一體流溫控制裝置制造方法及圖紙

一種一體化流溫控制裝置，它包括：電動球閥、內插式數字測溫裝置、流量測量裝置和一體控制電路板固定集成封裝在外殼中。本裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線交換數據和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調節等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動完成流量調節，裝置具有優良的控制穩定性（浮點控制/比例控制）。保證冷卻通水流量穩定準確，從而控制混凝土溫度和應力的控制，保證工程質量和進度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一體流溫控制裝置
本技術涉及一種一體化通水流量和溫度控制裝置，簡稱一體流溫控制裝置， 尤其涉及一種在大體積混凝土通水熱交換中溫度采集、流量采集與控制一體化流溫控制裝置。
技術介紹
大型水電工程中大體積混凝土的溫度應力涉及大壩開裂風險，其發展過程可以分 為三個階段(1)早期應力，自澆筑混凝土開始，至水泥放熱作用基本結束時止，一般約一 個月左右。這個階段有兩個特點一是因水泥水化作用而發出大量水化熱，而引起溫度場的 急劇變化；二是混凝土彈性模量隨著時間而急劇變化；(2)中期應力，自水泥放熱作用基本 結束時至混凝土冷卻到最終穩定溫度時，這個時期中溫度應力是由于混凝土的冷卻及外界 溫度變化所引起的，這些應力與早期產生的溫度應力相疊加。與此期間，混凝土彈性模量還 有一些變化，但變化幅度較小；(3)晚期應力，混凝土完全冷卻以后的運行期，溫度應力主 要是由外界氣溫和水溫的變化所引起的，這些應力與早期和中期的殘余應力相互疊加形成 了混凝土晚期應力。在一般氣溫或嚴寒地區，大型水電工程中大體積混凝土的通水冷卻(或加熱)溫 控，是降低大體積混凝土水化熱引起的溫度應力，避免開裂和達到設計要求的封拱灌漿溫 度必須采取的工程技術措施。水電工程通水熱交換技術復雜，是工程建設設計與研究重要 內容，目前通水冷卻或加熱的監控主要通過人工球閥、水銀溫度計和傳統水表采用人工記 錄，然后根據記錄數據進行人工現場調控流量。大體積混凝土澆筑后，經過早期冷卻、中期冷卻、二期冷卻至混凝土溫度達到冷 卻，期間通水數據主要為進出水溫度和通水流量。目前進出水溫度的測量通常采用水銀溫 度計或者手持數字溫度計通過放水測量，實際操作中需要人工在現場打開水管外接水龍頭 放水進行測量，并進行現場記錄，通水流量通過傳統水表讀數測量，測量誤差較大，人為因 素干擾大，在此基礎上國內也有個別現場采用數字溫度計和電動球閥測量，但仍需人到現 場通過手持式設備讀取溫度和流量數據，效率低。控制混凝土溫度主要是控制水流量，目前 現場的水流量控制設備為一個手動球閥，工人根據前一個時間段的降溫效果手動增加或減 少球閥開度。目前因為是傳統方法，溫度和流量數據一般是4小時間隔采集一次。總之，目前的數據采集方式和控制方式為人工記錄和控制，手段落后，精度差，效 率低，數據可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢。通過將電動球閥、內插式數字測溫裝 置、流量測量裝置、通過一體控制電路板集成封裝形成一體化流溫控制裝置，將克服傳統方 法的不足，極大提高數據的可靠度和采集效率，為大體積混凝土通水冷卻(加熱)全過程在 線實時個性化控制提供技術支持，對提高我國大壩施工水平，保證大壩長期安全穩定具有 重要工程和社會意義。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種一體化流溫控制裝置，能自動采集冷 卻水管的溫度和通水流量，實現對混凝土溫控通水的流量和水溫進行自動測量和數據傳 輸，并在服務器上對數據進行仿真計算，實時算出控制流量，并下發控制指令控制流量。解 決了人工測量記錄和控制需要耗費大量人工、手段落后，精度差，效率低，數據可靠度不高， 采集時間間隔長，信息反饋慢等缺點，省時省力，測量數據精度、效率高且反饋迅速，能及時 調整混凝土溫控措施、避免混凝土裂縫，保證工程質量和進度。為解決上述技術問題，本技術提供一種一體化流量和溫度控制裝置，包括外 殼；在外殼內具有雙向電動球閥，其根據控制指令對流量大小和方向實現控制；內插式數 字測溫裝置，實時測量管內流體溫度；雙向渦輪流量計，通過輸出脈沖、電磁或電流信號，實 時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板，對雙向電動球閥進行控制，對流量和溫度進行傳 輸。其中，該裝置還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接至澆筑倉支管。其中，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。其中，該裝置還包括集成出線，其外接智能主控制器；所述一體化流量和溫度控 制裝置與智能主控制器通過集成出線交換數據和提供電源。