【正文】 1） 和 風流 平行 正對風流方向測得的壓力 我們稱為 為全壓 。 由于風機內(nèi)部流體運動情況比較復雜，到目前為止還沒有一個完善的理論可以準確的計算出各種損失，所以風機的各項性能參數(shù)就無法確定。控制其中一條線改變工況點便會沿著另外一條線移動。 下面是風機全壓和網(wǎng)管的阻力之間關系，整個裝置必須要在兩個曲線的交點上運行，才能滿足上述要求。那么我們下面就介紹一下風機的性能和管網(wǎng)的性能之間要滿足什么樣的關系。在風機的性能測試設備上用 LABVIEW軟件來構(gòu)建一個 PC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實現(xiàn)風機的性能測試。但是國外的進口儀器價格比較貴，以及功能方面并不能完全滿足我國生產(chǎn)的實際需求，等諸多因素，從而使國內(nèi)目前還沒有出現(xiàn)能滿足實際需求的、較為理想的測試系統(tǒng)。另外浙江大學還將虛擬儀器應用到了研究水泵瞬態(tài)特性中，以為取得了一定的成果。不過近幾年國內(nèi)也有一些科研單位和一些高等院校對虛擬儀器的應用投入測試領域，如礦山機械，汽車等。德國大眾公司便是一個例子，它把虛擬儀器用來測試汽油發(fā)動機，取得了很好的效果而且縮短了開發(fā)周期，還有 IBM 公司用虛擬儀器技術去測試厚膜混合集成電路也取得了相當不錯的效果。 虛擬儀器技術在測試領域，國外一些發(fā)達國家已經(jīng)非常普遍的投入到應用中去了， 1986 年美國 NI 公司提出 LABVIEW 技術后好多工程師和科學家便應 用到了測試領域。這些智能檢測系統(tǒng)對風機的維護和使用有特別大的作用，從而經(jīng)濟上也得到了良好的收獲。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 風機在近幾十年內(nèi)應用范圍越來越廣，其實對于風機性能的研究國外很早 就開始了，《礦井通風實踐》剛出版時是在 1922 年，當時機械通風方法剛剛?cè)〈俗匀煌L方法。另外對相關行業(yè)也有促進作用，對國家的經(jīng)濟發(fā)展也起到了一定的作用。可見對風機的性能檢測不單單是讓風機能正常的運行，對眾多行業(yè)的發(fā)展都起到了促進作用。 冶金煤礦等工業(yè)與社會經(jīng)濟發(fā)展密切相關，也是一個國家經(jīng) 濟中重要的產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)對相關行業(yè)的進步有著促進作用。想要提高風機的性能就必須要對風機有一個完善的檢測系統(tǒng)。 另外用戶在選擇風機時也對風機的性能有了較高的要求，例如噪聲、功率、轉(zhuǎn)速、可靠性、風量等。操作簡便，能夠很快的檢查到風機運行的情況是否達標。這些原因主要是因為不能夠定期對風機檢測以及檢測數(shù)據(jù)與實際情況偏差大從而不能判斷風機的實際運行情況 造成的。 研究的意義 當前我國風機在輕工、建材、紡織、冶金、機械、煤炭、石油、農(nóng)業(yè)、電力、化工等眾多領域應用。所以 LABVIEW 已經(jīng)在測量測試的行業(yè)倍受青睞。但是測試功能單一、系統(tǒng)維護性較差而且操作復雜，所以很 難滿足現(xiàn)在的要求。為了能對風機定期準確的體檢，掌握風機的實際運行是否正常，消除隱患，做到科學管理及使用，建立一個比較完善的風機測試系統(tǒng)已經(jīng)是目前的迫切需求。第二是我國對于風機的監(jiān)控技術比較落后，仍然是以人工操作測試，手工繪圖為主。 近些年來，我國的煤礦安全事故時有發(fā)生，不但威脅著礦工的人身安全，還給煤礦帶來了不少的經(jīng)濟損失。尤其是在井下，工作環(huán)境惡劣，事故發(fā)生率較高。 第一章 文獻綜述 1 緒論 課題概述 提出的背景 風機是煤礦、石油、化工、電力、冶金等行業(yè)生產(chǎn)過程中重要的安全設備。