1农用风机性能测试概况风机在农业机械中应用很广。例如，在植保机械上，用气流喷洒药粉和药液，并使药液雾化；在谷物收获机械及清选机械上，用气流进行清选及谷粒分级；在谷物干燥机械中，用气流作为载热体加热烘干谷物，同时作为载湿体带走水汽；在输送装置中，则用气流输送各种农业物料；在播种施肥机械中，用气流排种、清种、送种、气力施肥。此外，在农业设施、农副产品加工等方面也常常用到风机。因此，风机的性能是提高工作效率，保证工作质量的关键。

　　农业机械上所用的风机类型很多，其中有些还没有形成系列，甚至找不到适合的模型风机，这时就要用理论计算法进行设计。由于理论设计不够精确，通常要经过试验进行修正，因而风机性能试验工作尤为重要。

　　风机的空气动力性能试验可分为现场测试和试验装置试验。现场测试是在实际使用场所测定空气动力性能，因受试验及测量条件的限制，往往不精确，但用来测定装设好的风机性能，还是比较方便，因此常用于风机的验证和改进设计。

　　风机产品的性能试验过去一直是人工测量气流压力、温度和流量等参数，测量速度慢、可靠性差、测量精度难以保证、测量结果易受人为因素影响。近年来，风机性能测试越来越受到各行业的重视，并利用传感器技术、计算机技术不断地改善风机性能测试装置。但农用风机性能测试一直还处在20世纪80年代的水平。为改变这一状况，采用传感器技基金项目：陕西省科技攻关资助项目（2003K03-G9）术和计算机数据采集系统，建立了以计算机为基础的试验数据采集系统，来提高风机性能试验台的自动化水平，以达到快速、准确地测量各参数，提高测量精度和测量数据的可靠性，自动完成数据处理和存储，自动绘出风机性能曲线，并生成报告。这样就实现了风机性能试验的自动化，从而为农用风机的选型、性能改进设计提供了依据。

　　2风机性能测试内容及方法由于风机内部流体运动的复杂性，至今还不能用理论的方法精确计算出它的各种损失，因而不能正确地计算出各种性能参数。用计算的方法得到的性能曲线与实际工作性能曲线之间存在较大差异，特别是对于非设计工况，计算值与实际值的误差则更大。因此，风机的工作性能参数和工作性能曲线常由试验得到，并由此确定风机的*佳工作范围。

　　2.1测试内容风机性能试验是以测试性能参数、绘制风机性能曲线为主要测试内容。其主要性能参数有流量、全压、功率、转速及效率等，有些性能参数不是在试验台上直接测量，要通过对试验数据进行计算才能得到，然后绘制风机的性能曲线。风机的性能曲线包括有因次性能曲线和无因次性能曲线两种。

　　测试方法为达到现代测试系统的要求，对风机试验台测试手段与测试系统要进行全新设计，即进行总体方案的设计。由风机性能试验的内容可知，其测试系统主要包括风机性能参数的测量、风机运行工况的调节、风机转速的控制、风机性能曲线的绘制。从整体设计出发考虑方案的实用性、可行性通用性及智能性，对各参数的测试方法进行比较研究。

　　2.2.1流量测量流量测量方法有孔板测量法、动压管测量法和进口集流器测量法。

　　动压管测量法是在风管管道中安装皮托管，皮托管接至倾斜式微压计或补偿式微压计，由微压计读出风管内的静压与全压，再经过计算得到流量。

　　皮托管每次所测数值只是皮托管所在位置的压力值，要测得管路的平均压力值，需要按等面积环法在风管断面的不同位置多次测量并取其平均值。此种方法测量过程复杂，测量精度不高。

　　孔板压差法是在风管的适当位置安装节流孔板，气流经过孔板后，压力发生改变，根据孔板前后的压力差计算出经过风管的体积流量。孔板压差法可一次测定风机流量，且测值准确，所以本系统采用孔板压差法来测量流量。

　　压力测量压力测量方法包括：一是在风筒壁上开孔接上压力计，可测定此端面的静压；二是用皮托管接入压力计测定某一端面的动压或静压，也可根据流量计算动压、静压；三是用压力传感器进行测量。为了便于数据的采集和传输，本系统采用压力传感器。

　　功率测量功率测量方法有电测法和扭矩法。

　　电测法是通过测量电机电枢的电流和电压，由公式计算出风机轴功率的方法。这种方法为间接测量，其测量参数较多，检测结果不够准确。

　　扭矩测量法是通过测量电机的输出扭矩来计算轴功率的方法。此种方法测量电路简单，结果较为准确。本系统采用在电机与风机转轴之间安装扭矩传感器，然后经计算机把扭矩信号换算成功率值。

　　效率测量在得到流量、功率值、动压和静压后，效率可经过计算得到。

　　工况调节装置风机性能试验是在改变工况（即改变风管中气流流量）的情况下进行的。

　　在排气试验装置中，工况调节方法是在风管出口处安装锥形节流器调节流量以改变工况点，是通过丝杠拖动锥形阀使其前后移动而改变风管中气流流量的方法来实现的，此种方法结构复杂且不易操纵；还可以在风机出口处安装圆形挡板，通过步进电机带动圆形挡板旋转来实现风管出口大小的变化，从而实现风机工况的调节。后者可缩小试验台尺寸，使工况调节装置简单方便。

　　在进气试验装置中通过调整节流器后的网栅开度来调节流量。调整网栅开度的方法通常采用在网栅节流器上均匀地贴上纸片或分层叠加铁丝网，从而达到调节流量以改变工况点，但这种方法在操作时极不方便，难以实现测试自动化。经过研究比较后，笔者设计了一种可调百叶窗式网栅调节装置，既可以满足流量调节，又便于实现调节的自动控制。

