CN114673680A - 一种适用于低气压环境的风机性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风机测试技术领域，具体公开了一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，包括控制端以及测试端，所述控制端由工作人员操作，所述测试端安装有被测风机；所述测试端包括喷嘴风室、静压箱、辅助风机、低气压箱，所述喷嘴风室、静压箱、辅助风机均设置在低气压箱内部；所述辅助风机通过风管与喷嘴风室一端相连，喷嘴风室另一端通过管道与静压箱相连，所述静压箱端部设置有被测件工装，所述被测风机安装在被测件工装中；所述测试端与控制端之间通过气密封穿墙转接板和转接管路进行气密封互联，实现在测试过程两种不同的气压环境独立共存；本发明采用测试端与控制端分体式气密互联设计，可实现测试风机与测试人员的环境分离及独立控制。

Description

一种适用于低气压环境的风机性能测试装置

技术领域

本发明涉及风机测试技术领域，具体为一种适用于低气压环境的风机性能测试装置。

背景技术

风机是一种典型的空气通流装置，在风冷热设计领域发挥着巨大作用。风机工作时通过叶片旋转持续输出风能，为环境或设备提供循环冷风资源。风机的工作性能指标（例如：转速、功率、风量、风压等）是实施热设计的关键数据。

由风机工作原理可知，风机工作性能受空气密度的影响不容忽视。随着海拔高度的增加，空气密度和环境温度均明显降低。在民品应用领域，低温低气压环境的热设计要求和风机选型设计要求相对较低，风机在常压环境或当地气压环境的工作性能参数足以指导民品的热设计。相比之下，军工装备的功率量级和功率密度一直呈现引领态势，以雷达装备为例，功率器件的热流密度已超过500W/cm2；且军工装备的环境条件苛刻，例如高原型雷达装备的工作海拔高度可达6000m，特殊平台雷达（球、艇等）的工作海拔高度甚至超过10000m，此时的空气密度已远小于标准大气环境的空气密度。因此，军工应用领域对于低温低气压环境的热设计要求和风机选型设计要求更高，风机在特定低气压环境的工作性能参数逐渐成为军品热设计中不可或缺的关键数据。然而，风机在特定低气压环境的工作性能很难在常压环境或当地气压环境下直接获取。

采用标准风洞/风室类设备可实现风机转速、功率、风量、风压等性能参数的测试。目前在国内军用或民用领域，绝大多数风机性能测试设备均只能满足常压或当地气压环境的性能测试需求（测试人员与测试设备、被试样品均处于相同气压环境），而无法实现风机在特定低气压环境的工作性能测试需求（测试人员与测试设备、被试样品处于不同气压环境）。例如：专利CN103541924A介绍了一种轴流风机全自动测试系统，通过全自动化测试设计避免了传统人工测试方式的弊端；专利CN104005979A介绍了一种便携式风机性能试验测试平台，可解决常压或当地气压环境（人员与设备处于相同环境）的风机性能测试需求；专利CN105508273A介绍了一种风机的远程测试方法，要求在风机测试现场安装并操作测试装置；专利CN106370343A“风机特性多点压力同步测量测试系统”、专利CN107725461B“一种风室式进、排气通用的风机性能测试装置”、专利CN205805980U“一种风机的测试系统”、专利CN208503087U“风机测试设备”、专利CN210774603U“一种精准风洞设备”等专利分别针对不同的测试需求发明了不同形式的测试装置、测试系统或方法，但上述专利发明均无法实现人员与测试设备、被测风机之间的气压环境分离，且使用测试仪器仪表也未必考虑低气压环境的选型使用要求，因此无法实现风机在特定低气压环境的工作性能测试。

综上所述，发明一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，在人、机气压环境独立分开的条件下能够实现风机低气压环境工作性能的测试功能，是解决高海拔军品装备或民用设备风冷热设计需求的有力保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，包括控制端以及测试端，所述控制端由工作人员操作，所述测试端安装有被测风机；所述测试端包括喷嘴风室、静压箱、辅助风机、低气压箱，所述喷嘴风室、静压箱、辅助风机均设置在密封的低气压箱内部，所述喷嘴风室、静压箱中均设置有稳流网；所述辅助风机通过风管与喷嘴风室一端相连，喷嘴风室另一端通过管道与静压箱相连，所述静压箱端部设置有被测件工装，所述被测风机安装在被测件工装中；所述控制端设置有控制柜，所述测试端与控制端之间通过气密封穿墙转接板和转接管路进行气密封互联，实现在测试过程两种不同的气压环境独立共存。

