专利名称：一体流温控制装置的制作方法
技术领域：
一体流温控制装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种一体化通水流量和温度控制装置，简称一体流温控制装置， 尤其涉及一种在大体积混凝土通水热交换中温度采集、流量采集与控制一体化流温控制装置。
背景技术：
[0002]大型水电工程中大体积混凝土的温度应力涉及大坝开裂风险，其发展过程可以分 为三个阶段(1)早期应力，自浇筑混凝土开始，至水泥放热作用基本结束时止，一般约一 个月左右。这个阶段有两个特点一是因水泥水化作用而发出大量水化热，而引起温度场的 急剧变化；二是混凝土弹性模量随着时间而急剧变化；(2)中期应力，自水泥放热作用基本 结束时至混凝土冷却到最终稳定温度时，这个时期中温度应力是由于混凝土的冷却及外界 温度变化所引起的，这些应力与早期产生的温度应力相叠加。与此期间，混凝土弹性模量还 有一些变化，但变化幅度较小；(3)晚期应力，混凝土完全冷却以后的运行期，温度应力主 要是由外界气温和水温的变化所引起的，这些应力与早期和中期的残余应力相互叠加形成 了混凝土晚期应力。[0003]在一般气温或严寒地区，大型水电工程中大体积混凝土的通水冷却(或加热)温 控，是降低大体积混凝土水化热引起的温度应力，避免开裂和达到设计要求的封拱灌浆温 度必须采取的工程技术措施。水电工程通水热交换技术复杂，是工程建设设计与研究重要 内容，目前通水冷却或加热的监控主要通过人工球阀、水银温度计和传统水表采用人工记 录，然后根据记录数据进行人工现场调控流量。[0004]大体积混凝土浇筑后，经过早期冷却、中期冷却、二期冷却至混凝土温度达到冷 却，期间通水数据主要为进出水温度和通水流量。目前进出水温度的测量通常采用水银温 度计或者手持数字温度计通过放水测量，实际操作中需要人工在现场打开水管外接水龙头 放水进行测量，并进行现场记录，通水流量通过传统水表读数测量，测量误差较大，人为因 素干扰大，在此基础上国内也有个别现场采用数字温度计和电动球阀测量，但仍需人到现 场通过手持式设备读取温度和流量数据，效率低。控制混凝土温度主要是控制水流量，目前 现场的水流量控制设备为一个手动球阀，工人根据前一个时间段的降温效果手动增加或减 少球阀开度。目前因为是传统方法，温度和流量数据一般是4小时间隔采集一次。[0005]总之，目前的数据采集方式和控制方式为人工记录和控制，手段落后，精度差，效 率低，数据可靠度不高，采集时间间隔长，信息反馈慢。通过将电动球阀、内插式数字测温装 置、流量测量装置、通过一体控制电路板集成封装形成一体化流温控制装置，将克服传统方 法的不足，极大提高数据的可靠度和采集效率，为大体积混凝土通水冷却(加热)全过程在 线实时个性化控制提供技术支持，对提高我国大坝施工水平，保证大坝长期安全稳定具有 重要工程和社会意义。实用新型内容[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种一体化流温控制装置，能自动采集冷 却水管的温度和通水流量，实现对混凝土温控通水的流量和水温进行自动测量和数据传 输，并在服务器上对数据进行仿真计算，实时算出控制流量，并下发控制指令控制流量。解 决了人工测量记录和控制需要耗费大量人工、手段落后，精度差，效率低，数据可靠度不高， 采集时间间隔长，信息反馈慢等缺点，省时省力，测量数据精度、效率高且反馈迅速，能及时 调整混凝土温控措施、避免混凝土裂缝，保证工程质量和进度。[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种一体化流量和温度控制装置，包括外 壳；在外壳内具有双向电动球阀，其根据控制指令对流量大小和方向实现控制；内插式数 字测温装置，实时测量管内流体温度；双向涡轮流量计，通过输出脉冲、电磁或电流信号，实 时传输瞬时或累计流量；一体控制电路板，对双向电动球阀进行控制，对流量和温度进行传 输。[0008]其中，该装置还包括第一活接，其外接主流体管；第二活接，其外接至浇筑仓支管。[0009]其中，所述外壳具有防水、防重物和防电磁干扰的功能。[0010]其中，该装置还包括集成出线，其外接智能主控制器；所述一体化流量和温度控 制装置与智能主控制器通过集成出线交换数据和提供电源。