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更新時間：2024-11-19
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直流性風洞校準儀校準裝置方案
北京圣達駿業科技有限公司
風洞實驗裝置設計方案
1. 風洞概述
低速風洞主要用于各類風速儀校準實驗室，并可為風速測量儀器的研制、開發、試驗、生產和使用提供檢定、測試和試驗手段。適用于以人工的方式產生并且控制氣流，用來模擬實體表面氣體的流動情況，并可測量氣流對實體表面的作用效果以及觀察流體現象。
風洞實驗具有以下特點：
1.1 7風洞中的氣流參數，如速度、壓力等，都可以比較精確的控制，并且可以隨時改變。
1.2 風洞實驗在室內進行，一般不受大氣環境變化的影響，可以連續進行實驗，設備利用率很高。
1.3 風洞實驗時，實驗樣件為靜止狀態，保證了測量的準確和安全。
整個系統通過計算機進行控制。通過控制軸流風機在風道中形成可控的氣流。同時， 計算機控制系統可采集、存儲和輸出風速等數據。設備具有較高的自動化水平。 2．針對此項目在設計時考慮的重點
此項目主要用于各企業單位的各類風速儀進行量值傳遞、檢定、校準使用。2.1 測試段采用開口式結構，有效降低外界空氣擾動對風洞測試的影響。
2.2 風洞滿足以下檢定規程，可以保證客戶檢定、校準不同行業使用的測風類儀器儀表。
1.JJG（建設)0001-1992 熱球式風速儀
2. . JJG 431-2014 輕便三杯風向風速表檢定規程
3. . JJG 515-1987 輕便磁感應風向風速表檢定規程
4.JJG518-1998 皮托管國家計量檢定規程 。
5.通過數字圖像攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統并保存，能能夠對流體流動、燃燒、機械運動等物理過程進行采集、記錄、保存。
2.3 著重考慮設備兼容功能
根據市場上常見風速儀需預留布孔位置（人性化設計）
2.4 直流性風洞校準儀規格參數
風洞主要技術參數
項 目 | 參 數 |
風洞結構形式 | 直流低速風洞 |
試驗段截面尺寸及 風速范圍 | 工作段尺寸：φ400mm（圓形）： 1～60.0m/s； |
流速均勻性系數 | 1％FS Φ400mm： （中心點±100mm） |
流速穩定性系數 | ±0.5% FS |
總尺寸 | 4000x1500x2000mm 長寬高 |
風速傳感器安裝示意圖：
主要元器件構成
| 名稱 | 廠家 | 數量 | 規格 |
風機、電機部分 | 風機 | 圣達 | 1 | 電機功率：5.5Kw |
整流網 |
圣達 | 3 | 材料：SUS304 目數：18 目 | |
蜂窩器 |
圣達 | 1 | 厚度：100，間距：20~30 材料：碳鋼 | |
變頻及電源 |
上海錦飛 | 1 | ACS 系列 | |
傳感器、變送器部分 |
溫濕度變送器 |
昆侖海岸 |
1 | 測量范圍：0～100%RH，0℃～ 50℃ 準確度：±3%RH@25℃，（5～ 95）%RH，±0.5℃@25℃ |
大氣壓力傳感器 |
星儀 | 1 | 測量范圍：（80～110） Kpa，精度：0.2%FS | |
溫度傳感器 |
維薩拉 | 1 | 測量范圍：（0～50）℃ 準確度：±0.2℃ | |
壓差傳感器 | 安潤 | 1 | 測量范圍：0-3000pa 準確度：±0.5％℃ | |
軟件及控制系統 /可選配非電氣（補償微壓計+皮托管比對風速+空盒氣壓計+溫濕度計） |
數據采集模塊 |
研華工控 | 1 | 8 路 16 位模擬量輸入 |
