一种风机性能的测试装置及测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及风机领域，特别是涉及一种风机性能的测试装置及测试系统。


背景技术：

2.风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并引导气体流动的机械，它是一种从动的气体输送机械。根据气流进入叶轮后的流动方向可以将风机分为轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。
3.当用户需要使用风机时，为了尽可能地确保风机能够正常工作，可以根据风机的多个性能综合评价风机的状态。
4.由此可见，如何获取风机的多个性能，从而结合多个性能综合评价风机的状态是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种风机性能的测试装置及测试系统，用于获取风机的多个性能，从而结合多个性能综合评价风机的状态。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风机性能的测试装置，包括：气室、风机、电机控制板、控制器、进风管道、出风管道、用于测量进入所述风机的风的性能参数的第一传感器、用于测量流出所述风机的风的性能参数的第二传感器、用于测量所述风机运行时的性能参数的第三传感器；其中，所述气室设置有进风口以及出风口，所述风机位于所述气室内，所述电机控制板位于所述气室外；
7.所述进风管道与所述进风口连接；所述出风管道与所述出风口连接；
8.所述第一传感器设置在所述进风管道处；
9.所述第二传感器设置在所述出风管道处；
10.所述第三传感器设置在所述气室内；
11.所述电机控制板与所述风机的电机连接；
12.所述控制器分别与所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器连接。
13.优选地，所述进风管道为第一l型管道、所述出风管道为第二l型管道；所述第一l型管道的最长的管道与所述进风口连接；所述第二l型管道的最长的管道与所述出风口连接。
14.优选地，所述第一传感器、所述第二传感器至少包括风速传感器、风压传感器，所述第一l型管道的最长的管道内、所述第二l型管道的最长的管道内均设置有所述风速传感器、所述风压传感器。
15.优选地，所述进风管道内、所述出风管道内分别设置有蜂窝型管道整流器。
16.优选地，还包括：导流板；
17.所述导流板位于所述气室的内壁弯道处。
18.优选地，所述第三传感器至少包括振动传感器、噪声传感器、转速传感器、速度传
感器；
19.所述振动传感器位于所述风机的安装板处；
20.所述噪声传感器位于所述导流板与所述气室的内壁之间；
21.所述转速传感器位于所述风机的电机座处；
22.所述速度传感器位于所述风机的风机框架上。
23.优选地，还包括：电源变换装置、用于整流和逆变的电路；
24.所述电源变换装置的输入端与电源的输出端连接；
25.所述电源变换装置的输出端与所述用于整流和逆变的电路的输入端连接；
26.所述用于整流和逆变的电路的输出端与所述电机控制板连接。
27.优选地，所述控制器位于下位机中，所述装置还包括：上位机；
28.所述上位机与所述下位机连接。
29.优选地，还包括：功率计；
30.所述功率计并联在所述电机控制板的两端；
31.所述功率计与所述上位机连接。
32.为了解决上述技术问题，本实用新型还提供一种风机性能的测试系统，包括上述的风机性能的测试装置。
33.本实用新型所提供的风机性能的测试装置，包括：气室、风机、电机控制板、控制器、进风管道、出风管道、用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器、用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器、用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器；其中，气室设置有进风口以及出风口，风机位于气室内，电机控制板位于气室外；进风管道与进风口连接；出风管道与出风口连接；第一传感器设置在进风管道处；第二传感器设置在出风管道处；第三传感器设置在气室内；电机控制板与风机的电机连接；控制器分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器连接。由此可见，该装置中通过用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器、用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器以及用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器实现了对风机状态的综合评估；此外，电机控制板位于气室外、风机位于气室内，使得电机控制板与风机分离，方便了人工调试，提升了测试效率。
