水力平衡调节仪的制作方法

本发明属于城市供暖及其管网水力平衡调节仪器设备，具体涉及一种具备流量、温度测量并带有通讯、定位和分析计算功能，便携式的水力平衡调节仪器。

背景技术：

目前现有的供热管网水力平衡调节设备普遍存在以下问题：1、在城镇供暖系统中，热力站庭院管网最不利环路水力平衡失调造成用户冷热不均，末端不利环路用户流量不满足，前端用户流量超出需求，供热系统庭院管网小温差、大流量供暖造成能耗极大浪费；2、实践中发现，现有水力平衡调节装置监测调节方式单一，多采用测量回水温度或、测量压差、测量流量的方式，采取其中任何一种都会存在一定弊端；如采用测量回水温度进行回水温度调节法，不能首先有效地解决水力平衡问题，因此很难建立水力平衡工况；如采取压差测量方式，当末端供回水压差非常小时，受测量精度所限误差较大导致调节效果不佳；采取测量流量进行水力失调度调节方法较佳，但发现仍存在一定弊端，虽然可以快速建立一致等比失调的水力工况，但因为受部分用户室内系统后期改造、热力站各分支所带各建筑物外墙保温效果不同等因素影响，仍然存在部分建筑物回水温度偏高或偏低的情况，因此还存在一部分节能空间；3、现有水力平衡调节仪器多采用单套或双套设备调节端、采集端，实践中，多出现最不利环路用户判断错误的情况，即一条分支的最不利环路并非最末端的用户，有可能是中间某个管网设计不合理、阻力损失较大的用户，或出现多个与最不利环路用户失调度相近、供暖效果均较差的用户；或者会遇到一栋楼没有主井阀门，只有各单元阀门，这样就需要频繁移动采集端设备的位置来确定最不利环路来调节分配流量，影响工作效率和调节进度；

实践中发现，热力站内通常有多条支线，仅依靠单套或双套设备调节端、采集端进行各支线总量失调度调节，当调节完一条支线再调另外几条支线时，先前调节完直线的流量也会增加或减少，从而影响到各支线之间失调度的整体一致。即使将各支线调节多次，也不能达到失调度完全一致，因此还存在一部分节能空间；4、实际中，现有水力平衡调节设备每个调节小组至少需要3到5人进行操作，调节仪器设备需要人员看护，多条支线调节时需要多人配合，调节效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有水力平衡调节仪器设备测量调节功能单一，调节不方便的问题。通过失调度调节和回水温度调节相结合的方法，并采用一套调节仪、多套分布式采集仪来提高水力平衡调节效率，充分挖掘热力站管网水力平衡调节潜力，达到最大化的节能目的。

本发明的技术方案如下：

水力平衡调节仪，由调节端、采集端、中心点VPN路由器、上位机和移动客户端手机或平板电脑构成，移动客户端是手机或平板电脑，上位机存储采集端采集的数据，移动客户端和调节端通过中心点VPN路由器及上位机读写采集端的数据。

本发明水力平衡调节仪调节端主要由触摸屏、可编程逻辑控制器、RS485通讯扩展模块、第一无线VPN路由器、第一超声波流量计主板、第一锂电池、第一DC12V转DC24V升压模块、第一GPS定位模块、第一仪表箱组成，第一仪表箱设置第一提手，第一锂电池通过第一充电接口进行充电，第一锂电池输出DC12V一路通过第一开关给第一无线VPN路由器和第一GPS定位模块供电，第一锂电池输出DC12V另一路通过第一开关连接第一DC12V转DC24V升压模块后给触摸屏、可编程逻辑控制器、第一超声波流量计主板供电，第一超声波流量计上游探头通过安装于第一仪表箱外壳上的第一接口与第一超声波流量计主板的第一上游探头接口连接，第一超声波流量计下游探头通过安装于第一仪表箱外壳上的第二接口与第一超声波流量计主板的第一下游探头接口连接，第一红外温度传感器通过安装于第一仪表箱外壳上的第三接口与第一超声波流量计主板的第一4-20mA模拟量输入接口连接，第一铂电阻温度传感器通过安装于第一仪表箱外壳上的第四接口与第一超声波流量计主板的第一Pt100接口连接，可编程逻辑控制器通过其自带的RS232通讯接口和触摸屏连接，并且可编程逻辑控制器通过其自带的RS485通讯接口和第一超声波流量计主板连接，读取第一超声波流量计主板采集的流量、温度数据，可编程逻辑控制器通过自带的数据线与RS485通讯扩展模块连接并读取数据，同时给RS485通讯扩展模块供电，RS485通讯扩展模块和第一无线VPN路由器连接，用于将发送和接受的数据传输给可编程逻辑控制器。