[0011]其中，所述一体化流量和温度控制装置与智能主控制器通过无线交换数据。[0012]其中，从第一活接到第二活接，顺序串联有双向电动球阀、内插式数字测温装置和 双向涡轮流量计。[0013]其中，所述内插式数字测温装置包括一个三通，三通的水平管左右端口分别与双 向电动球阀和双向涡轮流量计连接，三通的垂直管内设置绝热密封环、中空螺丝和温度传 感器，绝热密封环与温度传感器靠中空螺丝与三通的垂直管内螺纹连接固定。[0014]其中，在三通的垂直管内下部设置绝热密封环，上部设置中空螺丝，温度传感器穿 过中空螺丝和绝热密封环插入三通水平管内部。[0015]其中，所述绝热密封环由密封和绝热两种材料构成，下部是密封材料，上部是绝热 材料。[0016]其中，所述温度传感器，由温度传感器探头和导线组成，导线与温度传感器探头电 连接。[0017]其中，所述温度传感器探头端头位于三通水平管中轴线上。[0018]由于存在密封绝热环，可以保证温度传感器探头不与三通及外界空气接触，提高 了测量精度。[0019]中空螺钉与温度传感器拧入三通垂直管中，使得中空螺钉能够对绝热密封环产生 足够压迫作用不致在水压下泄露，且温度传感器探头恰能位于三通水平管中轴线上。[0020]测温装置经过与管壁的绝热处理，能排除外界气温对测温的干扰，准确测量进出 口的水温，能准确预测大体积混凝土内部热交换量。[0021]温度传感器探头端头位于水管中轴线，与测温对象充分接触，保证了测温的精度。[0022]从第一活接到第二活接，顺序串联有双向电动球阀、内插式数字测温装置和双向 涡轮流量计；按照这种连接方式，将控制阀门置于测量装置之前，可以实现更精确的控制。[0023]一体化流量和温度控制装置两端有与外界管径相同的活接连接，灵活方便快捷。一体化流温控制装置与主控制器通过一根总线(集成出线)交换数据和提供电源。装置自身可完成温度采集，流量PID调节等功能，只需要主控制器给出给定流量，一体化通水装置就能自动完成流量调节，装置具有优良的控制稳定性(浮点控制/比例控制)。保证冷却通水流量稳定准确，从而控制混凝土温度和应力的控制，保证工程质量和进度。[0024]本实用新型提供的一体化流温控制装置，有益效果如下[0025](I)、由于采用智能数据采集，存储并传输安装在水管上的温度计和流量计实时在线测得的混凝土通水的流量和水温数据，数据采集方便可靠，实现了对混凝土通水热交换的流量和水温进行自动测试和数据传输，解决了人工测试记录需要耗费大量人工、手段落后，精度差，效率低，数据可靠度不高，采集时间间隔长，信息反馈慢等缺点，省时省力，测量数据精度、效率高且反馈迅速，能及时调整混凝土温控措施，避免混凝土裂缝，保证混凝土浇筑质量和进度。[0026]( 2 )、一体化流温控制装置与外接管道连接，灵活方便快速。[0027](3)、一体化流温控制装置与主控制器通过一根总线交换数据和提供电源，或者一体化流量和温度控制装置与主控制器通过无线交换数据，数据采集连接简单方便，便于实际应用。[0028](4)、安装在一体化流温控制装置中的阀体接受智能控制PID调节指令来控制流量，保证流量稳定，解决了因管道压力等因素的变化引起流量变化的问题，保证通水降温的效果。[0029](5)、智能控制设备采集和上传数据至上位服务器，服务器保存并仿真计算数据， 确定控制量。并且生成各种分析图表，方便工作人员对整个控温效果的全面和个性化了解， 及时调整混凝土温控措施，实现及时调整混凝土施工措施，保证工程质量和进度。( 6 )、一体化流温控制装置重复使用，大大降低成本。[0031](7)、一体化流温控制装置根据不同管径可精确测控不同流量范围(O. 04^800m3/ h)，装置常规受压1. 6MPa，温度测控范围-10° c^60° c，在工作范围内精度为±0. 3°C。[0032]( 8 )、可适合测量管道内空气，蒸汽，水等介质的温度和体积流量。
[0033]
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步说明；[0034]图1 一体流温控制装置结构示意图；[0035]图2内插式数字测温装置正面剖视图；[0036]图3内插式数字测温装置侧面剖视图。[0037]图中，I双向电动球阀；2内插式数字测温装置；3双向涡轮流量计；4 一体控制电路板；5集成出线；6第一活接；7第二活接；8封装外壳；9三通，10温度传感器探头，11导线，12止水绝热环，13中空螺钉具体实施方式
