[發明專利]一種儲熱實驗系統及其控制與檢測裝置

有效

• 申請號: 202010290180.7
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN111413126B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王亮;林曦鵬;陳海生;梁志松;字進遠;彭瓏
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;國家能源大規模物理儲能技術（畢節）研發中心
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;F28D20/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

1.一種儲熱實驗系統的控制與檢測裝置，用于對儲熱實驗系統的實驗過程進行控制，并實現對其中的被測儲熱裝置性能進行檢測，所述控制與檢測裝置包括參數測量模塊組、信號轉換模塊組、計算單元模塊、分析檢測模塊和控制模塊組，其特征在于，

所述儲熱實驗系統，包括一高溫工質存儲單元、一低溫工質存儲單元和一被測儲熱裝置，其中，所述高溫工質存儲單元的出口管路經并聯的第一支路和第二支路與所述被測儲熱裝置的進口管路連通，其中，所述高溫工質存儲單元的出口管路上至少設置一流體驅動元件，所述第一支路上至少設置一控制閥門和一加熱器，所述第二支路上至少設置一控制閥門和一冷卻器，所述被測儲熱裝置的進口管路上至少設置一流量計、一壓力傳感器和一溫度傳感器；所述被測儲熱裝置的出口管路經一控制閥門與所述低溫工質存儲單元的進口管路連通，其中，所述被測儲熱裝置的出口管路上至少設置一壓力傳感器、一溫度傳感器和一流量計，所述低溫工質存儲單元的進口管路上至少設置一冷卻器；所述被測儲熱裝置的內腔中布設有多個溫度傳感器，用以測量所述被測儲熱裝置內部的溫度分布，所述被測儲熱裝置的外壁上至少設置一熱流傳感器，用以測量所述被測儲熱裝置外壁散熱的熱流；

--所述參數測量模塊組，至少包括溫度測量模塊、壓力測量模塊、流量測量模塊和熱流測量模塊，分別用以采集所述儲熱實驗系統中各對應部件的參數信息，其中，所述溫度測量模塊與所述儲熱實驗系統中的各溫度傳感器通信連接，所述壓力測量模塊與所述儲熱實驗系統中的各壓力傳感器通信連接，所述流量測量模塊與所述儲熱實驗系統中的各流量計通信連接，所述熱流測量模塊與所述儲熱實驗系統中的熱流傳感器通信連接；

--所述控制模塊組，至少包括泵控制模塊、加熱器控制模塊、冷卻器控制模塊和閥門控制模塊，分別用以控制所述儲熱實驗系統中各對應執行部件，其中，所述泵控制模塊與所述儲熱實驗系統中的流體驅動元件通信連接，所述加熱器控制模塊與所述儲熱實驗系統中的加熱器通信連接，所述冷卻器控制模塊與所述儲熱實驗系統中的冷卻器通信連接，所述閥門控制模塊與所述儲熱實驗系統中的各控制閥門通信連接；

--所述信號轉換模塊組，至少包括第一信號轉換模塊、第二信號轉換模塊和第三信號轉換模塊，其中，

所述第一信號轉換模塊，其輸入端與所述參數測量模塊組中的各測量模塊通信連接，其輸出端與所述計算單元模塊的輸入端通信連接，用以將各測量模塊采集的參數信息轉換為數字信號并輸出至所述計算單元模塊；

所述第二信號轉換模塊，其輸入端與所述儲熱實驗系統中的流體驅動元件、加熱器、冷卻器、各控制閥門的信息反饋端通信連接，其輸出端與所述計算單元模塊的輸入端通信連接，用以將所述儲熱實驗系統中各執行部件的反饋信息轉換為數字信號并輸出至所述計算單元模塊；

所述第三信號轉換模塊，其輸入端與所述計算單元模塊的輸出端通信連接，其輸出端與所述控制模塊組中的各控制模塊通信連接，用以將所述計算單元模塊生成的各控制信號對應輸出至所述控制模塊組中的各控制模塊；

--所述計算單元模塊，至少包括解耦控制單元和預測控制單元，所述計算單元模塊基于控制目標及輸入的參數信息和反饋信息，并分別通過所述解耦控制單元和預測控制單元的解耦控制運算和預測控制運算生成狀態信息參數及控制信號，所述狀態信息參數輸出至所述分析檢測模塊，所述控制信號輸出至所述控制模塊組中的各對應控制模塊；

--所述分析檢測模塊，通過對所述計算單元模塊輸出的狀態信息參數進行實時分析，實現對所述儲熱實驗系統的性能檢測。

2.根據權利要求1所述的控制與檢測裝置，其特征在于，所述控制與檢測裝置還包括一存儲單元模塊，所述存儲單元模塊分別與所述第一信號轉換模塊、第二信號轉換模塊、分析檢測模塊的輸出端通信連接，用以存儲實驗過程中所述儲熱實驗系統中的各類狀態信號、控制信號和分析檢測信息結果。

3.根據權利要求1所述的控制與檢測裝置，其特征在于，所述溫度測量模塊適配的溫度傳感器包括熱電偶、熱敏電阻、熱電阻、熱電堆、數字溫度傳感器中的一種或兩種以上的組合，所述壓力測量模塊適配包括壓力傳感器、數字式壓力計和差壓傳感器中的一種或兩種以上的組合，所述流量測量模塊適配包括質量流量計、渦輪流量計、孔板流量計、電磁流量計、超聲流量計和渦街流量計中的一種或兩種以上的組合。