CN110578699B - 一种鼓风机流量数据采集方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鼓风机流量数据采集方法及系统，通过温度、压差、大气压力等数据，通过计算马赫数、喉部温度、测试气体流速、测试气体密度、喉部截面积，从而以雷诺系数、流动系数等方法计算得到进风管的鼓风机的流量数据，而针对电柜内部风机则只使用主机入风口处测蜗壳压差和入口温度，通过这2个参数推导排气导管所计算的气体流量；采集电柜内的鼓风机的流量只需要测试入口温度，蜗壳压差即可推算接近平台计算所得流量，能够以最小代价和时间采集电柜内的鼓风机的流量数据。

Description

一种鼓风机流量数据采集方法及系统
技术领域
本公开涉及鼓风机领域和数据采集领域，具体涉及一种鼓风机流量数据采集方法及系统。
背景技术
磁悬浮鼓风机是离心鼓风机的一种，一般来说有2个参数比较重要：出口压力，入口流量。出口压力是可以直接通过压力传感器测量，而入口流量则相对复杂。在公司测试平台需要测量大量数据来计算入口体积流量。由于在电柜内的鼓风机由于空间问题没法安装长的进风管,另外也没有安装大气压传感器和测量喉部直径，故以现有技术中的采集方法不适合用于采集电柜风机的数据。在电柜内部风机结构中，测量主机缺少进风管，只能使用主机入风口处测蜗壳压差和入口温度，通过这2个参数推导排气导管所计算的气体流量。
由此可见，如何采集电柜内的鼓风机的流量数据，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本公开提供一种鼓风机流量数据采集方法及系统的技术方案，通过温度、压差、大气压力等数据，通过计算马赫数、喉部温度、测试气体流速、测试气体密度、喉部截面积，从而以雷诺系数、流动系数等方法计算得到进风管的鼓风机的流量数据，而针对电柜内部风机则只使用主机入风口处测蜗壳压差和入口温度，通过这2个参数推导排气导管所计算的气体流量。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种鼓风机流量数据采集方法，所述方法包括以下步骤：
所述方法基于带有进气管的鼓风机，所述鼓风机至少包括进风管，所述进风管包括喇叭口、喉部；
S001：在进风管的喇叭口前面设置4个温度传感器，测量喇叭口的温度，取4个温度传感器采集到温度的温度平均值Tt，单位为℃，所述4个温度传感器位置布置于喇叭口面向于入风的一侧的互相对称的相对角，即4个温度传感器中不相邻的温度传感器两两连线呈现“十字型”的设置，所述前面的意义为喇叭口的入风的一侧。
S002：测量进风管的喉部压差，在喉部同时取管道表面每隔90°钻一个通孔测量气体压力，获得通孔中的4个压力值，取4个压力值的平均值ΔP，单位为kPa，所述喉部为进风管的喉部管道，在360°的管道上每隔90°钻一个通孔则所述通孔为4个；
S003：通过大气压传感器读取大气压力Pt，单位为kPa；
S004：计算马赫数
Figure GDA0002727454440000021
单位为马赫；其中，PS＝Pt-ΔP，等熵指数K＝1.4；
S005：计算喉部温度
Figure GDA0002727454440000022
其中，开尔文温度减去273.15则转换为摄氏温度，开尔文温度单位k；
S006：计算测试气体流速
Figure GDA0002727454440000023
其中，摄氏温度加上273.15则转换为开尔文温度，开尔文温度单位k；
S007：计算测试气体密度
Figure GDA0002727454440000024
S008：计算喉部截面积
Figure GDA0002727454440000025
喉部直径为进风管的喉部的管道内径，π为圆周率；
S009：计算雷诺系数
Figure GDA0002727454440000026
S010：计算流动系数Cd＝0.9965-0.00653×(1000000/Re)0.5；
S011：计算质量流量Qm＝ρ×V×Ag×Cd；
S012：计算鼓风机的入口体积流量
Figure GDA0002727454440000027
优选地，由于在电柜内的鼓风机(没有进气管的电柜内部的鼓风机)由于空间问题没法安装进风管,另外也没有安装大气压传感器和测量喉部直径，故以现有技术中的采集方法不适合用于采集电柜风机的数据。在电柜内部风机结构中，测量主机缺少进风管，只能使用主机入风口处测蜗壳压差和入口温度，通过这2个参数推导排气导管所计算的气体流量，所述电柜内的鼓风机还可以为室内鼓风机、集装箱内鼓风机等无进风管的鼓风机。
