基于热力学原理的风机性能测量仪表制造技术

本发明专利技术公开了一种基于热力学原理的风机性能测量仪表，包括温度测量装置、压力变送器、气体分析仪、电机控制柜、模数转换器、数据处理器以及显示器，其中温度表安装在风机的进出口，压力表安装在风机进出口以及风机附近。温度表通过接线与温度变送器相连接，温度变送器、压力变送器、气体分析仪以及电动机控制柜通过接线与数据处理器相连接，数据处理器通过数据线与显示器相连接。

Measuring instrument of fan performance based on Thermodynamics

The invention discloses a fan performance measuring instrument based on the thermodynamic principle, which comprises a temperature measuring device, a pressure transmitter, a gas analyzer, a motor control cabinet, an analog-to-digital converter, a data processor and a display, wherein a temperature gauge is installed at the inlet and outlet of the fan, a pressure gauge is installed at the inlet and outlet of the fan and near the fan. The thermometer is connected with the temperature transmitter through the wiring, the temperature transmitter, pressure transmitter, gas analyzer and motor control cabinet are connected with the data processor through the wiring, and the data processor is connected with the display through the data cable.

【技术实现步骤摘要】
基于热力学原理的风机性能测量仪表
本专利技术涉及风机流量与效率的测试仪表。
技术介绍
在生产工艺中，能够精确的确定风机的流量与效率对于优化生产工艺，提高生产效率以及降低风机能耗有着很重要的作用。现在常用的风机流量测量仪表是基于速度场法，即在风机风道的某个位置，采用网格法测量出该处风道截面网格上每一点的气体动压，然后利用下式计算该截面内气体的体积流量：式中S为风道内测量截面面积；ρ为气体密度；pd为风道内平均动压力。根据测量出来的风机流量，风机效率的一般是采用下述公式计算：式中V为风机的体积流量；Δp为风机进出口全压差；W为输入给风机的轴功率。采用上述方法，在风机风道内流场较为均匀时是比较精确的。但是很多时候生产系统设计时为了减少占地面积，往往结构比较紧凑，造成风道多弯，直管段短，所以测试截面的选取不能够满足精确测量的要求，比如测量截面存在较大的速度差，或者局部有漩涡或回流现象，都会给流量以及效率的测量带来较大的误差，相对误差甚至超过10％以上。流量测量不准确，给计算风机效率也带来了很大的困难。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种基于热力学原理的风机性能测量仪表。本专利技术采用的技术方案为：一种基于热力学原理的风机性能测量仪表，通过测量气体成分、风机进出口处气体的温度、环境压力与风机进出口压力，同时测量出输入风机的功率，通过求解热力学方程的方法来计算出风机的流量与效率。本专利技术原理明确，结构简单，精度较高。附图说明附图1为本专利技术的系统示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。附图标记说明如下：1、5——温度测量装置2、4、9、10、11、13、14、16、18、19、20、22——接线3——温度变送器6——风机出口7、17、25——压力变送器8——气体分析仪12——数据处理器及显示器15——模数转换器21——电动机功率表23——电动机24——风机26——风机进口如图所示的实施例中，温度测量装置1安装于风机进口26内，压力变送器25安装于风机进口26的壁面上。温度测量装置5安装于风机出口6内，压力变送器7安装于风机出口6的壁面上。压力变送器17安装在风机24附近。气体分析仪8安装在风机出口6处。接线2、4将温度测量装置1、5与温度变送器3连接起来，温度变送器3通过接线9与模数转换器15连接。