本发明水力平衡调节仪采集端主要由第二超声波流量计主板、第二无线VPN路由器、第二GPS定位模块、第二锂电池、第二DC12V转DC24V升压模块和第二仪表箱组成，第二仪表箱底部设置第一箱体强磁底座和第二箱体强磁底座，第二仪表箱设置第二提手，第二锂电池通过第二充电接口进行充电，第二锂电池输出DC12V一路通过第二开关给第二无线VPN路由器和第二GPS定位模块供电，第二锂电池输出DC12V另一路通过第二开关连接第二DC12V转DC24V升压模块后给第二超声波流量计主板供电，第二超声波流量计主板通过自带的RS485接口和第二无线VPN路由器连接，第二超声波流量计上游探头通过安装于第二仪表箱外壳上的第五接口与第二超声波流量计主板的第二上游探头接口连接，第二超声波流量计下游探头通过安装于第二仪表箱外壳上的第六接口与第二超声波流量计主板的第二下游探头接口连接，第二红外温度传感器通过安装于第二仪表箱外壳上的第七接口与第二超声波流量计主板的第二4-20mA模拟量输入接口连接，第二铂电阻温度传感器通过安装于第二仪表箱外壳上的第八接口与第二超声波流量计主板的第二Pt100接口连接。

本发明的优点在于：1、相比现有水力平衡调节设备，采集端更加小型化，携带安装方便，通过分布式多点采集提高调节效率和精度，只需1到2人进行操作即可；2、通过水力失调度和回水温度相结合的采集调节方式，在解决水力失调的前提下解决热力失调，使节能效果更加显著，快速高效调节支线管网，解决水平失调问题并达到节能效果；3、可通过调节端和移动客户端集中设置和查看各采集端设备，更加便捷；4、上位机实时记录调节数据，通过调节端和采集端内置的GPS定位模块随时回放调节过程，结合存储的历史数据便于分析管理，并且随时定位设备所在位置，具备防丢失功能；5、适用于包括直供、混水、换热等多种热网形式，调节从热力站到热用户之间庭院管网的水力平衡，按照同样原理，本发明也可以调节各热力站之间的一次网流量的水力平衡。

附图说明 图1是本发明水力平衡调节仪整体结构框图；

图2 是本发明水力平衡调节仪调节端结构示意图；

图3 是本发明水力平衡调节仪采集端结构示意图。

具体实施方式 下面结合附图对本发明作进一步说明。

由图1可知，水力平衡调节仪，由调节端、采集端、中心点VPN路由器、上位机和移动客户端手机或平板电脑构成，移动客户端是手机或平板电脑，上位机存储采集端采集的数据，移动客户端和调节端通过中心点VPN路由器及上位机读写采集端的数据。

