無葉風扇和塔扇風量能效測試室

一、      功能概述：

本測試系統是依據GB/T 13380-2018《交流電風扇和調速器》及其最新修行信息的相關要求，同時滿足于IEC 60879-2019 家用和類似用途的舒適風扇和調節器測試性能的方法。

本試驗裝置由電風扇升降機構，風速測量機構，環境測量裝置、風扇對中機構及數據采樣及處理系統構成，主要測控儀表采用進口產品。PLC+計算機人機交互界面操作簡便，采用風速表測量方法完成電風扇標稱風量，輸入功率、電流及使用值的試驗。試驗時，風速計葉輪由自動行走機構精確定位，可自動按標準要求自動運行在規定的點位，計算機自動采集：功率值、電流值、風速值，自動計算平均風速、風量、送風圓錐角度和能效值，并完成數據處理，打印出試驗報告。

建造，主要采用電腦控制，伺服電機驅動，操作人員處于測試室外，人員不會對風場產生影響，設備測試工作全自動完成，并將試驗數據記錄、保存、自動生成風量報表與能效等級評定，具有數據準確、重復性好、效益高、數據貯存方便等特點。

二、測試系統結構： （如下圖）

三、測試系統原理：

設備主要由風量測試機械部分與電腦控制系統兩部分組成，設備安裝在一個L6000mm×W4500×H3000mm的試驗室內，風量測試機構如上圖。測試室有一面可滑動墻，自動運行，在需要的時候改變測試室的尺寸，讓測試室的長度可以輕易的從4500mm變成6000mm，滿足不同被測無葉風扇的測試要求。

為了兼顧風速計精度及量程，配備15個MicroAir64 Macro風速計，葉輪直徑85mm，量程為0.2～20m/s，測量精度為±1.0%fs或±1.5%rdg,f風速計之間間隔120mm，所有傳感器安裝在一個可移動到直線導軌上，向左或向右移動40mm，這樣每一個水平面，共有45個風速測點，正中間是零位點，兩邊測試軸都有22個測點，滿足測試要求。

移動墻是由導熱性能良好的鋁板建造，移動墻上設計有兩個自動風門，一個吸風一個送風，目的是在測試準備階段可以更快達到測試間溫度穩定，當測試開始時，風門自動關閉；移動墻將作為熱輻射墻來穩定測試間內的環境溫度。

移動墻上設置有可自動關閉送回風口，便于更快的穩定測試工況。當測試開始后，為避免影響測試室內的氣流場，送回風口自動關閉。

移動墻的推出機構也做了改進，比原來的機構更美觀，運行更可靠。如下圖所示：。 

測試室安裝有可自動調整高度的激光水平儀，不管是在1200mm高還是1500mm高度上，都能射出一個十字交叉激光線，方便測試人員依據標準校正被試樣品無葉風扇姿態。

配備五維調整樣品臺，樣品臺承重20kg，可以前后、左右、上下、俯仰、旋轉調整電風扇的姿態，配備遙控器，非常方便電風扇定位對準。前后方向的調整行程約±200mm，左右方向約±100mm，上下方向約±350mm，俯仰角度±25°，并可360°旋轉，如圖示：

五維調整樣品臺承重20kg，被測樣品無葉風扇可以直接放置在樣品臺上。

*更新的設計里，這個樣品臺已經實現機器視覺自動調整功能，當啟動自動調整功能后，樣品臺五維聯動，將樣品無葉風扇的姿態調整到測試狀態。

測量裝置由垂直導軌支架和水平導軌組成，水平導軌安裝在地面上，并調節水平度。垂直導軌支架安裝在水平導軌上。

水平導軌是絲桿直線滑軌結構，由伺服電機驅動，根據測試標準和被測無葉風扇的當量直徑，自動調整與被測風扇之間的距離。也可以依據測試要求，自動由近及遠定位不同的測試面，描繪出當前測試面的風速分布圖，當所有測試面風速分布圖測試完成后，系統會自動生成被測無葉風扇風速場三位立體圖。

垂直導軌支架上，安裝兩套絲桿直線滑軌，能精確定位安裝在X軸導軌上的風俗傳感器扇葉中心線的水平位置，有效行程從離地300mm到2500mm。測試當量直徑不大于400mm的無葉風扇，以40mm間距，則最大向下測試點數為22點，最大向上測試點數為32點；測量當量直徑大于400mm的無葉風扇，以40mm間距，則最大向下測試點數為30點，最大向上測試點數為25點，都可以遠遠滿足測試要求。

為了減少傳感器使用數量，降低系統成本，系統配備15個風速傳感器，水平導軌在每一個測試面，都要進行三次測試，共得到45個測試點，除中心點外，兩條支臂各有22個測試點，也可以遠遠滿足測試要求。

在垂直導軌固定的任意一個測試面，完成一個完整的測試，以四個軸向測試點數均為22核算，則需要的測試時間大約為五小時，當然這是最大值，更小型號的風扇，所需要的測試時間肯定比這個要少。

如果要完成風扇風速場的立體圖，測試時間將根據垂直導軌支架的移動步距，初始位置的不同而不同。

設備電腦控制系統主要用于試驗數據的采集、記錄、計算、貯存、查詢等，控制系統原理

如下圖：

電腦主要用于設定試驗參數（風速計前后距離、風速計左右采集點位置等）、接收PLC傳來的試驗數據、計算分析試驗數據、計算風量值、計算能效值、貯存、查詢試驗數據等功能，同時根據操作者的向PLC發出執行命令；PLC控制器主要執行電腦執行指令，收集風速計與功率計傳來的數據值。

