专利名称：地源热泵系统运行参数监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种参数监测仪，特别是涉及一种地源热泵系统运行的流量、温 度、压力、电力参数的在线监测仪。
背景技术：
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能，包括地下水、土壤或地表水 等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。根据冷热源的形式可分为地下水地源热 泵、地埋管地源热泵和地表水地源热泵。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。 地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取” 出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。地源热泵冷系统由地温热交换器、热泵机组和末端系统三大部分组成。这三部分 通过地温循环和末端冷暖循环两个独立的闭式循环有机的连接起来。地源热泵系统的主要运行参数包括流量、温度、压力、电力等，这些参数对于地源 热泵系统的问题排查、运行操作调整、系统改进以及系统综合能效评价至关重要。随着地源 热泵工程项目的日益增多，暴露出来的问题也越来越多，无论是地源热泵设计上，还是地源 热泵系统的操作运行上，都没有真正实现科学、合理地设计和使用。而地源热泵系统综合能 效评价工作能够发现系统存在的问题，包括设计和操作不当，从而可对系统或操作方法进 行改进。另一方面通过评价工作增加了实际项目对现有理论的验证和校核环节，有利于现 有理论的进一步完善，从而真正实现地源热泵节能、环保的特点。地源热泵技术规模化应用以及应用环节存在问题，使得地源热泵系统运行操作方 案优化、系统改进以及综合能效评价存在非常大的市场，而上述这些工作需要全面的地源 热泵系统参数数据，地源热泵系统运行参数监测仪必将拥有广阔的市场。然而绝大多数地源热泵项目在安装过程中没有预留各参数的监测接口，这使得系 统运行过程中的参数监测变得困难。本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务 经验及专业知识，研制出确具实用价值的本实用新型——地源热泵系统运行参数监测仪。 该监测仪能够在不破坏原有管道系统和电气系统的情况下，实现地源热泵系统运行参数的 全面、实时、同步、准确地监测。通过对参数的分析可对地源热泵系统的运行操作提出优化 方案、对系统提出改进方案以及对系统进行综合能效评价，由于地源热泵逐渐规模化应用 和问题的逐渐增多，地源热泵系统运行参数监测仪具有较好的应用和市场前景。发明内容本实用新型的主要目的在于，克服前期未安装运行参数监测设备也未预留接口的 地源热泵系统，无法进行全面的运行参数监测的问题，提供一种新型结构的地源热泵系统 运行参数监测仪，所要解决的技术问题是使其能够在不破坏原有管道系统和电气系统的情 况下，实现地源热泵系统所有重要参数的实时、同步监测，非常适于实用。[0009]本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种地源热泵系统运行参数监测仪，包括非接触测量的传感器系统，包括流 量传感器，压力传感器，温度传感器以及钳形电流互感器；热力参数监测仪，与流量传感器、 压力传感器以及温度传感器通讯连接；以及电力参数监测仪，与钳形电流互感器通讯连接； 其中，热力参数监测仪与电力参数监测仪通讯，热力参数监测仪由电力参数监测仪供电。[0010]本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。[0011]前述的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的热力参数监测仪包括用于将流 量传感器、压力传感器以及温度传感器测得的模拟信号转化为数字信号的巡检仪，以及并 联连接的接受流量传感器模拟信号的超声波流量计；其中超声波流量计将流量模拟信号传 递给巡检仪。[0012]前述的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的电力参数监测仪包括四块用于 将钳形电流互感器测得的模拟信号转化成数字信号的多功能电表，以及用于存储数据的工 控机。[0013]前述的地源热泵系运行参数监测仪，其中所述的流量传感器是超声波传感器。[0014]前述的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的压力传感器是压力变送器。[0015]前述的地源热泵系统运行参数监测仪，其中所述的温度传感器是置于温度绑带中 的PtlOOO温度传感器。[0016]前述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的电力参数监测仪还 包括USB接口。[0017]本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本 实用新型至少具有下列优点及有益效果[0018](1)在地源热泵系统没有预留参数监测接口的情况下系统运行过程中的参数监 测；[0019](2)监测参数齐全，包括流量、温度、压力和电力参数；[0020](3)电力参数监测仪和热力参数监测仪连接的传感器与被测系统的非接触监测， 不破坏原有的系统，做到实时、同步监测，可实现所有参数的同时监测；[0021](4)自动化、高精度，所有监测工作在传感器安装完成后无需人工干预，完全自动 化，所有设备均选用高精度进口产品，整机精度高。