优选地，在常规的鼓风机性能测试情况下，除了记录常规的入口温度，喉部压力等参数外，额外补充测试蜗壳压差点；测不同转速下多组数据，通过采集入口温度，蜗壳压差和蜗壳内的流量，通过入口体积流量Q的近似值
Figure GDA0002727454440000028
以
Figure GDA0002727454440000029
的公式去计算出正确的N，N为推导过程中需要调整的比例，入口体积流量Q的即为鼓风机的入口体积流量QV。
令Q1为电柜内的鼓风机的入口流量；
步骤1：计算流量Q1的值，
Figure GDA0002727454440000031
ΔP为入口压差，Tt为入口温度，所述入口压差即蜗壳压差；
步骤2：对比平台流量与Q1的差值，得到Q1误差的平均值为3.590892；
所述平台为至少包括进风管(所述进风管包括喇叭口、喉部)的鼓风机的测试数据，设其测试数据为无误差；
步骤3：计算推导流量Q2的值，推导流量Q2＝Q1*3.590892；
步骤4：对比推导流量Q2与平台流量的误差，发现所述误差的分布呈一条抛物线状；
所述误差的分布的抛物线方程为Q2＝1-(-0.74+0.00565Q1-0.0000087Q12)；
步骤5：通过Origin软件的数据分析功能，对所述误差进行多项式拟合，得到多项式拟合线，多项式拟合线的方程组为：Y＝-0.74+0.00565X-0.0000087X2,其中，X是流量，Y是误差的百分比；
步骤6：计算电柜内的鼓风机流量Q3，Q3＝Q2*(1-Y)；其中，1-Y为误差系数，误差变大了则减小误差系数，误差变小了要增加误差系数，Q3为最终鼓风机在电柜里的流量。
对比平台流量与电柜内的鼓风机流量Q3的误差，发现大部分误差都在±5％以内，证明本方法有效，大部分类型的鼓风机数据修正结果跟平台数据较为接近。
综上所述，本公开的方法采集电柜内的鼓风机的流量只需要测试入口温度，蜗壳压差即可推算接近平台计算所得流量。
本发明还提供了一种鼓风机流量数据采集系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
喇叭口测量单元，用于测量喇叭口的温度Tt；
喉部测量单元，用于测量进风管的喉部压差ΔP；
大气压读取单元，用于通过大气压传感器读取大气压力Pt；
马赫数计算单元，用于计算马赫数
Figure GDA0002727454440000032
其中，PS＝Pt-ΔP，等熵指数K＝1.4；
喉部温度计算单元，用于计算喉部温度
Figure GDA0002727454440000033
气体流速计算单元，用于测试气体流速
Figure GDA0002727454440000034
气体密度计算单元，用于计算测试气体密度
Figure GDA0002727454440000041
喉部截面积计算单元，用于计算喉部截面积
Figure GDA0002727454440000042
雷诺系数计算单元，用于计算雷诺系数
Figure GDA0002727454440000043
流动系数计算单元，用于计算流动系数Cd＝0.9965-0.00653×(1000000/Re)0.5；
质量流量计算单元，用于计算质量流量Qm＝ρ×V×Ag×Cd；
体积流量计算单元，用于计算质量流量计算鼓风机的入口体积流量
Figure GDA0002727454440000044
本公开的有益效果为：本发明提供一种鼓风机流量数据采集方法及系统，采集电柜内的鼓风机的流量只需要测试入口温度，蜗壳压差即可推算接近平台计算所得流量，能够以最小代价和时间采集电柜内的鼓风机的流量数据。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种鼓风机流量数据采集方法的流程图；
图2带有进气管的鼓风机；
图3没有进气管的电柜内部的鼓风机结构图；
图4所示为误差的多项式拟合线；
图5所示为一种鼓风机流量数据采集系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为根据本公开的一种鼓风机流量数据采集方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种鼓风机流量数据采集方法。
