一种自动校准多风表的风洞检测试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动校准多风表的风洞检测试验装置及方法，该装置含有集流器（1）、稳流段（2）、低档风速试验段（4）、中档风速试验段（5）、高档风速试验段（6）及渐缩段（3）、渐扩段（7）、观察孔（9）、阻尼网（18）；在稳流段（2）顶部安装大气压力传感器（13）、温湿度传感器（14），在低档风速试验段（4）、中档风速试验段（5）、高档风速试验段（6）顶部分别安装风速传感器（15）、压差传感器（16）；PLC控制系统20调节与控制风机19的风量。本发明具有风流稳定、风量自动调节、操作简单、可以一次校准多个风表且测量精度高等优点，并能对实测结果进行记录、存储、处理，适合于低、中、高三档多风表自动校准。
【专利说明】—种自动校准多风表的风洞检测试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种校准风表的风洞试验检测装置及方法，适合于低、中、高三档多风表自动校准。
【背景技术】
[0002]风速的测算是矿山通风部门日常管理工作的基本内容之一，而用于测定风速的各种仪表，由于长期使用过程中的不断磨损、生锈、积灰等原因都会使风表的测定精度降低，所以必须经常校准。目前，机械式风表广泛用于矿井通风阻力测定、通风机性能测定，风表出厂前或使用一段时间后，都必须进行校准，并绘制出风表校准曲线。目前风表校准需要借助于风洞模型试验，校准过程只能一次校准一个风表，且校准精度低，无法验证“真风速”的准确性，人工读数及作图误差大、人工调节风量困难，尤其对于量程相差较大的多个风表校准更加费时费力。此外，我国各矿务局、有关科研、院校以及气象部门等均配置了校准风洞对各类风表进行校准。 由于校准采用的补偿微压计本身固有较大的精度误差、严重的视觉对准误差、人工定时误差以及表盘读数误差的存在，往往导致检定曲线的严重失真。《煤矿机械》1998年06期介绍了一种风表用校准风洞的计算机检测装置，它和常规的数据采集与处理系统类似，测模部分包括差压传感与变换电路，它把风洞中的标准速压信号成比例地转换为 20πιΑ的直流电流信号，接着经过12位模数转换器AD574的转换，最后由计算机通过可编程并行接口芯片ICL8255与之交换信息，算出风洞中的标准风速。这种风表用校准风洞的计算机检测装置在校准过程中也只能一次校准一个风表，费时费力。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供一种风流稳定、风量自动调节、操作简单、可以一次校准多个风表且测量精度高的自动校准多风表的风洞检测试验装置。
[0004]此外，本发明还提供一种自动校准多风表的风洞检测试验方法。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明校准风表用的风洞试验检测装置采用的技术方案为:
本发明校准风表用的风洞试验检测装置，含有集流器、稳流段、风机、电机、支架，电机置于电机底座上，它还含有低档风速试验段、中档风速试验段、高档风速试验段，在稳流段与低档风速试验段之间、低档风速试验段与中档风速试验段之间、中档风速试验段与高档风速试验段之间各设有一个渐缩段；在集流器与稳流段、稳流段与沿进风方向的第一个渐缩段间各设置一层阻尼网；在稳流段顶部中心位置安装大气压力传感器、温湿度传感器，在低档风速试验段、中档风速试验段、高档风速试验段顶部中心位置分别安装风速传感器、压差传感器；PLC控制系统与风机、电机及压力传感器、温湿度传感器、风速传感器、压差传感器相联接，用于自动调节与控制风机风量、读取相关数据。在高档风速试验段与风机连接处设置渐扩段，对气流起减速作用，将动压能转换为静压能，减小能量损失。在低档试验段、中档风速试验段、高档风速试验段两侧中心分别开设透明的观察孔，用于人工读取待校准风表读数即表风速。
[0006]所述的渐缩段其两端大小断面积之比在3— 5之间，最好为4。
[0007]本发明自动校准多风表的风洞检测试验方法为:
1)采用上述专用的校准风表用的风洞试验检测装置；
2)PLC控制系统自动读取大气压力传感器的大气压力P、温湿度传感器的温度T与湿度Φ、压差传感器的数据」P;
