CN104006980A - 一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置，包括PC机、声级计、超声波流量计、采集模块和采集装置；其中，采集装置连接到采集模块，采集模块通过RS484连接到PC机进行数据传输；声级计和超声波流量计直接通过RS232通讯连接到PC机进行数据传输。本装置既能保证数据准确有效，又能最大程度减少人力物力，同时能够实时全面对冷却塔性能进行测评。

Description

一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置

技术领域

本发明涉及冷却塔性能测试装置，尤其涉及一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置。

背景技术

冷却塔的设计选型常根据冷却塔标准工况下的冷却能力来选择，而实际冷却塔的运行环境由于空间受限和气候特点都偏离了标准工况，加上污垢热阻的影响以及消声降噪措施，冷却塔冷却能力大打折扣。冷却塔运行好坏不仅关系到冷却塔本身的冷却能力，而且关系到整个空调系统的运行性能。因此，冷却塔的性能测试工作，为研发和提高冷却塔产品质量，以及合理匹配主机设备提供实测的技术参数，对整个系统的正常运行和节能降耗都有着重要意义。

目前，冷却塔性能测试主要存在以下几个难点：

1)现场测试难度高。由于冷却塔测试所需人力物力较大和工作时间长，国内外往往忽略对冷却塔性能进行测试。大多数情况下只有厂家在出厂前对冷却塔在标准工况下进行简单的测试，由于冷却塔直接与环境接触，实际工况很多时候偏离标准工况，因此很容易出现在标准工况下冷却塔冷却能力能够达到冷却要求，但在实际运行中却无法满足冷却要求的情况。

2)测试设备无法满足测试要求。冷却塔暴露在环境中，环境状态参数变化会引起冷却塔运行参数的变化，人们往往忽略这一点，选用的测试设备的响应时间很长，导致采集参数滞后；冷却塔出风状态高温高湿，如果选用的温湿度传感器不耐高温高湿，则会导致传感器使用一段时间后失灵甚至烧毁，采集到的数据准确度也无法保证；现场测试过程中温湿度传感器会受到太阳辐射的影响，如果不采取遮阳措施，所采集到的温度则是进风和太阳辐射综合作用的温度，从而导致测试结果偏高。

3)测试难以达到同步性和高密度。冷却塔性能测试参数包括塔本身参数和环境参数，现阶段国内外常用测试方法是测试时由多人分布在不同测点同步采集塔运行参数。这种方法很难保证各参数采集同步性和连续长时间进行测试，同时测试参数的可靠性也难以保证，从而导致测试单位难以对实际运行的冷却塔性能进行客观合理的评价。

4)性能评价不够全面。国内外不少冷却塔性能测试只把所测得的参数计算出冷却塔的冷却数和冷却能力，而忽略分析塔回流率、气水比对其影响，以及冷却塔进出风温湿度场、塔底水温度场的分布，更没有得出塔的刘易斯数和填料特性修正系数，这两个系数是评价塔的换热完善度的一个重要参数。

因此开发具有高精度和实时在线分析的冷却塔性能测试装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置，解决目前冷却塔性能测试精度不够、数据不全面等技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置，包括PC机101、声级计102、超声波流量计103、采集模块柜104和采集装置105；

其中，采集装置105连接到采集模块柜104，然后采集模块柜104通过RS484通讯连接到PC机101进行数据传输；声级计102和超声波流量计103直接通过RS232通讯连接到PC机101进行数据传输。

所述的采集模块柜104内部包括AC220V转DC24V变压器109、漏电开关110、温湿度采集模块组106、热电偶采集模块组107、风速采集模块108；

所述温湿度采集模块组106中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口602、数据输出端口603和采集端口601；

所述热电偶采集模块组107中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口702、数据输出端口703和采集端口701；

所述风速采集模块108内部含有电源接口802、数据输出端口803和采集端口801；

所述热电偶采集模块107、温湿度采集模块组106以及风速采集模块108的电源接口相互并联后连接到AC220V转DC24V变压器109，AC220V转DC24V变压器109连接到漏电开关110，漏电开关110接至220V电源插口；

