闭式太阳集热器检测系统的流量控制.pdf

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1、364电力与能源第33卷第4期2012年8月闭式太阳集热器检测系统的流量控制钟毓宁，李明云，成家宝(湖北工业大学机械工程学院，武汉430068)摘要：闭式太阳能集热器的热性能检测，对系统的循环水流量的稳定性要求较高。介绍了太阳集热器热性能测试系统中流量的要求、特点以及在闭式循环系统中的流量控制方法，描述了控制回路的硬件组成、软件设计等。说明了基于图形化软件LABVIEW进行编程，采用变频器，通过PID算法，结合一些数据处理，将流量稳定在国标规定的稳定值内。关键词：LABVIEW；流量检测；PID变频控制；数据处理基金项目：湖北省质检院《流动式太阳能热利用产

2、品热性能测试系统设计制造~(200910052)中图分类号：TK519文献标志码：B文章编号：2095—1256(2012)04—0364一O3TheClosedTypeSolarHeatCollectorDetectionSystemofFlowControlZhongYuning，LiMingyun，ChengJiabao(SchoolofMechanicalEngine，HubeiUniv．ofTechnology，Wuhan430068，China)循环的动力由安装在大水箱和小水箱之间的单相0引言变频水泵获得，水泵后面安装的电磁流量计可以闭式太阳能

3、集热器的热性能检测，对系统的测定水循环的流量。为了保证运行安全，循环系循环水流量的稳定性有很高的要求。根据试验方统中安装了若干排气阀及手动控制阀。循环水的法(GB／T4271—2007)的要求，在太阳能集热器检流量采用工控机控制，利用流量计反馈的信息控测过程中循环水流量必须保持稳定，流量在设定制流量的稳定。见图1。值的±1以内的时间必须超过15min。本文探讨的是一种车载移动式太阳能集热器检测系统，整个循环系统是安装在车，管径较细、管路高高低低弯曲复杂，而且要求在温度不同的(最高可达到70℃)多个工况下工作，为了保证流量稳定对控制系统的要求很高。本文将采用

4、一种比较先进的控制方案，该方案利用LABVIEW软件内自带的PID工具包，实现流量的负反馈控制。控制单相变频器控制单相电机的转速，把流量稳定到标准要求的设定值±1以内，并可以在流量计的测定范围(0～G辐照计；FS风速传感器；Ta环境温度传感器；J1-J2加热0．2kg／s)内任意设定流量。箱；B1、B2混水泵；B3流量泵；T1一T6温度传感器；F1-F5手动阀；L电磁流量计；H1一H2电加热丝；LS冷水机；YC压差计；Y1闭式水循环系统压力计；P1排气阀；P1一P3安全阀；PZ膨胀箱；K1一K4快速接头；G1一G2过滤器；PF旁通阀；GZ太阳跟踪架；设定流

5、量Mo。平板型集热器和真空管集热器热性能参数的图1闭式水循环系统测定，按GB／T4271—2007~太阳能集热器热性能集热器效率等的各种参数根据进水口、出水试验方法》布置。在热性能测定过程中，循环工质口的温度、太阳辐照和流量测量值计算。太阳能水从大水箱(250L)流出，经过二次加热小水箱热水器的热性能要实现四个工况的检测，检测中(18L)进入太阳能集热器，再从集热器的出口流工质水温可能超过75℃，在流动过程中产生气向膨胀箱，经冷水机冷却后返回大水箱。工质水泡，可能影响电磁流量计的计量，所以在水循环钟毓宁，等：闭式太阳集热器检测系统的流量控制365装置的一些

6、位置如大水箱的上面、小水箱旁边所选电磁流量计的以及集热器的出水口安装排气阀。测定时先把误差小于0．25，量程大水箱注满水，然后启动流量水泵，沿水流方向可以选定，根据太阳能依次开启排气阀，排出系统中的气泡。膨胀箱热水器测定的要求取0和在一些安装在重要位置上的手动调节阀，是～0．2kg／s(对应的输为了保证闭式循环的安全。出电流信号为4～2OmA)。循环水的流2循环水流量的控制量控制效果与流量计的流量的测控系统采样时间有关，根据大l研华Pc工控机的由流量水泵、变频量的试验可知，采样时器、研华PCI一171O由I哪I间选定在500ms能够模数转换卡和PCI一+满

7、足控制的要求。采用1730数字I／o卡，电智能适配器单相变频器多点采样取平均值，可++磁流量计、研华工控以消除在检测过程中的电磁流量计I变频水泵机(内部装有随机误差和外部干扰而LABVIEW软件)、图2流量测控图引起的错误数据。PID图4采样控制周期流程SM100一AHART协议转RS232智能适配器等参数根据试验流量和工部件组成。其中，单相变频水泵为循环系统提供∞咖堰OO00O动力，横河一体型电磁流量计根据测定的流量产生∞0∞00』9994238644"-'20mA的电流信号。该信号经过智能适配器通过串口传送到工控簧8ggg苫苫=兮g蓦8S2=机上，由带

8、PID功能的LABVIEW软件对信号处受受兰苎§6-：盎竖§苎理后