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通风机性能计算与测试系统软件——GB/T 1236-2000《工业通风机-用标准化风道进行性能试验》用计算机软件开发

沈阳鼓风机研究所    

一、目的意义和国内外概况

  通风机性能试验是通风机设计、生产、检验中必不可少的项目。随着我国经济与科技的发展,以及加入 WTO 后技术贸易壁垒的需要,对于风机产品的进、出口等经济贸易,都必须对其质量和产品的性能指标进行严格的考核和认定。


  ISO 5801:1997(E) 《工业通风机 - 用标准化风道进行性能试验》是目前世界上通风机性能试验的最新标准。是来自世界通风机工业和研究机构的主导专家经 30 多年的讨论、比较试验及仔细分析的结果。


  作为国内风机行业的归口所和全国风机标委会所在地,我们于 1999 年完成了新标准 GB/T1236-2000 的制定工作,而新标准的推广是我们责无旁贷的责任。但新标准要求的试验装置繁多,计算公式复杂,没有一个性能完整的计算软件几乎是无法完成实验任务的。


  本课题就是针对不同类型的实验装置,根据测试结果完成通风机的性能计算,给出试验计算结果及性能曲线。为此编制出贯彻新标准的性能试验计算程序。



二、科研项目内容及完成情况:

  开发人员成功利用目前较为流行的 Visual Basic 6.0 ,建立了一个典型的 windows 环境下的应用程序,这个应用程序可以极为方便的根据实验中所采用的装置类型、测量方法及所用仪表等进入到相应的计算模块,进行风机性能计算,并得到相应的计算结果和试验曲线。


  本应用程序按计划完成了如下主要模块:


1. 建立界面友好的用户平台,该平台包括整个软件系统的功能选择和用户指南。在该平台的支持下,用户可以轻松、流畅的进行各种操作,既保证工作的合理进行,又可保证每步操作的正确性,确保计算结果的准确。


2. 为适应我厂和行业厂的不同技术水平和实际需要,按不同的实验装置设计并建立各自的计算模块,保证系统的兼容性强、功能齐全。


3. 建立高效、实用的输入和输出模块。确保输入数据的准确性,确保计算结果直观、曲线清晰明了。使风机性能一目了然。并能够按一定的要求自动进行归类、整理,达到使用者的不同要求。



三、 程序概述

1.程序基本结构


   为了满足我单位通风机科研生产的急需,并考虑到目前国内风机行业厂的需要和计算机应用技术水平,我们采用 VB 6.0 程序设计语言设计了基于 WINDOWS 环境下的《通风机性能测试程序 FAN 4.0 》。

  程序初始页如图1 所示 :


图1 程序初始页

  它严格遵循 GB/T 1236--2000 的技术要求,也考虑到国内行业厂的实际需要。本程序设计了三种基本的试验类型:见图2

1) B 型试验 — 自由进口和管道出口(亦称出气试验),

2) C 型试验 — 管道进口和自由出口(亦称进气试验),

3)D 型试验 — 管道进口和管道出口(亦称联合试验)。

图 2 试验类型选择

  虽然对于不同的试验类型和各种试验方法其试验数据互不相同,但只要已经正确输入了当前试验类型和各种程序属性 ,程序既可唯一识别出某一种组合方式,而访问相应类型的数据。

  程序属性如图3 所示 :


图 3 程序属性 ( 进气试验 ) 设定

  流量测量包括:90°弧型进口喷嘴、锥型进口、ISO文丘里管、皮托静压管和管道内孔板;

  功率测量包括:扭矩仪、平衡床和电测法(双瓦特表、电机参数测量、电机经济运行仪);



2. 数据处理和性能计算

  利用多重窗体( MDI )技术和菜单编辑器,与对话框、消息框等友好的人机交互界面相结合,在数据输出主菜单下可打印输出“ 原始输入数据”、“试验条件下计算结果”和“指定条件下计算结果”, 在数据输入主菜单下可分别输入 “试验装置参数 ”、“工况点测试参数 ”“动压点参数 ”、和“性能考核参数”。 性能计算主菜单下可进行 “性能计算”和“性能考核计算”。 在曲线绘制主菜单下可绘制和打印四组共十六条性能曲线。

