CN112112832B - 一种风机转速自动调整方法 - Google Patents

Abstract

一种风机转速自动调整方法，包括获取振动台发热量，将振动台需要传导的热量发送给风机控制模块；获取风机带走气体的体积：如果振动台温度不变，则振动台发热量为风机散热量，风机控制模块根据风机散热量、环境温度值和风机出风口温度值计算出风机带走气体的体积；风机转速调整：风机控制模块通过风机带走气体的体积计算出风机的风速，然后根据风机的风速调整风机的转速；实时调整转速：实时采集励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻，然后计算出风机的风速，再根据所述风机的风速实时调整风机的转速。与现有技术相比，本发明在振动台工作过程中能实时调整风机的转速，而风机功率与风机的转速的三次方成正比，因此能极大的提高能量利用率。

Description

一种风机转速自动调整方法

技术领域

本发明涉及电振动台控制技术领域，尤其是涉及一种风机转速自动调整方法。

背景技术

国家推行节能减排、数字化与智能化发展方向，国内的环境试验设备电振动台目前采用的还是上个世纪的技术，各方面的发展都已经难以跟上时代发展的步伐，更高性能、高智能与高功率密度的发展势在必行。

现在市场上的电振动台风机控制的方式都是通过接触器直接连接市电进行控制，这种风机控制不能自主调速，也不能减小运行噪声和开关机对电网的冲击。

因此，有必要提供一种新的风机转速自动调整方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能根据振动实验要求实时调整风机转速的风机转速自动调整方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，一种风机转速自动调整方法，包括如下步骤：

获取振动台发热量：根据预进行的实验类型和实验量级计算出振动台发热量，将所述振动台发热量发送给风机控制模块；

获取风机带走气体的体积：如果振动台温度不变，则振动台发热量为风机散热量，所述风机控制模块根据风机散热量、环境温度值和风机出风口温度值计算出风机带走气体的体积；

风机转速调整：所述风机控制模块通过风机带走气体的体积计算出风机的风速，然后根据所述风机的风速调整风机的转速；

实时调整转速：实时采集励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻，根据所述励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻计算出风机的风速，然后根据所述风机的风速实时调整风机的转速。

优选的，所述获取振动台发热量步骤后和获取风机带走气体的体积步骤前还包括获取振动台的温度上升所需的热量，所述振动台发热量与振动台的温度上升所需的热量之差为风机散热量；将所述风机散热量发送给风机控制模块。

优选的，所述振动台的温度上升所需的热量包括励磁线圈升温所需的热量和动圈升温所需的热量，所述励磁线圈升温所需的热量和动圈升温所需的热量分别通过励磁线圈升温公式和动圈升温公式获得。

优选的，所述励磁线圈升温公式为：Q₁＝S₁*α*(T₁-T₃)，其中Q₁为励磁线圈升温所需的热量，S₁为励磁线圈的散热面积，c为热传递效率，T₁为励磁线圈的温度，T₃为环境温度。

优选的，所述动圈升温公式为：Q₂＝S₂*α*(T₂-T₃)，其中Q₂为动圈升温所需的热量，S₂为动圈的散热面积，α为热传递效率，T₂为动圈的温度，T₃为环境温度。

优选的，所述根据预进行的实验类型和实验量级计算出振动台发热量包括：根据预进行的实验类型和实验量级获得励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻；根据获得的励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻计算出振动台发热量。

优选的，所述振动台发热量包括励磁线圈发热量和动圈发热量，所述励磁线圈发热量通过励磁线圈功率公式获得，所述动圈发热量通过动圈功率公式获得；

所述励磁线圈功率公式为：

其中Q₁为励磁线圈产生的热量，V_f为励磁线圈电压，R_f为励磁线圈电阻，t为时间；

所述动圈功率公式为：Q₂＝Id²*Rd*t，其中Q₂为动圈产生的热量，Id为动圈电流，Rd为动圈电阻，t为时间。

优选的，所述风机带走气体的体积通过风机风量热传递公式获得，所述风机风量热传递公式为：，其中Q为风机散热量，V为风机带走气体的体积，ρ为空气密度，C为空气比热，T₄为出风口温度，T₃为环境温度。

优选的，所述风机的风速通过风机转速公式获得，所述风机转速公式为：V＝S*V_t*t，其中V为风机带走气体的体积，V_t为风速，S为风道的截面积，t为时间。

与现有技术相比，本发明在振动台工作过程中能实时调整风机的转速，将振动台的温度控制在预定的范围内。而风机功率与风机的转速的三次方成正比，即风机的转速下降1/2，所需要的风机功率只为原来的1/8，比正常工作下减少87.5％。极大的提高了能量利用率。其次，减小了运行噪声、减小了运行能量损耗，避免了风机开关机转速突变对市电电压的冲击。

附图说明

图1为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

电振动台台体热量的产生主要来自2个方面：励磁线圈和动圈。

参照附图1，本实施例一种风机转速自动调整方法，包括如下步骤：

步骤1，获取振动台发热量：根据预进行的实验类型和实验量级获得励磁线圈电压V1、励磁线圈电阻R1、动圈电流I1和动圈电阻R2；通过励磁线圈功率公式得到励磁线圈发热量Q1，通过动圈功率公式得到动圈发热量Q2，振动台发热量包括励磁线圈发热量和动圈发热量，即振动台发热量为Q1+Q2。振动台发热量为振动台需要传导的热量，将振动台需要传导的热量发送给风机控制模块。