[0038]把一体化流温控制装置与主水管和浇筑仓支管分别通过第一活接和第二活接直接连接，现场装配，只需拧开两端的活接头即可。把电源线和数据线缆接入主控制器。给一体化流温控制装置送上电源，等一体化流温控制装置上状态灯常绿时，表示一体化流温控制装置启动完毕，可以启动服务器软件、进行远程通讯控制。[0039]一体化流温控制装置包括防水、防重物和防电磁干扰外壳8。[0040]在外壳内具有双向电动球阀1，其根据控制指令对通水量实现控制；内插式数字 测温装置2，实时输出管内通水温度；双向涡轮流量计3，通过输出脉冲或电流信号，实时传 输瞬时或累计流量；一体控制电路板4，对双向电动球阀I进行控制与反馈。[0041]外壳上具有集成出线5，集成出线包括温度采集、流量采集反馈控制以及电源供 给，其外接智能主控制器；外壳上具有第一活接和第二活接，分别连接主通水管和浇筑仓支 管。[0042]内插式数字测温装置包括三通；三通9下端左右两端口配有螺纹，分别与双向电 动球阀和双向涡轮流量计相连接；三通9上端口配有螺纹，把止水绝热环12从上端口放入 压紧，把温度传感器从上端口和止水绝热环中插入，使温度传感器探头10位于三通下端部 分的中轴上；中空螺钉13通过螺纹与三通9上端口连接，对止水绝热环12、温度传感器探 头10和导线11进行固定，导线11下端与温度传感器探头10上端电连接。导线11连接一 体控制电路板。
权利要求1.一种一体流温控制装置,包括外壳；在外壳内具有双向电动球阀，其根据控制指令对流量实现大小和方向控制；内插式数字测温装置，实时测量管内流体温度；双向涡轮流量计，通过输出电磁、脉冲或电流信号，实时传输瞬时或累计流量；一体控制电路板，对双向电动球阀进行控制。
2.如权利要求1所述的装置，还包括第一活接，其外接主流体管；第二活接，其外接浇筑仓支管。
3.如权利要求1或2所述的装置，所述外壳具有防水、防重物和防电磁干扰的功能。
4.如权利要求1或2所述的装置，所述装置还包括集成出线，其外接智能主控制器； 其中所述一体流温控制装置与智能主控制器通过集成出线交换数据和提供电源。
5.如权利要求1或2所述的装置，所述一体流温控制装置与智能主控制器通过无线交换数据。
6.如权利要求1或2所述的装置，其中从第一活接到第二活接，顺序串联有双向电动球阀、内插式数字测温装置和双向涡轮流量计。
7.如权利要求1或2所述的装置，其中所述内插式数字测温装置包括一个三通，三通的水平管左右端口分别与双向电动球阀和双向涡轮流量计连接，三通的垂直管内设置绝热密封环、中空螺丝和温度传感器,绝热密封环与温度传感器靠中空螺丝与三通的垂直管内螺纹连接固定。
8.如权利要求7所述的装置，其中在三通的垂直管内下部设置绝热密封环，上部设置中空螺丝，温度传感器穿过中空螺丝和绝热密封环插入三通水平管内部。
9.如权利要求8所述的装置，所述绝热密封环由密封和绝热两种材料构成，下部是密封材料，上部是绝热材料。
10.如权利要求8或9所述的装置，所述温度传感器，由温度传感器探头和导线组成，导线与温度传感器探头电连接。
11.如权利要求10所述的装置，所述温度传感器探头端头位于三通水平管中轴线上。
专利摘要一种一体化流温控制装置，它包括电动球阀、内插式数字测温装置、流量测量装置和一体控制电路板固定集成封装在外壳中。本装置两端有与外界管径相同的活接连接，灵活方便快捷。一体化流温控制装置与主控制器通过一根总线交换数据和提供电源。装置自身可完成温度采集，流量PID调节等功能，只需要主控制器给出给定流量，一体化通水装置就能自动完成流量调节，装置具有优良的控制稳定性(浮点控制/比例控制)。保证冷却通水流量稳定准确，从而控制混凝土温度和应力的控制，保证工程质量和进度。
文档编号G05B19/418GK202854624SQ20122041771
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者林鹏, 李庆斌, 胡昱, 周绍武, 洪文浩, 汪志林, 邬昆 申请人:清华大学, 中国长江三峡集团公司