風機狀態(tài)測試系統(tǒng)開題報告

風機狀態(tài)測試系統(tǒng)的總體設(shè)計開題報告班級（學號）機0405——37 姓名張新泉指導老師王會香一、 綜述.課題探討的目的和意義隨著機械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，機械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的相互滲透也越來越快。要實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品的短、小、輕、薄和智能化，達到節(jié)約能源、節(jié)約材料、實現(xiàn)多功能、高性能和高牢靠性的目的，機械與電子結(jié)合就成為了現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢。風機是把原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機械,它是用來提高氣體壓力,并輸送氣體的機械,是透平機械中的一種。風機按工質(zhì)壓力提高的程度來分,可以分為四種：1）風扇（GOOPa）2）通風機（0.l-15kPa）3）鼓風機（15-250kPa）4）壓縮機（＞250kPa或壓比＞3.5）壓縮機的壓比又稱壓縮比，是壓縮機出口與進口處氣體壓力之比。風機運用面廣，種類繁多，在工業(yè)生產(chǎn)中利用風機產(chǎn)生的氣流做介質(zhì)進行工作，可實現(xiàn)清選、分別、加熱烘干、物料輸送、通風換氣、除塵降溫等多種工作。由于風機理論至今仍欠完善，所以風機性能參數(shù)的獲得主圖7環(huán)境：LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentEngineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術(shù)界和探討試驗室所接受,視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器限制軟件。LabVIEW集成了與滿意GPIB.VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件與數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且敏捷的軟件。利用它可以便利地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程與運用過程都生動好玩⑹。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。運用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學家、工程師所熟識的術(shù)語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面對最終用戶的工具。它可以增加你構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的實力，供應(yīng)了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。運用它進行原理探討、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW,可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位編譯器。像很多重要的軟件一樣，LabVIEW供應(yīng)了Windows.UNIX、Linux、Macintosh的多種版本基于LabVIEW開發(fā)平臺設(shè)計的軟件，完全運行于Windows環(huán)境中，Windows友好的圖形界面，使操作簡潔、便利，運用可視化的開發(fā)工具可實現(xiàn)風機性能測試可視化⑻。預期目標：⑴自動采集風機性能試驗數(shù)據(jù)，且各項參數(shù)指標達到國家規(guī)定標準。(2)自動調(diào)整風機運行工況。⑶自動限制風機轉(zhuǎn)速。⑷自動進行數(shù)據(jù)處理，且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、打印、查詢等功能。(5)自動繪制風機性能曲線。⑹系統(tǒng)界面友好，操作便利，便于用戶運用。重點與難點：風機動平衡，信息的傳送與通信，信息的處理。