全功能鍋爐模擬測試實驗臺的製作方法

2023-07-22 01:12:16 1

本發明屬於鍋爐模擬設備技術領域，涉及一種全功能鍋爐模擬測試實驗臺。

背景技術：

隨著現代工業的日益發展，蒸汽使用的地方越來越多，產生蒸汽需要鍋爐，而鍋爐的穩定性安全性又是重中之重，所以鍋爐在研發以及測試中就需要佔用大量時間和電能。

又由於新的綠色智能蒸汽發生器完全以電為能源，每一臺新設備研發都需要大量測試，這些測試很大部分都是長期穩定性測試，會佔用大量能源，而其中絕大部分測試都可以使用模擬設備來進行長期運行測試，所以目前急需鍋爐模擬測試實驗臺用於代替真機測試減小能源浪費。

簡單來說，目前缺少一種能夠在不產生蒸汽的情況下模擬鍋爐的溫度以及模擬鍋爐內膽液面的波動的鍋爐模擬測試實驗臺。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種全功能鍋爐模擬測試實驗臺。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：全功能鍋爐模擬測試實驗臺，包括：

臺體；

內膽，其設置在所述臺體的下側；

儲水箱，其與所述內膽連接，用於為所述內膽供水；

控制顯示模塊，其設置在所述臺體上，用以接收或者發送各項數據以及信號，並顯示相應的數據；

波動模擬單元，其設置在所述內膽上並且與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽中液位波動；

加熱模擬單元，其與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽的溫度。

較佳的，所述內膽上設置有排水閥，所述排水閥與所述儲水箱連接，所述內膽通過所述排水閥向所述儲水箱排水從而模擬所述內膽的蒸發情況。

較佳的，所述內膽的內部設置有液位探針，所述波動模擬單元包括波動泵以及連接管，所述連接管的兩端均與所述內膽的底部連接並且其中一端位於所述液位探針的下側，所述波動泵設置在所述連接管上用以驅動所述內膽中的水不斷衝擊所述液位探針從而模擬加熱時的液面波動。

較佳的，所述加熱模擬單元包括PTC發熱片、散熱片以及風扇，所述風扇固定在所述臺體的下側且與所述PTC發熱片連接，所述PTC發熱片與所述散熱片連接。

較佳的，所述控制顯示模塊包括用以控制各部件工作的PLC。

較佳的，所述控制顯示模塊還包括信號模擬發生器，所述信號模擬發生器用以模擬所述內膽中的壓力。

較佳的，所述內膽上設置有伸入所述儲水箱的補水管，所述補水管上設置有補水泵，所述補水泵與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽的補水情況。

較佳的，所述儲水箱內設置有浮球開關，所述浮球開關與所述控制顯示模塊電連接。

較佳的，所述補水管上設置有濾網。

較佳的，所述內膽上設置有液位觀察管，所述液位觀察管的兩端分別連接在所述內膽的上端以及下端，用以觀察所述內膽中的液位。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1、提供了一種能夠在不產生蒸汽的情況下模擬鍋爐的溫度以及模擬鍋爐內膽液面的波動的鍋爐模擬測試實驗臺。

2、能夠將內膽中的水通過排水閥排到儲水箱中來模擬自然的蒸發效果。

3、波動模擬單元結構合理，通過波動泵的壓力實現衝擊的目的，能夠比較準備的模擬出內膽中液體沸騰時的效果，進一步提高相應數據的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的全功能鍋爐模擬測試實驗臺的結構圖；

圖2為本發明的內膽與儲水箱的結構示意圖；

圖3為本發明的加熱模擬單元的結構示意圖；

圖4為本發明的全功能鍋爐模擬測試實驗臺的示意圖。

圖中，100、臺體；200、內膽；210、排水閥；220、液位探針；230、補水管；240、濾網；250、補水泵；260、液位觀察管；300、儲水箱；310、浮球開關；410、波動泵；420、連接管；510、PTC發熱片；520、散熱片；530、風扇。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種全功能鍋爐模擬測試實驗臺，包括：臺體100、內膽200、儲水箱300、控制顯示模塊(圖中未標出)、波動模擬單元(圖中未標出)以及加熱模擬單元(圖中未標出)，通過上述部件，可以模擬鍋爐在加熱時的加熱情況以及加熱過程中的液面波動情況，從而實現節約能耗的目的。

