[發明專利]一種基于溫度測量的盤管冰厚檢測方法及傳感器和系統

有效

• 申請號: 202110620758.5
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113375620B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 孟祥來;何飛杰;郭盛楨;王宜新
• 申請（專利權）人: 杭州華電華源環境工程有限公司
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 陳煒

本發明公開了一種基于溫度測量的盤管冰厚檢測方法及傳感器和系統?，F有技術中利用兩個電極之間電導率變化的方式檢測冰厚，其能夠實現冰層厚度無極檢測，但是其檢測精度依賴于水體的電導率保持穩定，而蓄冰裝置在長時間使用中水質會變化，進而導致電導率變化，使得該類冰厚檢測裝置難以在長期使用中保持可靠性；本發明利用蓄冰盤管外側的冰環中存在溫度梯度的特點，利用盤管外側同一位置的溫度變化獲得盤管外側的冰厚變化情況，從而實現了蓄冰盤管冰層厚度的無級檢測。本發明僅需要使用一至兩個溫度傳感器配合算法即可實現冰層厚度的無級檢測。相比于現有利用多個溫度傳感器進行有級溫度檢測的方案，本發明既降低了設備成本，又提高了檢測精度。

技術領域

本發明屬于蓄冰設備技術領域，具體涉及一種基于溫度測量的盤管冰厚檢測方法及傳感器和系統。

背景技術

對于蓄冰盤管而言，測量盤管上的環形冰層的厚度十分重要，能夠有效指導蓄冰和融冰的進程；現有技術中也有利用液位變化來判斷蓄冰裝置內部整體冰量的技術方案，但是該方法無法對裝置內不同位置的冰量進行判斷；由于蓄冰裝置各區域融冰的不均勻性，故單獨采用液位傳感器已無法滿足對制冰過程的區域控制。

現有的冰厚傳感器包括如下類型：一.利用沿盤管徑向分布的多個溫度傳感器進行冰層厚度的有級檢測，利用被覆蓋的溫度傳感器數量來粗略判斷冰層厚度，其存在需要的傳感器數量，且無法實現無級檢測的缺陷。二.利用兩個電極板之間電導率變化的方式檢測冰厚，其能夠實現冰層厚度無極檢測，但是其檢測精度依賴于水體的電導率保持穩定，而蓄冰裝置在長時間使用中水質會逐漸變化，進而導致電導率的變化，使得該類冰厚檢測裝置難以在長期使用中保持可靠性；此外，該類冰厚傳感器還存在成本高且安裝困難的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于溫度測量的盤管冰厚檢測方法及傳感器和系統。

第一方面，本發明提供第一種冰厚檢測方法，其具體步驟如下：

步驟一、檢測盤管被測位置外側預設位置處的溫度值T_s，并測得的溫度值T_s代入式(1)，解出冰環半徑r₃；預設位置與盤管外側壁間隔設置。

其中，T_b為盤管被測位置中的載冷劑溫度；r_s為檢測溫度處到蓄冰盤管(5)軸線的距離；r₂為盤管外半徑；r₁為盤管內半徑；α_b為盤管內壁與管內載冷劑的對流換熱系數；λ_t為盤管熱導率；λ_ice為冰的熱導率。

步驟二、計算盤管被測位置的冰厚δ_ice＝r₃-r₂。

作為優選，步驟一中，僅在測得的溫度值T_s＜0℃時求解冰環(6)半徑。

作為優選，檢測溫度值T_s的預設位置到蓄冰盤管軸線的距離r_s滿足下述表達式：

其中，r_max為被測位置的最大冰環半徑，r₂為盤管外半徑；a為調整系數，取值為2～4。

第二方面，本發明提供第二種冰厚檢測方法，其具體步驟如下：

步驟一、在不同的載冷劑溫度下，對盤管被測位置外側的預設位置的溫度值T_s與冰厚δ_ice進行試驗標定，分別建立不同載冷劑溫度下溫度值T_s與冰厚δ_ice的映射關系，或直接建立載冷劑溫度、溫度值T_s為自變量，冰厚δ_ice為因變量的映射關系。