本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱性能測量控制系統(tǒng)及測量方法，特別是一種用于金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能檢測的測量控制系統(tǒng)及測量方法。

背景技術(shù)：

隨著世界主流核電的發(fā)展及安全殼內(nèi)濾網(wǎng)安全性的需要，安全殼廠房內(nèi)越來越多的使用金屬反射型保溫層。依賴國外進口的格局渴望被改變，金屬反射型保溫層的國產(chǎn)化研究迫在眉睫。在研制金屬反射型保溫層過程中，進行導(dǎo)熱性能檢測是必不可少的環(huán)節(jié)。

國內(nèi)對金屬反射型保溫塊的導(dǎo)熱性能檢測并沒有形成成熟先進的測量控制系統(tǒng)，尤其是沒有可以同時對平板型金屬反射型保溫塊和圓管型金屬反射型金屬保溫塊進行導(dǎo)熱性能檢測的測量控制系統(tǒng)。

據(jù)申請人了解，市場上存在由兩個溫度傳感器、帶觸摸屏的測試主機、試樣管材托架構(gòu)成的檢測導(dǎo)熱性能的測試儀，工作時一只溫度傳感器插入試樣管材內(nèi)測試零度介質(zhì)的溫度，另一溫度傳感器放于試樣管材旁空氣中測試環(huán)境溫度，當(dāng)兩者的溫度相同時停止試驗，得到相應(yīng)試樣管材的導(dǎo)熱性能。例如申請?zhí)枮?01310158367.1的中國發(fā)明專利(名稱為“一種管材導(dǎo)熱性能測試儀及測試方法”)。

或如申請?zhí)枮?00510033204.6的中國發(fā)明專利(名稱為“熱傳導(dǎo)性能檢測裝置及檢測方法”)。其采用簡易扣具來提供一扣合力，并通過簡易加熱裝置水槽提供恒溫?zé)嵩础?/p>

上述現(xiàn)有技術(shù)均存在以下問題：

只能針對單一形狀的材料導(dǎo)熱性能進行檢測，且檢測時無法對導(dǎo)熱性能進行實時監(jiān)控與計算。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能的測量控制系統(tǒng)及測量方法，通過plc系統(tǒng)的跟蹤控制，實現(xiàn)對保溫塊導(dǎo)熱性能的實時監(jiān)控和計算，并且適用于管材保溫塊和平板保溫塊的檢測。

為了達(dá)到以上目的，提出一種金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能的測量控制系統(tǒng)，包括圓管加熱裝置、平板加熱裝置、圓管plc系統(tǒng)、平板plc系統(tǒng)、溫度傳感器和pc顯控系統(tǒng)，圓管加熱裝置包括計量段加熱管和一對防護段加熱管，一對防護段加熱管分別設(shè)置于計量段加熱管的兩端，用于防止計量段加熱管徑向散熱；

平板加熱裝置包括計量箱和防護箱，計量箱設(shè)置于防護箱內(nèi)部，用于保證計量箱只從散熱面散熱；

溫度傳感器包括圓管檢測溫度傳感器和平板檢測溫度傳感器，圓管檢測溫度傳感器設(shè)置于計量段加熱管表面、防護段加熱管表面和待測圓管保溫塊表面，用于采集圓管加熱裝置和計量段保溫塊的溫度數(shù)據(jù)；平板檢測溫度傳感器設(shè)置于計量箱內(nèi)部、計量箱內(nèi)表面、防護箱內(nèi)部和待測平板保溫塊表面，用于采集平板加熱裝置和計量箱保溫塊的溫度數(shù)據(jù)；

圓管plc系統(tǒng)的采集端連接圓管檢測溫度傳感器，其控制端與圓管加熱裝置相連，用于采集圓管檢測溫度傳感器信號并向圓管加熱裝置發(fā)送控制信號；

平板plc系統(tǒng)的采集端連接平板檢測溫度傳感器，其控制端與平板加熱裝置相連，用于采集平板檢測溫度傳感器信號并向平板加熱裝置發(fā)送控制信號；

pc顯控系統(tǒng)分別連接平板plc系統(tǒng)和圓管plc系統(tǒng)的顯控端信號。

本發(fā)明的優(yōu)選方案是：圓管plc系統(tǒng)和平板plc系統(tǒng)采用熱電偶溫度測量模塊測量溫度傳感器信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至pc顯控系統(tǒng)，同時通過modbus協(xié)議對圓管加熱裝置和平板加熱裝置發(fā)送控制信號。

