智能混水器詳細分析
1998年我們自行開發研制了智能混水器,其輸出水溫控制精度達到了0.5℃,填補了我國恒溫供水方面的空白,目前該產品通過了省級鑒定,并獲得了一項發明和一項實用新型專利(專利號:ZL99104660.9),1999年和2000年連續獲得了國家級優秀新產品獎,使企業經濟效益進一步提高。產品已銷往清華大學、山東理工大學、新疆大學等諸多大專院校和公共用水場所。
一、研究開發的目的、意義
通過廣泛的市場調研,我們了解到我國恒溫用水設備大多采用水箱儲水–人工或機械調溫。這些調溫設備,占地面積大,耗材多,管理復雜,調溫精度低,能源和水資源浪費嚴重,已不適合于我國水資源緊張現狀。而且,也不能滿足提高人們生活質量的要求。為此我公司聘請北京航天航空大學和承德石油高等??茖W校的教授和我們共同開發了新型智能化、全自動恒溫,可調溫節水設備--HSZ型智能混水器。該產品的研制成功,填補了國內空白。
二、來源
根據河北省科技情報研究所對產品查新報告證明,國內對輸出水溫精度達到0.5℃的水溫控制設備未見報告,國外與之類似的產品是日本TOTO公司生產的以電加熱控制恒溫用水設備,其水溫控制精度可達1℃,但其耗電量大,價格昂貴,不符合我國國情,為此,該產品的問世,填補了國內空白適用范圍廣,可以適用鍋爐直接供水,電加熱供水,燃油供水,燃煤供水、水箱供水等各種場所,而且管道改動小,便于安裝及老式浴池改造。
三、主要研究開發內容及考核指標
HSZ型智能混水器由微電腦控制器、溫度傳感器、驅動裝置、電磁閥及精密設計的配流孔和渦旋混水裝置等五大部分組成。工作時,通過微電腦控制器將傳感器反饋信號和設定值進行比較判斷,然后再通過驅動裝置,控制電磁閥的開啟和關閉,實現對輸出水溫的恒定控制。
四、技術創新點與達到技術水平
本產品與傳統的機械式或人工及其它方式的混水設備相比,具有技術先進,質量可靠,性能穩定,占地面積小,管路簡單,安裝方便等特點。
五、工藝路線
HSZ型智能混水器由微電腦控制器、溫度傳感器、驅動裝置、電磁閥及精密設計的配流孔和渦旋混水裝置等五大部分組成。工作時,通過微電腦控制器將傳感器反饋信號和設定值進行比較判斷,然后再通過驅動裝置,控制電磁閥的開啟和關閉,實現對輸出水溫的恒定控制。
(a)解決冷水、熱水壓力、溫度及流量之間的關系:
這些參數都是可變參數,為使問題簡化,限定幾個參數的變化,由不可解變為可解既規定了單位時間內所需混水量。為此我們把該產品系列化,根據不同的用戶,不同的要求進行選擇。
(b)電磁閥流量配流孔的設計
由流體力學公式Q=μΑ√2ΔΡ/ΡU和所需最大流量與最小流量的關系,按照1:2:4:2n的比例為每個電磁閥制造了配流孔,電磁閥的個數為N+1個。最大流量越大,所用的電磁閥個數越多。
(c)微電腦芯片程序的設計
該產品根據溫度與電阻的變化梯度,芯片程序設計為每0.5℃一個起控單位,因而提高了調節精度。
(d)機電一體化的協調配合:
控制器采用微電腦芯片,對軟件比較時間、比較的溫度及模仿人的人腦思維進行調擋控制,實現模糊控制,以滿足機電一體化、智能化采集及控制要求。
(e)傳感器位置的確定:
傳感器采樣的溫度將決定微電腦控制器的輸出值,位置的微小差異都將影響輸出水溫的準確性,為此我們通過大量的試驗和計算,找出傳感器的最佳位置,使它即保證了輸出水溫的精度,又保證了溫度反饋的調節速度。
(f)混水筒采用渦旋式混水結構,保證了冷、熱水在很短、很小的容器內充分混合,縮小了產品體積,節約了大量空間及材料。
(g)產品設計了無冷水、無熱水、冷水水溫過低、熱水水溫過高,系統異常等五種狀態異常報警指示,確保了產品的使用安全性和可維護性。
(h)該產品結構簡單、體積小、輸出水溫恒定,調節速度快,改變了傳統人工或機械式--水箱儲水需預先混水,長期儲存造成的能源及水資源的浪費,做到了既用既混,用多多混,用少少混,達到了節能、節水的效果,既保證了用戶的使用,又避免了浪費。