其中，臺體100就是試驗臺本體，其臺面以上用於安裝控制顯示模塊，其臺面以下中空，用於安裝內膽200、儲水箱300、波動模擬單元以及加熱模擬單元，並且臺體100的臺面可用於放置筆記本電腦，這樣方便實驗時進行調試。

內膽200就是蒸汽發生器中的容器，用於產生蒸汽，在本試驗臺中，其設置在所述臺體100的下側，並且內膽200在實驗時不加熱。

內膽200由全密封聚碳酸酯(PC)製成，並通過固定支架安裝於臺體100下側的側面偏上位置。

儲水箱300，其與所述內膽200連接，用於為所述內膽200供水；因為實驗臺專門設計用於免控制器模擬，所以內膽200並沒有被加熱，所有溫度壓力等信號皆由其它外圍配件來模擬，而內膽200液位波動和補水模擬還是需要內膽200本身配合儲水箱300來完成。

控制顯示模塊，其設置在所述臺體100上，用以接收或者發送各項數據以及信號，並顯示相應的數據。

更進一步的說，控制顯示模塊包括PLC(CPU222CN、EM235、EM231、TPC7062KX)、信號發生器、信號變送器、各種繼電器、電錶、指示燈；控制顯示模塊在臺體100的檯面上時，上半部分中間為各種信號指示燈，左右分別為實驗臺輸入電流表和模擬量輸出電壓表；下半部分左邊為各種信號切換/調整開關和24V供電外接，中間為PLC顯示屏，右邊為出氣口溫度/壓力信號發生器調節模塊。

通過控制顯示模塊，可以輸入各種信號，並控制試驗臺進行實驗，並通過電錶、PLC顯示屏以及各種指示燈反饋模擬結果。

波動模擬單元，其設置在所述內膽200上並且與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽200中液位波動；簡單來說，就是控制顯示模塊控制波動模擬單元工作，波動模擬單元使內膽200中的水不斷的循壞，製造出液面的波動，類似於內膽200在加熱時，水沸騰後產生的波動。

加熱模擬單元，其與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽200的溫度，控制顯示模塊控制加熱模擬單元發熱，模擬內膽200的溫度，從而得到模擬量。

該實驗臺包含了真機所有功能，並且兼容油溫機等，還可以通過更換CPU來模擬更多的設備，雖然部分點位需要切換為外置輸入，但是在測試應用方面來說還是有極大的優勢。

首先，它不需要佔用工位也不需要消耗大量電能就能滿足絕大部分測試需求，按照設計實驗臺之前的測試統計來看不需要半年就能收回實驗臺投入成本；其次，該實驗臺在使用時可直接寫入成品程序到PLC進行模擬，減少了程序更改過程中出錯的機率。而且實驗臺操作面板擁有大量指示燈和儀表用於直觀觀察設備運行情況更方便程序測試時故障檢測，實驗臺頂端擁有10V直流電壓表可以直觀的觀察EM235模擬量信號輸出情況，可以更快更直觀的判斷無輸出故障。

在配件精度方面部分達到甚至超越真機的程度，所以很多測試數據可以直接用於報告編寫。

實驗臺還可以根據需求直接介入真機內膽200測試，後期還可以通過升級小尺寸真機內膽200以極小的功率完成幾乎一樣的測試效果。

由於內膽200無加熱裝置所以模擬效果與真機有一定的差別，但是在程序穩定性、BUG檢查、程序設計完整度測試、配件信號匹配測試、不同工況模擬等方面具有很大的優勢，不僅節能而且安全，可以無人值守全天候運行。

如圖1、圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述內膽200上設置有排水閥210，所述排水閥210與所述儲水箱300連接，所述內膽200通過所述排水閥210向所述儲水箱300排水從而模擬所述內膽200的蒸發情況。

在實際的模擬過程中，由於內膽200是不進行實質的加熱並產生蒸汽的，所以內膽200中的水也不會被蒸發減少，為了更真實的貼合實際情況，所以設置了排水閥210，簡單來說，就是將內膽200中的水通過排水閥210排到儲水箱300中來模擬自然的蒸發效果；更確切的說調節好排水閥210使內膽200正常排水符合所模擬的內膽200和功率對應的蒸發比例。

如圖1、圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述內膽200的內部設置有液位探針220，液位探針220靠近內膽200的側壁，其位於內膽200的內部，並且吊在內膽200的頂部。

