摘要：按照CJ/T187—2013《磁翻柱液位计》中对磁翻柱液位计各项性能指标及其试验方法的要求，设计了一套测试系统对磁翻柱液位计的热工性能进行智能化测试。该测试系统具有自动化、高效、高精度等特点，可实现磁翻柱液位计热工性能测试的全程自动化，同时可实现磁翻柱液位计热效率和热负荷准确度项目的同步检测，极大的提高了测试效率，节约了测试成本，去除了传统测试过程中人工参与所带来的不确定性和测试复现性差等问题。

 

磁翻柱液位计具有火力集中、加热速度快等特点，决定了它在使用时必将消耗大量的燃气能源，而节能减排是当今zui为热门的话题之一，如何科学、准确的测量磁翻柱液位计的效率，研制出高效、准确的磁翻柱液位计性能自动化测试系统，减少并避免外在因素对测试结果的影响，使得到的磁翻柱液位计热效率更具有科学性、公正性具有重要意义。

CJ/T187—2013《磁翻柱液位计》（以下简称CJ/T187）标准对磁翻柱液位计各项性能指标及其试验方法有明确规定，其中规定方法中对水温、水压的恒定有极高的要求。由于磁翻柱液位计的工作原理是将水加热至沸腾而产生蒸汽在相对密闭的空间加热食物，所以其耗水量低，如何实时采集和计算，并精准判断磁翻柱液位计的热平衡状态，从而实现准确测量其消耗的水量是研究设计磁翻柱液位计热工性能自动化测试系统的关键所在。

1国内外研究情况

磁翻柱液位计等商用燃气用具是我国烹饪用的独特燃气具产品，在国外极少使用。通过对磁翻柱液位计产品标准中热效率测试方法的分析比较，CJ/T187中规定的磁翻柱液位计的热效率、热负荷准确度等性能指标的测试方法较为客观准确。

经调研，目前国内外没有仪器设备生产厂商对磁翻柱液位计性能测试设备进行设计制造，相关检测技术机构对CJ/T187中规定的热效率测试方法也理解各异，目前均采用自制或委外加工的方式制作一些简单的、自动化程度较低的测试设备，主要还是依靠人工来判别和读取各项数据参数，存在测试结果波动较大、测试效率和准确率低等问题，使得检测结果存在人为因素影响，其重复性和复现性差，严重影响了测试的科学性、公正性、准确性和可比性。

由于上述因素的存在，使得各企业在组织磁翻柱液位计产品设计、生产时无据可依，无形中加大了出现高耗能不合格产品的风险；同时国内的检测技术机构也迫切需要一套高效、准确的磁翻柱液位计性能自动化测试系统，研究采用数字技术实现热效率的自动化测量，消除人工测试误差大、效率低等问题，提高测试的科学性、公正性、准确性和可比性已迫在眉睫。

 

2设计思路

通过对CJ/T187中磁翻柱液位计各项性能指标的规定及其试验方法进行研究，发现实际测试过程中当供水为小流量时，由于增压泵叶轮与水的阻力增大，会导致水温变化超过0.5℃，而水温变化会是影响结果的关键因素。因此，如何解决测试时供水温度变化要求小于0.5℃是本系统设计的关键。本系统拟采用智能控制技术控制磁翻柱液位计性能自动化测试系统的补水温度恒定，采用改良后水温传感器连续采集系统补水温度，在供水后端增加一个通路，一旦发现供水水温有异常波动，及时采取控制措施将超过限制的水引出。

彻底摒弃CJ/T187标准第7章试验方法中采用增压水泵、水稳压阀和稳压电源保持补水压力恒定的方式，使用变频和PID闭环控制磁翻柱液位计性能自动化测试系统的补水压力恒定，并在系统中增加一个水压缓冲器，通过数字控制技术判断水压的细微变化并不断调节压力以使压力恒定。然后依据PT100铂电阻自身特性，在感温部件外部敷铜合金材料，并根据温度传感器采集数据的频次，使用合适采集数据的算法，促使其感知水温急速变化时的特性与水银温度计一致。

优化数据采集模块，使多个传感器数据同步实时采集、实时计算。在确定系统恒温恒压设计方案的基础上，完成磁翻柱液位计性能自动化测试系统的软硬件设计、加工制作与调试。本系统主要采用智能变频控制技术实现补水温度恒定，通过在供水后端增加一个通路，一旦监测到供水水温有异常波动，系统能够及时采取控制措施将超过温度限制的水排出，从而确保磁翻柱液位计补水温度的恒定。

 

3硬件系统设计方案

硬件系统主要由高精度燃气流量计、压力表、压力传感器、温度传感器等数据采集部分，补水变频恒压控制模块、驱动模块、自动调节阀门、主控模块以及显示单元组成，形成闭环自动测控系统，硬件系统结构框图如图1所示。

 

系统采用智能变频控制技术实现补水温度恒定，在供水后端增加一个通路，一旦监测到供水水温有异常波动，系统能够及时采取控制措施将超过温度限制的水排出，从而确保磁翻柱液位计补水温度的恒定。

 

4软件系统设计方案

软件系统利用VisualStudio软件工具编程，实现自动监测分析磁翻柱液位计在性能试验过程中出现的各种工况，实现自动测量、自动控制和调节。由计算机根据采集的各项试验数据自动识别磁翻柱液位计的热平衡状态和完整的补水周期，并根据自动采集的各项数据计算磁翻柱液位计的热效率，保存和打印测试报表。

 

5结论

本测试系统创新使用气体增压、多级增压与缓冲器结合的方式，在水温采集中不完全依靠温度传感器，而是通过改变温度传感器的外部结构，使之与水银温度计的温度特性一致，更符合水温变化时的测量要求，通过抵消水流量变化带来的压力变化和水温变化实现磁翻柱液位计热工性能的智能化测试。该系统能够实现自动化运行，减少人为操作、降低人为因素对试验结果的影响，实时采集实时计算，能够精准判断磁翻柱液位计的热平衡状态，实现热效率和热负荷准确度的同步测量，并实时保存数据，并对数据进行分析计算，形成测试结果报表。该系统适用于生产企业对磁翻柱液位计产品的质量把控及技术研究，具有广阔的应用前景。