直流性風(fēng)洞校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)裝置方案

北京圣達(dá)駿業(yè)科技有限公司

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方案

1.       風(fēng)洞概述 

低速風(fēng)洞主要用于各類風(fēng)速儀校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，并可為風(fēng)速測量儀器的研制、開發(fā)、試驗(yàn)、生產(chǎn)和使用提供檢定、測試和試驗(yàn)手段。適用于以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來模擬實(shí)體表面氣體的流動(dòng)情況，并可測量氣流對實(shí)體表面的作用效果以及觀察流體現(xiàn)象。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：

1.1       7風(fēng)洞中的氣流參數(shù)，如速度、壓力等，都可以比較精確的控制，并且可以隨時(shí)改變。 

1.2       風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，一般不受大氣環(huán)境變化的影響，可以連續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)備利用率很高。 

1.3       風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)樣件為靜止?fàn)顟B(tài)，保證了測量的準(zhǔn)確和安全。 

整個(gè)系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。通過控制軸流風(fēng)機(jī)在風(fēng)道中形成可控的氣流。同時(shí)， 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采集、存儲(chǔ)和輸出風(fēng)速等數(shù)據(jù)。設(shè)備具有較高的自動(dòng)化水平。       2．針對此項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重點(diǎn) 

此項(xiàng)目主要用于各企業(yè)單位的各類風(fēng)速儀進(jìn)行量值傳遞、檢定、校準(zhǔn)使用。2.1 測試段采用開口式結(jié)構(gòu)，有效降低外界空氣擾動(dòng)對風(fēng)洞測試的影響。 

2.2       風(fēng)洞滿足以下檢定規(guī)程，可以保證客戶檢定、校準(zhǔn)不同行業(yè)使用的測風(fēng)類儀器儀表。 

1.JJG（建設(shè))0001-1992 熱球式風(fēng)速儀 

2.   .    JJG 431-2014 輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程 

3.     . JJG 515-1987 輕便磁感應(yīng)風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程 

4.JJG518-1998 皮托管國家計(jì)量檢定規(guī)程 。

5.通過數(shù)字圖像攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)并保存，能能夠?qū)α黧w流動(dòng)、燃燒、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等物理過程進(jìn)行采集、記錄、保存。

2.3       著重考慮設(shè)備兼容功能

   根據(jù)市場上常見風(fēng)速儀需預(yù)留布孔位置（人性化設(shè)計(jì)）        

2.4       直流性風(fēng)洞校準(zhǔn)儀規(guī)格參數(shù) 

風(fēng)洞主要技術(shù)參數(shù) 

風(fēng)速傳感器安裝示意圖：

主要元器件構(gòu)成 

風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)器 （風(fēng)速比對器具）非電氣 手動(dòng)計(jì)算配置（成本相對較低）

動(dòng)力部分介紹： 

3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī) 

風(fēng)洞選擇交流三相異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，具有以下特點(diǎn)：通過改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以改變風(fēng)道內(nèi)的空氣流速，輸出精度高，調(diào)速范圍寬，操作方便，可靠性強(qiáng)。 

3.2 電氣動(dòng)力系統(tǒng)控制 

動(dòng)力控制系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，變頻器為調(diào)速驅(qū)動(dòng)核心，程序控制器為系統(tǒng)邏輯控制核心組成。

交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)行產(chǎn)生穩(wěn)定氣流；讀取安裝于風(fēng)洞中的溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器等計(jì)算實(shí)際風(fēng)速值，反饋給計(jì)算機(jī)，通過顯示器輸出。

         考慮到設(shè)備整體運(yùn)行穩(wěn)定性，變頻器采用ABB，具有信息處理快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。PLC 采用三菱/西門子產(chǎn)品，工控機(jī)采用研華工控產(chǎn)品，都是成熟、可靠性高的代表產(chǎn)品。

4.1                       產(chǎn)品 EMC 方面設(shè)計(jì)

為了避免對實(shí)驗(yàn)樣件和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)其它設(shè)備的電磁干擾，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到 EMC 的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

例如提供符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)的電控柜、操作臺(tái)，電纜濾波、良好接地等措施。6.風(fēng)道部分介紹  

風(fēng)道分為擴(kuò)壓段、試驗(yàn)段、收縮段、穩(wěn)定段共四部分。

5.1 擴(kuò)壓段 

沿氣流方向擴(kuò)散的管道，使氣流減速，使動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，以減小風(fēng)洞中氣流能力的損失，降低風(fēng)洞需要的功率氣流在管道中的能力損失與氣流的流速的三次方成正比，流速低，則損失小。擴(kuò)壓段使來自試驗(yàn)段的氣流迅速減速，可使整個(gè)風(fēng)洞的能量損失減小。

5.2 收縮段 

在低速風(fēng)洞中收縮段位于穩(wěn)定段與試驗(yàn)段之間，是一段順滑過度的曲線形管道，橫截面沿流向逐漸減小。收縮段的功能，使來自穩(wěn)定段的氣流均勻加速，并改善試驗(yàn)段的流場品質(zhì)，氣流流過收縮段時(shí)，氣流流速單調(diào)增加，避免氣流在洞壁上發(fā)生分離，收縮段出口處氣流均勻，方向平直并且穩(wěn)定。本風(fēng)洞收縮曲線為雙三次曲線。 

