风机过滤器机组及EFU面风速均匀性自动测试装置及方法与流程

文档序号:11228875阅读:2248来源:国知局
风机过滤器机组及EFU面风速均匀性自动测试装置及方法与流程

本发明属于空气洁净技术领域,尤其是涉及一种风机过滤器机组和设备过滤单元面风速均匀性自动测试装置及方法。



背景技术:

风机过滤器机组(fanfilterunit,ffu)是一种内配风机的空气净化设备,主要由风机、高效或超高效空气过滤器组成,具有一定的模数尺寸和标准规格,可配合吊顶骨架进行安装,并可模块化连接使用。由于整体设计灵活、安装施工方便、密封方式简单有效以及易于控制等优点,ffu在空气洁净领域得到了广泛应用,既可用于洁净室以提供空气进入工作区域之前的末级过滤,也可用于洁净要求高的微环境或隔离工作区域。设备过滤单元(equipmentfilterunit,efu)与ffu的结构基本一致,主要是安装在设备上以满足空气净化要求。

ffu和efu性能的测试是检定、评价和改善ffu性能的重要环节。在诸多的测试项目中,面风速均匀性是最重要的性能参数之一,它直接影响到洁净空间的气流组织。ffu和efu面风速均匀性的测试在离出风面一定距离处的送风断面上进行,一般通过划分网格布置测点,逐点测试风速,最后计算全部测点风速测量值的相对标准差,用以评价面风速均匀性。

目前,测试ffu和efu的面风速均匀性均采用人工方式进行,还没有实现机械自动化。测试人员大多通过手持风速仪探头对各测点依次进行测量,这样的测量方式会带来以下问题:一方面,测点数量多,劳动强度大,测量效率低;另一方面,通过人员引入的测量误差大,包括测点划分不准确、各测点测量时间分配不均匀、手持探头位置易波动、人工读数误差大以及人员本身对气流有干扰等。一些测试人员在对每个测点进行测试之前,会先将风速仪探头用支架固定以减少手持探头位置波动引起的误差。但是,这种做法会明显增加测量时间和劳动强度,大大降低测量效率,并且对上述其他引入误差的因素没有明显的改善。

综上所述,有必要针对ffu和efu面风速均匀性测试提出一种可靠高效的自动测试装置和方法。



技术实现要素:

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠高效的风机过滤器机组和设备过滤单元面风速均匀性自动测试装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

风机过滤器机组和设备过滤单元面风速均匀性自动测试装置,包括:

一侧与辅助风系统连接,另一侧设有开口的大型静压箱,用于连接辅助风系统、安装受试ffu或efu以及部署测试机构其他组件,

设置在大型静压箱开口四周的挡板,

水平安装在静压箱开口上侧的直线导轨机构,

垂直安装在直线导轨机构上的伸缩杆机构,

安装在伸缩杆机构末端的风速仪探头,

与风速仪探头连接的风速仪,

与直线导轨机构、伸缩杆机构及风速仪电性连接的显示控制器。

所述的大型静压箱内安装风机过滤器机组ffu或设备过滤单元efu,受试ffu或efu立式安装在静压箱内,从静压箱开口向外出风,当受试ffu或efu出风面尺寸小于静压箱开口尺寸时,采用辅助板配合进行安装。

所述的挡板采用透明材质制作,用于阻挡外界对ffu或efu送风气流的影响,由上、下、左、右四块挡板组成,其中上挡板开有槽孔,槽孔中心线位于面风速均匀性测量面上,所述测量面与风机过滤机组或设备过滤单元出风面之间的距离应满足相关要求,优选为150mm。

所述的直线导轨机构水平安装在静压箱开口上侧,用于实现风速仪探头在水平方向上的移动,所述导轨机构包括直线导轨驱动电机、滚珠丝杆直线导轨及滑块,所述滑块能够在电机的驱动下沿导轨做往复运动,滑块的行程应保证在挡板槽孔的长度范围内,以防止故障或误操作情况下风速仪探头撞上挡板而损坏;

所述的伸缩杆机构垂直安装在直线导轨机构的滑块上,用于实现风速仪探头在竖直方向上的移动,所述伸缩杆机构包括伸缩杆驱动电机和伸缩杆,所述伸缩杆能够在电机驱动下改变其长度,伸缩杆中心线位于面风速均匀性测量面上并与挡板槽孔中心线垂直相交,伸缩杆直径略小于槽孔宽度,当滑块沿导轨运动时,伸缩杆能在槽孔内自由移动;

所述的风速仪探头安装在伸缩杆末端,用于测量各测点处的风速值,所述风速仪探头中心线与伸缩杆中心线同轴,以保证探头中心位于面风速均匀性测量面上;