  
  试验装置和试验条件输入时,由程序自动判断当前试验类型和试验方法与各个窗体框的属性来控制激活不同的变量。从而保证操做者的正确输入。

  
  合理利用 VB 6.0 功能强大的内部控件 , 构成常用的试验方式的各种组合,完全能满足现在国内风机行业产品试验计算的需要。程序可以在输入当前试验数据时,以当前试验风机的型号名为文件名自动建立了风机试验数据数据库。以后任何时候只要打开文件夹找到风机型号就可以打开所存的数据,进行浏览和重复计算。程序输入数据和保存数据界面之一如图 4 所示:

图 4 试验验装置和试验条件输入

  
  利用主菜单的下拉菜单选项 , 可分别输入 工况点测试参数、动压点测试参数 和 性能考核参数 等。之后完成性能计算和曲线绘制。

  
  程序共计算出试验条件下和指定条件下 10 大部分计算结果 23 个。

试验环境空气密度和空气粘度;

风机使用功率;

流量计算;

通风机进口压力和容积流量;

通风机出口压力;

通风机压力;

压缩性系数及风机单位质量功;

通风机空气功率和效率;

规定条件下的性能参数计算;

无因次性能参数计算。



试验条件下共计算出全部风机性能参数 10 项:

  Qvsg1 (容积流量) 、Psf ( 通风机静压) 、 Pa (通风机动压) 、 PF ( 通风机压力) 、 YS ( 单位质量静功 ) 、Y(单位质量功)、Pa (通风机轴功率)、 Pr ( 叶轮功率 )、ηa (通风机轴效率)、 ηsa (通风机静轴效率)。



指定条件下共计算出全部有因次和无因次风机性能参数 13 项:

  Qvsg1Gu (流量) 、 PsFGu(通风机静压)、 PFGu (通风机压力)、 PaGu (通风机轴功率)、 PrGu (叶轮功率)、 LAGu ( A 声级)、ηr (通风机效率)、ηsr (通风机静效率)、Φ(流量系数)、Ψ(压力系数)、Ψs (静压系数)、λ(功率系数)、 Lsa (比 A 声级)。


3. 曲线绘制和打印输出

打印输出文件之一如下:

试验类型 : C 型 ( 管道进口 自由出口 )

型 号 : jinqi(11)

试验日期 : 2006.10.6

★★★★★ 试 验 条 件 下 计 算 结 果 ★★★★★

序号 容积流量 静压 动压 全压 轴效率

qvsg1  psF  pd  pF  ηa

(m3/s) (Pa) (Pa) (Pa)  (%)

(1)5.1496  235.8  1184.7  1425.5  42.37

(2)4.7921  986.7  1011.9  2002.3  55.03

(3) 4.4951  1658.4  879.5  2540.7  65.09

(4) 4.3862  1839.8  834.6  2676.9  66.96

(5) 4.1948  2261.3  757.3  3020.6  72.12

(6) 4.0346  2514.1  697.2  3213.0  75.36

(7) 3.8601  2801.4  634.9  3437.8  77.53

(8)3.6642  3079.4   569.2  3649.8  79.21

(9) 3.4812  3307.4  511.7  3820.1  80.00

(10) 3.2464  3576.1  443.0  4019.8  80.40

(11) 2.9888  3795.8  374.1  4170.4  80.02

(12) 2.7391  3960.6  313.4  4274.3  78.85

(13) 2.4861  4041.4  257.9  4299.6  75.57

(14) 2.1889  4137.2  199.8  4337.1  72.07

(15) 1.9085  4256.2  151.7  4408.0  68.69

序号 轴静效率 轴功率 叶轮功率 单位质量功 单位质量静功

η sa   Pa  Pr  Y  Ys

 (%) (kW) (kW) (J/kg) (J/kg)

