一种储热实验系统及其控制与检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种储热实验系统及其控制与检测装置，可以实现针对储热系统与储热装置实验过程的控制与性能检测。该装置由参数测量模块组、信号转换模块组、计算单元模块、分析检测模块、存储单元模块和控制模块组等组成。该装置可以实现针对不同规模和工况参数的储热系统与储热装置实验与运行过程中各种状态参数的快速、高精度控制和性能检测与诊断，并能满足压缩空气储能系统中的储热关键部件研发与测试。

【技术实现步骤摘要】
一种储热实验系统及其控制与检测装置
本技术属于热能储存与控制交叉领域，涉及一种储热实验系统及其控制与检测装置，该控制与检测装置可以针对储热实验系统中不同规模和工况参数的储热装置在实验与运行过程中各种状态参数的快速、高精度控制和性能检测与诊断，并能满足压缩空气储能系统中的储热关键部件研发与测试。
技术介绍
储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热或低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求之间不匹配、提高系统能源利用率的关键技术。储热技术能够有效提高能源综合利用水平，对于电网调峰、太阳能热利用、工业余热回收和建筑节能等领域都具有重要的应用价值。大规模储热技术在传统电力系统、可再生能源和工业余热回收利用等领域具有非常重要的作用。然而目前相对于需求的快速发展，新型大规模储热技术的发展速度较为缓慢。其主要原因之一在于大规模储热单元或系统接入原有热能系统之前，需要开展大周期、全功率的示范运行验证与性能检测研究。因此需要适合非稳态的大规模储热系统控制和检测装置，应用于大规模储热实验与检测平台，满足大功率、高温压范围、快响应和高精度的要求，以精确获得大尺度储热单元内部的流动传热机理和储热单元性能，为突破大规模储热系统的关键技术提供必要仪器设备，为可再生能源与大规模储热的集成控制与联合运行技术等提供有力的支持。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点和不足，本技术提出了一种储热实验系统及其控制与检测装置，该控制与检测装置可以针对储热实验系统中不同规模和工况参数的储热装置在实验与运行过程中各种状态参数的快速、高精度控制和性能检测与诊断，并能满足压缩空气储能系统中的储热关键部件研发与测试。本技术为解决其技术问题所采取的技术解决方案是：一种储热实验系统，至少包括一高温工质存储单元、一低温工质存储单元和一被测储热装置，其特征在于，所述高温工质存储单元的出口管路经并联的第一支路和第二支路与所述被测储热装置的进口管路连通，其中，所述高温工质存储单元的出口管路上至少设置一流体驱动元件，所述第一支路上至少设置一控制阀门和一加热器，所述第二支路上至少设置一控制阀门和一冷却器，所述被测储热装置的进口管路上至少设置一流量计、一压力传感器和一温度传感器；所述被测储热装置的出口管路经一控制阀门与所述低温工质存储单元的进口管路连通，其中，所述被测储热装置的出口管路上至少设置一压力传感器、一温度传感器和一流量计，所述低温工质存储单元的进口管路上至少设置一冷却器，所述被测储热装置的内腔中布设有多个温度传感器，用以测量所述被测储热装置内部的温度分布，所述被测储热装置的外壁上至少设置一热流传感器，用以测量所述被测储热装置外壁散热的热流。优选地，所述高温工质存储单元为一高温工质储罐，所述低温工质存储单元为一低温工质储罐或外界环境，所述流体驱动元件为泵、压缩机或风机的一种或多种的组合。优选地，所述被测储热装置内腔中的多个温度传感器，沿流体流动方向间隔布置在所述被测储热装置的内腔中。本技术还提供了一种上述储热实验系统的控制与检测装置，用于对所述储热实验系统的实验过程进行控制，并实现对其中的被测储热装置性能进行检测，所述控制与检测装置包括参数测量模块组、信号转换模块组、计算单元模块、分析检测模块和控制模块组，其特征在于，--所述参数测量模块组，至少包括温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块和热流测量模块，分别用以采集所述储热实验系统中各对应部件的参数信息，其中，所述温度测量模块与所述储热实验系统中的各温度传感器通信连接，所述压力测量模块与所述储热实验系统中的各压力传感器通信连接，所述流量测量模块与所述储热实验系统中的各流量计通信连接，所述热流测量模块与所述储热实验系统中的热流传感器通信连接；--所述控制模块组，至少包括泵控制模块、加热器控制模块、冷却器控制模块和阀门控制模块，分别用以控制所述储热实验系统中各对应执行部件，其中，所述泵控制模块与所述储热实验系统中的流体驱动元件通信连接，所述加热器控制模块与所述储热实验系统中的加热器通信连接，所述冷却器控制模块与所述储热实验系统中的冷却器通信连接，所述阀门控制模块与所述储热实验系统中的各控制阀门通信连接；--所述信号转换模块组，至少包括第一信号转换模块、第二信号转换模块和第三信号转换模块，其中，所述第一信号转换模块，其输入端与所述参数测量模块组中的各测量模块通信连接，其输出端与所述计算单元模块的输入端通信连接，用以将各测量模块采集的参数信息转换为数字信号并输出至所述计算单元模块；所述第二信号转换模块，其输入端与所述储热实验系统中的流体驱动元件、加热器、冷却器、各控制阀门的信息反馈端通信连接，其输出端与所述计算单元模块的输入端通信连接，用以将所述储热实验系统中各执行部件的反馈信息转换为数字信号并输出至所述计算单元模块；所述第三信号转换模块，其输入端与所述计算单元模块的输出端通信连接，其输出端与所述控制模块组中的各控制模块通信连接，用以将所述计算单元模块生成的各控制信号对应输出至所述控制模块组中的各控制模块；--所述计算单元模块，至少包括解耦控制单元和预测控制单元，所述计算单元模块基于控制目标及输入的参数信息和反馈信息，并分别通过所述解耦控制单元和预测控制单元的解耦控制运算和预测控制运算生成状态信息参数及控制信号，所述状态信息参数输出至所述分析检测模块，所述控制信号输出至所述控制模块组中的各对应控制模块；--所述分析检测模块，用以对所述计算单元模块输入的状态信息参数进行实时分析，实现对所述储热实验系统的性能检测。优选地，所述控制与检测装置还包括一存储单元模块，所述存储单元模块分别与所述第一信号转换模块、第二信号转换模块、分析检测模块的输出端通信连接，用以存储实验过程中所述储热实验系统中的各类状态信号、控制信号和分析检测信息结果。本技术的储热系统控制与检测装置，其运行过程为：所述温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块和热流测量模块分别接收温度、压力、流量和热流信号并通过所述第一信号转换模块转换为数字信号输出至计算单元模块；所述流体驱动元件、加热器、冷却器、各控制阀门的反馈信号通过所述第二信号转换模块转换为数字信号输出至计算单元模块；所述计算单元模块基于控制目标与收到的信号通过解耦控制运算和预测控制运算将控制信号通过第三信号转换模块输出至所述控制模块组中的各对应控制模块，即将所述储热实验系统中流体驱动元件、加热器、冷却器和各控制阀门的控制信号，分别通过泵控制模块、加热器控制模块、冷却器控制模块和阀门控制模块，输出至流体驱动元件、加热器、冷却器和各控制阀门，以实现快速与高精度的控制；所述分析检测模块通过对计算单元模块输出的状态参数进行实时分析，实现对储热系统与装置的性能检测；在整个过程中，所述储热实验系统中各温度、压力、流量、热流信息及流体驱动元件、加热器、冷却器和各控制阀门的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储热实验系统，至少包括一高温工质存储单元、一低温工质存储单元和一被测储热装置，其特征在于，/n所述高温工质存储单元的出口管路经并联的第一支路和第二支路与所述被测储热装置的进口管路连通，其中，所述高温工质存储单元的出口管路上至少设置一流体驱动元件，所述第一支路上至少设置一控制阀门和一加热器，所述第二支路上至少设置一控制阀门和一冷却器，所述被测储热装置的进口管路上至少设置一流量计、一压力传感器和一温度传感器；/n所述被测储热装置的出口管路经一控制阀门与所述低温工质存储单元的进口管路连通，其中，所述被测储热装置的出口管路上至少设置一压力传感器、一温度传感器和一流量计，所述低温工质存储单元的进口管路上至少设置一冷却器，/n所述被测储热装置的内腔中布设有多个温度传感器，用以测量所述被测储热装置内部的温度分布，所述被测储热装置的外壁上至少设置一热流传感器，用以测量所述被测储热装置外壁散热的热流。/n