优选的，所述低气压箱整体呈方形结构，所述喷嘴风室、静压箱、辅助风机与方形的底板通过螺栓固定连接，在底板下侧设置有移动轮；所述喷嘴风室贴着底板的侧边进行设置，所述静压箱、辅助风机分别垂直于喷嘴风室设置。

优选的，所述喷嘴风室、静压箱内部均设置有测试风道供气体流通，所述稳流网与测试风道方向保持垂直，且在喷嘴风室、静压箱中均设置有多组。

优选的，所述喷嘴风室中间部位设置有隔板，在隔板上安装有流量喷嘴。

优选的，所述隔板上侧安装有温湿度传感器，所述隔板两侧设置有差压传感器，所述差压传感器通过支架与喷嘴风室固定连接，所述静压箱与被测件工装连接部位设置有静压传感器。

优选的，所述控制柜包括电气控制系统和测试软件，气密封穿墙转接板由气密穿墙连接器构成，气密穿墙连接器包括但不限于气动互联模块和电气互联模块。

优选的，所述电气控制系统包括但不限于电气开关、变频器、可编程控制器、控制器、数据采集系统、电源；其中，变频器可自动调节辅助风机的转速，可编程控制器用于监控和控制测试端的运行流程及报警，控制器用于压力或流量的控制，数据采集系统用于采集传感器数据并与软件系统互联，电源用于被测风机的供电。

优选的，所述测试软件具有数据采集、传感器调零、报警、自动拟合性能曲线、测试数据保存功能，实现风机性能参数的自动测试与记录。

优选的，所述气动互联模块发挥静压、大气压、差压互联，电气互联模块发挥辅助风机供电及控制、被测风机供电、传感器数据传输互联。

优选的，所述气密封穿墙转接板在低气压箱箱体上的缝隙进行密封处理，所述密封处理的方式包括但不限于气密封浇注密封、密封胶密封、密封条密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用测试端与控制端分体式气密互联设计思路，可实现测试风机（测试端）与测试人员（控制端）的环境分离及独立控制，可解决在常压环境或当地气压环境条件下进行风机在特定低气压环境工作性能的测试问题，无需将人员及设备整体同时置于被试低气压环境中，从而大幅提高测试工作的可行性；

2、本发明提出的适用于低气压环境风机工作性能测试方法及装置可解决高海拔环境军工装备或特殊民用设备的风冷热设计需求，采用该发明方法及装置获取的相关数据对于热设计具有重大指导意义；

3、本发明提出的方法及装置可实现风机工作性能的自动测试及控制，无需人工手动调节，大幅提升测试工作效率，具有实用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气密封穿墙转接板结构示意图；

图中标号：1、喷嘴风室；2、静压箱；3、辅助风机；4、风管；5、稳流网；6、流量喷嘴；7、静压传感器；8、温湿度传感器；9、差压传感器；10、被测件工装；11、气密封穿墙转接板；12、转接管路；13、低气压箱；14、控制柜；15、气动互联模块；16、电气互联模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，包括控制端以及测试端，所述控制端由工作人员操作，所述测试端安装有被测风机；所述测试端包括喷嘴风室1、静压箱2、辅助风机3、低气压箱13，所述喷嘴风室1、静压箱2、辅助风机3均设置在密封的低气压箱13内部，所述喷嘴风室1、静压箱2中均设置有稳流网5；所述辅助风机3通过风管4与喷嘴风室1一端相连，喷嘴风室1另一端通过管道与静压箱2相连，所述静压箱2端部设置有被测件工装10，所述被测风机安装在被测件工装10中；所述控制端设置有控制柜14，所述测试端与控制端之间通过气密封穿墙转接板11和转接管路12进行气密封互联，实现在测试过程两种不同的气压环境独立共存。

