专利名称：一种高智能的地埋管测试设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试岩土体热物性参数的测试设备，尤其是一种能够根据设 计的要求，自动精确调整地埋管内循环水的流速和输入温度的岩土体热物性测试设备。
背景技术：
目前，公知的岩土体热物性测试设备的构造主要是由管道增压泵、电加热器(或热 泵机组)、排气阀、流量传感器、温度传感器、温度记录仪等组合而成。在测试现场和地埋管 连接起来，通过水系统的循环，给地埋管不断提供一定温度的热水，从地埋管的放热量及其 变化情况可以反推出岩土体的热物性，为合理设计地埋管换热器提供科学的依据。但是，目前的测试设备，一般都没有精确地调整流量和加热量，致使流量、出回 水温度、都是不断变化的变量，给建模、计算都带来了一定的困难，最终的计算结果也受 到了一定的影响。《一种便携式测试地埋管换热器换热能力的测试装置》的专利(专利号 ZL20082015891. 0，2009年5月20日授权，授权公告号CN201242503Y)，提到了通过继电器 的开停来控制电加热器的功率以调节温度，很显然这是一种有级的调节，而且，该装置的水 泵是定频水泵，不方便调节循环水流量。华中科技大学的专利《一种地源热泵地埋管换热量 测试仪》(专利号ZL200820065709. X，2008年12月17日授权，授权公告号CN201166615Y ) 提出了一种可以调整地埋管内循环水的流速和输入温度的地埋管换热量测试仪，可以自动调 节温度，但对循环水流量的调整是通过阀门进行的，即不方便也不精确。
发明内容正因为目前的测试设备，一般都没有精确地调整流量和加热量，致使流量、出回水 温度、都是不断变化的变量，给建模、计算都带来了一定的困难，最终的计算结果也受到了 一定的影响。本实用新型通过高智能化的全自动控制技术，对测试设备进行自动调节，较好 的解决了上述问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是测试设备由水循环部分、数据 处理部分和自动控制部分三个部分组成；水循环部分由补水箱、水泵、电加热器、流量传感 器、温度传感器以及地埋管等装置组成，各装置通过管道依次连接，组成一个闭合的水循环 部分；数据处理部分由流量、温度等数据的采集、处理、显示、储存等装置组成；自动控制部 分由循环水流量调节装置和循环水温度调节装置组成。为了便于更方便和更精确地调整进 入地埋管内的循环水温度，不使用热泵机组，而使用电加热器加热。循环水温度调节装置， 是能够自动精确调节电加热器的加热功率的无级温度控制装置。循环水流量调节装置，是 能够自动精确调节水泵转速的变频器组成的无级流量控制装置。通过高智能的地热性能测试装置中的流量传感器，监测地埋管中的流量值，并将 该流量值与设计流量值进行比较，然后自动进行PID调节，通过变频器调节循环水泵的频 率，达到调整流量的目的。如果实测流量值小于设计流量值，设备将自动进行PID计算，增 大变频器的输出频率，使水泵的转速增大；反之，如果实测流量值大于设计流量值，设备将自动进行PID计算，减小变频器的输出频率，使水泵的转速减慢，从而确保流量值恒定。另外，设备能够自动调整加热功率，根据输出温度与设定温度的偏差自动进行PID 调节，从而保证了设备输出的温度恒定在设定值。通过高智能的地埋管测试设备中的温度 传感器，监测测试设备的输出温度值，并将该输出温度值与设计输出温度值进行比较，然后 根据两者的偏差值，自动进行PID调节，通过无极温度控制器自动调节电加热器的输出功 率，达到调整输出温度的目的。本实用新型的有益效果是，其最大的优势在于能够根据设计的要求，在测试过程 中随时通过变频器调节循环水泵的频率和自动调整加热功率，精确调整地埋管内循环水的 流速和输入温度，便于进行不同流量值和不同温度值的对比，在一口井里就可以做不同工 况的对比测试，这和在多个井中做不同工况的对比而言，可比性更大一些。而且，如果地埋 管的流量和输入温度恒定，更方便建模，也简化了计算量，从而使测试的最终结果更精确。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的水系统工作原理图。图2是本实用新型的电气控制原理简图。图中1.过滤器，2.流量计，3.变频水泵，4.自动排气阀，5.电加热器，6.地埋管 进水温度传感器，7.地埋管出水温度传感器，8.变频器，9.无极温度控制器，10.温度传感 器，11.地埋管。
具体实施方式
在图1所示实施例中，过滤器(1)、流量计(2)、变频水泵(3)、自动排气阀(4)与电 加热器(5)串联，在地埋管的进出水管道上，还布置有地埋管进水温度传感器(6)与地埋管 出水温度传感器(7)，构成了地埋管测试设备，在现场和地埋管(11)直接相连，形成一个封 闭的循环系统。流量计(2)、地埋管进水温度传感器(6)与地埋管出水温度传感器(7)的数 据传送给自动记录仪保存。图2所示的是电气控制原理简图，变频器(8)根据流量传感器(2)传送来的即时流 量数，和设定值进行对照，自动进行PID调节，随时调整变频水泵(3)的频率和转速，从而保 证循环水的流量稳定；无极温度控制器(9)根据温度传感器(10)采集到的即时温度数据， 自动进行PID调节，无极调节加热器(5)的加热量，从而保证了测试设备输出温度的稳定。另一个实施例是，电气控制系统使用微电脑进行集中控制，流量、温度等数据直接 传送到微电脑中，微电脑根据设计要求，进行运算，并将运算结果输出到变频器(8)和温度 控制器(9)，调整变频水泵(3)的频率和转速以及无极调节加热器(5)的加热量，从而保证 循环水的流量稳定和测试设备输出温度的稳定。
权利要求1.一种高智能的地埋管测试设备，其特征在于该设备由水循环部分、数据处理部分 和自动控制部分三个部分组成；水循环部分由补水箱、水泵、电加热器、流量传感器、温度传 感器以及地埋管等装置组成，各装置通过管道依次连接，组成一个闭合的水循环部分；数据 处理部分由流量、温度等数据的采集、处理、显示、储存等装置组成；自动控制部分由循环水 流量调节装置和循环水温度调节装置组成。
2.根据权利要求1所述的一种高智能的地埋管测试设备，其特征在于测试设备使用 电加热器加热进入地埋管内的循环水。
3.根据权利要求1所述的一种高智能的地埋管测试设备，其特征在于循环水温度调 节装置，是能够自动精确调节电加热器的加热功率的无级温度控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种高智能的地埋管测试设备，其特征在于循环水流量调 节装置，是能够自动精确调节水泵转速的变频器组成的无级流量控制装置。
专利摘要一种高智能的地埋管测试设备，能够随时监测地埋管中的水流量值，并与设计流量值进行比较，进行PID计算，通过变频器调节循环水泵的频率，从而确保流量值恒定。同时，设备能够自动调整加热功率，根据输出温度与设定温度的偏差进行PID调节，从而保证了设备输出的温度值恒定在设定值。其最大的优势在于能够根据地热性能测试的要求，精确调整水的流速和地埋管输入温度，在一口井里就可以做不同工况的对比测试，这和在多个井中做不同工况的对比测试，可比性更强一些。而且，如果地埋管的流量和输入温度恒定，更方便建模，也简化了计算量，从而使岩土体的热物性测试结果更精确。
文档编号G01N25/20GK201917537SQ20102062642
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者李明, 林汉柱, 黄若文 申请人:湖南凌天科技有限公司