水源热泵测试装置

水源热泵测试装置实验台系统及组成

1.试验系统

整套系统，系统由机械循环部分、测控硬件部分、计算机测控软件部分组成，满足流体控制的多功能测试。

2.机械循环

由循环水泵、稳压罐、电磁阀、测试元件、管路等组成。主要工作原理：驱动变频器开启带动水泵运行，使流体在管路里循环，应用变频调速技术控制泵的转速，可连续改变管道内流体的流量和压差，通过压力控制器控制加压水泵，来调节测试系统的工作压力。

设计了大、中、小三个管径不同的管路，同时配带系列变径接头，满足不同管径的实验要求。试验时，在计算机上控制电磁阀的开启，保证对应的管路保持通路。

3.测控硬件

由流量传感器、压力传感器、压差传感器、调理模块、数据采集卡、通讯串口、计算机、变频控制柜等组成。主要工作原理：根据实验要求，控制管路内流体走向，传感器获取实验件的状态信息，输出信号4-20mA，信号经过放大、滤波、隔离等预处理工作后，经A/D转换输入到控制器中；通讯串口完成对变频的控制信号输出。

4.计算机测控软件

此实验系统软件在美国NI的“LabVIEW”平台上进行开发。LabVIEW是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力。以此为平台开发的测试程序具有人机交互界面直观友好、容易操作，显示内容清楚直观等特点。可通过界面控制整个实验过程，就像直接操纵仪器一样，可在界面上看到以数据和图形方式显示的控制信息和测试结果。软件还有各种控制及监控功能，如所有测点，如流量测点、压差测点等参数的实时监控；系统运行状态、变频器运行状态、电动调节阀和传感器工作状态的实时监控；自动选择测试管路和数据传输通道；自动生成测量数据表格和有关性能曲线；可以在网络上发布测试软件前面板的图象，或在网络上打开其他计算机内存中的程序前面板，安全、快捷地进行程序的远程控制等等。

水源热泵测试装置测试界面

软件包括登陆界面、功能选择界面、测试主界面等等。首先进入欢迎界面，如图2所示，界面上有“ENTER”与“EXIT”两个按钮可选择，按下“ENTER”，来到登陆界面，输入在程序后台既定的口令，进入图3所示的功能选择界面，按下界面上“阀门流量特性实验”按钮，弹出如图4所示的阀门流量特性测试输入界面，按开始键进入测试主界面。

图2：流体控制系统实验台欢迎界面

图3：流体控制系统实验台选择界面

图4：阀门流量特性测试输入界面

图5：阀门流量特性测试主界面

图6、生成报表界面

图7、测试数据报表

1.阀门流量特性实验

将测试阀门按其尺寸安装在管路相应位置上，开动变频器使其频率按指定速率上升，水泵转速上升，阀门两侧压差随之变化，同时得到对应的流量值。当阀门两侧压差值到达其最大压差值或运行频率到达50HZ时，变频器自动减速停机。记录流量传感器和压差传感器的数值，绘出压差—流量特性曲线，完成该项试验。图8所示为流量平衡阀流量特性曲线的测试结果。

图8： 流量平衡阀流量—压差曲线

2.阀门开度特性实验

将带有执行器的调节阀装在管路上，调节阀门上的开度来调节流量，同时将阀门两端压差控制在100kPa，得到开度—流量特性曲线。如图9所示。

图9： 开度—流量曲线

3.阀门流量系数、阀门流阻系数测试

将阀门两端压差控制在100kPa，测得此时阀门的流量 ，利用公式（1），就可求出流量系数 ，而阻力系数 利用公式（2）计算，其中V为阀门管道流速，由公式（3）计算，D为阀门公称直径。以上过程在输入测试选项后，由计算机自动完成生成报表。

4.减压阀及压差控制阀调压试验

利用本实验台可以测试减压阀输出压力及流量与输入压力的变化曲线；

利用本实验台可以测试压差控制阀两端压差及流量与输入压力的变化曲线。

5.阀门流量特性界面及打印生成图表1

阀门流量特性试验测试报表

试验设置参数

压差—流量数值表2

压差—流量曲线

多功能阀门流动特性实验台运用LabVIEW编程开发出测试软件，实现了流体控制中流动情况的模拟与流体控制元件的测试，对各测量点及实验设备运行状态实现了实时监控，自动生成满足国家标准及欧洲标准的表格及曲线，大大提高了测试效率，为科研单位及生产企业进行流体控制技术研究和产品开发提供了有力的工具。

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阀门流动特性实验台，可实现如下基本测试功能：⑴阀门流量-压差特性曲线；（2）阀门流量-开度特性曲线；（3）阀门流量系数；（4）阀门流阻系数；（5）减压阀及压差控制阀调压试验；（6）水泵工作特征曲线测试及变频工作特征曲线测试；（7）其他流体设备及管件流量-阻力特征测试。

同时可根据用户需求，增加新的测试功能。

（1）水源热泵属可再生能源利用技术。

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。所以说，水源热泵利用的清洁的可再生能源的一种技术。

（2）水源热泵运行效率高、费用低、节能。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，比冬季室外空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。设计良好的水源热泵机组与电采暖相比，可减少70%以上的电耗。

（3）水源热泵运行稳定可靠。

水体的温度一年四季相对稳定，特别是地下水，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵的冷热源。因此，使得热泵机组运行可靠、稳定，也不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

（4）水源热泵环境效益显著。

水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

（5）一机多用，应用范围广。

水源热泵系统可供暖、供冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替代锅炉和空调两套装置。特别是对于同时有供暖和供冷要求的建筑物，水源热泵有明显的优点。不仅节省了大量能源，而且减少了设备的初投资。

（6）可利用的水源问题。

水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异相当大的。所以在不同地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。能否找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件，且水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

（7）水层的地理结构问题。

对于从地下取水回灌的使用，必须考虑到所用的地质结构，确保可以在经济合理的条件下打井找到合适的水源，同时还应保持用水回灌得以实现。

（8）水源热泵投资的经济性。

水源热泵的运行效率较高、费用较低，但与传统的供热供冷方式相比，在不同的需求的条件下，其投资经济性会有所不同。据有关资料介绍通过对水源热泵冷热水机组、空气源热泵、溴化锂直燃机、水冷冷水机组加燃油锅炉四种方案进行经济比较，水源热泵冷热水机组初投资最小。

污水源热泵是水源热泵的一种。众所周知，水源热泵的优点是水的热容量大，设备传热性能好，所以换热设备较紧凑；水温的变化较室外空气温度的变化要小，因而污水源热泵的运行工况比空气源热泵的运行工况要稳定。处理后的污水是一种优良的引人注目的低温余热源，是水/水热泵或水/空气热泵的理想低温热源。