CN105675914A - 一种高效安全的排烟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效安全的排烟装置，其包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括结构参数监测模块、平均风速计算模块、各模拟点的脉动风速时程计算模块、风速时程计算模块和风速模拟显示模块。所述平均风速计算模块、各模拟点的脉动风速时程计算模块、风速时程计算模块依靠所述监测模块监测数值进行计算，得到的风速时程由风速模拟显示模块显示。本发明的排烟管道，其风速时程可以快速模拟，且模拟计算工作量小、效率高、精确度高。

Description

一种高效安全的排烟装置

技术领域

本发明涉及排烟装置领域，具体涉及一种高效安全的排烟装置。

背景技术

相关技术中，置于室外的排烟装置容易遭受到强风的影响。为方便维护人员对排烟装置进行安全监测和定时维护，有必要对排烟装置进行风振时域分析。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种安装了风速时程快速模拟装置的高效安全的排烟装置，便于维护人员对其进行安全监控和维护。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种高效安全的排烟装置，包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\‾}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.00366\stackrel{\‾}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\[\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\[w\left(i\right)\cos \left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\θ}\left(i\right)\]-A\]}^2+{\[\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\[w\left(i\right)\cos \[\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\]\sin \mathrm{\θ}\left(i\right)\]-B\]}^2\}}^{1/2}\×Q$

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\υ}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\λ}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\×(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\×5.76\×{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

其中，所述频率截取上限值的范围为3hZ～5hZ。

其中，所述标准温度值的设定范围为23℃～27℃。

本发明的有益效果为：

1、在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；

2、采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；

3、所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；

4、在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的风速时程快速模拟装置各模块的连接示意图。

附图标记：

结构参数监测模块1、平均风速计算模块2、各模拟点的脉动风速时程计算模块3、风速时程计算模块4、风速模拟显示模块5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

参见图1，本实施例的排烟管道包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块2，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\&OverBar;}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.00366\stackrel{\&OverBar;}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos *\left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-A\&rsqb;}^2+{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \&lsqb;\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\&rsqb;\sin \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-B\&rsqb;}^2\}}^{1/2}\&times;Q$

其中，A为风速总量在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块4，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块5，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

本实施例的排烟装置在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度T₀为23℃，设定截取频率上限值为3hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到95.8％，模拟效率相对于现有技术提高了3％。

实施例二

参见图1，本实施例的排烟管道包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块2，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\&OverBar;}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.0036\stackrel{\&OverBar;}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-A\&rsqb;}^2+{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \&lsqb;\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\&rsqb;\sin \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-B\&rsqb;}^2\}}^{1/2}\&times;Q$

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块4，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块5，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

本实施例的排烟装置在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度T₀为23℃，设定截取频率上限值为4hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到96％，模拟效率相对于现有技术提高了4％。

实施例三

参见图1，本实施例的排烟管道包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块2，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\&OverBar;}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.0036\stackrel{\&OverBar;}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-A\&rsqb;}^2+{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \&lsqb;\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\&rsqb;\sin \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-B\&rsqb;}^2\}}^{1/2}\&times;Q$

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\frac{T-T_0}{T}|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块4，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块5，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

本实施例的排烟装置在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度T₀为23℃，设定截取频率上限值为5hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到94.8％，模拟效率相对于现有技术提高了4.6％。

实施例四

参见图1，本实施例的排烟管道包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块2，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\&OverBar;}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.0036\stackrel{\&OverBar;}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-A\&rsqb;}^2+{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \&lsqb;\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\&rsqb;\sin \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-B\&rsqb;}^2\}}^{1/2}\&times;Q$

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块4，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块5，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

本实施例的排烟装置在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度T₀为27℃，设定截取频率上限值为3hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到95.7％，模拟效率相对于现有技术提高了4.6％。

实施例五

参见图1，本实施例的排烟管道包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块2，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

$Q=1-\left|\frac{\frac{6.38e^{-9}(\stackrel{\&OverBar;}{P}-0.378P_{wat})}{1+0.0036\stackrel{\&OverBar;}{T}}-F_b}{F_b}\right|$

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

$W_{\left(i\right)}=\frac{1}{N-2}{\{{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \left(\arcsin \right(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\left)\right)\cos \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-A\&rsqb;}^2+{\&lsqb;\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;w\left(i\right)\cos \&lsqb;\arcsin \left(\frac{w_z\left(i\right)}{w}\right)\&rsqb;\sin \mathrm{\&theta;}\left(i\right)\&rsqb;-B\&rsqb;}^2\}}^{1/2}\&times;Q$

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(g\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1-\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

$S_{\mathrm{\&upsi;}}\left(\mathrm{\&rho;}\right)=\frac{\mathrm{\&lambda;}g}{1+{\left(\frac{1200g}{W_{\left(i\right)}}\right)}^{8/3}}\&times;(1+\sqrt{\left|\frac{T-T_0}{T}\right|})\&times;5.76\&times;{10}^6$

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值；

(4)风速时程计算模块4，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块5，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微信处理器连接。

本实施例的排烟装置在排烟管道上安装了风速时程快速模拟装置，可以自动及时获取排烟装置风速时程特征，便于维护人员对排烟装置进行安全监控和维护；采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷；所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减少了计算的工作量，提高了风速时程模拟的效率；在计算平均风速时引入平均风速校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得排烟装置的风速时程模拟更加精确，其中设定标准温度T₀为27℃，设定截取频率上限值为5hZ，最后得到的各模拟点的风速时程的模拟精度提高到96.5％，模拟效率相对于现有技术提高了4.6％。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种高效安全的排烟装置，包括排烟管道和安装在排烟管道的风速时程快速模拟装置，其特征是，所述快速模拟装置包括：

(1)结构参数监测模块，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿排烟管道高度方向将排烟管道划分多个间隔相同的测试层，在排烟管道底部安装所述数据采集装置，选择测试层的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层布设所述风速仪和温度传感器；

(2)平均风速计算模块，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q：

每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：

其中，A为风速总量w在x方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y方向分量值的极大值和极小值之和，为当地平均气压，为当地平均温度，P_wat为当地平均水汽压，F_b为标准状态下的风压系数；

(3)各模拟点的脉动风速时程计算模块，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉动风速功率谱；

(4)风速时程计算模块，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；

(5)风速模拟显示模块，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的输入端与所述微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效安全的排烟装置，其特征是，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数其中T₀为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则

T≥T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

T<T₀时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：

其中，λ为根据排烟管道结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W_(i)选取的频率截取上限值。

3.根据权利要求1所述的一种高效安全的排烟装置，其特征是，所述频率截取上限值的范围为3hZ～5hZ。

4.根据权利要求2所述的一种高效安全的排烟装置，其特征是，所述标准温度值的设定范围为23℃～27℃。