專利名稱：一種高智能的地埋管測試設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試巖土體熱物性參數的測試設備，尤其是一種能夠根據設 計的要求，自動精確調整地埋管內循環水的流速和輸入溫度的巖土體熱物性測試設備。
背景技術：
目前，公知的巖土體熱物性測試設備的構造主要是由管道增壓泵、電加熱器(或熱 泵機組)、排氣閥、流量傳感器、溫度傳感器、溫度記錄儀等組合而成。在測試現場和地埋管 連接起來，通過水系統的循環，給地埋管不斷提供一定溫度的熱水，從地埋管的放熱量及其 變化情況可以反推出巖土體的熱物性，為合理設計地埋管換熱器提供科學的依據。但是，目前的測試設備，一般都沒有精確地調整流量和加熱量，致使流量、出回 水溫度、都是不斷變化的變量，給建模、計算都帶來了一定的困難，最終的計算結果也受 到了一定的影響。《一種便攜式測試地埋管換熱器換熱能力的測試裝置》的專利(專利號 ZL20082015891. 0，2009年5月20日授權，授權公告號CN201242503Y)，提到了通過繼電器 的開停來控制電加熱器的功率以調節溫度，很顯然這是一種有級的調節，而且，該裝置的水 泵是定頻水泵，不方便調節循環水流量。華中科技大學的專利《一種地源熱泵地埋管換熱量 測試儀》(專利號ZL200820065709. X，2008年12月17日授權，授權公告號CN201166615Y ) 提出了一種可以調整地埋管內循環水的流速和輸入溫度的地埋管換熱量測試儀，可以自動調 節溫度，但對循環水流量的調整是通過閥門進行的，即不方便也不精確。
發明內容正因為目前的測試設備，一般都沒有精確地調整流量和加熱量，致使流量、出回水 溫度、都是不斷變化的變量，給建模、計算都帶來了一定的困難，最終的計算結果也受到了 一定的影響。本實用新型通過高智能化的全自動控制技術，對測試設備進行自動調節，較好 的解決了上述問題。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是測試設備由水循環部分、數據 處理部分和自動控制部分三個部分組成；水循環部分由補水箱、水泵、電加熱器、流量傳感 器、溫度傳感器以及地埋管等裝置組成，各裝置通過管道依次連接，組成一個閉合的水循環 部分；數據處理部分由流量、溫度等數據的采集、處理、顯示、儲存等裝置組成；自動控制部 分由循環水流量調節裝置和循環水溫度調節裝置組成。為了便于更方便和更精確地調整進 入地埋管內的循環水溫度，不使用熱泵機組，而使用電加熱器加熱。循環水溫度調節裝置， 是能夠自動精確調節電加熱器的加熱功率的無級溫度控制裝置。循環水流量調節裝置，是 能夠自動精確調節水泵轉速的變頻器組成的無級流量控制裝置。通過高智能的地熱性能測試裝置中的流量傳感器，監測地埋管中的流量值，并將 該流量值與設計流量值進行比較，然后自動進行PID調節，通過變頻器調節循環水泵的頻 率，達到調整流量的目的。如果實測流量值小于設計流量值，設備將自動進行PID計算，增 大變頻器的輸出頻率，使水泵的轉速增大；反之，如果實測流量值大于設計流量值，設備將自動進行PID計算，減小變頻器的輸出頻率，使水泵的轉速減慢，從而確保流量值恒定。另外，設備能夠自動調整加熱功率，根據輸出溫度與設定溫度的偏差自動進行PID 調節，從而保證了設備輸出的溫度恒定在設定值。通過高智能的地埋管測試設備中的溫度 傳感器，監測測試設備的輸出溫度值，并將該輸出溫度值與設計輸出溫度值進行比較，然后 根據兩者的偏差值，自動進行PID調節，通過無極溫度控制器自動調節電加熱器的輸出功 率，達到調整輸出溫度的目的。