四、 對進度的詳細支配第「3周 實習調(diào)研基本結(jié)束；第4周 撰寫并提交調(diào)研報告和開題報告；第5?6周 系統(tǒng)的整體的方案的設(shè)計；第7?10周 系統(tǒng)主體機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計；第11?13周 制定測控系統(tǒng)的測控原理與測試方案的設(shè)計；第13?14周 傳感器的選型與測試主程序的編寫;第15~16周 撰寫并提交畢業(yè)論文；批閱、評審并修改畢業(yè)論文；第17周 完成畢業(yè)答辯五、參考文獻［1］岳偉彬黑龍江省機場管理集團有限公司 鼓風機變頻調(diào)速限制分析2007［2］戚新波，范崢，陳學廣 基于虛擬儀器技術(shù)的風機性能測試系統(tǒng)，2005［3］宋力汪建文李振法/內(nèi)蒙古工業(yè)高校能源與動力工程學院通風機性能自動測試系統(tǒng) 2006［4］賈慶功張小龍/西安建筑科技高校機電學院風機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)2005［5］陽小燕劉義倫李學軍 基于DSP的風機狀態(tài)遠程監(jiān)測系統(tǒng)(1.湖南科技高校機電：［程學院，湖南湘潭411201；2.中南高校機電工程學院，長沙410083)［6］鄧淡，王磊.LabVIEW7.1測試技術(shù)與儀器應(yīng)用［M］.機械工業(yè)出版社,2004.［7］關(guān)貞珍.風機性能試驗自動測試系統(tǒng)［J］.流體機械，2002(7)：23-25.［8］楊樂平.LabVIEW高級程序設(shè)計［M］.清華高校出版社，2003.［9］應(yīng)懷樵.虛擬儀器與計算機采集測試分析儀器的發(fā)展和展望［J］.測控技術(shù),2000［10］張超凡，師清翔，李濟順，等.虛擬轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩功率測試系統(tǒng)［J］.傳感器與微系統(tǒng),2006,25(2):47-49.[11]西南交通高校異步電動機變頻調(diào)速限制系統(tǒng)指導老師：日督導老師：日領(lǐng)導小組審查看法:審查人簽字:日附錄3風機測試程序圖附錄3-1測試系統(tǒng)歡迎界面圖附錄3-2測試系統(tǒng)主界面圖附錄3-3信號采集子面板圖附錄3-4濾波子面板圖附錄3-5窗函數(shù)子面板圖附錄3-6后面板主程序圖附錄3-7主面板主程序要依靠于性能試驗。風機性能試驗是在風機轉(zhuǎn)速不變的狀況下，變更風機的流量，檢測風機各性能參數(shù)，并繪制性能曲線的過程。目前，風機用戶為了提高經(jīng)濟效益，在選擇風饑時對它的各項性能指標提出了更為嚴格的要求.如壓力，流量，轉(zhuǎn)速，功率.噪聲，牢靠性等。同時，風機生產(chǎn)廠家為了提高產(chǎn)品的競爭實力，在努力改進氣動設(shè)計，提高機械加工的同時,也對風機性能試驗的探討和開發(fā)賜予了高度的重視。并且在電氣拖動設(shè)備的運行過程中，常常遇到這樣的問題，即拖動設(shè)備的負荷變更較大，而動力源電機的轉(zhuǎn)速卻不變，也就是說輸出功率的變更不能隨負荷的變更而變更。在實際中這種“大馬拉小車”的現(xiàn)象較為普遍，奢侈能源。在很多生產(chǎn)過程中采納變頻調(diào)速實現(xiàn)電動機的變速運行，不僅可以滿意生產(chǎn)的須要，而且還能降低電能消耗，延長設(shè)備的運用壽命。鼓風機系統(tǒng)采納變頻調(diào)，并應(yīng)用PLC或者單片機構(gòu)成風壓閉環(huán)自動控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電機負荷的變更變速運行自動調(diào)整風量，即滿意了生產(chǎn)須要，又達到了節(jié)能降耗的目的⑴。由此可見，風機性能測控系統(tǒng)對于成品的檢驗和新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)都至關(guān)重要，特殊是對于大型、特型風機以與單件、小批量而且氣流特性有特殊要求的狀況，性能試驗尤為重要。虛擬儀器(VI)技術(shù)是目前測控領(lǐng)域中最為流行的技術(shù)之一，它利用I/O接口設(shè)備完成信號的采集、測量與調(diào)理，利用計算機軟件實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析和處理，利用顯示器豐富的顯示功能來多形式地表達和輸出檢測結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成一個具有完整測試功能的計算機儀器系統(tǒng)，即虛擬儀器。虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器的基本功能，同時又能依據(jù)用戶的要求隨時進行定義，實現(xiàn)多種多樣的應(yīng)用需求，具有擴展敏捷、界面友好、操作簡便、性價比高等特點,目前，虛擬儀器技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用⑵。2.課題的探討現(xiàn)狀與已有成果風機在國民經(jīng)濟各部門中運用非常廣泛。為使風機能常常在高效區(qū)運行，需參照風機性能曲線來選擇風機的運行工況點，風機性能測控是科學、合理、客觀地評價其性能指標的方法。