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摘要介绍了一种根据 GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》标准设计的通风机性能试验计算机自动采集系统。对安装良好的通风机进行性能试验，在原有试验装置的基础上，选用合适的温度、压力、压差、转速转矩传感器和智能巡检仪，基于Visual Basic软件平台实现与计算机的串口通讯。 在通风机性能试验过程中， 通过 RS-232串口将相关风机参数传输到计算机，完成风机性能试验的数据采集，然后调用数据处理等模块对采集到的数据进行数值计算，然后将计算结果导入 matlab中进行最小二乘法曲线拟合，最后得到 Excel 结果表格和相应的通风机性能曲线图。27564
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毕业论文关键词 通风机 自动采集 性能曲线 串口通讯
Title The design of flow measurement and automation systems
Abstract It describes a "standardized industrial fan duct performance test" Fan performancetest standard computer design automatic acquisition system based on GB/T1236-2000. Fans of good installation performance test, the test device on thebasis of the original, choose the appropriate temperature, pressure, differentialpressure, speed torque sensors and intelligent data logging devices, serialcommunications and computer-based Visual Basic software platform. Fan performancein the testing process, through RS-232 serial port to transfer the relevant fanparameters to computer to complete the fan performance test data acquisition, dataprocessing module then calls the collected numerical data, then the calculatedresults into matlab in least squares curve fitting, and finally get results Excelspreadsheet and the corresponding fan performance curve.Keywords Fan Performance curve Performance Test Serial Communications
目 次
1 引言· 1
1.1 课题背景 1
1.2 目的和意义· 1
1.3 国内外研究现状· 1
2 通风机性能试验基本原理 4
2.1 通风机性能装置简介· 4
2.2 通风机性能试验原理· 6
2.3 风机参数的测量· 7
2.4 风机性能曲线· 10
3 自动采集系统的硬件设计·11
3.1 硬件结构·11
3.2 传感器11
3.3 巡检仪和扭矩仪12
3.4 串口通讯·15
4 测量软件设计20
4.1 主窗口20
4.2 参数设置模块·20
4.3 数据采集模块·21
4.4 数据处理模块·22
4.5 结果查询模块·22
4.6 曲线输出模块·22
4.7 使用说明模块·22
5 数据计算及不确定度分析·23
5. 1 数据计算· 23
5.2 不确定度分析·26
结 论· 28
致 谢· 30
参考文献31
