技术领域
[0001] 本
发明涉及风机流量与效率的测试仪表。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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：
[0004]
[0005] 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。
[0006] 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：
[0007]
[0008] 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。
[0009] 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。
发明内容
[0010] 针对
现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种基于
热力学原理的风机性能测量仪表。
[0011] 本发明采用的技术方案为：
[0012] 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。
[0013] 本发明原理明确，结构简单，
精度较高。
附图说明
[0014] 附图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0016] 附图标记说明如下：
[0017] 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
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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：
[0021]
[0022] 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。
[0023] 其中：
[0024]
[0025]
[0026] 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。
[0027] 气体密度ρ1、ρ2可以通过查表求得，或者采用下式计算：
[0028]
[0029]
[0030] 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。
[0031] 气体比焓可以通过查表求得，或者通过下式计算：
[0032] h2-h1＝cp(t2-t1) (8)
[0033] 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；
[0034] 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：
[0035]
[0036] 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：
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041] 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。
[0042] 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，所以本发明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。
[0043] 本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明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，凡是与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
