一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及保温管热工性能测试技术领域，特别涉及一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置及其测试方法。

背景技术：

在长输热网保温处理时，保温管热工性能是评价热网的一个重要标准。例如，在确定保温材厚度时，就要根据保温管的热工性能。通常，保温管热工性能可以通过理论和实验两种方式来获得。理论上，从保温材料微观结构出发，以量子力学和统计力学为基础，通过研究材料的传热机理，建立导热的物理模型，经过复杂的数学分析和计算可以获得保温管热工性能。但由于理论的适用性受到限制，而且随着新材料的快速增多，人们迄今仍尚未找到足够精确且适用于范围广泛的理论方程，因此对于保温管热工性能实验测试方法和技术的探索，仍是保温管热工性能数据的主要来源。故此开发出一套合适的测试蒸汽保温管热工性能装置，对蒸汽管道系统的运动工况影响很大，对提高蒸汽管道系统热效率、节省资源，都具有重要意义。

技术实现要素：

本发明提供一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置及其测试方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置，包括导热油罐1、导热油加热装置2、导热油管3和保温管测试机构4；所述导热油管3包括依次连通导热油罐1、导热油加热装置2和保温管测试机构4流入端的流入管，依次连通保温管测试机构4流出端、导热油加热装置2和导热油罐1的流出管，连通保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2的测试管，以及连通导热油罐1和测试管的补油管，所述保温管测试机构4包括设置于围护框408内的恒温测试室402，待测保温管401放置于恒温测试室402内的支撑架409上，待测保温管401的一端连接流入管，待测保温管401的另一端连接流出管，所述待测保温管401上贴附热电偶12和热流计13。

进一步的，所述导热油罐1和导热油加热装置2之间的流入管上设置有第一油阀1101，所述导热油加热装置2和保温管测试机构4流入端之间的流入管上依次设置有第二油阀1102、第二油泵1002和第三油阀1103，所述保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2之间流出管上设置有第四油阀1104，所述导热油加热装置2和导热油罐1之间的流出管上设置有第五油阀1105，所述保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2之间的测试管上依次设置有第七油阀1107和第一油泵1001，所述补油管上设置有第六油阀1106。

进一步的，所述导热油罐1中导热油通过导热油加热装置2加热并通过自动控制模块6控制温度，温度波动范围为±0.2℃。所述导热油加热装置2采用苏州奥德机械有限公司生产的addc系列产品。所述自动控制模块6采用扬州市福乐斯阀门控制有限公司生产的cpa101-220智能控制模块，数据交换模块7采用华普微电子有限公司生产的th08系列产品。

进一步的，所述恒温测试室402通过送风管道403外接位于围护框408外的风机406，所述恒温测试室402通过回风管道外接位于围护框408外的空气冷却器405和电加热器407，所述恒温测试室402内设置有湿度计14。

进一步的，所述待测保温管401流入端通过保温管接头411连接流入管，所述待测保温管401流出端通过保温管接头411连接流出管。

进一步的，所述热电偶12、热流计13、湿度计14均通过信号线缆连接数据交换模块7，数据交换模块7通过信号线缆5连接连有打印机9的工控计算机8，所述工控计算机8通过信号线缆5连接自动控制模块6，所述自动控制模块6分别通过信号线缆5连接第一油泵1001、导热油液位计201、导热油加热装置2和第二油泵1002，所述数据交换模块7还通过信号线缆5连接置于导热油加热装置2顶部的热电偶、置于保温管测试机构4流入端的流入管处的热电偶和置于保温管测试机构4流出端的流出管的热电偶，即检测导热油加热装置2内的导热油温度，待测保温管401进、出口的导热油温度。

进一步的，所述保温管测试机构4还包括电源412和控制台413，所述控制台413连接电源412、风机406、空气冷却器405和电加热器407。所述送风管道403从恒温测试室402四壁天棚处送风，由恒温测试室402四壁底部回风。所述风机406入口的空气冷却器405和电加热器407用来控制和调节送风温度，所述湿度计14用来测量恒温测试室402的湿度，热电偶12和热流计13用来测量待测保温管401的温度和热流。所述控制台413用来控制空气冷却器405和电加热器407的开关，保证恒温测试室402内空气温度维持在25℃左右，控制精度为±2℃。所述空气冷却器405的型号为sr-lqg20、风机406的型号为wexd、电加热器407的型号为th-d-l8kw、控制台413的型号为tkwp-c80、所述电源412采用北京鑫宇科技有限公司生产的x系列线性电源。所述热电偶12、热流计13和湿度计14通过数据交换模块7显示在工控计算机8上，工控计算机8通过自动控制模块6控制第一油泵1001和第二油泵1002。