 四、主要設備描述

   1、水平移動平臺：

       由工業鋁合金、高精度直線滑軌、高精度直線絲桿組合而成，伺服電機驅動，控制精度優于0.1mm。有較強的負載能力，帶動垂直導軌支架前后移動，長度3000mm，總行程約為2500mm，在五線激光水平儀的輔助下，可以自動定位風速計扇葉平面和被測電風扇扇葉平面之間的距離。控制準確、快捷，平穩；由于采用步進電機驅動，噪聲低；

2、垂直導軌支架

   由工業鋁合金、高精度直線滑軌、高精度直線絲桿組合而成，伺服電機驅動，控制精度優于0.1mm。有較強的負載能力，垂直支架上配置兩套絲桿直線滑軌，帶動X軸導軌上下移動，長度2800mm，總行程約為2500mm。控制準確、快捷，平穩；由于采用步進電機驅動，噪聲低；

3、X軸導軌

   由工業鋁合金、高精度直線滑軌、高精度直線絲桿組合而成，伺服電機驅動，控制精度優于0.1mm。導軌上按120mm間距，均勻布置15個風速傳感器。X軸導軌可在以垂直導軌中軸線為基點，左右兩邊移動40mm，這樣每個垂直導軌定位點，都可以得到45個測點數據。

4、葉輪風速傳感器

   Schiltknecht的葉輪風速計MiniAir64，精度高，長期穩定性好，輸出4～20mA風速模擬信號、穩定、無毛刺；安裝方便，在多維云臺的支持下，可以很方便的調整其角度及方位。

   在先進的技術和工藝的保證下，風速計移動平臺，運行精度高、噪聲低，方便可靠快捷，測試數據穩定性一致性好。如圖所示：

     2、多維升降平臺

    全新設計的多維升降平臺，具備前后、左右、上下、角度、旋轉等五個維度的高精度調節，全部選用伺服電機控制。有了這個升降平臺，測試之前的準備工作變得輕而易舉，您只需要將被測電風扇隨意安放在平臺上，測控系統都能在很短的時間內，將被測風扇擺著、定位。

    整個多維升降平臺，鋁合金精密加工，承重量為20公斤，請不要放置超過20公斤的其他設備在上面，更不要隨意坐在上面休息。其損壞是不可逆的，且較昂貴。

     3、移動墻推出機構：

     為了有效的節省空間，及移動的平穩性，我們設計了如圖所示的移動強推出機構：

     整個機構和移動墻一起安放在直線滑軌上，全部收縮后，最小長度為1050mm，全部推出后，最大長度為2550mm，推出及收縮行程為1500mm，移動速度為30mm/s。

     也可以采用其他方式或者完全手動來推動移動墻。

四、性能參數：

     1、樣品臺升降范圍：400-1000mm(無級可調)。

     2、風速計滑臺與樣品臺距離：200-2000mm(自動調節)。

     3、風速計滑臺左右移動距離：20-2600mm(自動調節)。

     4、風速表支架上下移動高度：1200mm、1500mm兩檔。

     5、風速測量儀：Schiltknecht的葉輪風速計MiniAir64

     6、葉輪（80mm，量程+0.2~+20 m/s 精度±(0.1m/s+1.5%測量值)）

     7、測量范圍：0~1200mm/min(20/s)

     8、測量精度: 0.1 m/s±1.5%測量值

     9、風速靈敏度：優于0.15m/s

     10、溫度探頭：量程0~+50℃；精度±0.5℃

     10、驅動方式：伺服電機+導向軸。

     11、控制方式：電腦控制。

     12、采集數據：功率值、風速值。

     13、數據處理：自動計算平均風速、風量、能效值、評定能效等級。

     14、數據貯存、備查功能。

     15、控制軟件：運行于windows操作系統，可設定數據采集點位置、風速數據采集、

功率數據采集、平均風速計算、風量計算、能效值計算、能效等級評定等功能，可以自動生成、打印測試報告，貯存當前試驗數據，查詢歷史數據。

16、配有日本橫河WT310功率計：可測電壓、電流、功率；精度：0.1%。

17、變頻電源：0~300V 500VA紅外線發光裝置調節風扇軸線水平，與風速計中心水平，高度一致。

     18、試驗室尺寸：L6000mmXW4500XH3000mm。

     19、室內環境：

        溫度：20℃±0.5℃。

        濕度：35%~95%±5。

        電壓波動：±1%。

        電源頻率波動值：±1%。

20、電壓0-300V可調。頻率50Hz可轉換60Hz

21、測控軟件可以依據不同國家的測試標準，控制測試步長計最后的數據處理。

23、移動墻單獨可控，方便特殊測試時使用。

24、測控軟件，提供單點定位及測量功能，方便特殊測試時使用。

五、技術特點及先進性描述

 六、恒溫恒濕控制：

     1、房體采樣50mm聚氨酯庫板，包括頂板和地板，地板加密加固處理；房高3100mm；房間一端設置有移動墻，移動墻用50mm聚氨酯庫板，環境空調機組安裝移動墻外，采取小風量循環技術，不會對測試風扇產生干擾；

     2、環境機組采樣1匹博克變頻壓縮機組，可連續24小時運行，冷媒R404A。

     3、采樣溫控調節儀調整測試房間溫度及濕度。

七、試驗報表：

無葉風扇能效測試報告

 水平方向預留測試點位45個，垂直方向預留測試點位45個；

依據現有配置及測試規則，最大測試周期為150s×3×45=20250s=337.5min=5.625h。