进一步的，所述低气压箱13整体呈方形结构，所述喷嘴风室1、静压箱2、辅助风机3与方形的底板通过螺栓固定连接，在底板下侧设置有移动轮；所述喷嘴风室1贴着底板的侧边进行设置，所述静压箱2、辅助风机3分别垂直于喷嘴风室1设置。

进一步的，所述喷嘴风室1、静压箱2内部均设置有测试风道供气体流通，所述稳流网5与测试风道方向保持垂直，且在喷嘴风室1、静压箱2中均设置有多组。

进一步的，所述喷嘴风室1中间部位设置有隔板，在隔板上安装有流量喷嘴6。

进一步的，所述隔板上侧安装有温湿度传感器8，所述隔板两侧设置有差压传感器9，所述差压传感器9通过支架与喷嘴风室1固定连接，所述静压箱2与被测件工装10连接部位设置有静压传感器7。

进一步的，所述控制柜14包括电气控制系统和测试软件，气密封穿墙转接板11由气密穿墙连接器构成，气密穿墙连接器包括但不限于气动互联模块15和电气互联模块16。

进一步的，所述电气控制系统包括但不限于电气开关、变频器、可编程控制器、控制器、数据采集系统、电源；其中，变频器可自动调节辅助风机3的转速，可编程控制器用于监控和控制测试端的运行流程及报警，控制器用于压力或流量的控制，数据采集系统用于采集传感器数据并与软件系统互联，电源用于被测风机的供电。

进一步的，所述测试软件具有数据采集、传感器调零、报警、自动拟合性能曲线、测试数据保存功能，实现风机性能参数的自动测试与记录。

进一步的，所述气动互联模块15发挥静压、大气压、差压互联，电气互联模块16发挥辅助风机3供电及控制、被测风机供电、传感器数据传输互联。

进一步的，所述气密封穿墙转接板11在低气压箱13箱体上的缝隙进行密封处理，所述密封处理的方式包括但不限于气密封浇注密封、密封胶密封、密封条密封。

请参阅图1~2，下面描述本发明任意一个实施例，以作进一步的说明：

测试人员的操作控制端与安装被测风机的测试端采用分体方式独立分开设计。其中，控制端主要负责系统测试参数的调节、数据监测、数据读取和数据处理；测试端主要由多喷嘴风室1、传感器、辅助风机3、静压箱2，主要负责被测风机的工作性能参数测试、数据采集和上报等。

将测试端整体置于低气压箱13中，单独控制低气压箱13内部的环境条件；将控制柜14整体置于常压或当地气压环境中，可直接适用于测试人员操作。测试端与控制端之间通过气密封穿墙转接板11及转接管路12进行气密封互联，可实现在测试过程两种不同的气压环境独立共存，测试端的供电、数据传输等均通过穿墙转接的方式与控制端实现互联，转接互联结构可插合或断开，便于更换不同的低气压环境试验箱，可灵活用于不同的测试条件。

多喷嘴风室1内部设置有测试风道结构、稳流网5、流量喷嘴6、温湿度传感器8、喷嘴压差传感器9组成，用于风机的流量测试与控制；静压箱2内部由测试风道结构、稳流网5、静压传感器7组成，用于风机的静压测试与控制；辅助风机3用于风机静压工况或流量工况的可变调节，由电气控制系统进行无极调速，来适应风机在量程范围内的所有工况调节；多喷嘴风室1与辅助风机3则通过风管4进行连接。静压传感器7安装在静压箱2与被测件工装10连接部位，可测量风机风口处与风机所处环境气压之间的差值，即风机的风阻值；同时采集的环境气压值可用于计算低气压箱内的空气密度，可参与风机的流量计算；隔板两侧的差压传感器9可测量流量喷嘴6前后端的压力差值，用于计算通过喷嘴的空气流量，即风机的流量值；温湿度传感器8可测量通过流量喷嘴的空气温度和湿度，可参与风机的流量计算。被试件工装10用于安装被试风机。