34.此外，本实用新型还提供一种风机性能的测试系统，包括上述提到的风机性能的测试装置，效果同上。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本实用新型提供的一种风机性能的测试装置的示意图；
37.图2为本实用新型实施例提供的一种风机测试台外部接线原理图；
38.图3为本实用新型实施例提供的一种风机性能测试装置的整体示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
40.本实用新型的核心是提供一种风机性能的测试装置及测试系统，用于获取风机的多个性能，从而结合多个性能综合评价风机的状态。
41.风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。风机包括离心式压缩机、轴流式压缩机等。风机的主要结构部件是叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消音器、传动件（轴承）等。为了对风机的状态进行评估，本实用新型通过传感器来获取风机的性能参数，根据性能参数综合评价风机的状态，使得在使用风机时，尽可能地保证风机能够正常工作。
42.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。图1为本实用新型提供的一种风机性能的测试装置的示意图，如图1所示，该装置包括：气室1、风机2、电机控制板3、控制器4、进风管道5、出风管道6、用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器7、用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器8、用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器9；其中，气室1设置有进风口以及出风口，风机2位于气室1内，电机控制板3位于气室1外；进风管道5与进风口连接；出风管道6与出风口连接；
43.第一传感器7设置在进风管道5处；
44.第二传感器8设置在出风管道6处；
45.第三传感器9设置在气室1内；
46.电机控制板3与风机2的电机连接；
47.控制器4分别与第一传感器7、第二传感器8、第三传感器9连接。
48.在对风机测试时，将风机设置在气室中，此处的气室指的是除进风口、出风口之外密闭的一个气室。对于气室的大小不作限定，只要可以将风机放置在该气室中即可。
49.在气室的进风口以及出风口处分别设置有进风管道、出风管道，进风管道的一端与进风口连接，另一端连接外界；出风管道的一端与出风口连接，另一端连接外界。对于进风管道的直径、出风管道的直径不作限定。通常情况下，进风管道的直径是根据进风口的直径确定，出风管道的直径是根据出风口的直径确定。此外，对于进风管道的形状、长短等不作限定；对于出风管道的形状、长短等也不作限定。在实施中，为了防止灰尘等进入进风管道或出风管道，选择的进风管道的形状、出风管道的形状均为弯道形。为了对进入风机的风的性能进行测试，需要在进风管道处设置用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器；为了对流出风机的风的性能进行测试，需要在出风管道处设置用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器。风的性能参数可以是风速、风压等参数，对此不作限定。对应地，对于选取的第一传感器、第二传感器不作限定。此处以第一传感器包括风速传感器、风压传感器，第二传感器包括风速传感器、风压传感器为例，风速传感器、风压传感器设置在进风管道内，可以检测进风的风速及风压；风速传感器、风压传感器设置在出风管道内，可以检测出风的风速及风压。具体地，如在检测风压时，通过毕托管对风压进行测量。
50.除了在进风管道设置第一传感器、在出风管道设置第二传感器外，为了对风机运行时的性能进行测试，在气室中设置用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器。风机
运行时的性能参数可以是噪声、振动、转速等参数，对此不作限定。对应地，对于选取的第三传感器也不作限定，如可以是噪声传感器、振动传感器、转速传感器等。对于第三传感器安装的位置不作限定，根据实际情况进行确定。
51.实际中，电机控制板是位于风机上，也就是电机控制板应该是设置在气室中，但是为了方便控制电机，本实施例中将电机控制板设置在气室外。对于该测试装置必不可少的一部分是电源，电源分别与控制器、第一传感器、第二传感器、第三传感器、电机控制板连接，分别为这些器件供电。电机控制板与风机的电机连接，用于为电机供电以及控制电机的转速。控制器与电机控制板连接，用于为电机控制板设定控制电机的转速；控制器与第一传感器连接，用于获取第一传感器采集的性能参数；控制器与第二传感器连接，用于获取第二传感器采集的性能参数；控制器与第三传感器连接，用于获取第三传感器采集的性能参数，最后根据第一传感器采集的性能参数、第二传感器采集的性能参数、第三传感器采集的性能参数综合评估风机的性能。需要说明的是，在使用本实用新型的测试装置对风机进行测试时，为了方便测试，需要将风机的外壳进行拆除。