(1) 7.05  17.286  17.124  1229.395  204.570

(2) 27.25  17.353  17.191  1735.508  859.557

(3) 42.68  17.420  17.258  2211.898  1450.176

(4) 46.21  17.400  17.238  2333.462  1610.417

(5) 54.20  17.407  17.245  2641.323  1984.844

(6) 59.17  17.029  16.867  2814.327  2209.788

(7) 63.38  16.928  16.766  3017.306  2466.605

(8) 67.02  16.685  16.523  3209.796  2715.875

(9) 69.44  16.416  16.254  3365.309  2921.121

(10) 71.69  16.018  15.856  3548.512  3163.848

(11) 72.97  15.365  15.203  3687.992  3363.037

(12) 73.18  14.642  14.480  3785.365  3513.046

(13) 71.12  13.952  13.790  3811.868  3587.597

(14) 68.82  12.997  12.835  3849.941  3676.136

(15) 66.38  12.085  11.923  3918.435  3786.384


有因次全压性能曲线如图 5

  依标准要求,本程序需绘制四组共 16 条性能曲线,以供产品性能试验和模型级科研之用。它们是:

  有因次全压性能曲线 : PFGu—Qvsg1Gu, Pr—Qvsq1Gu, ηr—Qvsg1Gu, LsA—Qvsg1Gu ;

  有因次静压性能曲线 : PsFGu—Qvsg1Gu, Pr—Qvsg1Gu, ηsr—Qvsg1Gu, LsA—Qvsg1Gu ;

  无因次全压性能曲线 : Ψ—φ, λ—φ,η—φ, LsA—φ ;

  无因次静压性能曲线 : Ψs—φ, λ—φ,ηs—φ, LsA—φ;


  对计算结果进行曲线拟合 , 以便绘制出 能反映真实性能的曲线是整个软件的难点和重点。本软件的曲线拟合的计算方法处理采用了线性方程组的乔累斯基( Cholesky )分解法,求解线性方程组 A·x=b 矩阵方程,其中An×n 非奇异对称矩阵。该算法巧妙而有效地避开了开方中纯虚数的处理工作。通过设计子过程 a 实现矩阵的乔累斯基分解 A=L·D·LT,其中 L 为下三角矩阵,D为对角矩阵;设计子过程b使之调用a的分解结果求解线性方程组。如此的计算方法的设计和相应的程序编码使之曲线拟合非常有效和逼近,所绘出的曲线也更加平滑准确。


  为了处理离散的坐标标注,对曲线进行了坐标取整处理。操作人员可以随意更改网格的坐标标注,绘制出令人满意、视觉良好的性能曲线。给操作人员带来很大的灵活性且为分析系统性能带来极大的方便。


  该程序设计者摈弃了以往的复制、粘贴和屏幕打印的图象输出处理方法;也不是使用 VB 6.0 的Printform技术打印窗体内容。那样将使打印输出的分辨率较低,即便使用激光打印机也难获得好的打印效果。设计者采用了 VB 6.0 的Printer对象访问技术,通过设计 Printer 对象的若干属性和方法,在 Printer 对象中使用 EndDoc 方法向打印假脱机程序输出打印内容。因此设计者用了较大的程序代码,编写出了曲线打印输出程序。伴之以高精度曲线拟合数学处理方法,使之获得了极高分辨率的打印输出效果。



三.程序的安装与发布


  FAN4.0调用 VB6.0 的企业版“工具 ” package & deployment 向导,打包生成安装程序,刻录光盘后提供给用户。使用者利用光盘可以自动安装于用户机器上。 部分安装界面见见图 6 和图 7。


图 6 安装界面之一

图 7 安装界面之 2

  考虑到为全行业服务的特殊需要,设计者采用了“ 微狗” 与“ USB 狗” 两种加密狗和相应的 软件加密处理。可以满足用户的不同需要。程序运行后首先检查相应“狗”的存在性和一致性,如果对应的“狗”存在,则进入程序入口,否者将终止程序。软硬件的双重加密技术,有效的保护了我们的软件版权和经济效益。

  软件狗驱动程序安装界面如图 8 所示

  根据市场的需要和风机行业的发展,在适当时机我们将考虑软件上传到互联网上,供行业厂有偿下载,以增加我们的经济效益和社会效益。



               软件所有权:沈阳鼓风机研究所
               欲购买软件,请联系:024-25800521,
ft@cftn.cn

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  评论人:不锈钢网   打分:0 分  发表时间:2015-8-8 12:36:05
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  评论人:不锈钢网   打分:0 分  发表时间:2015-6-29 15:40:52
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  评论人:ilayjtwnhb   打分:85 分  发表时间:2013-3-11 1:14:02
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