所述的风速仪安装在静压箱开口左侧,与风速仪探头连接,用于接收和转换风速仪探头的传感信号;

所述的显示控制器安装在静压箱开口左侧,包含微处理器、存储器、数据输出接口、显示屏、数字键盘及其他必要的功能按键,所述显示控制器具有一定的计算功能,能够根据既有的规则和受试ffu或efu的有效出风面尺寸计算出可选的测点布置方案,也能根据各测点的风速测量值计算出平均值和相对标准差,以便对ffu或efu的面风速均匀性迅速做出判断,所述显示控制器还具有一定的数据存储功能,能够保存一定时间段内的测量数据,所述数据输出接口能与外部存储器连接,可以将测点布置、测量数据和计算结果以常用的文件格式导出,所述功能按键包括但不限于方向控制按键、“定位”、“设置”、“确认”、“开始”和“急停”按键。

所述显示控制器与所述直线导轨驱动电机、所述伸缩杆驱动电机及所述风速仪之间电性连接,所述显示控制器能够通过控制所述直线导轨驱动电机和所述伸缩杆驱动电机实现所述风速仪探头在面风速均匀性测量面上的自由移动,能够按照指定的起止时间接收所述风速仪中的风速测量数据。

风机过滤器机组和设备过滤单元面风速均匀性自动测试方法,采用以下步骤:

(1)设置时间参数:包括延迟时间和测量时间,所述延迟时间是指从风速仪探头移动到测点位置到正式开始从风速仪接收该点风速测量数据这段时间,目的是尽量减少风速仪探头运动对气流的影响,等待该点风速趋于稳定,所述测量时间是指开始从风速仪接收测点的风速测量数据到停止从风速仪接收该点的风速测量数据这段时间;

(2)设置尺寸参数:包括受试ffu或efu的有效出风面长、宽尺寸和测点边距,所述长度尺寸是指水平方向上的尺寸,所述宽度尺寸是指竖直方向的尺寸,所述测点边距是指用于布置测点的有效流通区域到过滤介质边界的距离;

(3)获取测点布置方案:在上述有效流通区域内划分网格,网格中心点即为风速测点,测点布置的关键在于确定网格划分的步长或网格数,本方法提供了两种可供选择的测点布置方案确定方式,一种方式是直接设置水平方向上网格的列数和竖直方向上网格的行数,另一种方式是设置网格边长的上下限,由显示控制器根据此限制规则和受试ffu或efu的有效出风面尺寸来计算出可选的测点布置方案,然后测试人员综合考虑测量的效率和准确性从中选择合适的测点布置方案;

(4)将风速仪探头定位到原点:控制风速仪探头将其中心对准原点位置,所述原点是指当前受试ffu或efu有效出风面的左上角点,该点水平向右为x正方向,竖直向下为y正方向,对于常用的原点位置,可保存到显示控制器中,在之后的测试中能够通过显示控制器上的功能按键将风速仪探头迅速定位到之前保存过的原点位置;

(5)开始扫描测量:一旦设置好尺寸参数、确定了测点布置方案并定位到原点,预设的程序就会规划出风速仪探头的扫描测试路径,此时,按下显示控制器上的“开始”按键,风速仪探头就会按照程序中规划的路径依次移动到各个测点,停留设置的延迟时间和测量时间,显示控制器在测量时间内从风速仪接收风速测量数据并存储,如此直到所有测点测量完毕;

(6)结果查看和导出:测量完毕后,可以通过显示控制器查看每个测点的风速测量值以及全部测点风速的平均值和相对标准差,测点布置方案、测量结果和计算结果均可通过数据输出接口导出到外部存储设备中。

以上步骤中的设置和操作均通过显示控制器完成。

本发明采用机械自动化方法代替手工测量,大大提高测试效率的同时,也明显提升了测量的精准度,具体如下:

1、测点划分更加准确:手工方式主要依靠人眼大致瞄准来定位测点,而机械方式通过精确计算和控制来划分和定位测点,比手工方式更加准确;

2、各测点的时间分配更均匀:手工方式只能大致估计探头在各测点处的停留时间,而机械方式则可以预先设定该停留时间,因此各测点的时间分配比手工方式更加均匀;

3、探头位置更加精确固定:手工方式通过手持探头进行测量,由于手抖很难保证探头位置稳定,尤其是当探头位置距离手握之处较远时抖动更加明显,而机械方式相对来能够保证探头位置比较稳定。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明所提出的自动测试装置和方法基本实现了ffu和efu面风速均匀性测试的机械化和自动化,操作简单方便,相较于传统的人工方式,大大降低了测试人员的劳动强度,显著提高了测试效率。

