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基于LabVIEW的风机性能远程测试系统的研究【6张图纸】【优秀】

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摘要

　风机技术生产和研究的主要环节是风机性能检测的试验。随着风机技术的发展，人们对风机性能检测试验的要求也越来越高。目前，现代风机性能测试正从人工测试向自动化测试转变。测试仪器和计算机技术的结合，孕育了一种新的检测仪器—虚拟仪器。虚拟仪器是一种可以利用计算机资源，并由用户设计其功能的具有一系列虚拟面板的仪器系统。虚拟仪器的网络化是实现风机性能远程测试技术的关键。在此基础上，本文提出了利用NI公司开发软件LabVIEW构建风机性能远程测试系统的方案。

本文主要分为三部分。第一部分介绍了虚拟仪器的特点、组成、概念以及相关的网络技术，并介绍了LabVIEW的特点；第二部分分析风机性能试验基本原理，然后根据系统设计要求对传感器、风机工作环境、旋转挡板和数据采集卡等进行了选型，设计了信号调理电路；第三部分，以LabVIEW作为开发平台具体做出风机系统的设计流程并对风机性能远程测试系统的软件设计进行讨论和研究。

关键词：虚拟仪器；远程测试；风机性能；LabVIEW

摘要III

AbstractIV

1 绪论1

1.1 引言1

1.2 研究的目的和意义1

1.3 国内外研究状况1

1.4 本文研究的内容和目标2

2 虚拟仪器技术及相关知识3

2.1 虚拟仪器简述3

2.2 虚拟仪器系统的构成3

2.2.1 虚拟仪器的硬件3

2.2.2 虚拟仪器的软件3

2.3 虚拟仪器的特点3

2.4 虚拟仪器的开发平台4

2.4.1 面向仪器与测控过程的图形化开发平台—LabVIEW4

2.4.2 LabVIEW 的特点4

2.5 本章小结5

3 风机性能试验的原理6

3.1 风机性能试验概述6

3.1.1 风机性能试验的原理和方法6

3.1.2 风机的性能参数6

3.1.3 风机的性能曲线7

3.2 风机性能试验7

3.2.1 风机性能测试的环境参数7

3.2.2 风机性能测试中的结构参数7

3.2.3 风机性能试验装置的方案及选用8

3.3 风机性能参数的相关计算、处理9

3.4 风机性能曲线绘制10

3.5 本章小结10

4采集系统的设计11

4.1 风机性能测试系统的组成11

4.2 风机工况调节装置的设计11

4.2.1 结构设计11

4.2.2 步进电机的控制12

4.2.3 步进电机的选择13

4.3 系统测试的内容与方法13

4.3.1 静压的测量13

4.3.2 流量的测量13

4.3.3扭矩的测量15

4.4 传感器的选用16

4.4.1 压力传感器16

4.4.2 差压传感器16

4.4.3 温度传感器17

4.4.4 转速传感器17

4.5 信号调理电路17

4.6 数据采集卡18

5 虚拟测试系统的结构20

5.1 系统设计流程20

5.2 基于虚拟仪器的风机性能远程测试系统的总体结构20

5.2.1 系统的总体结构21

5.2.2系统主界面22

5.2.3 系统操作流程23

5.3 数据采集24

5.4 数据处理26

5.4.1 数据计算26

5.4.2 曲线拟合27

5.5 试验数据27

5.6 本章小结29

6 总结与展望30

6.1 总结30

6.2 研究展望30

致谢32

参考文献33

1.2 研究的目的和意义

评判风机的性能主要反应出三方面：产品质量的提高、工作效率的提高和工作质量保证的关键因素。校验产品的气动性能能否达到设计要求、出厂的风机性能能否达到样本数据的要求、改造后的风机是否能达到性能指标都需要进行性能测试。性能测试也是诊断故障的前提。风机的工作体现在输送流量、产生全压、所需功率及效率。为了人们能正确使用风机，我们必须了解这些参数之间的相互关系。但由于风机理论至今尚未完善，所以大部分依赖于状态试验获取风机状态参数。风机状态试验原理是在风机转速不变的情况下改变，改变风机的流量来检测风机的其他各个参数，并且绘制状态曲线。

　　目前，风机用户为提高自身的经济效益，在选择风机时对风机的各指标提出了更为严格的要求，如压力，转速，流量，噪声，功率，可靠性等。与此同时，风机生产厂家为了提高自身的竞争能力，在努力提高机械加工，改进气动设计的同时，也对风机状态试验的开发和研究给予了高度的重视。长期以来，我国的风机测试技术比较落后，主要以手动操作试验过程、手工测量试验数据、手工绘制数据曲线为主，存在劳动强度大、测量精度低、测量手段落后等缺点。然而，现代风机性能测试正迅速从传统人工测试向自动化测试转变。计算机技术与测试仪器技术的结合，使得人类研发出了一种新的测试仪器—虚拟仪器。虚拟测试技术和计算机通信技术的结合，使得虚拟仪器应运而生，信号的采集、处理和传输形成了一体化，不再受环境、地域等的限制。虚拟仪器的网络化是虚拟仪器目前发展的必然趋势。由此，本文提出了利用NI 公司开发软件LabVIEW构建风机性能远程测试系统的方案。

1.3 国内外研究状况

　在过去的70年，风机的应用不断拓广。1922 年，罗本逊先生的《矿井通风实践》，使得风机控制开始从自然通风过渡到机械通风。

　　丹麦是世界上研究风机最早国家之一，很多风机制造商如Bonus公司、Vestas和Wincon风机公司都具有先进的风机性能试验系统，能够自动测试风机性能参数，并且进行分析，以此指导风机生产，提高风机性能和效率。