　　风机转速调节为适应不同型号风机的性能试验需要，设置了风机转速调节装置。采用变频调速技术，来改变电机转速，以实现风机转速的调节。其中，变频调速器经数据采集卡与计算机进行通讯。此种方法可实现试验装置的自动化控制，而且大大节省了能源。

　　2.2.7风机性能曲线绘制为消除测量误差及系统误差，可对各性能参数进行曲线拟合。用*小二乘法拟合曲线，既能反映出给定数据的内在联系，又与原数据近似程度高，所以采用在计算机上编制*小二乘法曲线拟合程序，对性能参数进行拟合，并绘制出风机性能曲线。3系统结构与原理法，风机性能试验采用孔板压差法测量流量、压力传感器测压、扭矩传感器测量功率、变频调速器改变风机转速、步进电机调整百叶窗开度调节工况等方法。根据试验数据计算有关数据，用*小二乘法拟合，并绘制风机性能曲线。

　　3.1性能计算dp节流孔板的孔径；2 e―流量系数；3*膨胀系数；r*风机出口气体密度。

　　压差式流量传感器是目前工业上技术*成熟、使用*多的一种传感器。压差式节流装置的特点是结构简单、使用寿命长、适应能力强，能测量各种工作状态下的流量。本系统采用压差变送器BC69.压力传感器用来测量管道的静压。压力传感器的种类繁多，电容式微压传感器具有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单、适应性强等特点。故本系统采用电容式微压传感器中的变截面型静压传感器Model268型。传感器采用24V直流电源供电，数据采集板的模拟输入通道用来采集阻值250 W精密电阻两端的电压信号，将电压信号输入计算机中讲行处理。

　　扭矩的测量用于计算风机的轴功率和效率。

　　电机转矩测量设备和测试方法种类很多，就一般中小型电机来说，有机械测功机、涡流测功机、磁粉测功机、电机测功机等。但这些测功机都只适用于测量静态和稳态力矩，电阻应变式扭矩传感器可用于测量动态扭矩。电阻应变式扭矩传感器是利用应变片将扭矩产生的剪应变转换成电量而进行测量的。AKC-205扭矩传感器是以电阻应变计为电阻转换元件的传感器，通过导流环把信号引出来，用TS-22智能扭矩测试仪将毫伏信号转换成05V的电压信号，此电压信号再经过扭矩仪输出为05V电压进入数据采集卡，*后在计算机中进行处理。

　　数据采集板除实现试验数据的采集之外，同时还承担着控制风机转速和调节流量的任务。它把计算机给定的转速信号转化为电压信号，加载到变频调速器上，通过电压的变化，使变频器输出的电压频率发生变化，从而控制交流电机的转速，实现通风机转速的调节；而风机流量的调节则采用步进电机来实现。

　　3.3测试系统软件实现++6.0功能强大，其基础类库（MFC）为编写程序提供了极大的方便，在Win2000下运用VC，容易编制人机界面友好、控制管理较强的控制软件。利用ODBC技术可方便地实现数据库的维护与管理。利用VisualC++6.0附带的Help Workshop可以制作Windows风格的帮助文件。因此，风机试验台的软件采用VisualC ++6.0在Windows2000下开发，整个软件采用模块化程序设计，使该软件具有很强的可扩展性和灵活性。所有的操作既可以利用鼠标点击按钮和下拉式菜单进行驱动和控制，也可以利用键盘输入快捷键来实现控制。该软件除了能实时检测风机的风量、动压、静压和扭矩外，还可以显示风机的流量-静压性能曲线、流量-功率曲线、流量-效率曲线。

　　通过采用VisualC++6.0与MatLab联合编程，实现曲线拟合，可方便地实现多种拟合算法。

　　农用风机性能自动测试系统软件采用结构化程序设计方法，主要功能模块包括风机基本参数设置、采集与控制设置、主控台、数据处理、试验报告、历史查询、试验现场、帮助等。

　　该试验软件实现了风机压差信号、静压信号、扭矩信号、转速信号的自动采集和风机转速与风机流量的自动调节，生成试验报告及性能曲线图。另外，软件还可实现信号图形、信号数字量的显示、存储、打印等功能。整个操作系统直观方便，界面友好，并运用各级菜单技术根据需要提供相应的屏幕提示。

　　3.4工作过程及原理试验开始，由用户设定试验初始参数，计算机发出控制指令，数据采集卡输出控制信号，控制变频调速器输出频率可调的电压信号，作为电机的电源信号，电机启动带动风机运转。同时，各传感器采集各自电路的试验数据，由数据采集卡输入到计算机中，系统软件对各采集信号进行数据处理，将其换算为风机的性能参数并保存下来。当用户发出指令改变风机运转工况时，计算机通过数据采集卡输出电压信号，此电压信号再经过电路转换，驱动步进电机使其转过设定的角度，控制进气试验装置中的可调百叶窗式网栅调节装置或排气试验装置中的圆形挡板旋转的位置，实现风机运转工况的设定。工况设定以后，重复上述信号采集、处理过程，直至检测全部工况的试验数据，*后运用*小二乘法拟合试验数据，绘制风机性能曲线，生成试验报告。

　　4结论采用孔板压差法测量流量，压力传感器测量压力，扭矩测量法测量电机的输出扭矩而计算出轴功率的方法，便于数据采集，有利于实现系统检测自动化。

　　设计的可调百叶窗式网栅调节装置，既可以满足流量调节，又便于实现调节的自动控制。

　　由风机、电机、风管、传感器、计算机、数据采集板、变频调速器、A/D转换板等组成风机性能测试硬件系统。

　　++6.0与MatLab联合编程，实现了数据处理、曲线拟合及性能曲线绘制。

　　应用传感器技术、计算机技术可实现风机性能测试的自动化。