（一）目前，我國通風機性能測試方法以傳統(tǒng)常規(guī)方法為主，它存在著參加人員多、牢靠性差、測試效率低等弊端，給通風機設(shè)計、運用、教學、科研等部門對其性能探討帶來諸多不便。為適應(yīng)現(xiàn)代試驗技術(shù)的要求,國內(nèi)已開展了通風機性能自動測試的探討。如西安交通高校、華中科技高校、河北農(nóng)業(yè)高校相繼開發(fā)了風管型風機性能試驗自動測試裝置，推動了自動化測試技術(shù)在通風機領(lǐng)域的應(yīng)用。上海理工高校為上海哈格諾克冷氣機有限公司研制的空調(diào)風機性能自動測試系統(tǒng)，雖然采納風室裝置，但僅適應(yīng)于大、中型空調(diào)風機性能測試⑶。（二）對于風機等設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并對運行數(shù)據(jù)進行分析，繪出歷史與實時趨勢，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對故障進行估計和預料，就故障程度、檢修緊迫性賜予主動牢靠的指導，對于設(shè)備保持平安運行，故障解除，避開設(shè)備過早報廢，為挽回大量的經(jīng)濟損失有難以估量的作用?；趍atlab強大的信號與數(shù)據(jù)處理實力，并結(jié)合delphi的面對對象設(shè)計方法,極好地實現(xiàn)了上述功能⑷。（三）近年來，隨著數(shù)字信號處理器DSP的發(fā)展，DSP芯片以其性價比高、運算速度快、豐富的信號處理指令而逐步應(yīng)用到信號處理和限制領(lǐng)域，如圖1所示，成為新一代智能儀器儀表的系統(tǒng)核心，在自主研制的風機運行狀態(tài)微機實時監(jiān)測系統(tǒng)RMMD03的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于DSP的風機狀態(tài)通用遠程監(jiān)測系統(tǒng)RMMD05,實現(xiàn)運行狀態(tài)采集、分析與故障診斷，實時監(jiān)測運行狀態(tài),并通過CAN總線將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控服務(wù)器進行狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)管理與精密故障診斷分析，有效地防止故障的發(fā)生，確保風機長周期平安、牢靠、有效地運行，具有重大的經(jīng)濟效益和現(xiàn)實意義⑸。圖Idsp數(shù)字信號處理系統(tǒng)（四）小型風機性能測試的探討，充分利用原有的風室型出口式風機性能試驗裝置，融入現(xiàn)代虛擬儀器技術(shù)，通過串口通訊，建立了一套基于PC機的風機性能自動采集系統(tǒng)。1）自動采集測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運用串口通訊數(shù)據(jù)采集，硬件配置是以計算機為核心，采納上海天沐自動化儀表有限公司生產(chǎn)的NS-ZX型智能巡回檢測儀、高精度的傳感器與變送器，實現(xiàn)風機性能測試數(shù)據(jù)的自動采集。圖2為硬件結(jié)構(gòu)⑶。2）串口通訊儀表內(nèi)部數(shù)據(jù)用16進制表示，儀表通訊傳輸是將16進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標準ASCII碼（即一字節(jié)的16進制數(shù)轉(zhuǎn)化為2個ASCII碼——高4位ASCII碼+低4位ASCII碼）。NS-ZX巡檢儀數(shù)據(jù)按地址傳輸，以三字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸格式與PC機通訊。圖2硬件結(jié)構(gòu)3）自動采集測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)是基于LabVIEW開發(fā)平臺設(shè)計的軟件，完全運行于Windows環(huán)境中，Windows友好的圖形界面，使操作簡潔、便利，運用可視化的開發(fā)工具可實現(xiàn)風機性能測試可視化。圖3為軟件流程圖。圖3軟件流程圖4）優(yōu)勢與前景一個智能風機性能測試和診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)依據(jù)虛擬儀器技術(shù)的原理進行設(shè)計，利用LabVIEW供應(yīng)的豐富的庫函數(shù)進行信號采集、分析和處理，實現(xiàn)了常用試驗風機性能的測試和診斷。系統(tǒng)中全部的分析和處理功能均用軟件實現(xiàn)，完全不需借助示波器、萬用表、信號發(fā)生器等常規(guī)測量設(shè)備，操作簡潔，智能性強⑵。對于機電一體化發(fā)展快速的現(xiàn)代制造業(yè)，計算機與相關(guān)軟件對機械系統(tǒng)的限制首先要求對機械系統(tǒng)運行狀態(tài)的精確時時的監(jiān)測與反饋，在測試系統(tǒng)的正確檢測下限制系統(tǒng)才能發(fā)揮時時限制的作用。