CN203441798U - 一种基于无线通信的风机效率在线测量装置 - Google Patents

一种基于无线通信的风机效率在线测量装置 Download PDF

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刘飞
涂选益
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Abstract

本实用新型涉及一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，包括测量主机、无线网络模块、电功率测量模块和风机输出功率测量模块；风机输出功率测量模块由地面测量模块和风机全压测量模块组成；地面测量模块用于测量大气温度和大气压力，风机全压测量模块用于测量风机进出口的静压、动压和全压；测量主机分别通过无线网络模块与电功率测量模块和风机输出功率测量模块配接，测量主机与电功率测量模块和风机输出功率测量模块进行数据通信，在线测量风机的效率。其优点是，设计合理、结构小巧、组件模块化、携带方便，现场使用时采用无线通信，易于布线安装，能够方便、快速、准确地测量风机的效率，为风机的安全运行和能效监测提供了依据。

Description

一种基于无线通信的风机效率在线测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种风机效率测量装置，特别是一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其属于风机效率测量领域。
背景技术
众所周知，效率是风机最基本的特征参数，是衡量风机技术先进性、安全经济运行的重要指标。风机效率定义为风机的输出功率和输入功率之比。一般来说，风机输出功率可通过风量的测量间接求出，而风机的输入功率则以电动机传递到风机上的轴功率为依据。现在对电动机的轴功率测定一般采用转矩仪测量法或铭牌参数法进行；据申请人所知，转矩仪测量法虽然精度较高，但是现场实施较为困难，铭牌参数法误差很大，难以满足对风机性能评价的要求。因此，要得到准确的风机效率，通常将电动机与风机作为整体来考虑计算，即风机效率为风机的输出功率和电动机的输入功率之比。中国颁布的国家标准GB/T 15913-2009《风机机组与管网系统节能监测》明确规定了风机机组与供风管网系统节能监测方法和考核指标，为正确使用风机、提高风机运行效率提供了依据。如何快速、准确、便捷地测量风机效率、监视风机的运行状态以及指导风机用户进行节能降耗改造的技术，一直是风机行业关注的技术研究课题之一。
中国专利文献CN201531404U（申请号：200920034666.3）公开的《一种风机效率测试装置》，其技术特征在于：在标准风道与被测风机之间设有测量环，被测风机放置于重力平衡支撑机构上的4个可自由旋转的滚轮上，重力平衡支撑机构底部置于轴向安装的2个直线轴承上，2个直线轴承安装在连接液压升降测试台上；所述的液压升降测试台平台与装置底部之间设有4根立柱，装置底部下端由2个支撑脚和2个万向轮支撑，一端设有液压调整机构。该专利文献在原理上和实现方法上为风机效率测量提供了值得借鉴的新思路、新方法，但是申请人通过研究发现，其公开的技术内容仅局限于小型风机效率的测试，而且存在的不足之处是现场对风机效率进行测试实施起来比较困难。
除此此外，申请人通过检索，查阅到2001年发表在《仪器仪表学报》上的题目为《风机效率测试仪的研制》的文章。据该文章介绍，由于电动机的控制配电柜距离风机进出口较远，电动机输入参数和风机压力参数不能同时测量，因此，采用了先测风机压力参数即风机输出功率，再测电动机输入有功功率，并自动计算出风机效率的办法，但是，申请人认为这种测量方法必须在电动机和风机工况基本相同的条件下进行，否则将会产生一些误差，达不到该文章所述的效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是，针对现有技术存在的不足，进行改进，以克服现场测量中存在的难题，提出并研究一种基于无线通信的风机效率在线测量装置。
本实用新型的技术解决方案是，包括测量主机和无线网络模块，其特征在于，采用了电功率测量模块和风机输出功率测量模块；电功率测量模块用于实时测量电动机输入功率；风机输出功率测量模块用于测量风机输出功率；风机输出功率测量模块由地面测量模块和风机全压测量模块组成；地面测量模块用于测量大气温度和大气压力，风机全压测量模块用于测量风机进出口的静压、动压和全压；通过无线网络模块测量主机分别与电功率测量模块和风机输出功率测量模块配接，测量主机通过无线网络模块与电功率测量模块和风机输出功率测量模块进行数据通信，在线测量风机的效率。
其特征在于，测量主机采用单片机。
其特征在于，测量主机采用计算机或工控机。
其特征在于，测量主机采用嵌入式计算机系统。
其特征在于，测量主机采用无线通信接入无线网络，测量主机通过无线网络、无线网络模块与电功率测量模块和风机输出功率测量模块配接。
其特征在于，测量主机通过无线网络、无线网络模块与电功率测量模块和风机输出功率测量模块进行数据通信。
其特征在于，电功率测量模块和与其配接的一个无线网络模块放置在电动机配电柜旁边。其特征在于，风机输出功率测量模块和与其配接的另一个无线网络模块放置在风机旁边。
其特征在于，电功率测量模块由信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、微处理器、指示灯、按健、存贮器、串口通信接口组成；微处理器分别与信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、指示灯、按键、存贮器、串口通信接口配连。
本实用新型的优点是：设计合理、结构小巧、组件模块化、携带方便，现场使用时采用无线通信，易于布线安装，能够方便、快速、准确地测量风机的效率。本实用新型解决了由于电动机的配电柜距离风机进出口较远，电动机输入功率和风机压力参数不能同时测量的难题，实现了在线测量风机的效率，为风机的安全运行和能效监测提供了依据。