所述热电偶采集模块107、温湿度采集模块组106以及风速采集模块108的数据输出端口相互并联后连接到RS485转换器111，然后RS485转换器111接至便携式PC机101进行数据传输。

所述采集装置105包括有温湿度传感器组113；温湿度传感器组113中的每一个温湿度传感器都含有三组接口，这三组接口分别是温度接口201、湿度接口202和电源接口203；这三组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；

温湿度采集模块组106中每一个温湿度采集模块中，每两个采集端口为一组，分别为温度采集端口601-2和湿度采集端口601-1，两个采集端口和电源接口602统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；两个水晶头分别套进连接头117实现相连，使温湿度传感器113与温湿度采集模块组106连接起来进行数据采集。

所述的采集装置105包括有风速传感器组115；风速传感器组115中每一个风速传感器都含有两组接口，这两组接口分别是风速接口301和电源接口302，两组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；

风速采集模块108中一个采集端口801-1和电源接口802统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116，两个水晶头分别套进连接头实现相连，使风速传感器115与风速采集模块108连接起来进行数据采集。

所述的采集装置105还包括有热电偶组114；热电偶组114直接接至热电偶采集模块组107中一个热电偶采集模块的采集端口701。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本装置采用耐高温高湿以及响应时间短的温湿度传感器和风速传感器，保证了设备能够在高湿条件下长时间稳定运行；并采用遮阳板措施减少太阳辐射对温湿度传感器采集温度的影响；通过PC机(便携式)自动储存数据，每次数据采集间隔只有2s，环境温湿度和风速和冷却塔性能参数同时进行采集，保证了测试的同步性和连续性。

本装置能够采集到冷却塔进风温湿度、进风风速、出风温湿度、出风风速、塔底冷却水水温、进出塔冷却水水温、冷却塔噪声、冷却塔水流量、环境温湿度以及环境风速等参数，从而能够全面评价冷却塔的性能；通过本装置的PC机(便携式)上测试软件平台能够自动存储采集到的数据，同时实时监测每个采集模块运行是否正常和每个参数是否准确以及每个参数的实时变化曲线，排除异常，从而保证了数据准确性；通过PC机(便携式)上性能评价平台，能够在线计算出不同时间段的冷却塔进出风空气焓值，环境空气焓值，进风风量，冷却数和冷却能力，而且呈现出冷却塔进出空气温湿度场和风速场，塔底水温度场。最后通过多个时间段的冷却塔参数拟合出冷却塔的刘易斯数和填料特性修正系数。

附图说明

图1是本发明测试装置的结构示意图。

图2是本发明测试装置采集模块(或采集模块柜)结构示意图。

图3是本发明测试装置的温湿度采集模块与温湿度传感器的连接示意图。

图4是本发明测试装置的风速采集模块与风速传感器的连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至4所示。本发明实时在线分析的冷却塔性能测试装置，包括PC机101、声级计102、超声波流量计103、采集模块柜104和采集装置105；

其中，采集装置105(通过超五类网线)连接到采集模块柜104，然后采集模块柜104通过RS484通讯连接到PC机101进行数据传输；声级计102和超声波流量计103直接通过RS232通讯连接到PC机101进行数据传输。

所述的采集模块柜104内部包括AC220V转DC24V变压器109、漏电开关110、温湿度采集模块组106、热电偶采集模块组107、风速采集模块108；

所述温湿度采集模块组106中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口602、数据输出端口603和采集端口601；

所述热电偶采集模块组107中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口702、数据输出端口703和采集端口701；

所述风速采集模块108内部含有电源接口802、数据输出端口803和采集端口801；

所述热电偶采集模块107、温湿度采集模块组106以及风速采集模块108的电源接口相互并联后连接到AC220V转DC24V变压器109，AC220V转DC24V变压器109连接到漏电开关110，漏电开关110接至220V电源插口；