優(yōu)選地，圓管檢測溫度傳感器包括監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器和計算圓管檢測溫度傳感器，監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器設(shè)置于計量段加熱管和防護段加熱管連接處，用于監(jiān)視計量段加熱管和防護段加熱管隔縫處溫度，計算圓管溫度傳感器分三圈均勻分布于計量段加熱管表面，中間一圈的計算圓管傳感器布置于計量段加熱管中心的上下前后四個位置，左右兩圈的計算圓管傳感器與中間一圈的計算圓管傳感器間隔對稱布置。

優(yōu)選地，計量箱各面的內(nèi)壁和外壁均對應(yīng)布置4個平板檢測溫度傳感器，計量箱散熱面靠近待測平板保溫塊的一側(cè)布置20個平板檢測溫度傳感器，其中設(shè)置于計量箱散熱面上的12個平板檢測溫度傳感器用于測量待測平板保溫塊內(nèi)表面各個點的溫度。

優(yōu)選地，溫度傳感器為e型熱電偶。

一種金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能的測量的測量方法，包括如下步驟：

1)將圓管加熱裝置放置于待測圓管保溫塊內(nèi)，待測圓管保溫塊兩側(cè)密閉封口，圓管plc系統(tǒng)通電，控制圓管加熱裝置加熱；

2)當(dāng)監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器測得計量段加熱管和所述防護段加熱管連接處之間溫差都小于1.5℃，并且持續(xù)穩(wěn)定1小時以上時，則認(rèn)為計量段加熱管與防護段加熱管及待測圓管保溫塊處于溫度平衡狀態(tài)，圓管plc系統(tǒng)開始采集計算圓管溫度傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)送至pc顯控系統(tǒng)進行導(dǎo)熱系數(shù)計算；共采集3小時時長的功率數(shù)據(jù)和所有溫度點的溫度數(shù)據(jù)，待測圓管保溫塊導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為：式中r0為被測保溫塊內(nèi)徑，單位為m，r2為被測保溫塊外徑，單位為m，l為被測保溫塊長度，單位為m，q為計量段加熱管加熱功率，單位為w，t0為被測保溫塊內(nèi)表面(即加熱管表面)平均溫度，單位為℃，t2為被測保溫塊外表面平均溫度，單位為℃；q通過功率表測量，t0取加熱管表面用于計算的12個溫度傳感器的溫度值的平均值，t2取計量段保溫塊外表面用于計算的傳感器的溫度值的平均值；

3)待測平板保溫塊放置于計量箱內(nèi)，并將防護箱進行密閉封口，平板plc系統(tǒng)通電，控制平板加熱裝置加熱；

4)當(dāng)計量箱內(nèi)壁平均溫度與計量箱外壁平均溫度溫差小于0.7℃，并穩(wěn)定1小時以上時，則認(rèn)為計量箱與防護箱之間處于溫度平衡狀態(tài)；平板plc系統(tǒng)開始采集平板檢測溫度傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)送至pc顯控系統(tǒng)進行導(dǎo)熱系數(shù)計算，采集三小時時長的功率數(shù)據(jù)和所有溫度點的溫度數(shù)據(jù)，待測平板保溫塊導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為：式中，h為被測保溫塊的厚度，單位為m，a為被測保溫塊的面積，單位為㎡，q為計量箱加熱功率，單位為w，th為被測保溫塊內(nèi)表面平均溫度，單位為℃，tc為被測保溫塊外表面平均溫度，單位為℃，q通過功率表測量，th取加熱設(shè)備內(nèi)用于計算的12個溫度傳感器的溫度值的平均值，tc取被測保溫塊外表面用于計算的12個傳感器的溫度值的平均值；