(2)本发明所提供的自动测试装置和方法最大限度地减少了人员对测量过程的干扰,通过机械化达到了测点划分准确、各测点测量时间分配均匀、探头位置精确固定等优点,相较于传统人工方式,测量结果准确性更高,可靠性更强。

(3)本发明所提供的自动测试装置和方法具有参数设置灵活多变、测量过程快速准确、测量结果查询便捷的优点,可以很方便地用于研究工艺参数对ffu和efu面风速均匀性的影响,也可以很方便用于研究网格步长、采样时间等测试参数对ffu面风速均匀性测量结果的影响等。

(4)本发明所提供的自动测试装置和方法将很多主观因素和个性差异从ffu和efu面风速均匀性测试过程中剔除,有利于ffu和efu面风速均匀性测试方法的进一步标准化和规范化。

(5)本发明所提供的自动测试装置结构紧凑,安装灵活,能够密切配合既有的实验室测试设施,能够适用于各种型号ffu和efu的测试。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为各组件间的电性连接和信号传递关系示意图;

图3为本发明所提供的测试方法的流程图;

图4为本发明具体实施例的测点布置方案;

图5为本发明具体实施例的风速仪探头扫描测试路径。

图中,1-大型静压箱、2-静压箱开口、3-挡板、4-直线导轨驱动电机、5-滚珠丝杆直线导轨、6-滑块、7-伸缩杆驱动电机、8-伸缩杆、9-风速仪探头、10-风速仪、11-显示控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

一种风机过滤器机组和设备过滤单元面风速均匀性自动测试装置,其结构如图1所示,包括大型静压箱1、挡板3、直线导轨机构、伸缩杆机构、风速仪探头9、风速仪10和显示控制器11。

大型静压箱1用于连接辅助风系统、安装受试ffu或efu以及部署测试机构其他组件。静压箱1一侧与辅助风系统连接,另一侧有开口2,受试ffu或efu立式安装在静压箱1内,从静压箱开口2向外出风。当受试ffu或efu出风面尺寸小于静压箱开口2的尺寸时,采用辅助板配合进行安装。本实施例中,受试ffu外形尺寸为1175×1175×320mm,过滤器厚度90mm,有效过滤面积为1130×1130mm,无需辅助板配合,可直接安装,受试工况为面风速0.45m/s、机外余压0pa。

挡板3设置于静压箱开口2的四周,用于阻挡外界对ffu或efu送风气流的影响。挡板3由上、下、左、右共四块挡板组成,上挡板开有槽孔,槽孔中心线位于面风速均匀性测量面上,该测试面距离ffu或efu出风面150mm。本实施例中,挡板3高500mm,采用有机玻璃材料,可方便观察面风速的实际测量情况。

直线导轨机构水平安装在静压箱开口2的上侧,用于实现风速仪探头9在水平方向上的移动。直线导轨机构包括直线导轨驱动电机4、滚珠丝杆直线导轨5及滑块6。滑块6能够在电机4的驱动下沿导轨5做往复运动,滑块6的行程应保证在挡板3槽孔的长度范围内,以防止故障或误操作情况下风速仪探头9撞上挡板3而损坏。本实施例中,直线导轨驱动电机4采用步进电机。

伸缩杆机构垂直安装在直线导轨机构的滑块6上,用于实现风速仪探头9在竖直方向上的移动。伸缩杆机构包括伸缩杆驱动电机7和伸缩杆8。伸缩杆8能够在电机7驱动下改变其长度,伸缩杆8中心线位于面风速均匀性测量面上并与挡板3的槽孔中心线垂直相交,伸缩杆8直径略小于槽孔宽度,当滑块6沿导轨5运动时,伸缩杆8能在槽孔内自由移动。本实施例中,伸缩杆驱动电机7采用直线电机。

风速仪探头9安装在伸缩杆8末端,用于测量各测点处的风速值。风速仪探头9中心线与伸缩杆8中心线同轴,以保证探头9中心位于面风速均匀性测量面上。本实施例中,风速仪探头采用热线式。

风速仪10安装在静压箱开口2的左侧,与风速仪探头9连接,用于接收和转换风速仪探头9的传感信号。

显示控制器11安装在静压箱开口2左侧,包含微处理器、存储器、数据输出接口、显示屏、数字键盘及其他必要的功能按键。显示控制器11具有一定的计算功能,能够根据既有的规则和受试ffu或efu的有效出风面尺寸计算出可选的测点布置方案,也能根据各测点的风速测量值计算出平均值和相对标准差,以便对ffu或efu的面风速均匀性迅速做出判断。显示控制器11还具有一定的数据存储功能,能够保存一定时间段内的测量数据。显示控制器11的数据输出接口能与外部存储器连接,可以将测点布置、测量数据和计算结果以常用的文件格式导出。显示控制器11的功能按键包括但不限于方向控制按键、“定位”、“设置”、“确认”、“开始”和“急停”按键。本实施例中,显示控制器11采用液晶显示屏,数据输出接口采用usb接口。

