虚拟风机性能自动测试系统

　　0　引言

　　在风机的使用过程中,需要经常对其性能参数诸如动压、全压、转矩、转速、功率以及大气温度等进行测试,以获得风机运行的最佳工况,保证其安全经济运行。目前,风机性能参数主要靠人工手动检测[1],效率低下且劳动强度大,各性能参数不能同时获得,而且测量后需要人工绘制风机功率、静压、效率随流量变化的曲线等。这种测量手段已经不能满足现代测试的测量数据的要求。

　　1　自动测试系统硬件构成

　　风机管道自动测试系统硬件构成如图1所示。其中被测风机的试验转速采用变频器加电动机方式来实现风机调速,风机转速和转矩测量采用JN338型转速转矩传感器(精度为0·5% F·S·),管道静压测量采用JYB压力传感器(精度为1%F·S·),管道动压测量采用BC69型差压变送器(精度为1%F·S·),温度测量采用HN23型线形温度传感器(NTC型,精度为1·0% FS)。测试系统工作时,稍加改装将5路传感器输出信号转换为与对应物理量成线性关系的0~5 V标准电压信号,其中转速/电压转换系数K1=600 r/(min·V),转矩/电压转换系数为K2=6 N·m /V,风压/电压转换系数K3=400 Pa/V,温度电压转换系数为K4=0·5℃/mV.这样数据采集时只要获得各路传感器的输出电压,乘以转换系数就可以知道被测物理量大小。风机消耗功率采用间接测量法,当转距T和转速n已知时,用下式计算功率:P=T·n /9 500。

　　2　数据采集系统

　　数据采集系统信号流程如图2所示。

　　数据采集系统采用ViaSat/MiniDAT无线数据采集系统,并由SCXI-1314信号终端输入模块和SCXI-1520信号调理模块组建测试系统硬件网络。MiniDAT将数据采集功能和无线局域网技术结合在一起,结构上采用嵌入式标准总线设计,中央处理器(CPU)采用80486(32位), PCI插槽中内置DAQCard16-E-4数据采集卡和CiscoAironet352无线客户适配器。DAQCard 16-E-4是16位精度数据采集卡,最高采集速率可达200K次/s,它能完成信号采集(A/D)、数字信号的模拟输出(D /A)以及定时/计数功能,具有16位模拟量输入通道(对插分输入是8对模拟量输入通道), 8位数字输入输出端口, 2个24位的计数器(用于定时/计数功能)[2]。Cisco Aironet 352无线客户适配器是一个信用卡大小的通过PCMCIA插槽连接的PCMCIA卡。作为无线局域网中最基本的部件,负责整理计算机上发往网络上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。SCXI-1520是8通道多功能信号调理模块,提供电流激励,滤波与放大,应变片组桥等功能,可以连接热电阻应变片和电压信号等。前端接口模块SCXI-1314是SCXI-1520信号接入单元。系统工作时,便携式微机IB-MT30(内置无线网卡IntelPRO/W ireless LAN 2100 3BMini PCIAdapter)与MiniDAT之间自动形成无中心的点对点(Ad hoc)无线网络,网络通讯协议采用标准的TCP/IP协议,无线传输方式采用DSSS直列扩频,通迅标准采用IEEE802. 11b,数据最大传输速率11M bit/s,信号最大覆盖范围为610 m[3].整个数据采集系统硬件组成如图3所示。