5)pc顯控系統(tǒng)將計算出的待測圓管保溫塊和待測平板保溫塊的導(dǎo)熱系數(shù)顯示于界面上。

本發(fā)明有益效果為：解決了金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能檢測的問題，不僅可以對加熱設(shè)備及被測保溫塊進行實時溫度監(jiān)控，也可以直接得出保溫塊的熱傳導(dǎo)率數(shù)據(jù)，極大的減輕了實驗人員的工作量，使金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能檢測實驗操作方便，自動化程度高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

圖1為本發(fā)明的組成框圖。

圖2為本發(fā)明的圓管加熱裝置組成示意圖。

圖3為本發(fā)明的圓管加熱設(shè)備溫度傳感器布置圖。

圖4為本發(fā)明的圓管保溫塊表面溫度傳感器布置圖。

圖5為本發(fā)明的平板加熱設(shè)備的組成示意圖。

圖6是本發(fā)明的平板加熱設(shè)備的溫度傳感器布置圖。

圖7為本發(fā)明的平板加熱設(shè)備的溫度傳感器布置左視圖。

圖8為本發(fā)明的平板保溫塊表面溫度傳感器布置圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例提供的一種金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能的測量控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括圓管加熱裝置、平板加熱裝置、圓管plc系統(tǒng)、平板plc系統(tǒng)、溫度傳感器和pc顯控系統(tǒng)，

圓管加熱裝置包括計量段加熱管1和一對防護段加熱管2，一對防護段加熱管2分別設(shè)置于計量段加熱管1的兩端，用于防止計量段加熱管1徑向散熱，圓管加熱裝置套接于待測圓管保溫塊內(nèi)，計量段加熱管1上為計量段保溫塊3，防護段加熱管2上為防護段保溫塊4；

平板加熱裝置包括計量箱7和防護箱8，計量箱7設(shè)置于防護箱8內(nèi)部，用于保證計量箱7只從散熱面散熱；

溫度傳感器均為e型熱電偶，包括圓管檢測溫度傳感器和平板檢測溫度傳感器，圓管檢測溫度傳感器設(shè)置于計量段加熱管1表面、防護段加熱管2表面和待測圓管保溫塊表面，用于采集圓管加熱裝置和計量段保溫塊3的溫度數(shù)據(jù)；平板檢測溫度傳感器設(shè)置于計量箱7內(nèi)部、計量箱7內(nèi)表面、防護箱8內(nèi)部和待測平板保溫塊9表面，用于采集平板加熱裝置和計量箱7保溫塊的溫度數(shù)據(jù)；

圓管plc系統(tǒng)的采集端連接圓管檢測溫度傳感器，其控制端與圓管加熱裝置相連，用于采集圓管檢測溫度傳感器信號并向圓管加熱裝置發(fā)送控制信號；

平板plc系統(tǒng)的采集端連接平板檢測溫度傳感器，其控制端與平板加熱裝置相連，用于采集平板檢測溫度傳感器信號并向平板加熱裝置發(fā)送控制信號；

pc顯控系統(tǒng)分別連接平板plc系統(tǒng)和圓管plc系統(tǒng)的顯控端信號。

圓管plc系統(tǒng)和平板plc系統(tǒng)采用熱電偶溫度測量模塊測量溫度傳感器信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至pc顯控系統(tǒng)，同時通過modbus協(xié)議對圓管加熱裝置和平板加熱裝置發(fā)送控制信號。

圓管檢測溫度傳感器如圖3所示，具有安裝于圓管正面的圓管檢測溫度傳感器5和安裝于圓管反面的圓管檢測溫度傳感器6，包括監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器和計算圓管檢測溫度傳感器，監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器設(shè)置于計量段加熱管1和防護段加熱管2連接處，用于監(jiān)視計量段加熱管1和防護段加熱管2隔縫處溫度，計算圓管溫度傳感器分三圈均勻分布于計量段加熱管1表面，中間一圈的計算圓管傳感器布置于計量段加熱管1中心的上下前后四個位置，左右兩圈的計算圓管傳感器與中間一圈的計算圓管傳感器間隔對稱布置。

