專利名稱：地源熱泵系統運行參數監測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種參數監測儀，特別是涉及一種地源熱泵系統運行的流量、溫 度、壓力、電力參數的在線監測儀。
背景技術：
地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水 等)的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。根據冷熱源的形式可分為地下水地源熱 泵、地埋管地源熱泵和地表水地源熱泵。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現低溫位熱能向高溫位轉移。 地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取” 出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。地源熱泵冷系統由地溫熱交換器、熱泵機組和末端系統三大部分組成。這三部分 通過地溫循環和末端冷暖循環兩個獨立的閉式循環有機的連接起來。地源熱泵系統的主要運行參數包括流量、溫度、壓力、電力等，這些參數對于地源 熱泵系統的問題排查、運行操作調整、系統改進以及系統綜合能效評價至關重要。隨著地源 熱泵工程項目的日益增多，暴露出來的問題也越來越多，無論是地源熱泵設計上，還是地源 熱泵系統的操作運行上，都沒有真正實現科學、合理地設計和使用。而地源熱泵系統綜合能 效評價工作能夠發現系統存在的問題，包括設計和操作不當，從而可對系統或操作方法進 行改進。另一方面通過評價工作增加了實際項目對現有理論的驗證和校核環節，有利于現 有理論的進一步完善，從而真正實現地源熱泵節能、環保的特點。地源熱泵技術規模化應用以及應用環節存在問題，使得地源熱泵系統運行操作方 案優化、系統改進以及綜合能效評價存在非常大的市場，而上述這些工作需要全面的地源 熱泵系統參數數據，地源熱泵系統運行參數監測儀必將擁有廣闊的市場。然而絕大多數地源熱泵項目在安裝過程中沒有預留各參數的監測接口，這使得系 統運行過程中的參數監測變得困難。本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務 經驗及專業知識，研制出確具實用價值的本實用新型——地源熱泵系統運行參數監測儀。 該監測儀能夠在不破壞原有管道系統和電氣系統的情況下，實現地源熱泵系統運行參數的 全面、實時、同步、準確地監測。通過對參數的分析可對地源熱泵系統的運行操作提出優化 方案、對系統提出改進方案以及對系統進行綜合能效評價，由于地源熱泵逐漸規模化應用 和問題的逐漸增多，地源熱泵系統運行參數監測儀具有較好的應用和市場前景。發明內容本實用新型的主要目的在于，克服前期未安裝運行參數監測設備也未預留接口的 地源熱泵系統，無法進行全面的運行參數監測的問題，提供一種新型結構的地源熱泵系統 運行參數監測儀，所要解決的技術問題是使其能夠在不破壞原有管道系統和電氣系統的情 況下，實現地源熱泵系統所有重要參數的實時、同步監測，非常適于實用。[0009]本實用新型的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本實 用新型提出的一種地源熱泵系統運行參數監測儀，包括非接觸測量的傳感器系統，包括流 量傳感器，壓力傳感器，溫度傳感器以及鉗形電流互感器；熱力參數監測儀，與流量傳感器、 壓力傳感器以及溫度傳感器通訊連接；以及電力參數監測儀，與鉗形電流互感器通訊連接； 其中，熱力參數監測儀與電力參數監測儀通訊，熱力參數監測儀由電力參數監測儀供電。[0010]本實用新型的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。[0011]前述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其中所述的熱力參數監測儀包括用于將流 量傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器測得的模擬信號轉化為數字信號的巡檢儀，以及并 聯連接的接受流量傳感器模擬信號的超聲波流量計；其中超聲波流量計將流量模擬信號傳 遞給巡檢儀。[0012]前述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其中所述的電力參數監測儀包括四塊用于 將鉗形電流互感器測得的模擬信號轉化成數字信號的多功能電表，以及用于存儲數據的工 控機。[0013]前述的地源熱泵系運行參數監測儀，其中所述的流量傳感器是超聲波傳感器。[0014]前述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其中所述的壓力傳感器是壓力變送器。[0015]前述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其中所述的溫度傳感器是置于溫度綁帶中 的PtlOOO溫度傳感器。[0016]前述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的電力參數監測儀還 包括USB接口。[0017]本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本 實用新型至少具有下列優點及有益效果[0018](1)在地源熱泵系統沒有預留參數監測接口的情況下系統運行過程中的參數監 測；[0019](2)監測參數齊全，包括流量、溫度、壓力和電力參數；[0020](3)電力參數監測儀和熱力參數監測儀連接的傳感器與被測系統的非接觸監測， 不破壞原有的系統，做到實時、同步監測，可實現所有參數的同時監測；[0021](4)自動化、高精度，所有監測工作在傳感器安裝完成后無需人工干預，完全自動 化，所有設備均選用高精度進口產品，整機精度高。