进一步的，所述第七油阀1107与第一油泵1001相接的一端通过之间柔性金属管15接入测试管。

进一步的，所述流入管位于导热油罐1和导热油加热装置2的下段，所述流出管位于导热油罐1和导热油加热装置2的上段，所述补油管位于导热油罐1的下段，所述测试管位于导热油加热装置2的下段。

进一步的，所述待测保温管401自内至外依次为工作钢管4013、保温材料层4012和钢外护管4011。

进一步的，所述导热油罐1的顶部设置有压力计101。

进一步的，所述导热油罐1的底部设置有带有第八油阀1108的排油管，所述导热油加热装置2的底部设置有带有第九油阀1109的排油管，所述柔性金属管15和导热油管3的连接处还连接有带有第十油阀1110的排油管。

进一步的，与所述待测保温管401流出端连接的保温管接头411上设置有试验管放风阀412，且该保温管接头413与试验管放风阀412之间的通道上设置有第十一油阀1111。

进一步的，所述导热油加热装置2的顶部设置有放气阀202，所述导热油加热装置2与放气阀202之间的通道上设置有第十二油阀1112，所述导热油加热装置2上还设置有导热油液位计201。

进一步的，一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置，包括以下三种工作模式，工作模式一：打开第一油阀1101、第二油阀1102、第三油阀1103、第四油阀1104、第五油阀1105，其余油阀关闭，在第二油泵1002提供动力下，导热油罐1内承载的导热油自导热油罐1流入导热油加热装置2，再自保温管测试机构4流入端流入保温管测试机构4，自保温管测试机构4流出端流出后，流回导热油加热装置2，最后流回导热油罐1形成待测保温管充导热油回路，待测保温管充导热油回路控制进入待测保温管401内的导热油量；

工作模式二：打开第二油阀1102、第三油阀1103、第七油阀1107，关闭其他油阀，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油罐1在导热油加热装置2与待测保温管401之间形成待测保温管热工性能测试回路，待测保温管热工性能测试回路进行待测保温管热工性能测试；

工作模式三：工作模式二下，打开第六油阀1106，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油罐1向待测保温管热工性能测试回路中补充导热油。

一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试方法，包括以下步骤：将待测保温管401水平放置于恒温测试室402内的支撑架419上，并调节恒温测试室402内的温度为25℃，开启第一油阀1101、第二油阀1102、第三油阀1103、第四油阀1104、第五油阀1105，在第二油泵1002提供动力下，导热油罐1内的导热油在导热油加热装置2中加热后，填充至待测保温管401内，然后关闭第四油阀1104、第五油阀1105，打开第七油阀1107，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油在导热油加热装置2与待测保温管401之间循环，在待测保温管401上选取两个垂直于待测保温管401轴向中心的测试截面，在每个测试截面上，分别在工作钢管4013、保温材料层4012和钢外护管4011上布置3个温度测点，在钢外护管4011的外表面布置3个热流测点；导热油稳定循环2~3天后，每个温度测点和热流测点均测试10次后取平均值。待测保温管401上布置热电偶15测量精度：±0.5℃测量温度测点的温度，待测保温管401上布置热流计16测量热流测点的热流密度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的测试装置，具有加热均匀、调温控制温准确、传热效果好、外界干扰因素小等优点，能够进一步提高测试结果的精确性；同时本装置测试环境温度可稳定维持在25℃左右，可为研究管道产品的热工计算方法和获得通用性理论提供依据，并可广泛应用于耐热和保温材料的生产企业、相关质量检测部门和单位等。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中保温管测试机构的结构示意图；

图3是本发明中待测保温管的结构示意图；

其中：1-导热油罐，101-压力计，2-导热油加热装置，201-导热油液位计，202-放气阀，3-导热油管，4-保温管测试机构，401-待测保温管，4011-钢外护管、4012-保温材料层，4013-工作钢管，402-恒温测试室，403-送风管道，404-回风管道，405-空气冷却器，406-风机，407-电加热器，408-围护框，409-支撑架，410-试验管放风阀，411-保温管接头，412-电源，413-控制台，5-信号线缆，6-自动控制模块，7-数据交换模块，8-工控计算机，9-打印机，1001-第一油泵，1002-第二油泵，1101-第一油阀，1102-第二油阀，1103-第三油阀，1104-第四油阀，1105-第五油阀，1106-第六油阀，1107-第七油阀，1108-第八油阀，1109-第九油阀，1110-第十油阀，1111-第十一油阀，1112-第十二油阀，12-热电偶，13-热流计，14-湿度计，15-柔性金属管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

