塊組包含有2個溫濕度采集模塊。熱電偶采用 TT-T-24-SLE型熱電偶。
[0057] 進出風面對稱地拉上間距18CM左右的尼龍繩，用扎帶將溫濕度傳感器固定在繩 上。傳感器與進風面的距離在2m之內(nèi)，出風面?zhèn)鞲衅鲗ΨQ布置。不透光的復寫板固定在溫 濕度傳感器的探頭上方。
[0058] 將熱電偶置于進水管或者布水槽內(nèi)用于測量進水溫度，將熱電偶置于出水管或者 回水溝內(nèi)用于測量出水溫度；將熱電偶均勻布置在塔填料下面的水槽內(nèi)，用于測量塔底水 溫。
[0059] 對流量計探頭接觸管壁進行磨光處理，流量計安裝距離在進水管的上游直徑10D、 下游處。
[0060] 如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
[0061] 本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的 精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在 本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，其特征在于：包括PC機（101)、聲級計 (102)、超聲波流量計（103)、采集模塊柜（104)和采集裝置（105); 其中，采集裝置（105)連接到采集模塊柜（104)，采集模塊柜（104)通過RS484連接到 PC機（101)進行數(shù)據(jù)傳輸；聲級計（102)和超聲波流量計（103)直接通過RS232通訊連接 到PC機（101)進行數(shù)據(jù)傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，其特征在于：所述的 采集模塊柜（104)內(nèi)部包括AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器（109)、漏電開關(guān)（110)、溫濕度采集模 塊組（106)、熱電偶采集模塊組（107)、風速采集模塊（108); 所述溫濕度采集模塊組（106)中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口（602)、 數(shù)據(jù)輸出端口（603)和采集端口（601); 所述熱電偶采集模塊組（107)中，每一個溫濕度采集模塊內(nèi)部都含有電源接口（702)、 數(shù)據(jù)輸出端口（703)和采集端口（701); 所述風速采集模塊（108)內(nèi)部含有電源接口（802)、數(shù)據(jù)輸出端口（803)和采集端口 (801)； 所述熱電偶采集模塊（107)、溫濕度采集模塊組（106)以及風速采集模塊（108)的電源 接口相互并聯(lián)后連接到AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器（109)，AC220V轉(zhuǎn)DC24V變壓器（109)連接 到漏電開關(guān)（110)，漏電開關(guān)（110)接至220V電源插口； 所述熱電偶采集模塊（107)、溫濕度采集模塊組（106)以及風速采集模塊（108)的數(shù)據(jù) 輸出端口相互并聯(lián)后連接到RS485轉(zhuǎn)換器（111)，然后RS485轉(zhuǎn)換器（111)接至便攜式PC 機（101)進行數(shù)據(jù)傳輸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，其特征在于：所述 采集裝置（105)包括有溫濕度傳感器組（113);溫濕度傳感器組（113)中的每一個溫濕度 傳感器都含有三組接口，這三組接口分別是溫度接口（201)、濕度接口（202)和電源接口 (203);這三組接口統(tǒng)一用一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭（116); 溫濕度采集模塊組（106)中每一個溫濕度采集模塊中，每兩個采集端口為一組，分別 為溫度采集端口（601-2)和濕度采集端口（601-1)，兩個采集端口和電源接口（602)統(tǒng)一 用一根超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭（116);兩個水晶頭分別套進連接頭（117)實現(xiàn)相 連，使溫濕度傳感器（113)與溫濕度采集模塊組（106)連接起來進行數(shù)據(jù)采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，其特征在于：所述的 采集裝置（105)包括有風速傳感器組（115);風速傳感器組（115)中每一個風速傳感器都 含有兩組接口，這兩組接口分別是風速接口（301)和電源接口（302)，兩組接口統(tǒng)一用一根 超五類網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭（116); 風速采集模塊（108)中一個采集端口（801-1)和電源接口（802)統(tǒng)一用一根超五類 網(wǎng)線相接，末端帶有水晶頭（116)，兩個水晶頭分別套進連接頭實現(xiàn)相連，使風速傳感器 (115)與風速采集模塊（108)連接起來進行數(shù)據(jù)采集。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時在線分析的冷卻塔性能測試裝置，其特征在于：所述 的采集裝置（105)還包括有熱電偶組（114);熱電偶組（114)直接接至熱電偶采集模塊組 (107)中一個熱電偶采集模塊的采集端口（701)。
【文檔編號】G01M99/00GK203869886SQ201420262266
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】劉雪峰, 陳星龍, 劉金平, 羅文海, 盧智濤, 陳法祥 申請人:華南理工大學