接线10、11、16、18、19分别将气体分析仪8、压力变送器7、压力变送器17、压力变送器25、电动机功率表21与模数转换器15连接。电动机23由接线22、20供电。模数转换器15通过接线13与数据处理/显示器12相连接。温度测量装置1、5可以采用热电阻，也可以采用热电偶。如果风机进口26与环境大气相通，那么温度测量装置1也可以安装在风机24附近不受冷热源影响的地方。数据处理器及显示器12可以是PLC与显示屏，也可以是一体机或者计算机。该实施例的工作原理为，利用温度测量装置1、5将风机进口26与风机出口6处的气体温度测量出来，通过温度变送器3将温度信号输入给模数转换器15；与此同时，利用压力变送器25、压力变送器7测量出风机进口26与风机出口6处的压力，利用压力变送器17测量出风机24附近的环境大气压力，将这些压力信号都输入给模数转换器15；利用气体分析仪8将流经风机的气体成分测量出来，也输入给模数转换器15；最后将电动机23功率信号从电动机功率表21中引出输入给模数转换器15。这样，根据输入给模数转换器15的各项参数值，模数转换器15可以将其转换成数字信号传输给数据处理/显示器12，由数据处理/显示器12利用热力学法将风机24的流量与效率计算出来，同时可以通过接线14将风机24的流量与效率实时数据输出。热力学法基于能量守恒原理，即在忽略掉风机表面散热以及风机进出口的高度差以后，流经风机24的气体能量变化与电动机23输送给风机24的能量相等，即：式中：W为电动机功率表21测量出来的电动机23的输入功率；ηd为电动机23的效率；ηm为电动机23与风机24之间的传动效率；m为流经风机24的气体质量流量；h1、h2分别为风机进口26处及出口6处的气体比焓；v1、v2分别为风机进口26处及出口6处的气体平均速度。其中：式中S1为风机进口26安装压力测量装置25处截面面积；S2为风机出口6安装压力测量装置7处截面面积。气体密度ρ1、ρ2可以通过查表求得，或者采用下式计算：式中t1、t2分别是风机进口26与风机出口6处气体的温度；p1、p2分别为压力测量装置25、7测量出来的风机进口26、风机出口6处的表压力；p0为大气压力测量装置17所测量出来的风机24附近的环境大气压力；R为管道内气体常数，可以根据气体分析仪8测量出来的气体成分确定。气体比焓可以通过查表求得，或者通过下式计算：h2-h1＝cp(t2-t1)(8)式中：cp为气体定压比热容，可以根据气体分析仪8测量出来的气体成分确定；将式(4)～式(8)代入式(3)中，通过求解关于流量的一个三次方程可以将风机24的流量计算出来。然后利用下式计算风机24的效率：式中为风机进口26与风机出口6处气体的全压；为风机进口26与风机出口6处气体的滞止温度(总温)；k为气体比热比，其中：同样的，根据气体分析仪8测量出来的气体成分确定k值以后，将式(10)～(13)代入式(9)中计算风机效率。由于风机进口26与风机出口6处的气体温度场及静压力场相对均匀，尤其是温度场很均匀，所以本专利技术所提出的新型风量与效率测量仪表测量压头较高的风机24时精度较高。本专利技术不局限于上述实施方式，任何人在本专利技术的启示下都可得出其它各种形式的产品。但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本专利技术相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热力学原理的风机性能测量仪表，其特征在于，包括温度测量装置、温度变送器、压力变送器、气体分析仪、电动机功率表、模数转换器、数据处理器以及显示器，其中风机的进口与出口处均安装温度测量装置与压力变送器，大气压力变送器安装在风机附近位置，电动机通过接线与电动机功率表相连接，气体分析仪安装在风机出口处，温度测量装置通过接线与温度变送器相连接，温度变送器、压力变送器、气体分析仪及电动机功率表通过接线与模数转换器相连接，模数转换器通过接线与数据处理器及显示器相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热力学原理的风机性能测量仪表，其特征在于，包括温度测量装置、温度变送器、压力变送器、气体分析仪、电动机功率表、模数转换器、数据处理器以及显示器，其中风机的进口与出口处均安装温度测量装置与压力变送器，大气压力变送器安装在风机附近位置，电动机通过接线与电动机功率表相连接，气体分析仪安装在风机出口处，温度测量装置通过接线与温度变送器相连接，温度变送器、压力变送器、气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建锋，
申请(专利权)人：李建锋，
类型：发明
国别省市：北京;11