本发明中采用的各个部件均采购自市场，为现有技术，具体地讲，所述导热油加热装置2采用苏州奥德机械有限公司生产的addc系列产品。所述自动控制模块6采用扬州市福乐斯阀门控制有限公司生产的cpa101-220智能控制模块。所述数据交换模块7采用华普微电子有限公司生产的th08系列产品。所述空气冷却器405的型号为sr-lqg20、风机406的型号为wexd、电加热器407的型号为th-d-l8kw、控制台413的型号为tkwp-c80、所述电源412采用北京鑫宇科技有限公司生产的x系列线性电源。

实施例1

如图1-3所示，一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置，包括导热油罐1、导热油加热装置2、导热油管3和保温管测试机构4；所述导热油管3包括依次连通导热油罐1、导热油加热装置2和保温管测试机构4流入端的流入管，依次连通保温管测试机构4流出端、导热油加热装置2和导热油罐1的流出管，连通保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2的测试管，以及连通导热油罐1和测试管的补油管，所述保温管测试机构4包括设置于围护框408内的恒温测试室402，待测保温管401放置于恒温测试室402内的支撑架409上，待测保温管401的一端连接流入管，待测保温管401的另一端连接流出管，所述待测保温管401上贴附热电偶12和热流计13，所述待测保温管401自内至外依次为工作钢管4013、保温材料层4012和钢外护管4011。

所述导热油罐1和导热油加热装置2之间的流入管上设置有第一油阀1101，所述导热油加热装置2和保温管测试机构4流入端之间的流入管上依次设置有第二油阀1102、第二油泵1002和第三油阀1103，所述保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2之间流出管上设置有第四油阀1104，所述导热油加热装置2和导热油罐1之间的流出管上设置有第五油阀1105，所述保温管测试机构4流出端和导热油加热装置2之间的测试管上依次设置有第七油阀1107和第一油泵1001，所述补油管上设置有第六油阀1106。

所述导热油罐1中导热油通过导热油加热装置2加热并通过自动控制模块6控制温度，温度波动范围为±0.2℃。所述导热油加热装置2采用苏州奥德机械有限公司生产的addc系列产品。所述自动控制模块6采用扬州市福乐斯阀门控制有限公司生产的cpa101-220智能控制模块，数据交换模块7采用华普微电子有限公司生产的th08系列产品。

所述恒温测试室402通过送风管道403外接位于围护框408外的风机406，所述恒温测试室402通过回风管道外接位于围护框408外的空气冷却器405和电加热器407，所述恒温测试室402内设置有湿度计14。

所述待测保温管401流入端通过保温管接头411连接流入管，所述待测保温管401流出端通过保温管接头411连接流出管。

所述热电偶12、热流计13、湿度计14均通过信号线缆连接数据交换模块7，数据交换模块7通过信号线缆5连接连有打印机9的工控计算机8，所述工控计算机8通过信号线缆5连接自动控制模块6，所述自动控制模块6分别通过信号线缆5连接第一油泵1001、导热油液位计201、导热油加热装置2和第二油泵1002，所述数据交换模块7还通过信号线缆5连接置于导热油加热装置2顶部的热电偶、置于保温管测试机构4流入端的流入管处的热电偶和置于保温管测试机构4流出端的流出管的热电偶，即检测导热油加热装置2内的导热油温度，待测保温管401进、出口的导热油温度。

所述保温管测试机构4还包括电源412和控制台413，所述控制台413连接电源412、风机406、空气冷却器405和电加热器407。所述送风管道403从恒温测试室402四壁天棚处送风，由恒温测试室402四壁底部回风。所述风机406入口的空气冷却器405和电加热器407用来控制和调节送风温度，所述湿度计14用来测量恒温测试室402的湿度，热电偶12和热流计13用来测量待测保温管401的温度和热流。所述控制台413用来控制空气冷却器405和电加热器407的开关，保证恒温测试室402内空气温度维持在25℃左右，控制精度为±2℃。所述空气冷却器405的型号为sr-lqg20、风机406的型号为wexd、电加热器407的型号为th-d-l8kw、控制台413的型号为tkwp-c80、所述电源412采用北京鑫宇科技有限公司生产的x系列线性电源。所述热电偶12、热流计13和湿度计14通过数据交换模块7显示在工控计算机8上，工控计算机8通过自动控制模块6控制第一油泵1001和第二油泵1002。

