[发明专利]金属反射型保温块导热性能的测量控制系统及测量方法

权利要求书

1.一种金属反射型保温块导热性能的测量控制系统，包括圆管加热装置、平板加热装置、圆管PLC系统、平板PLC系统、温度传感器和PC显控系统，其特征在于：

所述圆管加热装置包括计量段加热管和一对防护段加热管，所述一对防护段加热管分别设置于所述计量段加热管的两端，用于防止计量段加热管径向散热；

所述平板加热装置包括计量箱和防护箱，所述计量箱设置于所述防护箱内部，用于保证计量箱只从散热面散热；

所述温度传感器包括圆管检测温度传感器和平板检测温度传感器，所述圆管检测温度传感器设置于所述计量段加热管表面、防护段加热管表面和待测圆管保温块表面，用于采集所述圆管加热装置和所述待测圆管保温块的温度数据；所述平板检测温度传感器设置于所述计量箱内部、所述计量箱内表面、防护箱内部和待测平板保温块表面，用于采集所述平板加热装置和待测平板保温块的温度数据；

所述圆管PLC系统的采集端连接所述圆管检测温度传感器，其控制端与所述圆管加热装置相连，用于采集圆管检测温度传感器信号并向圆管加热装置发送控制信号；

所述平板PLC系统的采集端连接所述平板检测温度传感器，其控制端与所述平板加热装置相连，用于采集平板检测温度传感器信号并向平板加热装置发送控制信号；

所述PC显控系统分别连接所述平板PLC系统和所述圆管PLC系统的显控端信号连接；

所述计量箱各面的内壁和外壁均对应布置4个平板检测温度传感器，所述计量箱的散热面靠近待测平板保温块的一侧布置20个平板检测温度传感器，其中设置于计量箱散热面上的12个平板检测温度传感器用于测量待测平板保温块内表面各个点的温度。

2.根据权利要求1所述的一种金属反射型保温块导热性能的测量控制系统，其特征在于，所述圆管PLC系统和所述平板PLC系统采用热电偶温度测量模块测量温度传感器信号，再转换为数字信号传输至所述PC显控系统，同时通过MODBUS协议对圆管加热装置和平板加热装置发送控制信号。

3.根据权利要求1所述的一种金属反射型保温块导热性能的测量控制系统，其特征在于，所述圆管检测温度传感器包括监控圆管检测温度传感器和计算圆管检测温度传感器，所述监控圆管检测温度传感器设置于所述计量段加热管和所述防护段加热管连接处，用于监视计量段加热管和防护段加热管隔缝处温度，所述计算圆管温度传感器分三圈均匀分布于计量段加热管表面，中间一圈的计算圆管传感器布置于所述计量段加热管中心的上下前后四个位置，左右两圈的计算圆管传感器与中间一圈的计算圆管传感器间隔对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种金属反射型保温块导热性能的测量控制系统，其特征在于，所述温度传感器为E型热电偶。

5.一种根据权利要求1所述的金属反射型保温块导热性能的测量控制系统的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将圆管加热装置放置于待测圆管保温块内，待测圆管保温块两侧密闭封口，圆管PLC系统通电，控制圆管加热装置加热；

2)当监控圆管检测温度传感器测得计量段加热管和所述防护段加热管连接处之间温差都小于1.5℃，并且持续稳定1小时以上时，则认为计量段加热管与防护段加热管及待测圆管保温块处于温度平衡状态，圆管PLC系统开始采集计算圆管温度传感器数据并发送至PC显控系统进行导热系数计算；共采集3小时时长的功率数据和所有温度点的温度数据，待测圆管保温块导热系数计算公式为：式中r₀为待测圆管保温块内径，单位为m，r₂为待测圆管保温块外径，单位为m，L为待测圆管保温块长度，单位为m，Q为计量段加热管加热功率，单位为W，t₀为待测圆管保温块内表面平均温度，单位为℃，t₂为待测圆管保温块外表面平均温度，单位为℃；Q通过功率表测量，t₀取加热管表面用于计算的12个温度传感器的温度值的平均值，t₂取待测圆管 保温块外表面用于计算的传感器的温度值的平均值；

3)待测平板保温块放置于计量箱内，并将防护箱进行密闭封口，平板PLC系统通电，控制平板加热装置加热；

4)当计量箱内壁平均温度与计量箱外壁平均温度温差小于0.7℃，并稳定1小时以上时，则认为计量箱与防护箱之间处于温度平衡状态；平板PLC系统开始采集平板检测温度传感器数据并发送至PC显控系统进行导热系数计算，采集三小时时长的功率数据和所有温度点的温度数据，待测平板保温块导热系数计算公式为：式中，h为待测平板保温块的厚度，单位为m，A为待测平板保温块的面积，单位为㎡，Q为计量箱加热功率，单位为W，T_h为待测平板保温块内表面平均温度，单位为℃，T_c为待测平板保温块外表面平均温度，单位为℃，Q通过功率表测量，T_h取加热设备内用于计算的12个温度传感器的温度值的平均值，T_c取待测平板保温块外表面用于计算的12个传感器的温度值的平均值；

5) PC显控系统将计算出的待测圆管保温块和待测平板保温块的导热系数显示于界面上。