【技术特征摘要】
1.一种储热实验系统，至少包括一高温工质存储单元、一低温工质存储单元和一被测储热装置，其特征在于，
所述高温工质存储单元的出口管路经并联的第一支路和第二支路与所述被测储热装置的进口管路连通，其中，所述高温工质存储单元的出口管路上至少设置一流体驱动元件，所述第一支路上至少设置一控制阀门和一加热器，所述第二支路上至少设置一控制阀门和一冷却器，所述被测储热装置的进口管路上至少设置一流量计、一压力传感器和一温度传感器；
所述被测储热装置的出口管路经一控制阀门与所述低温工质存储单元的进口管路连通，其中，所述被测储热装置的出口管路上至少设置一压力传感器、一温度传感器和一流量计，所述低温工质存储单元的进口管路上至少设置一冷却器，
所述被测储热装置的内腔中布设有多个温度传感器，用以测量所述被测储热装置内部的温度分布，所述被测储热装置的外壁上至少设置一热流传感器，用以测量所述被测储热装置外壁散热的热流。


2.根据权利要求1所述的储热实验系统，其特征在于，所述高温工质存储单元为一高温工质储罐，所述低温工质存储单元为一低温工质储罐或外界环境，所述流体驱动元件为泵、压缩机或风机的一种或多种的组合。


3.根据权利要求1所述的储热实验系统，其特征在于，所述被测储热装置内腔中的多个温度传感器，沿流体流动方向间隔布置在所述被测储热装置的内腔中。


4.一种储热实验系统的控制与检测装置，用于对上述权利要求1至3任一项所述储热实验系统的实验过程进行控制，并实现对其中的被测储热装置性能进行检测，所述控制与检测装置包括参数测量模块组、信号转换模块组、计算单元模块、分析检测模块和控制模块组，其特征在于，
--所述参数测量模块组，至少包括温度测量模块、压力测量模块、流量测量模块和热流测量模块，分别用以采集所述储热实验系统中各对应部件的参数信息，其中，所述温度测量模块与所述储热实验系统中的各温度传感器通信连接，所述压力测量模块与所述储热实验系统中的各压力传感器通信连接，所述流量测量模块与所述储热实验系统中的各流量计通信连接，所述热流测量模块与所述储热实验系统中的热流传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，林曦鹏，陈海生，梁志松，字进远，彭珑，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，国家能源大规模物理储能技术毕节研发中心，
类型：新型
国别省市：北京;11