所述第七油阀1107与第一油泵1001相接的一端通过之间柔性金属管15接入测试管。

所述流入管位于导热油罐1和导热油加热装置2的下段，所述流出管位于导热油罐1和导热油加热装置2的上段，所述补油管位于导热油罐1的下段，所述测试管位于导热油加热装置2的下段。

所述导热油罐1的顶部设置有压力计101。

所述导热油罐1的底部设置有带有第八油阀1108的排油管，所述导热油加热装置2的底部设置有带有第九油阀1109的排油管，所述柔性金属管15和导热油管3的连接处还连接有带有第十油阀1110的排油管。

与所述待测保温管401流出端连接的保温管接头411上设置有试验管放风阀412，且该保温管接头413与试验管放风阀412之间的通道上设置有第十一油阀1111。

所述导热油加热装置2的顶部设置有放气阀202，所述导热油加热装置2与放气阀202之间的通道上设置有第十二油阀1112，所述导热油加热装置2上还设置有导热油液位计201。

实施例2

一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试装置，包括以下三种工作模式，工作模式一：打开第一油阀1101、第二油阀1102、第三油阀1103、第四油阀1104、第五油阀1105，其余油阀关闭，在第二油泵1002提供动力下，导热油罐1内承载的导热油自导热油罐1流入导热油加热装置2，再自保温管测试机构4流入端流入保温管测试机构4，自保温管测试机构4流出端流出后，流回导热油加热装置2，最后流回导热油罐1形成待测保温管充导热油回路，待测保温管充导热油回路控制进入待测保温管401内的导热油量；

工作模式二：打开第二油阀1102、第三油阀1103、第七油阀1107，关闭其他油阀，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油罐1在导热油加热装置2与待测保温管401之间形成待测保温管热工性能测试回路，待测保温管热工性能测试回路进行待测保温管热工性能测试；

工作模式三：工作模式二下，打开第六油阀1106，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油罐1向待测保温管热工性能测试回路中补充导热油。

实施例3

一种长输热网蒸汽保温管热工性能测试方法，包括以下步骤：将待测保温管401水平放置于恒温测试室402内的支撑架419上，并调节恒温测试室402内的温度为25℃，开启第一油阀1101、第二油阀1102、第三油阀1103、第四油阀1104、第五油阀1105，在第二油泵1002提供动力下，导热油罐1内的导热油在导热油加热装置2中加热后，填充至待测保温管401内，然后关闭第四油阀1104、第五油阀1105，打开第七油阀1107，在第一油泵1001和第二油泵1002提供动力下，导热油在导热油加热装置2与待测保温管401之间循环，在待测保温管401上选取两个垂直于待测保温管401轴向中心的测试截面，在每个测试截面上，分别在工作钢管4013、保温材料层4012和钢外护管4011上布置3个温度测点，在钢外护管4011的外表面布置3个热流测点；导热油稳定循环2~3天后，每个温度测点和热流测点均测试10次后取平均值。待测保温管401上布置热电偶15测量精度：±0.5℃测量温度测点的温度，待测保温管401上布置热流计16测量热流测点的热流密度。

具体的讲，待测保温管401水平放置，且放置于恒温测试室402内长度为3米，高1米的支撑架419上，此外支撑架419与待测保温管401的接触部分具有良好的保温性，恒温测试室402内采用风机406入口的空气冷却器405和电加热器407控制和调节送风温度，送风管道向恒温测试室402四壁天棚处送风，由恒温测试室402四壁底部回风，并将风量调整均匀后用改变送风温度的方法使恒温测试室402内空气温度维持在25℃左右，控制精度：±2℃。为实现稳态的测试环境，待测保温管401内通过导热油作为热媒，导热油沸点在350℃以上，适合模拟待测保温管401内的高温热媒。导热油通过导热油加热装置2加热并通过自动控制模块6稳定在130、180、200、250或300℃，温度波动范围：±0.2℃。

待测保温管401上选取2个测试截面，分别布置在垂直于待测保温管401轴向中心截面和距离此截面500mm的平行截面。在每个测试截面上，钢外护管4011外表面、保温材料层4012外表面和工作钢管4013外表面布置3个温度测点；在钢外护管4011外表面布置3个热流测点。测点布置在待测保温管401的顶端、底部、与垂直方向夹角2π/3处，共18个温度测点，6个热流测点。每一工况稳定2~3天后，温度测点和热流测点测试10次后取平均值。待测保温管401上布置热电偶15测量精度：±0.5℃的测量温度测点的温度，布置热流计16测量热流测点的热流密度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。