无叶风扇和塔扇风量能效测试室

一、      功能概述：

本测试系统是依据GB/T 13380-2018《交流电风扇和调速器》及其最新修行信息的相关要求，同时满足于IEC 60879-2019 家用和类似用途的舒适风扇和调节器测试性能的方法。

本试验装置由电风扇升降机构，风速测量机构，环境测量装置、风扇对中机构及数据采样及处理系统构成，主要测控仪表采用进口产品。PLC+计算机人机交互界面操作简便，采用风速表测量方法完成电风扇标称风量，输入功率、电流及使用值的试验。试验时，风速计叶轮由自动行走机构精确定位，可自动按标准要求自动运行在规定的点位，计算机自动采集：功率值、电流值、风速值，自动计算平均风速、风量、送风圆锥角度和能效值，并完成数据处理，打印出试验报告。

建造，主要采用电脑控制，伺服电机驱动，操作人员处于测试室外，人员不会对风场产生影响，设备测试工作全自动完成，并将试验数据记录、保存、自动生成风量报表与能效等级评定，具有数据准确、重复性好、效益高、数据贮存方便等特点。

二、测试系统结构： （如下图）

三、测试系统原理：

设备主要由风量测试机械部分与电脑控制系统两部分组成，设备安装在一个L6000mm×W4500×H3000mm的试验室内，风量测试机构如上图。测试室有一面可滑动墙，自动运行，在需要的时候改变测试室的尺寸，让测试室的长度可以轻易的从4500mm变成6000mm，满足不同被测无叶风扇的测试要求。

为了兼顾风速计精度及量程，配备15个MicroAir64 Macro风速计，叶轮直径85mm，量程为0.2～20m/s，测量精度为±1.0%fs或±1.5%rdg,f风速计之间间隔120mm，所有传感器安装在一个可移动到直线导轨上，向左或向右移动40mm，这样每一个水平面，共有45个风速测点，正中间是零位点，两边测试轴都有22个测点，满足测试要求。

移动墙是由导热性能良好的铝板建造，移动墙上设计有两个自动风门，一个吸风一个送风，目的是在测试准备阶段可以更快达到测试间温度稳定，当测试开始时，风门自动关闭；移动墙将作为热辐射墙来稳定测试间内的环境温度。

移动墙上设置有可自动关闭送回风口，便于更快的稳定测试工况。当测试开始后，为避免影响测试室内的气流场，送回风口自动关闭。

移动墙的推出机构也做了改进，比原来的机构更美观，运行更可靠。如下图所示：。 

测试室安装有可自动调整高度的激光水平仪，不管是在1200mm高还是1500mm高度上，都能射出一个十字交叉激光线，方便测试人员依据标准校正被试样品无叶风扇姿态。

配备五维调整样品台，样品台承重20kg，可以前后、左右、上下、俯仰、旋转调整电风扇的姿态，配备遥控器，非常方便电风扇定位对准。前后方向的调整行程约±200mm，左右方向约±100mm，上下方向约±350mm，俯仰角度±25°，并可360°旋转，如图示：

五维调整样品台承重20kg，被测样品无叶风扇可以直接放置在样品台上。

*更新的设计里，这个样品台已经实现机器视觉自动调整功能，当启动自动调整功能后，样品台五维联动，将样品无叶风扇的姿态调整到测试状态。

测量装置由垂直导轨支架和水平导轨组成，水平导轨安装在地面上，并调节水平度。垂直导轨支架安装在水平导轨上。

水平导轨是丝杆直线滑轨结构，由伺服电机驱动，根据测试标准和被测无叶风扇的当量直径，自动调整与被测风扇之间的距离。也可以依据测试要求，自动由近及远定位不同的测试面，描绘出当前测试面的风速分布图，当所有测试面风速分布图测试完成后，系统会自动生成被测无叶风扇风速场三位立体图。

垂直导轨支架上，安装两套丝杆直线滑轨，能精确定位安装在X轴导轨上的风俗传感器扇叶中心线的水平位置，有效行程从离地300mm到2500mm。测试当量直径不大于400mm的无叶风扇，以40mm间距，则最大向下测试点数为22点，最大向上测试点数为32点；测量当量直径大于400mm的无叶风扇，以40mm间距，则最大向下测试点数为30点，最大向上测试点数为25点，都可以远远满足测试要求。

为了减少传感器使用数量，降低系统成本，系统配备15个风速传感器，水平导轨在每一个测试面，都要进行三次测试，共得到45个测试点，除中心点外，两条支臂各有22个测试点，也可以远远满足测试要求。

在垂直导轨固定的任意一个测试面，完成一个完整的测试，以四个轴向测试点数均为22核算，则需要的测试时间大约为五小时，当然这是最大值，更小型号的风扇，所需要的测试时间肯定比这个要少。

如果要完成风扇风速场的立体图，测试时间将根据垂直导轨支架的移动步距，初始位置的不同而不同。

设备电脑控制系统主要用于试验数据的采集、记录、计算、贮存、查询等，控制系统原理

如下图：

电脑主要用于设定试验参数（风速计前后距离、风速计左右采集点位置等）、接收PLC传来的试验数据、计算分析试验数据、计算风量值、计算能效值、贮存、查询试验数据等功能，同时根据操作者的向PLC发出执行命令；PLC控制器主要执行电脑执行指令，收集风速计与功率计传来的数据值。