附图说明
图1、本实用新型的基本结构示意图。
图2、本实用新型采用的电功率测量模块的结构示意图。
图3、本实用新型采用的风机输出功率测量模块的结构示意图。
图中：1、测量主机；2、电功率测量模块；3、风机输出功率测量模块；4、风机全压测量模块；5、地面测量模块；6、无线网络模块。
具体实施方式
下面，结合附图对本实用新型的实施例进行详细的描述。
如图1、图2、图3所示，本实用新型包括测量主机1、电功率测量模块2、风机输出功率测量模块3和无线网络模块6。测量主机1分别通过无线网络模块6与电功率测量模块2和风机输出功率测量模块3配接，电功率测量模块2和与其配接的一个无线网络模块6放置在电动机配电柜旁边或者电动机配电柜附近，用于实时测量电动机输入功率。风机输出功率测量模块3和与其配接的另一个无线网络模块6放置在风机旁边或者风机附近。风机输出功率测量模块3由风机全压测量模块4和地面测量模块5组成。其中，风机全压测量模块4用于测量风机进出口处的静压、动压和全压；地面测量模块5用于测量大气温度和大气压力。测量主机1采用无线通信接入无线网络。测量主机1通过无线网络配连无线网络模块6，测量主机通过无线网络、无线网络模块与电功率测量模块和风机输出功率测量模块配接。
测量主机1通过无线网络、无线网络模块6与电功率测量模块2和风机输出功率测量模块3相互进行数据通信，在线测量风机的效率，实时监测风机的工作情况。
测量主机1采用单片机，或者采用计算机或工控机，或者采用嵌入式计算机系统。
如图2所示，本实用新型采用的电功率测量模块2由信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、微处理器、指示灯、按健、存贮器、串口通信接口组成；微处理器分别与信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、指示灯、按键、存贮器、串口通信接口配连，组合在一起。为便于现场快速布线，电功率测量模块2采用电压探头和钳形电流互感器，电功率测量模块2通过采用的电压探头和钳形电流互感器实时采集电动机输入端的电压信号和电流信号，计算电动机输入端的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等多个参数，然后通过串口通信接口和与其配接的无线网络模块6将这些参数传送给测量主机1。
如图3所示，本实用新型采用的风机输出功率测量模块3包括有温度传感器、压力传感器、毕托管、微压计、信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、微处理器、指示灯、按键、存贮器、串口通信接口组成。其中，地面测量模块5通过温度传感器和压力传感器测量大气温度和大气压力，风机全压测量模块4通过风机进出口处的毕托管和微压计测量风机进出口处的静压、动压和全压。风机输出功率测量模块3根据上述测量参数计算测量点处的气体密度、气体流量、风机输出功率，最后通过与其配接的无线网络模块6将这些参数传送给测量主机1。
测量主机1通过无线网络、无线网络模块6与电功率测量模块2和风机输出功率测量模块3进行实时通信，并根据两者同一时刻的测量数据计算风机的效率。
无线网络模块6采用现有的设备，如ZigBee、GPRS、CDMA等无线网络装置，只要能进行远程数据传输的网络装置均可以。无线网络装置具备与电功率测量模块和风机输出功率测量模块连接的接口，可以选择的接口有RS-232接口、RS-485接口、CAN接口或者以太网接口等。
本实用新型依据现行的风机效率测量标准GB/T15913-2009《风机机组与管网系统节能监测》规定的测试方法及计算公式对相关参数进行数据采集、计算和处理。
本实用新型在使用中涉及的相关参数包括有：
（1）电动机输入功率                                                
Figure 384651DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 179432DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure 873718DEST_PATH_IMAGE003
为输入线电压；为输入线电流；
Figure 508279DEST_PATH_IMAGE005
为功率因数。
（2）风机输出功率
Figure 903488DEST_PATH_IMAGE006
：
其中: 
Figure 475077DEST_PATH_IMAGE008
为风机流量；
Figure 742110DEST_PATH_IMAGE009
为风机全压。
（3）风机效率
Figure 347535DEST_PATH_IMAGE010
：
其中: 
Figure 540936DEST_PATH_IMAGE006
为风机输出功率；为电动机输入功率。
（4）测试点处的气体密度
Figure 438802DEST_PATH_IMAGE012
 其中：
Figure 923190DEST_PATH_IMAGE014
为标准状态下的气体密度，（空气取1.29；烟气取1.30）；t为大气的温度；为当地大气的压力；
Figure 377622DEST_PATH_IMAGE016
为流量测量点处的平均静压。
（5）风机流量：
Figure 762784DEST_PATH_IMAGE017
其中: 
Figure 491705DEST_PATH_IMAGE018
为毕托管测压修正值，标准毕托管
Figure 101678DEST_PATH_IMAGE018
=1； 
Figure 599656DEST_PATH_IMAGE019
为流量测点处测量的截面面积；
    