本實用新型的有益效果是，其最大的優勢在于能夠根據設計的要求，在測試過程 中隨時通過變頻器調節循環水泵的頻率和自動調整加熱功率，精確調整地埋管內循環水的 流速和輸入溫度，便于進行不同流量值和不同溫度值的對比，在一口井里就可以做不同工 況的對比測試，這和在多個井中做不同工況的對比而言，可比性更大一些。而且，如果地埋 管的流量和輸入溫度恒定，更方便建模，也簡化了計算量，從而使測試的最終結果更精確。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的水系統工作原理圖。圖2是本實用新型的電氣控制原理簡圖。圖中1.過濾器，2.流量計，3.變頻水泵，4.自動排氣閥，5.電加熱器，6.地埋管 進水溫度傳感器，7.地埋管出水溫度傳感器，8.變頻器，9.無極溫度控制器，10.溫度傳感 器，11.地埋管。
具體實施方式
在圖1所示實施例中，過濾器(1)、流量計(2)、變頻水泵(3)、自動排氣閥(4)與電 加熱器(5)串聯，在地埋管的進出水管道上，還布置有地埋管進水溫度傳感器(6)與地埋管 出水溫度傳感器(7)，構成了地埋管測試設備，在現場和地埋管(11)直接相連，形成一個封 閉的循環系統。流量計(2)、地埋管進水溫度傳感器(6)與地埋管出水溫度傳感器(7)的數 據傳送給自動記錄儀保存。圖2所示的是電氣控制原理簡圖，變頻器(8)根據流量傳感器(2)傳送來的即時流 量數，和設定值進行對照，自動進行PID調節，隨時調整變頻水泵(3)的頻率和轉速，從而保 證循環水的流量穩定；無極溫度控制器(9)根據溫度傳感器(10)采集到的即時溫度數據， 自動進行PID調節，無極調節加熱器(5)的加熱量，從而保證了測試設備輸出溫度的穩定。另一個實施例是，電氣控制系統使用微電腦進行集中控制，流量、溫度等數據直接 傳送到微電腦中，微電腦根據設計要求，進行運算，并將運算結果輸出到變頻器(8)和溫度 控制器(9)，調整變頻水泵(3)的頻率和轉速以及無極調節加熱器(5)的加熱量，從而保證 循環水的流量穩定和測試設備輸出溫度的穩定。
權利要求1.一種高智能的地埋管測試設備，其特征在于該設備由水循環部分、數據處理部分 和自動控制部分三個部分組成；水循環部分由補水箱、水泵、電加熱器、流量傳感器、溫度傳 感器以及地埋管等裝置組成，各裝置通過管道依次連接，組成一個閉合的水循環部分；數據 處理部分由流量、溫度等數據的采集、處理、顯示、儲存等裝置組成；自動控制部分由循環水 流量調節裝置和循環水溫度調節裝置組成。
2.根據權利要求1所述的一種高智能的地埋管測試設備，其特征在于測試設備使用 電加熱器加熱進入地埋管內的循環水。
3.根據權利要求1所述的一種高智能的地埋管測試設備，其特征在于循環水溫度調 節裝置，是能夠自動精確調節電加熱器的加熱功率的無級溫度控制裝置。
4.根據權利要求1所述的一種高智能的地埋管測試設備，其特征在于循環水流量調 節裝置，是能夠自動精確調節水泵轉速的變頻器組成的無級流量控制裝置。
專利摘要一種高智能的地埋管測試設備，能夠隨時監測地埋管中的水流量值，并與設計流量值進行比較，進行PID計算，通過變頻器調節循環水泵的頻率，從而確保流量值恒定。同時，設備能夠自動調整加熱功率，根據輸出溫度與設定溫度的偏差進行PID調節，從而保證了設備輸出的溫度值恒定在設定值。其最大的優勢在于能夠根據地熱性能測試的要求，精確調整水的流速和地埋管輸入溫度，在一口井里就可以做不同工況的對比測試，這和在多個井中做不同工況的對比測試，可比性更強一些。而且，如果地埋管的流量和輸入溫度恒定，更方便建模，也簡化了計算量，從而使巖土體的熱物性測試結果更精確。
文檔編號G01N25/20GK201917537SQ20102062642
公開日2011年8月3日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者李明, 林漢柱, 黃若文 申請人:湖南凌天科技有限公司