所述热电偶采集模块107、温湿度采集模块组106以及风速采集模块108的数据输出端口相互并联后连接到RS485转换器111，然后RS485转换器111接至便携式PC机101进行数据传输。

所述采集装置105包括有温湿度传感器组113；温湿度传感器组113中的每一个温湿度传感器都含有三组接口，这三组接口分别是温度接口201、湿度接口202和电源接口203；这三组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；

温湿度采集模块组106中每一个温湿度采集模块中，每两个采集端口为一组，分别为温度采集端口601-2和湿度采集端口601-1，两个采集端口和电源接口602统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；两个水晶头分别套进连接头117实现相连，使温湿度传感器113与温湿度采集模块组106连接起来进行数据采集。测试过程中，使用不透光的遮阳板固定在温湿度传感器的探头上方，从而减少太阳辐射的影响。冷却塔进出风温湿度和环境温湿度随时间变化较大，本装置每2s自动采集一次冷却塔进出风每个测点的温湿度和环境温湿度。

温湿度传感器组可采用三线制4～20mA电流输出，精度±1％，量程为0～50℃，0～100％RH，探头带过滤网，由24VDC电源供电。

所述的采集装置105包括有风速传感器组115；风速传感器组115中每一个风速传感器都含有两组接口，这两组接口分别是风速接口301和电源接口302，两组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116；

风速采集模块108中一个采集端口801-1和电源接口802统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头116，两个水晶头分别套进连接头实现相连，使风速传感器115与风速采集模块108连接起来进行数据采集。由于在一个较短时间段内冷却塔进出风风速变化不大，为了能够减少成本和保证数据有效，每15分钟测试一次冷却塔进出风每个测点的风速和环境风速。

所述的采集装置105还包括有热电偶组114；热电偶组114直接接至热电偶采集模块组107中一个热电偶采集模块的采集端口701(进行温度采集)。

所述的风速传感器115均为两线制4～20mA电流输出，精度±1％，量程为0～15m/s，探头带过滤网，由24VDC电源供电。

所述热电偶采集模块组107可采用T型热电偶，精度±1％，量程为-200～350℃，正极是纯铜，负极为铜镍合金，由24VDC电源供电。

所述采集模块104的柜体大小，可根据采集模块的个数适当调整，柜体可采用带屋檐户外防水型电箱。

以上温湿度传感器组113、风速传感器组115以及热电偶组114的传感器和热电偶的个数根据冷却塔测点个数而定，同时温湿度采集模块组106、热电偶采集模块组107的模块个数也是根据冷却塔测点个数而定。

本装置既能保证数据准确有效，又能最大程度减少人力物力，同时能够实时全面对冷却塔性能进行评价，这是冷却塔性能测试所追求的一个目标。对于实时变化较大的参数，例如进出风温湿度、环境温湿度、进出塔水温和塔底水温，通过便携式PC机的测试软件平台设定采集时间为2s，实现高密度有效的数据采集；对于实时变化较小的参数，例如进出风风速、环境风速，可每15分钟对每个测点测试一次；针对出风湿度较高的情况，采用探头带过滤网耐高湿的温湿度传感器和风速传感器；为了减少太阳辐射对传感器的影响，使用不透光的遮阳板固定在温湿度传感器的探头上方。

应用实例简述：

为了使本装置广泛适用于不同类型冷却塔，根据国家测试标准，可将进风面最多的测点数确定为16个，出风面最多的测点数确定为8个，塔底最多的测点数确定为12个。由此可得，塔底水温12个测点，进出塔水温共2个测点，因此需12根热电偶；进风面16个测点，出风面8个测点，环境1个测点，因此需25个温湿度传感器；风速传感器3个，2个用于测量进出风风速，1个用于测量环境风速。

温湿度采集模块采用ADAM4117坚固型模拟量输入模块，具有8通道，4～20mA输入。根据温湿度传感器个数，温湿度采集模块组包含有4个ADAM4117模块。温湿度传感器采用HF364管道型温湿度传感器