喷嘴风室1、静压箱2、辅助风机3固定设置在底座上，底座可以在低气压箱13中移动。

控制柜14包括电气控制系统和测试软件，通过电气控制系统实现风机性能参数的自动测量及控制，避免人工手动调节带来的弊端。电气控制系统包括电气开关、变频器、可编程控制器、控制器、数据采集系统、电源等组成。其中，变频器可自动调节辅助风机转速；可编程控制器用于监控和控制设备的运行流程及报警；控制器用于压力或流量的控制；数据采集系统用于采集传感器数据并与软件系统互联；电源用于被测风机的供电。测试软件具有数据采集、传感器调零、报警、自动拟合性能曲线、测试数据保存等功能，可实现风机性能参数的自动测试与记录。

气密封穿墙转接板11由气密穿墙连接器构成,气密穿墙连接器中的所有泄漏部位均使用耐气候密封胶、密封条或其他类似密封方式进行密封处理，气密穿墙连接器包括但不限于气动互联模块15和电气互联模块16。其中，气动互联模块15发挥静压、大气压、差压等互联；电气互联模块16发挥辅助风机供电及控制、被试风机供电、传感器数据等传输互联。

值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：包括控制端以及测试端，所述控制端由工作人员操作，所述测试端安装有被测风机；所述测试端包括喷嘴风室（1）、静压箱（2）、辅助风机（3）、低气压箱（13），所述喷嘴风室（1）、静压箱（2）、辅助风机（3）均设置在密封的低气压箱（13）内部，所述喷嘴风室（1）、静压箱（2）中均设置有稳流网（5）；所述辅助风机（3）通过风管（4）与喷嘴风室（1）一端相连，喷嘴风室（1）另一端通过管道与静压箱（2）相连，所述静压箱（2）端部设置有被测件工装（10），所述被测风机安装在被测件工装（10）中；所述控制端设置有控制柜（14），所述测试端与控制端之间通过气密封穿墙转接板（11）和转接管路（12）进行气密封互联，实现在测试过程两种不同的气压环境独立共存。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述低气压箱（13）整体呈方形结构，所述喷嘴风室（1）、静压箱（2）、辅助风机（3）与方形的底板通过螺栓固定连接，在底板下侧设置有移动轮；所述喷嘴风室（1）贴着底板的侧边进行设置，所述静压箱（2）、辅助风机（3）分别垂直于喷嘴风室（1）设置。

3.根据权利要求1所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述喷嘴风室（1）、静压箱（2）内部均设置有测试风道供气体流通，所述稳流网（5）与测试风道方向保持垂直，且在喷嘴风室（1）、静压箱（2）中均设置有多组。

4.根据权利要求1所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述喷嘴风室（1）中间部位设置有隔板，在隔板上安装有流量喷嘴（6）。

5.根据权利要求4所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述隔板上侧安装有温湿度传感器（8），所述隔板两侧设置有差压传感器（9），所述差压传感器（9）通过支架与喷嘴风室（1）固定连接，所述静压箱（2）与被测件工装（10）连接部位设置有静压传感器（7）。

6.根据权利要求1所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述控制柜（14）包括电气控制系统和测试软件，气密封穿墙转接板（11）由气密穿墙连接器构成，气密穿墙连接器包括但不限于气动互联模块（15）和电气互联模块（16）。

7.根据权利要求6所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述电气控制系统包括但不限于电气开关、变频器、可编程控制器、控制器、数据采集系统、电源；其中，变频器可自动调节辅助风机（3）的转速，可编程控制器用于监控和控制测试端的运行流程及报警，控制器用于压力或流量的控制，数据采集系统用于采集传感器数据并与软件系统互联，电源用于被测风机的供电。

8.根据权利要求6所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述测试软件具有数据采集、传感器调零、报警、自动拟合性能曲线、测试数据保存功能，实现风机性能参数的自动测试与记录。

9.根据权利要求6所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述气动互联模块（15）发挥静压、大气压、差压互联，电气互联模块（16）发挥辅助风机（3）供电及控制、被测风机供电、传感器数据传输互联。

10.根据权利要求1所述的一种适用于低气压环境的风机性能测试装置，其特征在于：所述气密封穿墙转接板（11）在低气压箱（13）箱体上的缝隙进行密封处理，所述密封处理的方式包括但不限于气密封浇注密封、密封胶密封、密封条密封。

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