[0022](5)温度绑带是利用帆布，保温棉，保温胶板构成的，用于固定温度传感器，与外界 隔热。[0023](6)电力参数监测仪和热力参数监测仪可以自由放置，即装即用，操作方便。[0024](7)与传感器连接的电缆线和航空插头，实现与热力参数监测仪和电力参数监测 仪的即插即用。[0025]综上所述，本实用新型地源热泵系运行参数监测仪，包括传感器系统、热力参数监 测仪以及电力参数监测仪，同步、实时监测流量、温度、压力和电力参数。本实用新型在技术 上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。[0026]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征 和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
[0027]图IA是超声波传感器的平面示意图；[0028]图IB是压力变送器的平面示意图；[0029]图IC是安装于温度绑带的PtlOOO温度传感器的平面示意图[0030]图ID是钳形电流互感器的平面示意图；[0031]图2是热力参数监测仪的内部示意图；[0032]图3A是热力参数监测仪内部电路图；[0033]图3B是热力参数监测仪电路局部放大图；[0034]图4是热力参数监测仪背面接口示意图；[0035]图5A是电力参数监测仪的内部示意图；[0036]图5B是电力参数监测仪背面接口示意图；[0037]图6是系统检测流程示意图。
具体实施方式
[0038]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的地源热泵系统运行参数监测仪其具 体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。[0039]有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较 佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本实用新型为达 成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供 参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。[0040]本实用新型较佳实施例的地源热泵系统运行参数监测仪，包括传感器系统、热力 参数监测仪2、以及电力参数监测仪3。从参数监测角度分为流量监测系统、温度监测系统、 压力监测系统、电力监测系统。[0041]传感器系统包括2套流量传感器、6套压力传感器、6套温度传感器、3套钳形电流 互感器。[0042]如图IA所示，流量传感器采用非接触式测试设备，选用超声波传感器11，根据管 径大小配备。多数地源热泵系统需要监测的流量为地源侧和空调侧总管，个别项目还有生 活热水侧总管。[0043]如图IB所示，压力传感器可以是压力变送器12，由于安装压力表的位置都安装有 阀门，因此压力表可在线拆卸，在监测时，将系统的直读压力表拆下，安装压力变送器，监测 任务完成后拆下压力变送器，安装上直读压力表。[0044]地源热泵系统运行参数监测仪通常是在管壁上安装温度传感器，如图IC所示，根 据不同的管径制作不同的温度绑带，绑带安装一定数量的PtlOOO温度传感器13，并在绑带 端部缝制自粘胶带，用于将绑带固定于管道上。温度绑带是利用帆布，保温棉，保温胶板构 成的，用于固定温度传感器，与外界隔热。根据管径系列，本监测系统共制作6套温度测量 绑带，分别适用于管径< DN50、DN50 DN100、DN100 DN150、DN150 DN200、DN200 DN400、^ DN400,每套绑带4个，每种绑带根据测试的需要，放置的传感器个数分别为3个，2个和1个，根据不同的管径和不同的要求，选择合适的温度绑带。每种温度绑带都有一个 标定的绑带，其它的绑带个体现的温度可以和标定后的绑带做比较。为了保证监测温度不 受环境影响，监测时需在绑带外缠绕保温层，根据绑带的数量制作同样数量的保温带。这种 方式一方面减小测量误差，另一方面促进钼电阻与管壁热平衡，增加反应速度。[0045]如图ID所示钳形电流互感器14，一次电流分别为1500A、800A和200A的各配备一 套，二次电流为5A，每套需配A、B、C各一把。[0046]如图2所示，热力参数监测仪2内部配件主要有巡检仪21，超声波流量计22，24V 电源23，4-20MA电源对，接口 25，流量计电池沈，风扇27。[0047]如图3A和图;3B所示，热力参数监测仪内部电路图和放大电路图，超声波流量计22 与流量计电池26并联后与MV电源23串联，而后与风扇27、巡检仪21并联，4-20MA电源 24为巡检仪53-60路通道输电。地源侧和空调侧需要同时监测，因此该热力参数监测仪设 有2台超声波流量计，并联连接，若有生活热水可穿插监测。[0048]如图4所示，热力参数监测仪设有M个温度接口 251，连接温度传感器，全部为七 芯插头，分别对应巡检仪的1-48路通道，其中传感器个数为3的接头对应的是1-8个接口， 传感器个数为2的接头对应的是9-16接口，传感器个数为1的接头对应的是17-M接口， 并且各个温度绑带的对应位置可以相互调换。