　我国风机性能测试大体上经历三个阶段[2][3]：

（1）上世纪五十年代以后，我国许多学院和高等院校以化工部门颁发的标准研制了风机测试试验台，但测试手段落后，主要以手工测量为主。采用毕托管、杠杆测矩等传统仪器进行数据采集，人工计算、流量、压力、效率和功率等参数，手工绘制性能曲线。这样测测精度不高、劳动强度大、工作效率低。

（2）八十年代中期，可编程计算机PC-1500的出现使风机性能测试程序实现了部分仪表测试的自动化；后来出现APPLEⅡ微型计算机和有关测试仪器，通过GPIB总线在计算机上存储、显示、处理数据和打印，由自动绘图仪拷贝试验结果大大提高了工作效率。

　（3）以上风机测试系统大部分为半自动测试，其测量信息不能综合管理，且界面不够友好。随着计算机Windows操作系统的展，华中科技大学动力工程系成功开发一种基于Windows环境，采用Visual Basic6.0开发设计的一套计算机辅助试验系统。该系统能够完成试验数据的计算机自动集、显示、处理、存盘、打印及曲线的实时屏显，并且能够查询当前和历史试验数据，实现了人机界面的良好。1.4 本文研究的内容和目标

　在本文中，我们以风机性能测试系统的基本结构、特点以及数字化测试技术为核心，以虚拟仪器模块化的设计思想为依据，利用LabVIEW软件构建的一个C/S模式的数据采集系统来对风机性能进行远程测试。具体研究内容如下：

1、对风机性能试验基础的研究。

2、利用风机性能试验的原理，确定系统设计的方案和系统实现的功能，并确定本系统的结构。

3、根据对LabVIEW构建的虚拟仪器系统硬件基础的分析，对系统的结构和体系进行深入分析。

4、以虚拟仪器模块化和层次化为设计思想，，确定系统的功能模块。

　5、采用LabVIEW软件平台将功能模块进行编程，全面优化数据采集和处理、曲线拟合、数据存储等方面。

　6、在LabVIEW平台上实现客户端与现场仪器系统的数据交换，从而实现远程检测。

QQ截图20131121104211.gif

内容简介：: 存档编码：无无锡锡太太湖湖学学院院 2013 届届毕毕业业作作业业周周次次进进度度计计划划、检检查查落落实实表表系别：信机系班级：机械93 学生姓名：吴文进课题（设计）名称：基于LabVIEW的风机性能远程测试系统的研究开始日期：2012年11月12日周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备注1-32012年11月12日-2012年12月2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书参考资料不太详细，论文中相关的设计结构比较分散，要将各论文中设计的部件整合起来一起研究分析4-102012年12月3日-2013年1月20日指导专业实训，要求了解企业结构进入工厂实习，了解企业生产流程虽然不是第一次进入工厂实习，但是各方面任然都很欠缺，要增强动手能力，加强熟悉工作流程11-122013年1月21日-2013年3月1日查找一篇与论文相关的学术性英文资料，要求是期刊论文查找一篇关于LabVIEW的风机性能测试系统的学术性英文资料学术性英文资料比较难找，大多是综述性文章，要多加查阅132013年3月4日-2013年3月8号指导完成总体结构方案设计根据风机测试系统的需求确定虚拟测试系统的设计流程和总体结构设计思路不够完善，存在漏洞，设定计划142013年3月9日-3月15日指导完成风机性能测试试验的设计完成风机性能测试试验，并学会绘制性能曲线的方法设计思路不够明确，对于所要完成的任务还不是十分清楚，要明确目标，设定计划152013年3月16日-3月22日指导完成风机工况调节装置的设计熟悉步进电机的选型和设计过程中的计算方法对工况调节的概念不是很了解，需要多看资料领悟162013年3月23日-3月29日指导完成步进电机、联轴器的绘图完成步进电机和联轴器的绘图绘图基础较差，需要多加学习172013年3月30日-4月5日知道系统测试得内容与方法熟悉静压、流量、扭矩的测量方法并对传感器的选用进行了选型对扭矩的测量方法存在较大异议，多向老师请教182013年4月6日-4月12日指导完成基于风机远程测试系统的总体结构完成风机远程测试系统的总体机构对测试系统的总体结构制定的不够完善，在老师指导下完成192013年4月13日-4月19日指导系统操作过程中的操作方法和流程熟悉操作方法和流程，并掌握数据计算和完成曲线拟合操作方法出现一些错误，要多多实践202013年4月20日-4月26日指导说明书初稿写作根据所下载的资料，构思并开始写说明书对各章应写哪些内容比较模糊，可根据设计的图纸，着重介绍个部件212013年4月27日-5月3日指导说明书二稿写作、修改将整篇文章的脉络、细节加以完善，用词准确，不出现病句等。有很多细节错误，将文章再复查一边，避免出现语句上的和细节方面的错误222013年5月4日-5月10日指导修改说明书并定稿说明书按照模板进行修改格式经常出错，耐心修改，要熟练使用word各项功能232013年5月11日-5月17日说明书及相关资料、图纸打印装订打印说明书和图纸及相关资料论文格式严格按照学校的规范进行修改,完善242013年5月18日-5月25日指导学生整理资料，准备答辩整理资料，并熟读资料，做好充分准备存在很多细节方面的错误，应认真检查并及时改正说明： 1、

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