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摘要：介绍了一套风机性能试验用自动检测与处理系统。该系统基于Wi
ndows环境，采用LabWindows/CVI虚拟仪器开发工具,可实现试验数据的自动采集与处理、风机转速及运行工况的自动控制，性能曲线的自动绘制等功能。现场运行结果表明了系统的有效性和优越性。
关键词：风机 性能试验 自动测试 数据处理
0 引言
利用风机产生的气流做介质，可实现清选、分离、加热烘干、物料输送、通风换气、除尘降温等多种工作，所以在我国的冶金、有色金属、化工、建材和煤炭等部门，风机得到了广泛地应用。为使风机经常保持在高效区运行，须参照风机性能曲线来选择风机的运行工况点，因此在风机出厂之前须进行风机性能试验以准确绘制性能曲线。目前工业通风机的性能试验多采用手工测量和基于DOS环境的自动测量。采用手工测量，存在人为的读数误差及计算误差且相关数据不能同时记录，而基于DOS环境的试验系统则界面不太友好。为适应现代试验技术的要求，增加实验过程的稳定性，提高试验精度和试验效率，本系统采用LabWindows/CVI开发平台设计了一套基于Windows环境的风机性能自动检测与分析系统，该系统能实现风机性能试验中试验数据的自动采集与分析，风机转速及运行工况的自动控制，风机性能曲线的自动绘制及试验数据存储、查询、打印等功能，同时具有直观方便的人机界面。现场运行结果表明该系统的有效性与优越性。 论文网 http://
1 系统原理与结构
本系统参照国家标准GB 1236-85《通风机空气动力性能试验方法》[1]，采用孔板压差法测量流量、扭矩法测量功率、变频调速器改变风机转速、步进电机控制锥形节流阀调节工况等方法进行通风机出气风管性能试验。
1.1 性能计算
1.1.1 容积流量：
1.1.2 风机轴功率:
1.1.3 全压
1.1.4 全压效率
其中dn为节流孔板的孔径；ε为流量系数； 为膨胀系数；ρ为风机出口气体密度；F为电机与风机之间的扭矩；n为电机转速；Pst为静压；Pd为动压；A为风筒面积； 为有效功率。
1.2 硬件结构及功能 系统硬件主要实现各个物理信号的采集、转换、放大、整形和处理，该试验台硬件主要由风机、电机、风管、传感器、计算机、数据采集板、变频调速器等组成，其主要结构形式及信号流程如图1所示：
信号采集系统的硬件基础是486以上的微机和插入主机扩展槽的高性能数据采集板。数据采集板主要完成压差变送器、静压传感器、扭矩转速传感器中各试验数据的采集和A/D转换及变频调速器的频率调节控制、步进电机的脉冲分配控制等。考虑采样频率、输入输出精度、A/D与D/A转换速度和分辨率等各项技术指标，本系统采用美国NI（National Instruments）公司的PCI-6024E型数据采集卡，此板具有A/D、D/A、DIO及时钟/记数等功能，包括16路模拟输入，2路模拟输出，12位转换精度，模拟采样频率可达200k，并具有输入信号可选放大的功能。 论文网 http://
通风机流量的测量采用压差变送器（型号为BC69，精度为0.5级）将压差信号转化为4—20mA的标准电流信号，送至采集板，静压测量采用压力变送器（型号为JYB，精度为0.5 级）直接将风筒内的静压信号转换为40-20mA的标准电流信号。扭矩转速传感器（型号为JN338，精度为0.5）加装在风机与电机之间将扭矩转速信号转换为频率信号。接口板将4-20mA的电流信号转化为0-5V的电压信号，并送至数据采集板，实现试验数据的采集。同时数据采集板还承担着控制风机转速和流量调节的任务，它把计算机给定的转速信号，转化为0-5V的电压信号，加载到变频调速器上（型号为FR-A540-1.5K-CH），通过电压的变化，使变频器输出的电压频率发生变化，从而控制交流电机的转速，实现通风机转速的调节。风机流量的调节采用步进电机带动滚珠丝杠副改变锥形调节器与风筒的相对位置来实现。应用数据采集板的三个数字I/O口，输出三相脉冲，来控制步进电机的旋转角度，从而控制丝杠的移动距离来调节风机流量的大小。为保证测量精度，除选用高精度的传感器及数据采集板外，系统从各个环节考虑了抗干扰特性，如数据采集板采用双端差分输入方式，消除共模干扰；处理好信号、仪表的接地且在软件中采用数字滤波技术等。 |
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发表于 2018-8-22 22:31:41