因此，測試系統(tǒng)的時時化、直觀化是將來的發(fā)展趨勢。對于風機限制系統(tǒng)一般采納變頻調(diào)速有以下探討成果：（一）變頻調(diào)速裝置,在鼓風機系統(tǒng)出口的管道上安裝壓力變送器，測定管道的風量變更，通過PLC對管道壓力信號的變換和處理，為變頻調(diào)速裝置供應(yīng)參變量，實現(xiàn)對頻率的自動調(diào)整，也就是說對電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，以達到依據(jù)負荷變更調(diào)整輸出功率，節(jié)能降耗的目的。經(jīng)過比較,我們選用日本富士變頻器FRN45P9S-4,德國西門子公司可編程序限制器S7-200,組成風壓變頻調(diào)速自動限制裝置⑴。.硬件組成各部分主要功能分述如下（1）操作臺。實現(xiàn)系統(tǒng)操作限制與參數(shù)的設(shè)定與顯示。(2)可編程序限制器。選用S7-200可編程序限制器與皿235模擬量I/O模塊，完成風壓信號和操作信號可輸入以與PLC的限制輸出。(3)變頻器。選用FRN45P9S-4變頻器，具有手動和自動調(diào)速功能。(4)切換裝置。由繼電器、接觸器，開關(guān)等組成，實現(xiàn)1臺變頻器限制3臺鼓風機的切換，以與在變頻器故障時鼓風機的旁路工頻運行。(5)壓力變送器。選用CECY型電容器式變送器，測定管道的風量變更。.軟件PLC軟件采納梯形圖語言，實現(xiàn)各種邏輯依次限制，風壓閉環(huán)限制等。在軟件設(shè)計中利用PLC定時中斷功能完成數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波,PID運算與限制輸出。.運行結(jié)果變頻調(diào)速裝置安裝投入運行后，風門全部打開，風量(壓力)限制自動化，降低勞動強度，故障率降低；運行參數(shù)觀測直觀，可同時顯示壓力、頻率、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等運行參數(shù)；管道閥門全部打開，節(jié)門損失大大降低。(二)為了實現(xiàn)電壓-頻率協(xié)調(diào)限制，可以采納轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補償?shù)南拗品桨?，這就是常用的通用變頻器限制系統(tǒng)。如圖4g圖4pwm交一直-交變頻調(diào)速原理現(xiàn)代通用變頻器大都是采納二極管整流和由快速全控開關(guān)器件IGBT或功率模塊IPM組成的PWM逆變器，構(gòu)成交-直-交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占據(jù)了全世界0.5?500KVA中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場。二、探討內(nèi)容閏土機械外文翻譯成品某寶dian以計算機與軟件檢測并限制風機的運行狀態(tài)為探討方向。主要探討內(nèi)容有：設(shè)計風機整體機械構(gòu)架，系統(tǒng)硬件部分是整個測試試驗的基礎(chǔ)。（如圖5）在系統(tǒng)中，硬件部分主要由風機、風管、電動機、傳感器、步進電機、流量調(diào)整擋板、變頻調(diào)速器、計算機、數(shù)據(jù)采集板等組成。硬件設(shè)計主要完成了風機工況的調(diào)整、風機轉(zhuǎn)速的調(diào)整、風機各試驗數(shù)據(jù)的采集等工作。其中風機工況的調(diào)整利用了原有系統(tǒng)，風機轉(zhuǎn)速的調(diào)整采納變頻器實現(xiàn)⑺。詳細機械設(shè)計內(nèi)容：1、依據(jù)功率選擇電動機2、連軸器的選型3、漸開線鼓風箱的設(shè)計計算風機葉片的設(shè)計與選型5、風機進風管的設(shè)計計算6、風機軸承的設(shè)計計算與選型7、風機變頻器的選擇與設(shè)計設(shè)計并選擇傳感器（檢測風機基本運行參數(shù)），試驗數(shù)據(jù)的檢測所采納的測量儀器多為傳感器。系統(tǒng)采納的傳感器包括壓差傳感器、壓力傳感器和扭矩傳感器。壓差傳感器主要用于檢測流量，壓力傳感器主要用于檢測靜壓，扭矩傳感器主要用于檢測功率信號⑵。圖5風機的機械主體結(jié)構(gòu)計算機獲得數(shù)據(jù)的方法是通過對I/0接口設(shè)備的驅(qū)動完成的。虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口設(shè)備主要是數(shù)據(jù)采集板。通過數(shù)據(jù)采集板獲得數(shù)據(jù)在虛擬儀器中又稱為PC—DAQ（DataAcquisition數(shù)據(jù)采集）式儀器。數(shù)據(jù)采集板作為儀器系統(tǒng)硬件的