Figure 512248DEST_PATH_IMAGE020
为流量测点处的平均动压；
Figure 259624DEST_PATH_IMAGE012
为流量测点处气体密度。
（6）风机全压
Figure 142129DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 901138DEST_PATH_IMAGE021
 
其中: 
Figure 843686DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 812779DEST_PATH_IMAGE023
为风机出入口的平均动压；
Figure 233396DEST_PATH_IMAGE024
、为风机出入口的平均静压。 

Claims (9)

1.一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，包括测量主机和无线网络模块，其特征在于，采用了电功率测量模块（2）和风机输出功率测量模块（3）；电功率测量模块（2）用于实时测量电动机输入功率；风机输出功率测量模块（3）用于测量风机输出功率；风机输出功率测量模块（3）由地面测量模块（5）和风机全压测量模块（4）组成；地面测量模块（5）用于测量大气温度和大气压力，风机全压测量模块（4）用于测量风机进出口的静压、动压和全压；通过无线网络模块（6）测量主机（1）分别与电功率测量模块（2）和风机输出功率测量模块（3）配接，测量主机（1）通过无线网络模块（6）与电功率测量模块（2）和风机输出功率测量模块（3）进行数据通信，在线测量风机的效率。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，测量主机（1）采用单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，测量主机（1）采用嵌入式计算机系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，测量主机（1）采用计算机或工控机。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，测量主机（1）采用无线通信接入无线网络，无线网络通过无线网络模块（6）使测量主机（1）与电功率测量模块（2）和风机输出功率测量模块（3）配接。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，测量主机（1）通过无线网络与电功率测量模块（2）和风机输出功率测量模块（3）进行数据通信。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，电功率测量模块（2）和与其配接的一个无线网络模块（6）放置在电动机配电柜旁边。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，风机输出功率测量模块（3）与其配接的另一个无线网络模块（6）放置在风机旁边。
9.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的风机效率在线测量装置，其特征在于，电功率测量模块（2）由信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、微处理器、指示灯、按健、存贮器、串口通信接口组成；微处理器分别与信号调理A/D转换单元、液晶显示单元、指示灯、按键、存贮器、串口通信接口配连。
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