52.本实施例所提供的风机性能的测试装置包括：气室、风机、电机控制板、控制器、进风管道、出风管道、用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器、用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器、用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器；其中，气室设置有进风口以及出风口，风机位于气室内，电机控制板位于气室外；进风管道与进风口连接；出风管道与出风口连接；第一传感器设置在进风管道处、第二传感器设置在出风管道处；第三传感器设置在气室内；电机控制板与风机的电机连接；控制器分别与第一传感器、第二传感器、第三传感器连接。由此可见，该装置中通过用于测量进入风机的风的性能参数的第一传感器、用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器以及用于测量风机运行时的性能参数的第三传感器实现了对风机状态的综合评估；此外，电机控制板位于气室外、风机位于气室内，使得电机控制板与风机分离，方便了人工调试，提升了测试效率。
53.为了防止灰尘，甚至是雨水进入进风管道、出风管道，优选的实施方式是，进风管道为第一l型管道、出风管道为第二l型管道；第一l型管道的最长的管道与进风口连接；第二l型管道的最长的管道与出风口连接。
54.对于第一l型管道的直径、长度、个数等不作限定。同样地，对于第二l型管道的直径、长度、个数等也不作限定，根据实际情况进行确定。在实施中，由于测试场景的限制，第一l型管道的最长的管道可能并不是直接与进风口连接，第二l型管道的最长的管道可能并不是直接与出风口连接。如，受到测试平台的限定，在出风口处并不能直接安装第二l型管道的较长的管道，只能在出风口先接一段短管道，再在这段管道之后接入第二l型管道。第一l型管道的连接外界的管道口、第二l型管道的连接外界的管道口均可以朝下放置，尽可能地减少灰尘、雨水等进入进风管道或出风管道。
55.本实施例所提供的进风管道、出风管道均设置成l型，可以尽可能地减少灰尘、雨水等沿着管道进入风机，影响对风机的测试。
56.在实施中，为了使第一传感器、第二传感器采集的数据较为准确，优选的实施方式是，第一传感器、第二传感器至少包括风速传感器、风压传感器，第一l型管道的最长的管道内、第二l型管道的最长的管道内均设置有风速传感器、风压传感器。
57.为了使风速传感器、风压传感器采集的数据较为准确，需要在风速、风压较稳定的
地方进行采集。本实施例中将风速传感器、风压传感器设置在l型管道（包含第一l型管道、第二l型管道）的最长的管道内，对于风速传感器、风压传感器在l型管道的最长的管道内的具体位置不作限定。
58.在进风管道处、出风管道处分别设置风速传感器，进风管道处的风速传感器测量进风管道中的风速，出风管道处的风速传感器测量出风管道中的风速，根据进风管道中的风速与进风管道的横截面积计算出进风量；根据出风管道中的风速与出风管道的横截面积计算出出风量；将进风量与出风量作对比，以判断风量流失率。
59.本实施例所提供的在l型管道的最长的管道内设置有风速传感器、风压传感器，在风速、风压较稳定的地方采集，使得风速传感器测得的风速值、风压传感器测得的风压值更准确，更具有参考价值。
60.同样地，为了使进风管道、出风管道的风均匀流动以及提高风速传感器、风压传感器的测量精度，优选的实施方式是，进风管道内、出风管道内分别设置有蜂窝型管道整流器。
61.为了减小风机转动产生的紊流，提高用于测量流出风机的风的性能参数的第二传感器的测量精度，在实施中，风机性能测试装置还包括导流板，导流板位于气室的内壁弯道处。
62.假设在长方形的气室中放置风机，风机产生的风在气室的内壁夹角处流动缓慢，甚至不流动，因此在气室的内壁弯道处设置导流板，使得气室内的气流沿着导流板流动。导流板两侧设置密封胶条以保证气室的密封性。对于导流板的形状不作限定。通常情况下，在气室的内壁弯道处设置弧形导流板，引导气流流动。需要说明的是，此处是在气室内设置导流板，实际中，在进风管道的弯道处、出风管道的弯道处均可以设置导流板，引导气体流动。
63.本实施例所提供的在气室的内壁弯道处设置导流板，能够引导气体流动，使得通过第二传感器检测到的流出风机的风的性能参数较为准确。
64.第三传感器是用于测量风机运行时的性能参数的传感器。在实施中，需要对反映风机运行时的重要的性能参数进行测量，优选的实施方式是，第三传感器至少包括振动传感器、噪声传感器、转速传感器、速度传感器；
65.振动传感器位于风机的安装板处，用于测量风机运行时的振动频率；