[0022](5)溫度綁帶是利用帆布，保溫棉，保溫膠板構成的，用于固定溫度傳感器，與外界 隔熱。[0023](6)電力參數監測儀和熱力參數監測儀可以自由放置，即裝即用，操作方便。[0024](7)與傳感器連接的電纜線和航空插頭，實現與熱力參數監測儀和電力參數監測 儀的即插即用。[0025]綜上所述，本實用新型地源熱泵系運行參數監測儀，包括傳感器系統、熱力參數監 測儀以及電力參數監測儀，同步、實時監測流量、溫度、壓力和電力參數。本實用新型在技術 上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。[0026]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技 術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征 和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


[0027]圖IA是超聲波傳感器的平面示意圖；[0028]圖IB是壓力變送器的平面示意圖；[0029]圖IC是安裝于溫度綁帶的PtlOOO溫度傳感器的平面示意圖[0030]圖ID是鉗形電流互感器的平面示意圖；[0031]圖2是熱力參數監測儀的內部示意圖；[0032]圖3A是熱力參數監測儀內部電路圖；[0033]圖3B是熱力參數監測儀電路局部放大圖；[0034]圖4是熱力參數監測儀背面接口示意圖；[0035]圖5A是電力參數監測儀的內部示意圖；[0036]圖5B是電力參數監測儀背面接口示意圖；[0037]圖6是系統檢測流程示意圖。
具體實施方式
[0038]為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所采取的技術手段及功效，
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的地源熱泵系統運行參數監測儀其具 體實施方式、結構、特征及其功效，詳細說明如后。[0039]有關本實用新型的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較 佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現。通過具體實施方式
的說明，當可對本實用新型為達 成預定目的所采取的技術手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供 參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。[0040]本實用新型較佳實施例的地源熱泵系統運行參數監測儀，包括傳感器系統、熱力 參數監測儀2、以及電力參數監測儀3。從參數監測角度分為流量監測系統、溫度監測系統、 壓力監測系統、電力監測系統。[0041]傳感器系統包括2套流量傳感器、6套壓力傳感器、6套溫度傳感器、3套鉗形電流 互感器。[0042]如圖IA所示，流量傳感器采用非接觸式測試設備，選用超聲波傳感器11，根據管 徑大小配備。多數地源熱泵系統需要監測的流量為地源側和空調側總管，個別項目還有生 活熱水側總管。[0043]如圖IB所示，壓力傳感器可以是壓力變送器12，由于安裝壓力表的位置都安裝有 閥門，因此壓力表可在線拆卸，在監測時，將系統的直讀壓力表拆下，安裝壓力變送器，監測 任務完成后拆下壓力變送器，安裝上直讀壓力表。[0044]地源熱泵系統運行參數監測儀通常是在管壁上安裝溫度傳感器，如圖IC所示，根 據不同的管徑制作不同的溫度綁帶，綁帶安裝一定數量的PtlOOO溫度傳感器13，并在綁帶 端部縫制自粘膠帶，用于將綁帶固定于管道上。溫度綁帶是利用帆布，保溫棉，保溫膠板構 成的，用于固定溫度傳感器，與外界隔熱。根據管徑系列，本監測系統共制作6套溫度測量 綁帶，分別適用于管徑< DN50、DN50 DN100、DN100 DN150、DN150 DN200、DN200 DN400、^ DN400,每套綁帶4個，每種綁帶根據測試的需要，放置的傳感器個數分別為3個，2個和1個，根據不同的管徑和不同的要求，選擇合適的溫度綁帶。每種溫度綁帶都有一個 標定的綁帶，其它的綁帶個體現的溫度可以和標定后的綁帶做比較。為了保證監測溫度不 受環境影響，監測時需在綁帶外纏繞保溫層，根據綁帶的數量制作同樣數量的保溫帶。這種 方式一方面減小測量誤差，另一方面促進鉬電阻與管壁熱平衡，增加反應速度。[0045]如圖ID所示鉗形電流互感器14，一次電流分別為1500A、800A和200A的各配備一 套，二次電流為5A，每套需配A、B、C各一把。[0046]如圖2所示，熱力參數監測儀2內部配件主要有巡檢儀21，超聲波流量計22，24V 電源23，4-20MA電源對，接口 25，流量計電池沈，風扇27。[0047]如圖3A和圖;3B所示，熱力參數監測儀內部電路圖和放大電路圖，超聲波流量計22 與流量計電池26并聯后與MV電源23串聯，而后與風扇27、巡檢儀21并聯，4-20MA電源 24為巡檢儀53-60路通道輸電。地源側和空調側需要同時監測，因此該熱力參數監測儀設 有2臺超聲波流量計，并聯連接，若有生活熱水可穿插監測。[0048]如圖4所示，熱力參數監測儀設有M個溫度接口 251，連接溫度傳感器，全部為七 芯插頭，分別對應巡檢儀的1-48路通道，其中傳感器個數為3的接頭對應的是1-8個接口， 傳感器個數為2的接頭對應的是9-16接口，傳感器個數為1的接頭對應的是17-M接口， 并且各個溫度綁帶的對應位置可以相互調換。熱力參數監測儀還設有8個壓力接口 252，連 接壓力傳感器，全部為三芯插口，對應巡檢儀的53-60路通道。熱力參數監測儀設有4個流 量接口 253，連接流量傳感器，分別對應巡檢儀的61和62路通道。