风速采集模块可采用ADAM4117坚固型模拟量输入模块，具有8通道，4～20mA输入。根据风速传感器个数，选用1个ADAM4117模块。风速传感器采用HF364管道型温湿度传感器

热电偶采集模块组可采用ADAM4118坚固型热电偶输入模块，具有8通道，4～20mA输入。根据热电偶个数，热电偶采集模块组包含有2个温湿度采集模块。热电偶采用TT-T-24-SLE型热电偶。

进出风面对称地拉上间距18CM左右的尼龙绳，用扎带将温湿度传感器固定在绳上。传感器与进风面的距离在2m之内，出风面传感器对称布置。不透光的复写板固定在温湿度传感器的探头上方。

将热电偶置于进水管或者布水槽内用于测量进水温度，将热电偶置于出水管或者回水沟内用于测量出水温度；将热电偶均匀布置在塔填料下面的水槽内，用于测量塔底水温。

对流量计探头接触管壁进行磨光处理，流量计安装距离在进水管的上游直径10D、下游5D处。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实时在线分析的冷却塔性能测试装置，其特征在于：包括PC机(101)、声级计(102)、超声波流量计(103)、采集模块柜(104)和采集装置(105)；

其中，采集装置(105)连接到采集模块柜(104)，采集模块柜(104)通过RS484连接到PC机(101)进行数据传输；声级计(102)和超声波流量计(103)直接通过RS232通讯连接到PC机(101)进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的实时在线分析的冷却塔性能测试装置，其特征在于：所述的采集模块柜(104)内部包括AC220V转DC24V变压器(109)、漏电开关(110)、温湿度采集模块组(106)、热电偶采集模块组(107)、风速采集模块(108)；

所述温湿度采集模块组(106)中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口(602)、数据输出端口(603)和采集端口(601)；

所述热电偶采集模块组(107)中，每一个温湿度采集模块内部都含有电源接口(702)、数据输出端口(703)和采集端口(701)；

所述风速采集模块(108)内部含有电源接口(802)、数据输出端口(803)和采集端口(801)；

所述热电偶采集模块(107)、温湿度采集模块组(106)以及风速采集模块(108)的电源接口相互并联后连接到AC220V转DC24V变压器(109)，AC220V转DC24V变压器(109)连接到漏电开关(110)，漏电开关(110)接至220V电源插口；

所述热电偶采集模块(107)、温湿度采集模块组(106)以及风速采集模块(108)的数据输出端口相互并联后连接到RS485转换器(111)，然后RS485转换器(111)接至便携式PC机(101)进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的实时在线分析的冷却塔性能测试装置，其特征在于：所述采集装置(105)包括有温湿度传感器组(113)；温湿度传感器组(113)中的每一个温湿度传感器都含有三组接口，这三组接口分别是温度接口(201)、湿度接口(202)和电源接口(203)；这三组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头(116)；

温湿度采集模块组(106)中每一个温湿度采集模块中，每两个采集端口为一组，分别为温度采集端口(601-2)和湿度采集端口(601-1)，两个采集端口和电源接口(602)统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头(116)；两个水晶头分别套进连接头(117)实现相连，使温湿度传感器(113)与温湿度采集模块组(106)连接起来进行数据采集。

4.根据权利要求1所述的实时在线分析的冷却塔性能测试装置，其特征在于：所述的采集装置(105)包括有风速传感器组(115)；风速传感器组(115)中每一个风速传感器都含有两组接口，这两组接口分别是风速接口(301)和电源接口(302)，两组接口统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头(116)；

风速采集模块(108)中一个采集端口(801-1)和电源接口(802)统一用一根超五类网线相接，末端带有水晶头(116)，两个水晶头分别套进连接头实现相连，使风速传感器(115)与风速采集模块(108)连接起来进行数据采集。

5.根据权利要求1所述的实时在线分析的冷却塔性能测试装置，其特征在于：所述的采集装置(105)还包括有热电偶组(114)；热电偶组(114)直接接至热电偶采集模块组(107)中一个热电偶采集模块的采集端口(701)。