PLC 程控器 |
西門子/三菱 | 1 | CP1H 系列 | |
計算機 |
研華工控 | 1 | 處理器采用 Intel 酷睿系列 i5 系列、≥22 英寸液晶顯示器 |
風速標準器 （風速比對器具）非電氣 手動計算配置（成本相對較低）
名稱 | 廠家 | 數量 | 規格 |
標準皮托管 | 北京圣達 | 1 | 校正系數：0.998～1.003 |
補償微壓計 |
北京圣達 |
1 |
量程：-1500～1500Pa，基本誤差：±0.5pa |
空盒氣壓計 |
北京圣達 | 1 | 量程：80-106kpa 精度：0.2 |
溫濕度計 |
| 1 | 常規量程 |
動力部分介紹：
3.1驅動電機
風洞選擇交流三相異步電動機作為驅動電機，具有以下特點：通過改變驅動電機的轉速可以改變風道內的空氣流速，輸出精度高，調速范圍寬，操作方便，可靠性強。
3.2 電氣動力系統控制
動力控制系統以工控機為核心，變頻器為調速驅動核心，程序控制器為系統邏輯控制核心組成。
交流電機驅動風扇運行產生穩定氣流；讀取安裝于風洞中的溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器等計算實際風速值，反饋給計算機，通過顯示器輸出。
考慮到設備整體運行穩定性，變頻器采用ABB，具有信息處理快、可靠性高等優點。PLC 采用三菱/西門子產品，工控機采用研華工控產品，都是成熟、可靠性高的代表產品。
4.1 產品 EMC 方面設計
為了避免對實驗樣件和實驗室內其它設備的電磁干擾，設備在設計時考慮到 EMC 的設計準則。
例如提供符合 EMC 標準的電控柜、操作臺，電纜濾波、良好接地等措施。6.風道部分介紹
風道分為擴壓段、試驗段、收縮段、穩定段共四部分。
5.1 擴壓段
沿氣流方向擴散的管道，使氣流減速，使動能轉變為壓力能，以減小風洞中氣流能力的損失，降低風洞需要的功率氣流在管道中的能力損失與氣流的流速的三次方成正比，流速低，則損失小。擴壓段使來自試驗段的氣流迅速減速，可使整個風洞的能量損失減小。
5.2 收縮段
在低速風洞中收縮段位于穩定段與試驗段之間，是一段順滑過度的曲線形管道，橫截面沿流向逐漸減小。收縮段的功能，使來自穩定段的氣流均勻加速，并改善試驗段的流場品質，氣流流過收縮段時，氣流流速單調增加，避免氣流在洞壁上發生分離，收縮段出口處氣流均勻，方向平直并且穩定。本風洞收縮曲線為雙三次曲線。
5.3 穩定段
在穩定段內部設有整流裝置。所謂整流裝置是指蜂窩器和整流網，蜂窩器為正六邊形鋁制材料，具有強度高、耐腐蝕等優點。整流網為 3 層，目數為 18 目。
5.4 試驗段
本風洞采用閉口試驗段的形式，防止在測量過程中外界環境對試驗結果的影響。7.數據采集及控制部分
系統具有風速調節學習功能，根據設定的風速值自動調節風機轉速，并根據輸入的差壓值及空氣密度補償自動計算出標準風速值。
系統自動采集風洞試驗段的溫度等數據，可將采集的數據進行存儲。存儲的數據可以通過打印機以 EXCEL 表格的形式輸出。
6.標準測試系統
6.1 皮托管8靜壓孔設計 符合GB1236-2017標準 （主標準器）
皮托管系數計算
按式分別計算每個檢定點的 Ki 值
以下是手工或者自動化內部程序代入公式說明：
V ? K
式中： P ---標準皮拖管測得的差壓值，Pa
P1i ---空氣密度（溫濕度+空盒氣壓算）
K ---標準皮托管系數
V:標準風速m/s
以下是自動化測試系統操作說明 ：
說明共包括：使用前準備工作，啟動操作系統，參數設置，開始試驗，數據報
表等幾個組成部分。9.1 使用前準備工作
正確安裝好所有的線路并確保機械裝置無異常后，打開總電源開關，系統的工作中指示燈亮起，然后啟動計算機。