由图2可知，本发明水力平衡调节仪调节端主要由触摸屏1、可编程逻辑控制器2、RS485通讯扩展模块3、第一无线VPN路由器4、第一超声波流量计主板5、第一锂电池6、第一DC12V转DC24V升压模块7、第一GPS定位模块24、第一仪表箱8组成，第一仪表箱8设置第一提手9，第一锂电池6通过第一充电接口10进行充电，第一锂电池6输出DC12V一路通过第一开关11给第一无线VPN路由器4和第一GPS定位模块24供电，第一锂电池6输出DC12V另一路通过第一开关11连接第一DC12V转DC24V升压模块7后给触摸屏1、可编程逻辑控制器2、第一超声波流量计主板5供电，第一超声波流量计上游探头13通过安装于第一仪表箱8外壳上的第一接口12与第一超声波流量计主板5的第一上游探头接口20连接，第一超声波流量计下游探头15通过安装于第一仪表箱8外壳上的第二接口14与第一超声波流量计主板5的第一下游探头接口21连接，第一红外温度传感器17通过安装于第一仪表箱8外壳上的第三接口16与第一超声波流量计主板5的第一4-20mA模拟量输入接口22连接，第一铂电阻温度传感器19通过安装于第一仪表箱8外壳上的第四接口18与第一超声波流量计主板5的第一Pt100接口23连接，可编程逻辑控制器2通过其自带的RS232通讯接口和触摸屏1连接，并且可编程逻辑控制器2通过其自带的RS485通讯接口和第一超声波流量计主板5连接，读取第一超声波流量计主板5采集的流量、温度数据，可编程逻辑控制器2通过自带的数据线与RS485通讯扩展模块3连接并读取数据，同时给RS485通讯扩展模块3供电，RS485通讯扩展模块3和第一无线VPN路由器4连接，用于将发送和接受的数据传输给可编程逻辑控制器2。

由图3可知，本发明水力平衡调节仪采集端主要由第二超声波流量计主板25、第二无线VPN路由器26、第二GPS定位模块27、第二锂电池28、第二DC12V转DC24V升压模块29和第二仪表箱30组成，第二仪表箱30底部设置第一箱体强磁底座34和第二箱体强磁底座35，第二仪表箱30设置第二提手31，第二锂电池28通过第二充电接口32进行充电，第二锂电池28输出DC12V一路通过第二开关33给第二无线VPN路由器26和第二GPS定位模块27供电，第二锂电池28输出DC12V另一路通过第二开关33连接第二DC12V转DC24V升压模块29后给第二超声波流量计主板25供电，第二超声波流量计主板25通过自带的RS485接口和第二无线VPN路由器26连接，第二超声波流量计上游探头36通过安装于第二仪表箱30外壳上的第五接口37与第二超声波流量计主板25的第二上游探头接口38连接，第二超声波流量计下游探头39通过安装于第二仪表箱30外壳上的第六接口40与第二超声波流量计主板25的第二下游探头接口41连接，第二红外温度传感器42通过安装于第二仪表箱30外壳上的第七接口43与第二超声波流量计主板25的第二4-20mA模拟量输入接口44连接，第二铂电阻温度传感器45通过安装于第二仪表箱30外壳上的第八接口46与第二超声波流量计主板25的第二Pt100接口47连接。

本发明中的采集端为多台，调节人员将各采集端安装于各条支线的最不利环路上，采集端将采集的流量、温度数据通过中心点VPN路由器利用无线网络发送至上位机。在上位机设置各采集端所测量的建筑物的面积，计算单位为m²、单位平米流量，计算单位为Kg/m²，并根据输入的所测量的建筑物的面积乘以单位平米流量自动计算所供建筑物的设计流量并显示，根据所测实际流量（即采集端采集的流量）和设计流量比值计算并显示此建筑物水力失调度，此失调度计算方法为暖通工程通用计算公式。采集端的设置和采集数据的显示，既可通过上位机在调节端实现，也可在移动客户端实现，从而在调节端或移动客户端里同时显示各采集端所测量的流量、温度和上位机计算出的失调度数据。其中，移动客户端仅作为设置采集端和显示数据的备用设备用，移动客户端不具备流量、温度测量功能，主要调节工作还是由调节端来完成。设置移动客户的目的是为了在调节端电量耗尽时，通过移动客户端加采集端的方式来继续完成调节工作，同时也进一步增加了系统整体可靠性，调节人员利用一致等比失调水力平衡调节方法结合回水温度高低，进行庭院管网辅助调节, 一致等比失调水力平衡调节方法为暖通工程公开的水力平衡调节方法。

本发明水力平衡调节仪是将各个采集端安装于各条支线最不利环路楼栋或单元建筑物井室来采集供水或回水流量、回水温度，同时用调节端逐个测量其它楼栋或单元建筑物井室，通过上位机读取各个采集端采集的流量、温度数据所计算出的各条支线最不利环路失调度，对比调节端采集的流量、温度数据所计算出的失调度，根据一致等比失调的原理结合回水温度调节法对管网进行流量分配。