通用风机运行参数的集成测量方法

摘要

本发明属于风机技术领域，旨在提供一种通用风机运行参数的集成测量方法。本发明包括三个步骤：通过温度、压力传感器测量得风机进出口气体的温度、压力信号，计算风机出口处气体流量Q，以及测量风机进出口断面截面积，结合电表的读数。本发明的有益效果有：本发明所采用的集成测量方法仅仅通过压力、温度传感器采集风机进出口的气体压力和温度数据，并通过数学模型计算得到风机进口气体流量，该方法从根本上消除了传统用插入式流量计测风机流量(流速)的做法，工程实施简便、可靠性强，并可以实现实时在线测量。

主权项

一种通用风机运行参数的集成测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤A：通过温度、压力传感器测量风机的进出口气体的温度、压力信号；步骤B：风机出口处气体流量Q计算步骤如下：1)将风机进口处的气体压力分为N个采样点p_in1、p_in2、……、p_inN，其单位符号均为Pa；风机出口处的气体压力也分为N个采样点p_out1、p_out2、……、p_outN，其单位符号均为Pa；在每一点测试工况下，待稳定后进行测量，在测量期间，运行方式保持不变，则风机进口、出口平均气体压力分别为$\overline{p_{in}}=\frac{p_{in1}+p_{in2}+......+p_{inN}}{N},\overline{p_{out}}=\frac{p_{out1}+p_{out2}+......+p_{outN}}{N},$单位符号均为Pa；2)将风机进口处的气体温度分为M个温度采样点t_in1、t_in2、……、t_inM，单位符号均为℃；在每一点测试工况下，待稳定后进行测量，在测量期间，运行方式保持不变，则风机进口平均气体温度分别为$\overline{t_{in}}=\frac{t_{in1}+t_{in2}+......+t_{inM}}{M},$其单位符号为℃；3)风机进出口气体静压差为${\mathrm{Vp}}_k=\overline{p_{out}}-\overline{p_{in}},$单位符号为Pa；4)风机出口处的气体密度为${\rho }_{out}=\frac{p_{inab}}{275.2\times (273+\overline{t_{in}})}=\frac{\overline{p_{in}}+p_o}{275.2\times (273+\overline{t_{in}})},$单位符号为kg/m³；5)风机出口处气体流量Q的表达式：$Q=k·\sqrt{\frac{{\mathrm{Vp}}_k}{{\rho }_{out}}},$其中，Q为风机出口处气体流量，单位符号为m³/s，p₀为当地大气压力，p_inab为风机进口绝对压力，单位符号均为Pa；k为流量系数，根据气体流经风机进出口的压力损失大小取0.9～1.3；步骤C：利用步骤B中得到的参数，并测量风机进出口断面截面积，结合电表的读数，风机的运行效率采用以下公式计算得到：1)风机进出口断面气体重度的表达式为${\gamma }_{in}={\gamma }_o·\frac{p_o+\overline{p_{in}}}{101325}·\frac{293}{273+\overline{t_{in}}},{\gamma }_{out}={\gamma }_o·\frac{p_o+\overline{p_{out}}}{101325}·\frac{293}{273+\overline{t_{out}}},$2)根据风机进出口断面截面积，得到风机进出口断面气体流速分别为$v_{in}=\frac{Q}{F_{in}},v_{out}=\frac{Q}{F_{out}},$3)风机进出口断面气体动压表示成$p_{din}=\frac{v_{in}^2}{2g}·{\gamma }_{in},p_{dout}=\frac{v_{out}^2}{2g}·{\gamma }_{out},$4)风机进出口气体全压的计算公式为$H_{in}=\overline{p_{in}}+p_{din},H_{out}=\overline{p_{out}}+p_{dout},$5)根据上述计算结果推导得到风机全压的表达式H＝H_out‑H_in，6)正确读出电表的读数，计算风机电动机消耗的轴功率的公式为$P=\sqrt{3}UIcos\phi ,$7)则得到风机运行效率的表达式为$\eta =\frac{QH}{1000{\mathrm{P\eta }}_d{\eta }_t}\times 100\%,$以上各式中，为风机出口平均气体温度，单位符号为℃；γ_o为标准状态下大气重度，单位符号为N/m³；γ_in、γ_out分别为风机进出口处气体重度，单位符号均N/m³；F_in、F_out分别为风机进出口管道截面积，单位符号均为m²；v_in、v_out分别为风机进出口气体流速，单位符号均为m/s；g为重力加速度，单位符号为m/s²；p_din、p_dout分别为风机进出口气体动压，单位符号均为Pa；H_in、H_out和H分别为风机进口、出口气体全压和风机全压，单位符号均为Pa；U、I、P分别为风机电动机电压、电流和消耗的轴功率，单位符号分别为V、A、W；φ为电动机电压和电流之间的相位差，单位符号为rad；cosφ为电动机功率因数，数值取φ的余弦值；η_d、η_t、η分别为电动机效率、传动效率和风机的运行效率。