其中，所述一體化流量和溫度控制裝置與智能主控制器通過無線交換數據。其中，從第一活接到第二活接，順序串聯有雙向電動球閥、內插式數字測溫裝置和 雙向渦輪流量計。其中，所述內插式數字測溫裝置包括一個三通，三通的水平管左右端口分別與雙 向電動球閥和雙向渦輪流量計連接，三通的垂直管內設置絕熱密封環、中空螺絲和溫度傳 感器，絕熱密封環與溫度傳感器靠中空螺絲與三通的垂直管內螺紋連接固定。其中，在三通的垂直管內下部設置絕熱密封環，上部設置中空螺絲，溫度傳感器穿 過中空螺絲和絕熱密封環插入三通水平管內部。其中，所述絕熱密封環由密封和絕熱兩種材料構成，下部是密封材料，上部是絕熱 材料。其中，所述溫度傳感器，由溫度傳感器探頭和導線組成，導線與溫度傳感器探頭電 連接。其中，所述溫度傳感器探頭端頭位于三通水平管中軸線上。由于存在密封絕熱環，可以保證溫度傳感器探頭不與三通及外界空氣接觸，提高 了測量精度。中空螺釘與溫度傳感器擰入三通垂直管中，使得中空螺釘能夠對絕熱密封環產生 足夠壓迫作用不致在水壓下泄露，且溫度傳感器探頭恰能位于三通水平管中軸線上。測溫裝置經過與管壁的絕熱處理，能排除外界氣溫對測溫的干擾，準確測量進出 口的水溫，能準確預測大體積混凝土內部熱交換量。溫度傳感器探頭端頭位于水管中軸線，與測溫對象充分接觸，保證了測溫的精度。從第一活接到第二活接，順序串聯有雙向電動球閥、內插式數字測溫裝置和雙向 渦輪流量計；按照這種連接方式，將控制閥門置于測量裝置之前，可以實現更精確的控制。一體化流量和溫度控制裝置兩端有與外界管徑相同的活接連接，靈活方便快捷。一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線(集成出線)交換數據和提供電源。裝置自身可完成溫度采集，流量PID調節等功能，只需要主控制器給出給定流量，一體化通水裝置就能自動完成流量調節，裝置具有優良的控制穩定性(浮點控制/比例控制)。保證冷卻通水流量穩定準確，從而控制混凝土溫度和應力的控制，保證工程質量和進度。本技術提供的一體化流溫控制裝置，有益效果如下(I)、由于采用智能數據采集，存儲并傳輸安裝在水管上的溫度計和流量計實時在線測得的混凝土通水的流量和水溫數據，數據采集方便可靠，實現了對混凝土通水熱交換的流量和水溫進行自動測試和數據傳輸，解決了人工測試記錄需要耗費大量人工、手段落后，精度差，效率低，數據可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢等缺點，省時省力，測量數據精度、效率高且反饋迅速，能及時調整混凝土溫控措施，避免混凝土裂縫，保證混凝土澆筑質量和進度。( 2 )、一體化流溫控制裝置與外接管道連接，靈活方便快速。(3)、一體化流溫控制裝置與主控制器通過一根總線交換數據和提供電源，或者一體化流量和溫度控制裝置與主控制器通過無線交換數據，數據采集連接簡單方便，便于實際應用。(4)、安裝在一體化流溫控制裝置中的閥體接受智能控制PID調節指令來控制流量，保證流量穩定，解決了因管道壓力等因素的變化引起流量變化的問題，保證通水降溫的效果。(5)、智能控制設備采集和上傳數據至上位服務器，服務器保存并仿真計算數據， 確定控制量。并且生成各種分析圖表，方便工作人員對整個控溫效果的全面和個性化了解， 及時調整混凝土溫控措施，實現及時調整混凝土施工措施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種一體流溫控制裝置，包括：外殼；在外殼內具有雙向電動球閥，其根據控制指令對流量實現大小和方向控制；內插式數字測溫裝置，實時測量管內流體溫度；雙向渦輪流量計，通過輸出電磁、脈沖或電流信號，實時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板，對雙向電動球閥進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種一體流溫控制裝置,包括外殼；在外殼內具有雙向電動球閥，其根據控制指令對流量實現大小和方向控制；內插式數字測溫裝置，實時測量管內流體溫度；雙向渦輪流量計，通過輸出電磁、脈沖或電流信號，實時傳輸瞬時或累計流量；一體控制電路板，對雙向電動球閥進行控制。2.如權利要求1所述的裝置，還包括第一活接，其外接主流體管；第二活接，其外接澆筑倉支管。3.如權利要求1或2所述的裝置，所述外殼具有防水、防重物和防電磁干擾的功能。4.如權利要求1或2所述的裝置，所述裝置還包括集成出線，其外接智能主控制器； 其中所述一體流溫控制裝置與智能主控制器通過集成出線交換數據和提供電源。5.如權利要求1或2所述的裝置，所述一體流溫控制裝置與智能主控制器通過無線交換數據。6.如權利要求1或2所述的裝置，其中從第一活接到第二活接，順序串聯有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林鵬，李慶斌，胡昱，周紹武，洪文浩，汪志林，鄔昆，
申請(專利權)人：清華大學，中國長江三峽集團公司，
類型：實用新型
國別省市：