接口與傳感器采用電纜 線和航空插頭連接，實現與熱力參數監測儀即插即用。[0049]如圖5A所示，電力參數監測儀3的內部配件主要有四塊S7-330多功能電表31，工 控機32，24V電源33，接口 34，USB接口 35，開關36。[0050]如圖5B所示，每一個多功能電表31都對應后面的三個傳感器接口 341，分別對應 三個鉗形互感器，用來監測接入的電力參數，包括電流，線電壓，相電壓等，其反應的數據可 以體現在多功能電表上。接口與傳感器采用電纜線和航空插頭連接，實現與電力參數監測 儀的即插即用。[0051]本實用新型地源熱泵系統運行參數監測儀，超聲波流量計11分別安裝于地源熱 泵系統的蒸發器循環泵以及冷凝器循環泵。壓力變送器12分別安裝于蒸發器進、出口(水 側)、冷凝器進、出口(水側)。溫度傳感器13分別安裝于蒸發器進、出口(水側)、冷凝器 進、出口(水側)以及地埋管換熱器各支路(主支路)。鉗形互感器14分別設置在地源熱 泵機組、蒸發器循環泵以及冷凝器循環泵。[0052]如圖6所示，超聲波流量計11、壓力變送器12以及溫度傳感器13獲得模擬信號， 并將該模擬信號傳送至帶通訊功能的巡檢儀21采集并轉化成數字信號。熱力參數監測儀 2和電力參數監測儀3之間分別通過電源口 2M、342和通訊口 255、343用兩根電力和通訊 對接線來對接，來對熱力參數監測儀和電力參數監測儀進行供電，以及及時的把巡檢儀采 集并轉化成的數字信號傳送到帶有可觸摸顯示屏的工控機32上。多功能電表31具有通訊 功能，直接將監測的電力數據傳輸至工控機32。[0053]外接電源可以采用220V電壓交流電源，也可采用380V電源電壓，可以用接頭，鱷 魚鉗，接線端子來進行連接，電源直接引入電力參數檢測儀中的總電源接口 344。[0054]通過電力參數監測儀上面的USB接口 35，可以將存儲在工控機32的監測過程中對熱力、壓力、流量、電力的監測參數導出，過程非常方便，在數據導出的時候輸入需要的時間 段就可以將想要的數據導出，以便進行數據分析。工控機32本身的數據存儲能力很強，可 以存儲大量的數據，在數據存儲適量的情況下可以將先前的數據做備份存儲，在突然斷電 等情況下數據不會丟失，所以數據的存儲是非常安全的。[0055]工控機32中得到的數據通過進一步的數據分析，可以評價整個地源熱泵系統運 行的可靠性、穩定性和隨負荷變化的自動調節能力。[0056]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟 悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內 容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內 容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍 屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于包括非接觸測量的傳感器系統，包括流量傳感器，壓力傳感器，溫度傳感器以及鉗形電流互 感器；熱力參數監測儀，與流量傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器通訊連接；以及電力參數監測儀，與鉗形電流互感器通訊連接；其中，熱力參數監測儀與電力參數監測儀通訊連接，熱力參數監測儀由電力參數監測 儀供電。
2.根據權利要求1所述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的熱力 參數監測儀包括用于將流量傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器測得的模擬信號轉化為數 字信號的巡檢儀，以及并聯連接的接受流量傳感器模擬信號的超聲波流量計；其中超聲波 流量計將流量模擬信號傳遞給巡檢儀。
3.根據權利要求1所述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的電力 參數監測儀包括四塊用于將鉗形電流互感器測得的模擬信號轉化成數字信號的多功能電 表，以及用于存儲數據的工控機。
4.根據權利要求1所述的地源熱泵系運行參數監測儀，其特征在于其中所述的流量傳 感器是超聲波傳感器，采用電纜線和航空插頭與熱力參數監測儀通訊連接。
5.根據權利要求1所述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的壓力 傳感器是壓力變送器，采用電纜線和航空插頭與熱力參數監測儀通訊連接。
6.根據權利要求1所述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的溫度 傳感器是置于溫度綁帶中的PtlOOO溫度傳感器，采用電纜線和航空插頭與熱力參數監測 儀通訊連接。
7.根據權利要求1或3所述的地源熱泵系統運行參數監測儀，其特征在于其中所述的 電力參數監測儀還包括USB接口。
專利摘要本實用新型是有關于一種地源熱泵系統運行參數監測儀，包括傳感器系統，包括流量傳感器，壓力傳感器，溫度傳感器以及鉗形電流互感器；電力參數監測儀，包括多功能電表，終端工控機，與鉗形電流互感器通訊連接；以及熱力參數監測儀，包括巡檢儀，與流量傳感器，壓力傳感器，溫度傳感器通訊連接；其中，熱力參數監測儀與電力參數監測儀通訊，熱力參數監測儀由電力參數監測儀供電。本實用新型便于攜帶，操作簡單，并且能夠在不破壞原有管道系統和電氣系統的情況下，實現地源熱泵系統所有重要參數的實時、同步監測。
文檔編號G01R31/00GK201828289SQ201020585218
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者樓洪波, 畢文明, 王建, 郭建峰 申請人:北京華清榮昊新能源開發有限責任公司