3)PLC控制系统根据P、Τ、Φ、」P四个参数得到理论计算风速，设为V，同时自动读取风速传感器数据即真风速，设为V ;
4)PLC控制系统比较判断V与V数值关系，设m= (V-v)/V ;若m > 5%，重新测定，若m ( 5%,则取V为真风速，并记录保存V ；
5)通过观察孔人工读取待校准风表读数即表风速，设为U，记录保存一组(V，U);继续通过PLC控制系统调节风机风量，重复以上步骤，得到不同工况下待校准风表量程范围内表风速、真风速，记录保存多组(U，V),自动绘制风表校准曲线。
[0008]与现有技术相比，本发明一种自动校准多风表的风洞检测试验装置及方法的有益效果是:具有风流稳定与风量自动调节、测量精度高等优点，可提供低、中、高档不同风速，并能对实测结果进行记录、存储、处理，克服了需要多次手动调节风量、人工读数与绘图费时费力且测量精度低的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明一种自动校准多风表的风洞检测试验装置的结构示意图；
图2为本发明一种自动校准多风表的风洞检测试验方法的原理示意图。
[0010]附图标记为:1_集流器；2_稳流段；3_渐缩段；4_低档风速试验段；5_中档风速试验段；6_高档风速试验段；7_渐扩段；8_排风段；9_观察孔；10_法兰；11_支架；12_电机底座；13_大气压力传感器；14-温湿度传感器；15-风速传感器；16-压差传感器；17_电机；18-阻尼网；19_风机；20-PLC控制系统。
【具体实施方式】
[0011]为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种自动校准多风表的风洞检测试验装置及方法做进一步详细说明。
[0012]由图1所示的本发明一种多风表自动校准风洞实验装置的结构示意图看出，它是由集流器1、稳流段2、渐缩段3、低档风速试验段4、中档风速试验段5、高档风速试验段6、渐扩段7、排风段8、观察孔9、法兰10、支架11、电机底座12、大气压力传感器13、温湿度传感器14、风速传感器15、压差传感器16、电机17、阻尼网18、风机19、PLC控制系统20共同组成；稳流段2、低档风速试验段4、中档风速试验段5、高档风速试验段6安装在支架11上，电机17置于电机底座12上。在稳流段2与低档风速试验段4之间、低档风速试验段4与中档风速试验段5之间、中档风速试验段5与高档风速试验段6之间各设有一个渐缩段3 ；在集流器I与稳流段2、稳流段2与沿进风方向的第一个渐缩段3间各设置一层阻尼网18，从而为实验提供良好的入流条件。稳流段2对气流起稳定作用，在稳流段2顶部安装大气压力传感器13、温湿度传感器14，在低档试验段4、中档风速试验段5、高档风速试验段6两侧中心分别开设有机玻璃制作透明的观察孔9，顶部各安装一个风速传感器15与压差传感器16;设置三个变径段，渐缩段3将进风口流来的气流加速，使工作段获得实验时所需要的速度，降低气流的纵向和横向湍流度，其两端大小断面积之比等于4 ;通过渐缩段3设置三个断面依次减小的试验段，即为低档试验段4、中档风速试验段5、高档风速试验段6 ;在高档风速试验段6与风机19连接处设置渐扩段7，对气流起减速作用，将动压能转换为静压能，减小能量损失，最终的气流经过风机19、排风段8排出；PLC控制系统20调节与控制风机19的风量，提供待校准风表量程范围内不同工况下风速。
[0013]参见图2所示的本发明一种自动校准多风表的风洞检测试验方法的原理示意图。本发明的工作原理:PLC控制系统20自动读取大气压力传感器13的大气压力P、温湿度传感器14的温度T与湿度Φ、压差传感器16的数据」P，PLC控制系统20根据P、Τ、Φ、」P四个参数得到理论计算风速，设为V，同时自动读取风速传感器15数据即真风速，设为V，PLC控制系统20比较判断V与V数值关系，设m= (V-v)/V。若m >5%，重新测定，若m ( 5%,则取V为真风速，并记录保存V。通过观察孔9人工读取待校准风表读数即表风速，设为U，记录保存一组(V，U)。继续通过PLC控制系统20调节风机19风量，重复以上步骤，得到不同工况下待校准风表量程范围内表风速、真风速，记录保存多组(U，V)，自动绘制风表校准曲线。