計量箱7各面的內(nèi)壁和外壁均對應(yīng)布置4個平板檢測溫度傳感器，包括計量箱外四邊側(cè)的溫度傳感器10，平板面測溫的溫度傳感器11，計量箱控溫的溫度傳感器12，防護箱控溫的溫度傳感器13，計量箱內(nèi)底邊側(cè)的溫度傳感器14，計量箱外底邊側(cè)的溫度傳感器15，防護箱控溫的溫度傳感器16；計量箱7散熱面靠近待測平板保溫塊9的一側(cè)布置20個平板檢測溫度傳感器，其中設(shè)置于計量箱7散熱面上的12個平板檢測溫度傳感器用于測量待測平板保溫塊9內(nèi)表面各個點的溫度。

一種金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能的測量的測量方法，包括如下步驟：

1)將圓管加熱裝置放置于待測圓管保溫塊內(nèi)，待測圓管保溫塊兩側(cè)密閉封口，圓管plc系統(tǒng)通電，控制圓管加熱裝置加熱；

2)當(dāng)監(jiān)控圓管檢測溫度傳感器測得計量段加熱管和所述防護段加熱管2連接處之間溫差都小于1.5℃，并且持續(xù)穩(wěn)定1小時以上時，則認(rèn)為計量段加熱管1與防護段加熱管2及待測圓管保溫塊處于溫度平衡狀態(tài)，圓管plc系統(tǒng)開始采集計算圓管溫度傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)送至pc顯控系統(tǒng)進行導(dǎo)熱系數(shù)計算；共采集3小時時長的功率數(shù)據(jù)和所有溫度點的溫度數(shù)據(jù)，待測圓管保溫塊導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為：式中r0為被測保溫塊內(nèi)徑，單位為m，r2為被測保溫塊外徑，單位為m，l為被測保溫塊長度，單位為m，q為計量段加熱管1加熱功率，單位為w，t0為被測保溫塊內(nèi)表面(即加熱管表面)平均溫度，單位為℃，t2為被測保溫塊外表面平均溫度，單位為℃；q通過功率表測量，t0取加熱管表面用于計算的12個溫度傳感器的溫度值的平均值，t2取計量段保溫塊3外表面用于計算的傳感器的溫度值的平均值；

3)待測平板保溫塊9放置于計量箱7內(nèi)，并將防護箱8進行密閉封口，平板plc系統(tǒng)通電，控制平板加熱裝置加熱；

4)當(dāng)計量箱7內(nèi)壁平均溫度與計量箱7外壁平均溫度溫差小于0.7℃，并穩(wěn)定1小時以上時，則認(rèn)為計量箱7與防護箱8之間處于溫度平衡狀態(tài)；平板plc系統(tǒng)開始采集平板檢測溫度傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)送至pc顯控系統(tǒng)進行導(dǎo)熱系數(shù)計算，采集三小時時長的功率數(shù)據(jù)和所有溫度點的溫度數(shù)據(jù)，待測平板保溫塊9導(dǎo)熱系數(shù)計算公式為：式中，h為被測保溫塊的厚度，單位為m，a為被測保溫塊的面積，單位為㎡，q為計量箱7加熱功率，單位為w，th為被測保溫塊內(nèi)表面平均溫度，單位為℃，tc為被測保溫塊外表面平均溫度，單位為℃，q通過功率表測量，th取加熱設(shè)備內(nèi)用于計算的12個溫度傳感器的溫度值的平均值，tc取被測保溫塊外表面用于計算的12個傳感器的溫度值的平均值；

5)pc顯控系統(tǒng)將計算出的待測圓管保溫塊和待測平板保溫塊9的導(dǎo)熱系數(shù)顯示于界面上。

本發(fā)明通過采用一種測量控制系統(tǒng)，解決了金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能檢測的問題，不僅可以對加熱設(shè)備及被測保溫塊進行實時溫度監(jiān)控，也可以直接得出保溫塊的熱傳導(dǎo)率數(shù)據(jù)，極大的減輕了實驗人員的工作量，使金屬反射型保溫塊導(dǎo)熱性能檢測實驗操作方便，自動化程度高。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。