5.3 穩(wěn)定段 

在穩(wěn)定段內(nèi)部設(shè)有整流裝置。所謂整流裝置是指蜂窩器和整流網(wǎng)，蜂窩器為正六邊形鋁制材料，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。整流網(wǎng)為 3 層，目數(shù)為 18 目。

5.4 試驗(yàn)段 

本風(fēng)洞采用閉口試驗(yàn)段的形式，防止在測量過程中外界環(huán)境對試驗(yàn)結(jié)果的影響。7.數(shù)據(jù)采集及控制部分 

系統(tǒng)具有風(fēng)速調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)功能，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速值自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)輸入的差壓值及空氣密度補(bǔ)償自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值。

系統(tǒng)自動(dòng)采集風(fēng)洞試驗(yàn)段的溫度等數(shù)據(jù)，可將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以通過打印機(jī)以 EXCEL 表格的形式輸出。

6.標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng) 

6.1  皮托管8靜壓孔設(shè)計(jì) 符合GB1236-2017標(biāo)準(zhǔn) （主標(biāo)準(zhǔn)器）

皮托管系數(shù)計(jì)算

     按式分別計(jì)算每個(gè)檢定點(diǎn)的 Ki 值

       以下是手工或者自動(dòng)化內(nèi)部程序代入公式說明：

      V ? K

式中： P ---標(biāo)準(zhǔn)皮拖管測得的差壓值，Pa

                     P1i    ---空氣密度（溫濕度+空盒氣壓算）

         K ---標(biāo)準(zhǔn)皮托管系數(shù)

                      V:標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速m/s

以下是自動(dòng)化測試系統(tǒng)操作說明 ：

說明共包括：使用前準(zhǔn)備工作，啟動(dòng)操作系統(tǒng)，參數(shù)設(shè)置，開始試驗(yàn)，數(shù)據(jù)報(bào)

表等幾個(gè)組成部分。9.1 使用前準(zhǔn)備工作

          正確安裝好所有的線路并確保機(jī)械裝置無異常后，打開總電源開關(guān)，系統(tǒng)的工作中指示燈亮起，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。 

9.2       啟動(dòng)操作系統(tǒng) 

          風(fēng)洞測試系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)先安裝在電腦中，使用時(shí)只需雙擊桌面的“風(fēng)洞測試系統(tǒng)" 快捷方式按鈕即可。

9.3       參數(shù)設(shè)置 

          參數(shù)設(shè)置中可設(shè)置被檢產(chǎn)品的信息，同時(shí)檢定裝置的信息也可設(shè)置，環(huán)境參數(shù)等自動(dòng)采集。 

在設(shè)置好所有的參數(shù)后，點(diǎn)擊“確定"按鈕系統(tǒng)自動(dòng)保存所設(shè)置數(shù)據(jù)并進(jìn)入具體的測試對象界面，在該界面下設(shè)置具體的試驗(yàn)參數(shù)如風(fēng)速測試點(diǎn)值和誤差，設(shè)置完成點(diǎn)擊“確定"按鈕進(jìn)入到試驗(yàn)主界面。界面如下圖所示，具體參數(shù)及格式可根據(jù)用戶要求做修改。

圖 5.參數(shù)設(shè)置界面（參考）

6.1自動(dòng)采集部分工況點(diǎn)設(shè)置舉例：

被檢產(chǎn)品工況點(diǎn)設(shè)置中，可實(shí)現(xiàn)自定義風(fēng)速測試，預(yù)設(shè)系列風(fēng)速自動(dòng)標(biāo)定。被檢產(chǎn)品的相關(guān)計(jì)算系數(shù)可根據(jù)客戶提供的具體要求進(jìn)行更改。界面如下圖所示，具體參數(shù)及格式可根據(jù)用戶要求做修改。

圖 6.工況點(diǎn)設(shè)置界面（參考）

6.2 測試主界面 

測試主界面主要包括產(chǎn)品的基本信息、風(fēng)洞運(yùn)行模擬示意圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)采集匯總、測試控制按鈕、參數(shù)設(shè)置匯總及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)顯示組成。

測試界面友好，簡單易用，主要根據(jù)提示操作即可，界面按鈕具有自鎖功能， 安全可靠，不會(huì)因誤操作而影響風(fēng)洞性能及測試結(jié)果。

測試軟件具有風(fēng)速調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)功能，根據(jù)設(shè)定的風(fēng)速值自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)輸入的差壓值自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值。

測試軟件風(fēng)速計(jì)算所需溫度、大氣壓力等參數(shù)自動(dòng)采集，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速自動(dòng)計(jì)算， 如果被檢產(chǎn)品自帶模擬量輸出功能，測試軟件可自動(dòng)采集被檢產(chǎn)品的風(fēng)速參數(shù)等， 如果沒有可手動(dòng)輸入，根據(jù)實(shí)測風(fēng)速可形成回歸方程。界面如下圖所示，具體參數(shù)及格式可根據(jù)用戶要求做修改。

圖 7.測試界面（參考）