本公开提出一种鼓风机流量数据采集方法，具体包括以下步骤：
如图2所示，图2带有进气管的鼓风机，鼓风机至少包括进风管(或称：进风管道)，所述进风管包括喇叭口、喉部，见图2中进风管上的喇叭口1和喉部2。
S001：在进风管的喇叭口前面设置4个温度传感器(测量范围：-50～200℃)，测量喇叭口的温度，取4个温度传感器采集到温度的温度平均值Tt，单位为℃；
S002：测量进风管的喉部压差，在喉部同时取管道表面每隔90°钻一个通孔测量气体压力(通过差压变送器、压力变送器或压力传感器测量范围：0～200kPa，测量精度：0.1％/0.5％)，获得4个压力值，取4个压力值的平均值ΔP，单位为kPa；
S003：通过大气压传感器读取大气压力Pt，单位为kPa；
S004：计算马赫数
Figure GDA0002727454440000051
单位为马赫；其中，PS＝Pt-ΔP，等熵指数K＝1.4；
S005：计算喉部温度
Figure GDA0002727454440000052
其中，开尔文温度减去273.15则转换为摄氏温度，开尔文温度单位k；
S006：计算测试气体流速
Figure GDA0002727454440000053
其中，摄氏温度加上273.15则转换为开尔文温度，开尔文温度单位k；
S007：计算测试气体密度
Figure GDA0002727454440000054
S008：计算喉部截面积
Figure GDA0002727454440000055
喉部直径为进风管的喉部的管道内径，π为圆周率；
S009：计算雷诺系数
Figure GDA0002727454440000056
S010：计算流动系数Cd＝0.9965-0.00653×(1000000/Re)0.5；
S011：计算质量流量Qm＝ρ×V×Ag×Cd；
S012：计算鼓风机的入口体积流量
Figure GDA0002727454440000057
优选地，由于在电柜内的鼓风机(没有进气管的电柜内部的鼓风机)由于空间问题没法安装进风管，如图3所示，图3为没有进气管的电柜内部的鼓风机结构图,另外也没有安装大气压传感器和测量喉部直径，故以现有技术中的采集方法不适合用于采集电柜风机的数据。在电柜内部风机结构中，测量主机缺少进风管，只能使用主机入风口处测蜗壳压差和入口温度，通过这2个参数推导排气导管所计算的气体流量，所述电柜内的鼓风机还可以为室内鼓风机、集装箱内鼓风机等无进风管的鼓风机。
优选地，在常规的鼓风机性能测试情况下，除了记录常规的入口温度，喉部压力等参数外，额外补充测试蜗壳压差点；测不同转速下多组数据，通过采集入口温度，蜗壳压差和蜗壳内的流量，通过入口体积流量Q的近似值
Figure GDA0002727454440000061
以
Figure GDA0002727454440000062
的公式去计算出正确的N，N为推导过程中需要调整的比例，入口体积流量Q的即为鼓风机的入口体积流量QV。
优选地，本实施例在电柜内的鼓风机(没有进气管的电柜内部的鼓风机)的方法为，令Q1为电柜内的鼓风机的入口流量；
步骤1：计算流量Q1的值，
Figure GDA0002727454440000063
ΔP为入口压差，Tt为入口温度，所述入口压差即蜗壳压差；
步骤2：对比平台流量与Q1的差值，得到Q1误差的平均值为3.590892；
所述平台为至少包括进风管(所述进风管包括喇叭口、喉部)的相同功率的鼓风机测试数据，设其测试数据为无误差；
步骤3：计算推导流量Q2的值，推导流量Q2＝Q1*3.590892；
步骤4：对比推导流量Q2与平台流量的误差，发现所述误差的分布呈一条抛物线状；
所述误差的分布的抛物线方程为Q2＝1-(-0.74+0.00565Q1-0.0000087Q12)；
步骤5：通过Origin软件的数据分析功能，对所述误差进行多项式拟合，得到多项式拟合线，如图4所示，图4为误差的多项式拟合线：多项式拟合线的方程组为：Y＝-0.74+0.00565X-0.0000087X2,其中，X是流量，Y是误差的百分比；
步骤6：计算电柜内的鼓风机流量Q3，Q3＝Q2*(1-Y)；其中，1-Y为误差系数，误差变大了则减小误差系数，误差变小了要增加误差系数，Q3为最终鼓风机在电柜里的流量。