66.噪声传感器位于导流板与气室的内壁之间，用于测量风机运行时的噪声信号；
67.转速传感器位于风机的电机座处，用于测量控制器为电机设定的转速；
68.速度传感器位于风机的风机框架上，用于测量电机的实际转速。
69.对于本实施例中的各传感器安装的具体位置不作限定，根据实际情况进行确定。振动传感器设置在风机的安装板处，可以测量风机运行时的振动频率。噪声传感器如果直接安装在气室内，由于扰流影响，会造成噪音测试失真，因此将噪声传感器设置在导流板和气室内壁夹层中，用导流板做缓冲。将噪声传感器采集的噪声值乘以合适的放大系数，使得获得的噪声结果更为准确。风机框架上设置速度传感器，速度传感器用于测量电机的实际转速；转速传感器位于风机的电机座处，用于测量控制器为电机设定的转速，其中，设定转速功能是通过控制风机的控制电压来实现的。通过实际转速与控制转速进行对比，可以确认风机自身的丢包率。在实施中，还可以在风机扇叶设置两个磁感应块，信号被框架上的传感器捕捉以准确获知风机转速。
70.本实施例所提供的第三传感器至少包括振动传感器、噪声传感器、转速传感器、速度传感器，通过振动传感器、噪声传感器、转速传感器、速度传感器能够对反映风机运行时的重要的性能参数进行测量，相比于直接使用一种传感器对风机运行时的性能进行测试，本实施例提供的通过多种传感器采集风机运行时的性能参数，能够较准确地评估风机的状态。
71.为了能够为风机的运行及控制系统的运行提供稳定的电压，在实施中，优选的实施方式是，风机性能的测试装置还包括：电源变换装置、用于整流和逆变的电路；
72.电源变换装置的输入端与电源的输出端连接；
73.电源变换装置的输出端与用于整流和逆变的电路的输入端连接；
74.用于整流和逆变的电路的输出端与电机控制板连接。
75.图2为本实用新型实施例提供的一种风机测试台外部接线原理图。为保证测试台在单相220v/50hz可以使用，需要将风机主电路输入电压转换为3相380v/50hz，因此设置电源变换装置。结合电机实际功率需求，在电机三相电源输入前端增加马达，启动断路器进行保护。如图2中，对220v电源经过电源变换装置之后，转换为380v，经过马达（4a）后，接入直流无刷电机（brushless direct current motor，bldc）电路，bldc电路接电机。在bldc电路中，包含用于整流和逆变的电路，在出故障时可将整流回路拉至有源逆变区以抑制故障电流；220v电源经过直流可调电源输出dc24v，由直流可调电源提供电压给检测板，经检测板电路输出电压信号给电机控制板、同时提供给测试传感器。图2中，kl1、kl2、kl3为接线端子。
76.本实施例所提供的风机性能的测试装置还包括：电源变换装置、用于整流和逆变的电路。通过电源变换装置能够满足风机运行时所需的电压，通过用于整流和逆变的电路，可以在出故障时可将整流回路拉至有源逆变区以抑制故障电流，使得为电机提供的电压较为稳定。
77.在实施中，为了方便用户了解传感器采集的数据，优选的实施方式是，控制器位于下位机中，装置还包括：上位机；
78.上位机与下位机连接，用于发送获取各传感器采集的性能参数的指令至控制器，并接收控制器上传的各传感器采集的性能参数。
79.当上位机发送指令之后，带有插拔式接插件采集各传感器的信号，并将各传感器的信号转换为数字信号，通过插口传输至上位机软件。通过上位机中的数据，用户能够了解传感器采集的数据。
80.在实施中，为了能够对风机的供电功率进行测量，优选的实施方式是，风机性能的测试装置还包括：功率计；
81.功率计并联在电机控制板的两端，用于测量电机控制板为电机提供的供电功率；
82.功率计与上位机连接，用于将采集的供电功率上传至上位机。
83.图3为本实用新型实施例提供的一种风机性能测试装置的整体示意图。如图3所示，整个装置包括个人计算机（personal computer，pc）上位机、微控制单元（microcontroller unit，mcu）下位机、风机、功率计，pc上位机指令下达至mcu下位机，mcu下位机为风机设定转速，采集转速、噪声、进出口气压、进出口风速、振动信号，再将数据发送至pc上位机。同时，功率计可以测量风机的供电功率，并将输入功率上传至pc上位机。
84.根据进风管道的风速与进风管道的横截面积计算出进风量，根据进风量和总风压计算出送风功率，根据送风功率与供电功率的比值得到风机效率。
85.本实施例所提供的风机性能的测试装置还包括功率计，通过功率计可以获得风机的供电功率。
86.本实施例提供一种风机性能的测试系统，包括上述提到的风机性能的测试装置。上文中已对风机性能的测试装置进行了详细描述，此处对于风机性能的测试系统的实施例不再赘述，效果同上。
87.以上对本实用新型所提供的一种风机性能的测试装置及测试系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
88.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。