 四、主要设备描述

   1、水平移动平台：

       由工业铝合金、高精度直线滑轨、高精度直线丝杆组合而成，伺服电机驱动，控制精度优于0.1mm。有较强的负载能力，带动垂直导轨支架前后移动，长度3000mm，总行程约为2500mm，在五线激光水平仪的辅助下，可以自动定位风速计扇叶平面和被测电风扇扇叶平面之间的距离。控制准确、快捷，平稳；由于采用步进电机驱动，噪声低；

2、垂直导轨支架

   由工业铝合金、高精度直线滑轨、高精度直线丝杆组合而成，伺服电机驱动，控制精度优于0.1mm。有较强的负载能力，垂直支架上配置两套丝杆直线滑轨，带动X轴导轨上下移动，长度2800mm，总行程约为2500mm。控制准确、快捷，平稳；由于采用步进电机驱动，噪声低；

3、X轴导轨

   由工业铝合金、高精度直线滑轨、高精度直线丝杆组合而成，伺服电机驱动，控制精度优于0.1mm。导轨上按120mm间距，均匀布置15个风速传感器。X轴导轨可在以垂直导轨中轴线为基点，左右两边移动40mm，这样每个垂直导轨定位点，都可以得到45个测点数据。

4、叶轮风速传感器

   Schiltknecht的叶轮风速计MiniAir64，精度高，长期稳定性好，输出4～20mA风速模拟信号、稳定、无毛刺；安装方便，在多维云台的支持下，可以很方便的调整其角度及方位。

   在先进的技术和工艺的保证下，风速计移动平台，运行精度高、噪声低，方便可靠快捷，测试数据稳定性一致性好。如图所示：

     2、多维升降平台

    全新设计的多维升降平台，具备前后、左右、上下、角度、旋转等五个维度的高精度调节，全部选用伺服电机控制。有了这个升降平台，测试之前的准备工作变得轻而易举，您只需要将被测电风扇随意安放在平台上，测控系统都能在很短的时间内，将被测风扇摆着、定位。

    整个多维升降平台，铝合金精密加工，承重量为20公斤，请不要放置超过20公斤的其他设备在上面，更不要随意坐在上面休息。其损坏是不可逆的，且较昂贵。

     3、移动墙推出机构：

     为了有效的节省空间，及移动的平稳性，我们设计了如图所示的移动强推出机构：

     整个机构和移动墙一起安放在直线滑轨上，全部收缩后，最小长度为1050mm，全部推出后，最大长度为2550mm，推出及收缩行程为1500mm，移动速度为30mm/s。

     也可以采用其他方式或者完全手动来推动移动墙。

四、性能参数：

     1、样品台升降范围：400-1000mm(无级可调)。

     2、风速计滑台与样品台距离：200-2000mm(自动调节)。

     3、风速计滑台左右移动距离：20-2600mm(自动调节)。

     4、风速表支架上下移动高度：1200mm、1500mm两档。

     5、风速测量仪：Schiltknecht的叶轮风速计MiniAir64

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

     7、测量范围：0~1200mm/min(20/s)

     8、测量精度: 0.1 m/s±1.5%测量值

     9、风速灵敏度：优于0.15m/s

     10、温度探头：量程0~+50℃；精度±0.5℃

     10、驱动方式：伺服电机+导向轴。

     11、控制方式：电脑控制。

     12、采集数据：功率值、风速值。

     13、数据处理：自动计算平均风速、风量、能效值、评定能效等级。

     14、数据贮存、备查功能。

     15、控制软件：运行于windows操作系统，可设定数据采集点位置、风速数据采集、

功率数据采集、平均风速计算、风量计算、能效值计算、能效等级评定等功能，可以自动生成、打印测试报告，贮存当前试验数据，查询历史数据。

16、配有日本横河WT310功率计：可测电压、电流、功率；精度：0.1%。

17、变频电源：0~300V 500VA红外线发光装置调节风扇轴线水平，与风速计中心水平，高度一致。

     18、试验室尺寸：L6000mmXW4500XH3000mm。

     19、室内环境：

        温度：20℃±0.5℃。

        湿度：35%~95%±5。

        电压波动：±1%。

        电源频率波动值：±1%。

20、电压0-300V可调。频率50Hz可转换60Hz

21、测控软件可以依据不同国家的测试标准，控制测试步长计最后的数据处理。

23、移动墙单独可控，方便特殊测试时使用。

24、测控软件，提供单点定位及测量功能，方便特殊测试时使用。

五、技术特点及先进性描述

 六、恒温恒湿控制：

     1、房体采样50mm聚氨酯库板，包括顶板和地板，地板加密加固处理；房高3100mm；房间一端设置有移动墙，移动墙用50mm聚氨酯库板，环境空调机组安装移动墙外，采取小风量循环技术，不会对测试风扇产生干扰；

     2、环境机组采样1匹博克变频压缩机组，可连续24小时运行，冷媒R404A。

     3、采样温控调节仪调整测试房间温度及湿度。

七、试验报表：

无叶风扇能效测试报告

 水平方向预留测试点位45个，垂直方向预留测试点位45个；

依据现有配置及测试规则，最大测试周期为150s×3×45=20250s=337.5min=5.625h。