所述波動模擬單元包括波動泵410以及連接管420，所述連接管420的兩端均與所述內膽200的底部連接並且其中一端位於所述液位探針220的下側。

所述波動泵410設置在所述連接管420上用以驅動所述內膽200中的水不斷衝擊所述液位探針220從而模擬加熱時的液面波動。

在實際模擬過程中，波動泵410與控制顯示模塊電連接，並且控制顯示模塊控制撥動泵工作，利用波動泵410的壓力不斷的將水排到液位探針220的下側，使其衝擊液位探針220。

上述的波動模擬單元結構合理，通過波動泵410的壓力實現衝擊的目的，能夠比較準備的模擬出內膽200中液體沸騰時的效果，進一步提高相應數據的可靠性。

如圖3所示，在上述實施方式的基礎上，所述加熱模擬單元包括PTC發熱片510、散熱片520以及風扇530。

模擬加熱時使用PTC發熱片510加散熱塊組成，由於PTC擁有自恆溫特性，所以即使控制出現故障也不會導致它無限升溫損壞實驗設備。

控溫信號由0-5V/0-10V模擬量轉PWM信號模塊輸出佔空比信號，通過輸入開關信號給可控矽來控制PTC發熱片510的實時溫度，PTC發熱片510安裝在壓鑄鋁製散熱板上，散熱板分為5個溫度區，溫度由高到低分別為：內膽200上溫度—出氣口溫度—內膽200下溫度—線圈溫度—備用。

其中，內膽200上下溫度位置相對PTC固定，而出氣口和線圈溫度模擬則可調整，這樣則能適用於不同設備發熱情況。

實驗臺還設計有一個用於切換出氣口溫度信號源的切換開關，用於切換自動溫度/手動溫度模擬，自動時模擬設備實際運行情況來測試其它部位工作情況，手動時通過信號發生器模擬設備出氣口測溫異常等異常狀況。

所述風扇530固定在所述臺體100的下側且與所述PTC發熱片510連接，所述PTC發熱片510與所述散熱片520連接。

PTC發熱片510安裝在實驗臺下部背面，風扇530固定於臺體100下側的鈑金上由內向外吸風，設備開啟模擬時風扇530持續低速運轉保證散熱片520有比較明顯的溫度分區，在設備補水階段風扇530跟隨補水泵250同時高速運轉模擬冷水進入內膽200引起的溫度變化，該風扇530還可以根據不同需求調整補水時的速度便於模擬不同設備。

如圖1所示，在上述實施方式的基礎上，所述控制顯示模塊包括用以控制各部件工作的PLC(圖中未標出)，PLC用於補水泵250、波動泵410、PTC發熱片510等部件按照設定的程序工作。

在上述實施方式的基礎上，所述控制顯示模塊還包括信號模擬發生器(圖中未標出)，所述信號模擬發生器用以模擬所述內膽200中的壓力。

通過信號模擬發生器來實現壓力模擬，不僅比較安全，操作起來比較簡單。

如圖1、圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述內膽200上設置有伸入所述儲水箱300的補水管230，所述補水管230上設置有補水泵250，所述補水泵250與所述控制顯示模塊電連接，用以模擬所述內膽200的補水情況。

正常工作時首先必須保證儲水箱300接近滿水位，這樣在水被補充到內膽200後不會觸發浮球開關310報警，在加熱中一旦水位過低觸發液位繼電器給出缺水信號時，PLC會根據設置條件通過O/1輸出高電位驅動繼電器來啟動補水泵250補水，為了使內膽200溫度和壓力波動達到最小，通常通過程序設置補水泵250為間斷補水，多次少量補水避免一次性大量補充冷水吸熱過多降低爐溫影響輸出溫度和壓力的穩定性。

如圖1、圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述儲水箱300內設置有浮球開關310，所述浮球開關310與所述控制顯示模塊電連接，當儲水箱300處於低液位時，則發出警報，避免沒有水可供內膽200補充。

如圖1、圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述補水管230上設置有濾網240，濾網240能夠過濾掉儲水箱300中的雜物，避免雜物進入內膽200中，從而損壞內膽200。

如圖2所示，在上述實施方式的基礎上，所述內膽200上設置有液位觀察管260，所述液位觀察管260的兩端分別連接在所述內膽200的上端以及下端，用以觀察所述內膽200中的液位。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。