9.2 啟動操作系統
風洞測試系統已經預先安裝在電腦中，使用時只需雙擊桌面的“風洞測試系統" 快捷方式按鈕即可。
9.3 參數設置
參數設置中可設置被檢產品的信息，同時檢定裝置的信息也可設置，環境參數等自動采集。
在設置好所有的參數后，點擊“確定"按鈕系統自動保存所設置數據并進入具體的測試對象界面，在該界面下設置具體的試驗參數如風速測試點值和誤差，設置完成點擊“確定"按鈕進入到試驗主界面。界面如下圖所示，具體參數及格式可根據用戶要求做修改。
圖 5.參數設置界面（參考）
6.1自動采集部分工況點設置舉例：
被檢產品工況點設置中，可實現自定義風速測試，預設系列風速自動標定。被檢產品的相關計算系數可根據客戶提供的具體要求進行更改。界面如下圖所示，具體參數及格式可根據用戶要求做修改。
圖 6.工況點設置界面（參考）
6.2 測試主界面
測試主界面主要包括產品的基本信息、風洞運行模擬示意圖、實時數據顯示、數據采集匯總、測試控制按鈕、參數設置匯總及風機轉數顯示組成。
測試界面友好，簡單易用，主要根據提示操作即可，界面按鈕具有自鎖功能， 安全可靠，不會因誤操作而影響風洞性能及測試結果。
測試軟件具有風速調節學習功能，根據設定的風速值自動調節風機轉速，并根據輸入的差壓值自動計算出標準風速值。
測試軟件風速計算所需溫度、大氣壓力等參數自動采集，標準風速自動計算， 如果被檢產品自帶模擬量輸出功能，測試軟件可自動采集被檢產品的風速參數等， 如果沒有可手動輸入，根據實測風速可形成回歸方程。界面如下圖所示，具體參數及格式可根據用戶要求做修改。
圖 7.測試界面（參考）
序號 | 名稱 | 規格 | 制造商 | 原產國 | 單位 | 數量 |
1 | 洞體部分 | SD-9800 | 圣達 | 中國 | 臺 | 1 |
2 |
軸流風機 | 電機：22Kw |
圣達 | 中國 | 臺 | 1 |
3 |
蜂窩器 | 厚度：100，長細比：30 材料：鋁 |
圣達 | 中國 | 個 | 1 |
4 |
變頻器 | ACS 系列 |
上海錦飛 | 中國 | 個 | 1 |
自動化采集 （選配） |
壓差傳感器 | 0-3000pa（0.5％） |
康斯特 | 中國 | 3 | 1 |
溫濕度變送器 | 測量范圍0～100%RH， 0℃～50℃ 準確度：±3%RH@25℃，（5～95）%RH，±0.5℃@25℃ |
昆侖海岸 |
中國 |
個 |
1 | |
大氣壓力傳感器 | 測量范圍：（800～1100） hPa，精度度： 0.1%FS |
北京星儀 | 中國 | 個 | 1 | |
溫度傳感器 | 測量范圍：（0～50）℃ 準確度：±0.5℃ | 維薩拉 | 瑞士 | 個 | 1 | |
數據采集模 塊 | 8 路 16 位模擬量輸入 |
研華工控 | 中國 | 個 | 1 | |
PLC 程控器 | CP1H 系列 |
西門子 | 德國 | 個 | 1 | |
計算機 | 處理器采用 Intel 酷睿系列 i5 系列、≥22 英寸液晶顯 示器 |
研華工控 |
中國 |
臺 |
1 | |
打印機 | 彩色打印機 | 佳能 | 中國 | 臺 | 1 | |
手動計算 （選配） |
L皮托管 |
8靜壓孔，直徑 6，300mm |
圣達 |
中國 |
個 |
1 |
補償微壓計 |
YJB1500 |
圣達 |
中國 | 臺
|
1 | |
空盒氣壓計 | DYM3 | 天津儀器廠 | 中國 | 臺 | 1 | |
溫濕度計 | WS-1 | 天津鳳祥 | 中國 | 臺 | 1 |
56010180 |
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