它的主要任務就是排除有害的粉塵和氣體，保證工作環(huán)境的空氣質(zhì)量從而保證工作人員的人身安全。因此礦用風機也有“礦井的肺臟”之稱。經(jīng)過調(diào)查造成這些原因主要有兩個問題：第一是我國煤礦的風機設備落后而且更新不及 時，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)一些已經(jīng)老化退役的風機仍在使用，尤其是一些小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，這種現(xiàn)象比較普遍。因此普遍存在測試結(jié)果與實際偏差太大而不能準確反映風機的實際運行情況。 現(xiàn)在我國已經(jīng)有部分高校和科研單位利用計算機結(jié)合一些編程開發(fā)研究了風機測試系統(tǒng)。國外 NI 公司推出的 LABVIEW 和傳統(tǒng)軟件相比，圖形化的語言以及數(shù)據(jù)處理和采集等各方面都有很大的優(yōu)勢。而本課題正是為滿足當前的形勢用 LABVIEW 對風機的性能進行監(jiān)測。然而普遍存在風機老化、更新不及時等一些影響安全生產(chǎn)的因素。本課題設計的系統(tǒng)不但可以對風機進行定期檢查而且測量的數(shù)據(jù)準確度大大的提高了。因此本課題消除了眾多行業(yè)中風機運行不正常導致的安全隱患。因此廠家就會想辦法提高自己的產(chǎn)品，從而使得自己的產(chǎn)品更受歡迎而在競爭中獲勝。因此本課題對風機生產(chǎn)也有一定的作用。風機又是這些產(chǎn)業(yè)中不可缺少的輔助設備。 綜上所述，對風機的狀態(tài)進行檢測監(jiān)控不僅可以使風機正常運行保證了工人的人身安全，對企業(yè)的經(jīng)濟損失也會有所降低，而且還促進了風機的科學生產(chǎn)、管理。由此可見，本課題的研究具有重大現(xiàn)實的意義。到了上個世紀八十年代，好多部分的風機上已經(jīng)安裝了智能檢測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以獲取風機的運行情況，還可以推測出風機的維修年限和使用壽命，同時也能夠?qū)τ龅降墓收线M行診斷。如日本 MHM 系統(tǒng)、瑞士 MACC 系統(tǒng)。而且取得了很好的效果。 在國內(nèi)對于這方面的研究相對晚一些，技術也比較落后，目前在測試領域國內(nèi)仍以單片機居多，可靠性低、抗干擾能力差是普遍存在的問題。 在用虛擬儀器對設備性能檢測監(jiān)測方面，國內(nèi)一些高校也取得了一定的成果，如中國礦業(yè)大學、 河北農(nóng)業(yè)大學、華東工業(yè)大學、華中科技大學等都將虛擬儀器應用到了風機檢測中，并且取得了一定的成功。 即便如此，井下工作環(huán)境比較差，礦山環(huán)境也相當復雜，還有國產(chǎn)的一些檢測設備相對較差，整體水平較低，無論在軟件開發(fā)還是硬件設備上與國外相比都有一定差距。 課題研究的主要內(nèi)容和目標 本文以計算機為核心，針對風機性能檢測系統(tǒng)的測試功能、基本結(jié)構(gòu)等。因此本文研究的主要內(nèi)容如下： （ 1）對風機性能測試的原理進行分析 （ 2）對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，列出該系統(tǒng)需要的硬件 （ 3）構(gòu)架硬件系統(tǒng) （ 4）確定系統(tǒng)需要實現(xiàn)哪些功能 （ 5）對軟件進行介紹并且構(gòu)架出軟件系統(tǒng) （ 6）利用 LABVIEW 編程實現(xiàn)各個功能 本文要實現(xiàn)的目標： （ 1） 能夠自動采集風機的相關性能參數(shù) （ 2） 能夠自動調(diào)整風機的運行工況 （ 3） 能夠 自動繪制風機的相關性能曲線 （ 4） 能夠自動進行存儲、數(shù)據(jù)處理和顯示 （ 5） 操作相對方便，界面簡單明了，容易讓用戶操作 第二章 風機的相關知識 測試風機性能的原理 了解風機就不得不去了解管網(wǎng)，因為風機一般都是與管網(wǎng)在一起工作的。 （ 1）由于風機和管網(wǎng)是聯(lián)合工作的，要保證通過兩者之間的氣體流量相等 （ 2）風機產(chǎn)生的全壓要滿足一定的關系式，它的一部分用來克服網(wǎng)管的阻力剩余的一部分克服出網(wǎng)管口的動壓，即，網(wǎng)管口的動壓加上網(wǎng) 管的阻力等于風機產(chǎn)生的全壓。兩個曲線的交點被稱為工況點，工況點會隨著兩線交點的改變而改變。我們可以通過改變工況點，然后在對應的工況點下測量出風機的一些參數(shù)，然后計算出各個工況點的效率，這樣便可以畫出風機的一些性能曲線，如全壓、靜壓、功率、效率等與流量之間的關系曲線。計算的方法行不通那么我們可以用實驗來代替，通過實驗我們可以相對準確的知道風機的一些性能參數(shù)，從而了解風機的實際運行情況和它的使用數(shù)據(jù)及工作范圍。單位 Pa （ 2） 風機軸在一分鐘轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)稱為轉(zhuǎn)速。單位 kw 通風機全壓功率計算公式： 1000vtt qpP ? （ 4） 風機的效率即風機的有效功率比上軸功率。單位 m^3/h （ 6） 風機的傳動方式和機械效率 傳動方式 機械效率 傳動方式 機械效率 電 機直聯(lián) 1 減速器傳動 聯(lián)軸器直聯(lián)傳動 V 帶傳動 風機的性能曲線 由于風機內(nèi)部流體運動比較復雜不易計算，所以現(xiàn)在一般都是通過實驗來測出風機的一些性能參數(shù)，然后通過這些參數(shù)來繪制出風機性能曲線。下面我們來簡單介紹一下這兩種曲線，以及它們之間的關系。 （ 2） 無因次性能曲線是沒有物理單位的是風壓的一個特征 值，一種風機對應只有一組無因次性能曲線。每種風機不能用風量，風壓來表述風機的結(jié)構(gòu)特點，但是風機的無因次參數(shù)說明了一個風機在特定的工況下所能產(chǎn)生的風量，風壓。最后來說，無因次參數(shù)是風機的一個特征參數(shù)，用 來選擇風機，設計風機的一個依據(jù)。 有了風機的性能曲線，就對風機的運行情況、可靠性、工作范圍等有了依據(jù)。 標準環(huán)境參數(shù) 空氣溫度： t=20oc 絕對壓力： P= 310 Pa 相對濕度： uh =50% 氣體密度： ? =氣體常數(shù)： wR =() 風機的結(jié)構(gòu)參數(shù) 風機出口面積： A=（ 240320） 2mm =76800 2mm 風管直徑： D=280mm 節(jié)流裝置開孔直徑： d=140mm 風機葉輪外徑： 2D =500mm 孔板與風管直徑比： ? =d/D= 孔板流量系數(shù)： ? = 該系統(tǒng)中孔板流量系數(shù) ? =，氣體膨脹系數(shù) ? =。 關于風機的測試裝置分為兩類，一類是風室式一類是風管式。風管式試驗一般分為測試、調(diào)節(jié)、整流等裝置。 風機性能參數(shù)的計算 由于傳感器測量的一些數(shù)據(jù)是最基本的數(shù)據(jù)，不能直接體現(xiàn)出風機的性能，風機的性能參數(shù)是傳感器測量的參數(shù)經(jīng)過計算處理后得到的，如下： 風機全壓： sd PPP ?? 風機動壓： 22 ???????AQPd? 風機流量： ??? ? pdQ ?? 242 軸功率： 95 50MnNsh ? 有效功率： 100 0QPNe ? 風機效率： sheNN?? 其中： M—— 輸出扭矩（ ) P—— 風機全壓 (Pa) SP —— 風機靜壓 (Pa