1 引言1.1 课题背景通风机是重要的流体机械之一。作为用作鼓风引风、物料输送、通风除尘等多个方面的重要设备，通风机已广泛用于国民经济的各个领域。为了合理科学地设计制造和使用风机，对通风机的一些主要性能参数的了解是必要的，如风机压力、流量、工作功率和效率等。风机流量的测量更是通风机性能测试的重点。1.2 目的和意义风机耗电量巨大,其耗电量约占全国总用电量的10%[1]。因此,对通风机运行进行在线监测,开展通风机节能降耗工作有非常重要的实际意义[2]，而对风机流量的准确实时监测是风机性能在线监测的关键。风机用输送的流量、所需功率大小、产生全压大小及工作效率等参数来体现其工作[3],这些工作参数互相存在着一定的对应关系。在实际应用中通常通过风机性能并用风机性能曲线来描述流量与压力、功率、效率之间的关系[4]。目前，风机流量测量装置的管道结构和管网阻力均会对风机性能曲线造成影响，因而这些装置不能很好的对风机的运行性能、状态进行准确跟踪，不能有效地客观地评价风机运行的经济性以及安全性[5]。因此，我国目前缺乏对大管径大风量风机的参数进行准确测量的方法，这一状况就给风机性能状态的监控带来很大的困难，影响了风机的使用。所以,开发一套准确有效的风机性能监测平台,为现场提供一套功能完善测量准确的风机性能综合监测系统，对风机的研发、生产和应用有很大帮助。 不仅可以节省大量人力,减轻工作强度,提高了工作效率,提高数据测量精确度及可靠度,而且可以降低生产成本,改善工作环境，能够大幅度提高测量速度,减少测量时间[6-8]。1.3 国内外研究现状国外很早就有关于通风机监控系统的研究。说起对通风机监控技术研究最早的就要首先提到西屋公司，该公司研究开发的PDS系统是最早的通风机监控系统之一，为风机的研究奠定了基础并开辟了一条崭新的道路。其后，陆续出现了许多类似的风机监控系统，比较著名的有法国的Smav 系统、日本三菱公司的MHM 系统、丹麦的 Compass 系统、瑞士的Macc系统等。这些通风机监控系统的面世，很好的实现了对风机的监控，并带来了巨大的经济效益[9]。而在国内，八十年代以前风机测试长期以来主要靠人工操作试验过程、人工测量试验数据、人工绘制曲线,测量手段严重落后、测量速度慢、精度低、可靠性差且耗费人力和劳动强度大[10]。为了减轻风机性能测试过程中繁重的数据处理工作，八十年代中期，出现了利用可编程计算机 PC－1500 设计的风机性能测试数据处理程序。用计算机将观测到的数据进行分析出来，利用最小二乘法拟合出风机性能曲线图，判定风机是否合格。此后，又实现了使用微型计算机和小型测试仪器，通过GPIB 总线在计算机屏幕上、显示、存储数据，最后使用打印打印实验结果的系统。该系统在工作效率上较前者有了显著的提高，整个系统精度高，操作简单，只要 1-2 人在短时间内就能完成实验工作，效果很好。随后，又出现了用传感器、 单片机、A/D 转换器、打印机、智能绘图仪等组成的风机性能监测系统。该系统采用标准仪器以积木的方式组成，这种开放式的组成方式使得各仪器脱离计算机也都可以独立工作，系统的组合与分解，文修与计量都非常方便[11]。以上风机监测系统是多是半自动且运行在DOS 系统下的，其测量系统测位比较分散，无法综合管理全部测量信息，而且界面不美观。随着计算机 Windows 操作系统的发展，华中科技大学动力工程系于 2000年开发成功一种基于 Windows 环境，采用 Visual Basic 6.0 软件平台开发设计的一套计算机辅助性能测试系统，[12]。这套系统拥有试验数据的计算机自动采集、处理、存储、显示、及性能曲线的绘制等功能，且测量软件具有良好的人机界面。目前，国内风机监控系统中，功能较齐全，控制结比构较简单的有河北农业大学机电工程学院研制的通风机性能监测系统[13]，该系统按照国家标准GB/T1236-2000《通风机空气动力性能试验方法》进行设计,采用孔板压差法测量风机流量，扭矩法测量功率、创造性地使用了变频调速器来改变风机转速和用步进电机控制节流阀调节工况等方法进行通风机出口风管性能监测。该系统采用 LabVIEW 软件平台进行开发，能实现风机性能监测中试验数据的自动采集和自动处理，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。侧重于大中型风机性能试验研究的单位有山东电力试验研究所、西安热工研究所等，对小型风机性能参数自动采集较少[14,15]。目前，上海机械学院研制了一套多喷嘴出口风室型的小型风机空气动力性能试验装置，该装置符合国家相关标准[16]。内蒙古工业大学研制了一套出口单喷嘴风室型风机性能测试装置，采用主阀门、旁通阀门和辅助风机来调整流量，最终实现了小风机大流量低压头性能段的测试实验。这套系统采用二等标准水银温度计、JW-1B 型微机扭矩仪、W30B-15型调速电机、JCD型扭矩传感器、Z400／40220 型直流并激电动机、一级精度 YYT-200B 型倾斜微压计(或一等标准补偿式微压计)和出口喷嘴风室型风机性能试验装置试验系统。经实验检测，这套测量装置具备良好的测试稳定性，有较高的准确度[17]。