热力参数监测仪还设有8个压力接口 252，连 接压力传感器，全部为三芯插口，对应巡检仪的53-60路通道。热力参数监测仪设有4个流 量接口 253，连接流量传感器，分别对应巡检仪的61和62路通道。接口与传感器采用电缆 线和航空插头连接，实现与热力参数监测仪即插即用。[0049]如图5A所示，电力参数监测仪3的内部配件主要有四块S7-330多功能电表31，工 控机32，24V电源33，接口 34，USB接口 35，开关36。[0050]如图5B所示，每一个多功能电表31都对应后面的三个传感器接口 341，分别对应 三个钳形互感器，用来监测接入的电力参数，包括电流，线电压，相电压等，其反应的数据可 以体现在多功能电表上。接口与传感器采用电缆线和航空插头连接，实现与电力参数监测 仪的即插即用。[0051]本实用新型地源热泵系统运行参数监测仪，超声波流量计11分别安装于地源热 泵系统的蒸发器循环泵以及冷凝器循环泵。压力变送器12分别安装于蒸发器进、出口(水 侧)、冷凝器进、出口(水侧)。温度传感器13分别安装于蒸发器进、出口(水侧)、冷凝器 进、出口(水侧)以及地埋管换热器各支路(主支路)。钳形互感器14分别设置在地源热 泵机组、蒸发器循环泵以及冷凝器循环泵。[0052]如图6所示，超声波流量计11、压力变送器12以及温度传感器13获得模拟信号， 并将该模拟信号传送至带通讯功能的巡检仪21采集并转化成数字信号。热力参数监测仪 2和电力参数监测仪3之间分别通过电源口 2M、342和通讯口 255、343用两根电力和通讯 对接线来对接，来对热力参数监测仪和电力参数监测仪进行供电，以及及时的把巡检仪采 集并转化成的数字信号传送到带有可触摸显示屏的工控机32上。多功能电表31具有通讯 功能，直接将监测的电力数据传输至工控机32。[0053]外接电源可以采用220V电压交流电源，也可采用380V电源电压，可以用接头，鳄 鱼钳，接线端子来进行连接，电源直接引入电力参数检测仪中的总电源接口 344。[0054]通过电力参数监测仪上面的USB接口 35，可以将存储在工控机32的监测过程中对热力、压力、流量、电力的监测参数导出，过程非常方便，在数据导出的时候输入需要的时间 段就可以将想要的数据导出，以便进行数据分析。工控机32本身的数据存储能力很强，可 以存储大量的数据，在数据存储适量的情况下可以将先前的数据做备份存储，在突然断电 等情况下数据不会丢失，所以数据的存储是非常安全的。[0055]工控机32中得到的数据通过进一步的数据分析，可以评价整个地源热泵系统运 行的可靠性、稳定性和随负荷变化的自动调节能力。[0056]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于包括非接触测量的传感器系统，包括流量传感器，压力传感器，温度传感器以及钳形电流互 感器；热力参数监测仪，与流量传感器、压力传感器以及温度传感器通讯连接；以及电力参数监测仪，与钳形电流互感器通讯连接；其中，热力参数监测仪与电力参数监测仪通讯连接，热力参数监测仪由电力参数监测 仪供电。
2.根据权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的热力 参数监测仪包括用于将流量传感器、压力传感器以及温度传感器测得的模拟信号转化为数 字信号的巡检仪，以及并联连接的接受流量传感器模拟信号的超声波流量计；其中超声波 流量计将流量模拟信号传递给巡检仪。
3.根据权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的电力 参数监测仪包括四块用于将钳形电流互感器测得的模拟信号转化成数字信号的多功能电 表，以及用于存储数据的工控机。
4.根据权利要求1所述的地源热泵系运行参数监测仪，其特征在于其中所述的流量传 感器是超声波传感器，采用电缆线和航空插头与热力参数监测仪通讯连接。
5.根据权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的压力 传感器是压力变送器，采用电缆线和航空插头与热力参数监测仪通讯连接。
6.根据权利要求1所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的温度 传感器是置于温度绑带中的PtlOOO温度传感器，采用电缆线和航空插头与热力参数监测 仪通讯连接。
7.根据权利要求1或3所述的地源热泵系统运行参数监测仪，其特征在于其中所述的 电力参数监测仪还包括USB接口。
专利摘要本实用新型是有关于一种地源热泵系统运行参数监测仪，包括传感器系统，包括流量传感器，压力传感器，温度传感器以及钳形电流互感器；电力参数监测仪，包括多功能电表，终端工控机，与钳形电流互感器通讯连接；以及热力参数监测仪，包括巡检仪，与流量传感器，压力传感器，温度传感器通讯连接；其中，热力参数监测仪与电力参数监测仪通讯，热力参数监测仪由电力参数监测仪供电。本实用新型便于携带，操作简单，并且能够在不破坏原有管道系统和电气系统的情况下，实现地源热泵系统所有重要参数的实时、同步监测。
文档编号G01R31/00GK201828289SQ201020585218
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者楼洪波, 毕文明, 王建, 郭建峰 申请人:北京华清荣昊新能源开发有限责任公司