对比平台流量与电柜内的鼓风机流量Q3的误差，发现大部分误差都在±5％以内，证明本方法有效，大部分类型的鼓风机数据修正结果跟平台数据较为接近。
综上所述，本公开的方法采集电柜内的鼓风机的流量只需要测试入口温度，蜗壳压差即可推算接近平台计算所得流量。
本公开的实施例提供的一种鼓风机流量数据采集系统，如图5所示为本公开的一种鼓风机流量数据采集系统结构图，该实施例的一种鼓风机流量数据采集系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种鼓风机流量数据采集系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
喇叭口测量单元，用于测量喇叭口的温度Tt；
喉部测量单元，用于测量进风管的喉部压差ΔP；
大气压读取单元，用于通过大气压传感器读取大气压力Pt；
马赫数计算单元，用于计算马赫数
Figure GDA0002727454440000071
其中，PS＝Pt-ΔP，等熵指数K＝1.4；
喉部温度计算单元，用于计算喉部温度
Figure GDA0002727454440000072
气体流速计算单元，用于测试气体流速
Figure GDA0002727454440000073
气体密度计算单元，用于计算测试气体密度
Figure GDA0002727454440000074
喉部截面积计算单元，用于计算喉部截面积
Figure GDA0002727454440000075
雷诺系数计算单元，用于计算雷诺系数
Figure GDA0002727454440000076
流动系数计算单元，用于计算流动系数Cd＝0.9965-0.00653×(1000000/Re)0.5；
质量流量计算单元，用于计算质量流量Qm＝ρ×V×Ag×Cd；
体积流量计算单元，用于计算质量流量计算鼓风机的入口体积流量
Figure GDA0002727454440000077
所述一种鼓风机流量数据采集系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种鼓风机流量数据采集系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种鼓风机流量数据采集系统的示例，并不构成对一种鼓风机流量数据采集系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种鼓风机流量数据采集系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种鼓风机流量数据采集系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种鼓风机流量数据采集系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种鼓风机流量数据采集系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (3)

1.一种鼓风机流量数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：计算Q1的值，
Figure FDA0003441478010000011
ΔP为入口压差，Tt为入口温度，Q1为电柜内的鼓风机的入口流量；
步骤2：对比平台流量与Q1的差值，得到Q1误差的平均值为3.590892；
步骤3：计算推导流量Q2的值，推导流量Q2＝Q1*3.590892；
步骤4：对比推导流量Q2与平台流量的误差，发现所述误差的分布呈一条抛物线状；
步骤5：通过Origin软件的数据分析功能，对所述误差进行多项式拟合，得到多项式拟合线，多项式拟合线的方程组为：Y＝-0.74+0.00565X-0.0000087X2,其中，X是流量，Y是误差的百分比；
步骤6：计算电柜内的鼓风机流量Q3，Q3＝Q2*(1-Y)；其中，1-Y为误差系数。
2.根据权利要求1所述的一种鼓风机流量数据采集方法，其特征在于，所述平台流量为鼓风机刚出场时的测试数据或由鼓风机生产厂商提供的同型号鼓风机标准对比数据。
3.根据权利要求1所述的一种鼓风机流量数据采集方法，其特征在于，所述入口压差ΔP为蜗壳压差。
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