各组件间的电性连接和信号传递关系如图2所示,显示控制器11与直线导轨驱动电机4、伸缩杆驱动电机7及风速仪10之间电性连接。显示控制器11能够通过控制直线导轨驱动电机4和伸缩杆驱动电机7实现风速仪探头9在面风速均匀性测量面上的自由移动,同时记录风速仪探头9的位置参数,显示控制器11还能按照指定的起止时间接收风速仪10中的风速测量数据。

利用上述自动测试装置进行ffu和efu面风速均匀性测试的方法的工艺流程如图3所示,主要包括以下步骤:

1、设置时间参数,包括延迟时间和测量时间。

1)延迟时间,即从风速仪探头9移动到测点位置到正式开始从风速仪10接收该点风速测量数据这段时间,目的是尽量减少风速仪探头9的运动对气流的影响,等待该点风速趋于稳定。本实施例中,延迟时间设置为2s。

2)测量时间,即开始从风速仪10接收测点的风速测量数据到停止从风速仪10接收该点的风速测量数据这段时间。本实施例中,测试时间设为5s。

2、设置尺寸参数,包括受试ffu或efu的有效出风面长、宽尺寸和测点边距。

1)受试ffu或efu有效出风面长、宽尺寸,即受试ffu或efu有效出风面在水平、竖直方向上的尺寸。本实施例中,受试ffu有效出风面长×宽尺寸为1130×1130mm。

2)测点边距,即用于布置测点的有效流通区域到过滤介质边界的距离。本实施例中,测点边距取65mm。

3、获取测点布置方案。在有效流通区域内划分网格,网格中心点即为风速测点,测点布置的关键在于确定网格划分的步长或网格数。可以通过两种方式确定测点布置方案:

1)方式一:直接设置水平方向上网格的列数和竖直方向上网格的行数。

2)方式二:设置网格边长的上下限,由显示控制器11根据此限制规则和受试ffu或efu的有效出风面尺寸来计算出可选的测点布置方案,然后测试人员综合考虑测量的效率和准确性从中选择合适的测点布置方案。

本实施例中采取方式二来确定测点布置方案,首先设置网格边长最小为100mm,最大为200mm,由于去除测点边距后的有效流通区域为1000×1000mm,因此,显示控制器11计算出水平方向上网格的列数和竖直方向上网格的行数的取值范围为5~10,测点最少的方案为5×5=25个,测点最多的方案为10×10=100个,考虑到在允许范围内尽量提高测量效率,本实施例选取5×5的测点布置方案,此方案的具体细节如图4所示,每个网格的边长均为200mm,最外侧的网格距离外侧的边缘的长度为65mm。

4、将风速仪探头定位到原点。

控制风速仪探头9将其中心对准原点位置,原点即指当前受试ffu或efu有效出风面的左上角点。本实施例中,所用受试ffu为常见规格,该原点会经常用到,因此将该原点位置保存,之后测试中,可通过显示控制器11上对应的功能按键快速地将风速仪探头9迅速定位到该原点。

5、开始扫描测量。

一旦设置好尺寸参数、确定了测点布置方案并定位到原点,预设的程序就会规划出风速仪探头的扫描测试路径。按下显示控制器11上的“开始”按键,风速仪探头9就会按照程序中规划的路径依次移动到各个测点,停留设置的延迟时间2s和测量时间5s,显示控制器11在测量时间内从风速仪10中接收风速测量数据并存储,如此直到所有测点测量完毕。本实施例中,以受试ffu左上角点为原点,水平向右为x正方向,竖直向下为y正方向,则风速仪探头9所依循的扫描测试路径如图5所示,风速仪探头9从受试ffu左上角(0,0)出发,先向右移动165mm,再向下移动165mm到达第一个测点(165,165),完成该点测量后,风速仪探头9逐行移动,以蛇形方式依次到达各个测点并进行测量,与图5中的坐标相对应,到达图4中各测点的顺序依次为1-2-3-4-5-10-9-8-7-6-11-12-13-14-15-20-19-18-17-16-21-22-23-24-25。

6、结果查看和导出。

测量完毕后,可以通过显示控制器11查看每个测点的风速测量值以及全部测点风速的平均值和相对标准差。测点布置方案、测量结果和计算结果均可通过数据输出接口导出到外部存储设备中。

以上步骤中的设置和操作均通过显示控制器11完成。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

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