【权利要求】
1.一种自动校准多风表的风洞检测试验装置，含有集流器(I)、稳流段(2)、风机(19)、电机(17)、支架，电机(17)置于电机底座(12)上，其特征在于:它还含有低档风速试验段(4)、中档风速试验段(5)、高档风速试验段(6)，在稳流段(2)与低档风速试验段(4)之间、低档风速试验段(4)与中档风速试验段(5)之间、中档风速试验段(5)与高档风速试验段(6 )之间各设有一个渐缩段(3 );在集流器(I)与稳流段(2 )、稳流段(2 )与沿进风方向的第一个渐缩段(3)间各设置一层阻尼网(18);在稳流段(2)顶部中心位置安装大气压力传感器(13)、温湿度传感器(14)，在低档风速试验段(4)、中档风速试验段(5)、高档风速试验段(6)顶部中心位置分别安装风速传感器(15)、压差传感器(16) ;PLC控制系统(20)与风机(19)、电机(17)及压力传感器(13)、温湿度传感器(14)、风速传感器(15)、压差传感器(16)相联接，在高档风速试验段(6)与风机(19)连接处设置渐扩段(7);在低档试验段(4)、中档风速试验段(5)、高档风速试验段(6)两侧中心分别开设透明的观察孔(9)。
2.如权利要求1所述的一种自动校准多风表的风洞检测试验装置，其特征在于:所述的渐缩段(3)其两端大小断面积之比在3— 5之间。
3.如权利要求2所述的一种自动校准多风表的风洞检测试验装置，其特征在于:所述的渐缩段(3)其两端大小断面积之比等于4。
4.一种自动校准多风表的风洞检测试验方法，其特征在于: 1)采用的专用试验装置为:含有集流器(I)、稳流段(2)、风机(19)、电机(17)、支架，电机(17)置于电机底座(12)上，它还含有低档风速试验段(4)、中档风速试验段(5)、高档风速试验段(6)，在稳流段(2)与低档风速试验段(4)之间、低档风速试验段(4)与中档风速试验段(5)之间、中档风速试验段(5)与高档风速试验段(6)之间各设有一个渐缩段(3);在集流器(I)与稳流段(2)、稳流段(2)与沿进风方向的第一个渐缩段(3)间各设置一层阻尼网(18);在稳流段(2)顶部中心位置安装大气压力传感器(13)、温湿度传感器(14)，在低档风速试验段(4)、中档风速试 验段(5)、高档风速试验段(6)顶部中心位置分别安装风速传感器(15)、压差传感器(16);PLC控制系统(20)与风机(19)、电机(17)及压力传感器(13)、温湿度传感器(14)、风速传感器(15)、压差传感器(16)相联接，在高档风速试验段(6)与风机(19 )连接处设置渐扩段(7 );在低档试验段(4 )、中档风速试验段(5 )、高档风速试验段(6)两侧中心分别开设透明的观察孔(9)。 2)PLC控制系统(20)自动读取大气压力传感器(13)的大气压力P、温湿度传感器(14)的温度T与湿度Φ、压差传感器(16)的数据」P ； 3)PLC控制系统(20)根据Ρ、Τ、Φ、Z P四个参数得到理论计算风速，设为V，同时自动读取风速传感器(15)数据即真风速，设为V ； 4)PLC控制系统(20)比较判断V与V数值关系，设m=(V_v)/V ;若m > 5%，重新测定，若m < 5%,则取V为真风速，并记录保存V ； 5)通过观察孔(9)人工读取待校准风表读数即表风速，设为U，记录保存一组(V，U);继续通过PLC控制系统(20)调节风机(19)风量，重复以上步骤，得到不同工况下待校准风表量程范围内表风速、真风速，记录保存多组(U，V)，自动绘制风表校准曲线。
5.如权利要求4所述的一种自动校准多风表的风洞检测试验方法，其特征在于:所述的渐缩段(3)其两端大小断面积之比在3— 5之间。
6.如权利要求5所述的一种自动校准多风表的风洞检测试验方法，其特征在于:所述的渐缩段(3)其两端大小 断面积之比等于4。
【文档编号】G01P21/02GK103439531SQ201310378755
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】黄寿元, 贾敏涛, 陈宜华, 贾安民, 居伟伟, 周伟, 吴冷峻, 王爽 申请人:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司