摘要：介绍了燃气采暖热水炉的水阻力性能测试要求，论述了水阻力测试自动试验台的设计原理和实现功能。

关键词：燃气采暖热水炉  水阻力  自动采集  压差流量曲线图。

1 引言

GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》已于2011年7月1日起正式实施，该标准从技术水平，产品的安全性、可靠性、能效性等都与欧洲接轨。其中还规定了水阻力的试验要求。这项要求主要是测试燃气采暖炉中循环水泵的性能，以及燃气采暖炉自身采暖系统管路设计的合理性。例如，管路设计中是否有死角，管径的大小是否合适，这些都会影响到水泵的扬程。循环水泵输送热水到暖气片、地暖等采暖装置末端，水泵性能的好坏直接影响到实际的采暖效果。水泵的扬程要与采暖系统阻力相匹配，否则将会导致水泵不能满足要求，甚至不能正常工作。新国标中这项性能的要求就是要测量采暖炉采暖系统的自身阻力，在其自身阻力下循环水泵压力差与流量的关系。测试的水泵压差流量曲线与厂家说明书中的水泵压差流量曲线作对比，防止以次充好，以小充大等现象的发生，更好的为产品质量把关。

2 标准要求

GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》中6.9 水阻力性能要求：在7.9条的试验条件下，器具的水阻力应符合制造商在技术说明书中给出的水阻力或压力曲线。

7.9水阻力试验：

 测试器具对水的阻力（单位为kPa）时，实验用水的流量应对应于器具在额定热输入状态下运行，出水温度为80℃，回水温度60℃或制造商规定的数值。

 用环境温度下的水进行试验。 

试验装置如图1所示。在试验之前或之后，将两个试验管直接互相连接，测试其在不同流量时的自身阻力。

在相同的试验条件下，验证制造商为带有内部水泵的器具所提供的压力曲线。

3 自动测试试验台装置的研制

(1) 方案设计

根据标准要求，该自动试验台所需硬件主要包括：温度传感器、差压计、流量计、流量调节阀、数据采集模块、PC机。整个系统硬件结构如上图2所示。

该自动测试台通过安装有检测软件的PC机经数据采集控制模块，实时监测采暖系统的水流量，出回水压力差，控制阀门开度改变水流量，来达到自动采集调节水流量与水压差，绘制压力流量曲线等功能。完全不用人的干预，达到无人看守的自动测试功能。

(2) 硬件及软件设计

该系统硬件包括水路和电路。在管路系统设计中，水路的布局设计是个非常重要的问题。因为这项试验本身就是测水的阻力，所以水路的设计应尽量避免带入附加的管路阻力，管子一律选用管径为DN32的不锈钢管件，并在合适的位置安装排气阀，随时都可以将管路中的气体排出循环系统外。水路设计中还加入了采暖炉自动补水、泄水等功能，完全实现自动化。

在电路设计上，要根据测试系统中所选用的仪器、仪表来布置，该系统中各参数测量仪器均采用进口及国内先进的器件和测试技术而开发的，温度测量采用Pt100精度等级A级4-线制温度传感器,具有响应时间短、精确度高等特点。流量测量采用西门子德国原产电磁流量计精度0.25%，量程0.2～10.0m/s，电磁流量计根据法拉第电磁感应定律设计，其大小正比于介质流速和磁通密度，以及电极间的距离，信号电压用变送器转换成标准信号，方便数据采集，而且电磁流量计无节流部件，压力损失小，减少能耗，只与被测流体的平均速度有关，测量范围宽；只需经水标定后即可测量其他介质，无须修正。压力差测量采用美国SOLUTION差压变送器，测量范围：0～2.0MPa；精度0.25%，输出标准电流信号。流量调节阀选用Fisher的ET电动调节阀，进行远程控制。电磁阀选用德国berkert气动阀，实现不同水路的切换。数据采集模块选用研华的ADAM系列模块对各参数进行高精度采集与控制。系统各部件电路连接图，如图3所示。

测控部分设计中，主要采用PC机和各种数据采集模块相互配合，实现数据的采集、处理和控制。所选用的数据采集模块是一种传感器到计算机的智能接口模块，模块中包含有内建的单片机系统，可挂接在RS－485总线上被连接到任何一种计算机或终端上。在模块与主机间的通讯中使用了ASCII格式命令，从而可方便地使用任何一种高级语言对其进行编程。它们可提供多种功能，如对信号的滤波、对输入信号放大倍数的调整、A/D和D/A变换、数据比较以及数据通讯等。信号采集模块将采集到的信号转换成485信号，信号转换模块将485信号转换成232信号，计算机通过串行通讯的方式与各模块实现通讯。在硬件设计上，只占用PC机的一个串口，硬件连接方便，扩展容易。

软件设计方面，实现整个过程的自动化。将采暖炉安装好后，自动测试台将会对其进行自动补水，补水完毕后，测量出水泵的最大流量，根据最大流量来计算流量调节的步长，通过调节阀门开度来调节流量，当流量达到设定值后自动采集流量与压差，并实时的绘制出压差流量曲线图。

(3) 举例说明

下面以某厂家两用炉为例，来进一步明水阻力测试台所实现的功能。试验中需要采集的量有采暖水流量、采暖水温度、采暖进出水压力差，需要控制的量有流量调节阀、电磁阀等。试验控制流程如图4所示。

从流程图可以看出，试验基本上都是顺序进行的，整个试验过程都在电脑的监控之下，其中，所有的判断都是通过PC机采集各传感器的数据来进行的，而控制则是通过采集控制模块输出模拟量来完成对阀门的调节。程序界面如图5所示。

从程序界面中可以看出，在试验进行过程中，工作人员可以根据界面曲线图对整个试验进程中的各种参数变化过程有一个非常清楚的了解。

在数据采集方面，软件实现了水压差和水流量的采集100ms一次，并对采集到的数据进行准确的实时曲线显示，根据实测数据进行坐标自动变换，数据库存储，并对最后的测量结果求取平均值，相比于人工操作时只读取某一时刻压差值、流量值，测试数据更准确，提高了检测精度。

4 结论

综上所述，水阻力性能测试自动试验台，实现了试验过程的完全自动化，达到无人看守的自动测试过程。软件设计上实现了对检测过程参数进行高频率采样并取平均值的方式进行数据处理，提高了检测的精度。同时实现对检测过程中水压差及水流量关系曲线进行实时显示，帮助检测人员更好的了解和掌握试验过程中参数的变化，并对曲线图进行自动存储，完成人工操作无法实现的功能。并可以自动生成试验记录表，省去了人工填写试验记录的麻烦，提高了工作效率。