励磁线圈功率公式为：

其中Q₁为励磁线圈发热量，V_f为励磁线圈电压，R_f为励磁线圈电阻，t为时间；

动圈功率公式为：Q₂＝Id²*Rd*t，其中Q₂为动圈发热量，Id为动圈电流，Rd为动圈电阻，t为振动台工作时间。

步骤2，获取风机散热量：风机散热量为振动台发热量与振动台的温度上升所需的热量之差，振动台的温度上升所需的热量为Q3，即风机散热量为：Q1+Q2-Q3。振动台的温度上升所需的热量包括励磁线圈升温所需的热量和动圈升温所需的热量，风机控制模块通过励磁线圈升温公式得到励磁线圈升温所需的热量Q4，风机控制模块通过动圈升温公式得到动圈升温所需的热量Q5，则Q3＝Q4+Q5。振动台的温度上升，会与环境温度形成温差，建立温度差的目的是为了能量更好，更快的传导，能有效降低能耗，提高能源利用率。

励磁线圈升温公式为：Q₁＝S₁*α*(T₁-T₃)，其中Q₁为励磁线圈升温所需的热量，S₁为励磁线圈的散热面积，α为热传递效率，T₁为励磁线圈的温度，T₃为环境温度。热传递效率α、励磁线圈的温度T₁和环境温度T₃可以通过检测装置获得。

动圈升温公式为：Q₂＝S₂*α*(T₂-T₃)，其中Q₂为动圈升温所需的热量，S₂为动圈的散热面积，α为热传递效率，T₂为动圈的温度，T₃为环境温度。热传递效率α、动圈的温度T₂和环境温度T₃可以通过检测装置获得。

需要说明的是：在振动台生产出来后，励磁线圈和动圈的散热面积就确定了。

步骤3，获取风机带走气体的体积：得到步骤2的风机散热量Q1+Q2-Q3后，根据风机风量热传递公式计算出风机带走气体的体积L1。

风机风量热传递公式：，其中Q为风机散热量；V为风机带走气体的体积，ρ为空气密度，C为空气比热，T₄为出风口温度，T₃为环境温度。空气密度ρ_|空气比热C、出风口温度T₄和环境温度T₃可以通过检测装置获得。

如果振动台温度需要保持不变，即励磁线圈的温度等于环境温度，励磁线圈升温所需的热量Q4为0；动圈的温度等于环境温度，动圈升温所需的热量Q5为0；振动台的温度上升所需的热量Q3为0；则风机散热量Q等于振动台发热量Q1+Q2。该方式振动台的温度控制得很好，但由于没有温度差，能量传递慢，会增加能耗。

步骤4，调整风机转速：风机控制模块得到步骤3的风机带走气体的体积L1后，根据风机转速公式获得风机的风速F1。

风机转速公式：V＝S*V_t*t，其中V为风机带走气体的体积，V_t为风速，S为风道的截面积，t为时间。在此需要说明的是，风机在制作好之后，风道的截面积S就已经确认。

由于风机的风速正比于风机的转速，根据风机的风速F1能够获得风机的转速n1。

步骤5，实时调整转速：实时采集励磁线圈电压V2、励磁线圈电阻R3、动圈电流I2、动圈电阻R4，风机控制模块根据励磁线圈电压V2、励磁线圈电阻R3、动圈电流I2和动圈电阻R4按照步骤1-步骤4计算出风机的风速F2，然后根据风机的风速F2实时调整风机的转速n2。

本发明在振动台工作过程中能实时调整风机的转速，将振动台的温度控制在预定的范围内。而风机功率与风机的转速的三次方成正比，即风机的转速下降1/2，所需要的风机功率只为原来的1/8，比正常工作下减少87.5％。极大的提高了能量利用率。其次，减小了运行噪声、减小了运行能量损耗，避免了风机开关机转速突变对市电电压的冲击。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风机转速自动调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取振动台发热量：根据预进行的实验类型和实验量级计算出振动台发热量，将所述振动台发热量发送给风机控制模块；

获取风机带走气体的体积：如果振动台温度不变，则振动台发热量为风机散热量，所述风机控制模块根据风机散热量、环境温度值和风机出风口温度值计算出风机带走气体的体积；

风机转速调整：所述风机控制模块通过风机带走气体的体积计算出风机的风速，然后根据所述风机的风速调整风机的转速；

实时调整转速：实时采集励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻，根据所述励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻计算出风机的风速，然后根据所述风机的风速实时调整风机的转速；

所述获取振动台发热量步骤后和获取风机带走气体的体积步骤前还包括获取振动台的温度上升所需的热量，所述振动台发热量与振动台的温度上升所需的热量之差为风机散热量；将所述风机散热量发送给风机控制模块；

所述振动台的温度上升所需的热量包括励磁线圈升温所需的热量和动圈升温所需的热量，所述励磁线圈升温所需的热量和动圈升温所需的热量分别通过励磁线圈升温公式和动圈升温公式获得。

2.根据权利要求1所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述励磁线圈升温公式为：

，其中

为励磁线圈升温所需的热量，

为励磁线圈的散热面积，

为热传递效率，

为励磁线圈的温度，

为环境温度。

3.根据权利要求2所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述动圈升温公式为：

，其中

为动圈升温所需的热量，

为动圈的散热面积，

为热传递效率，

为动圈的温度，

为环境温度。

4.根据权利要求3所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述根据预进行的实验类型和实验量级计算出振动台发热量包括：根据预进行的实验类型和实验量级获得励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻；根据获得的励磁线圈电压、励磁线圈电阻、动圈电流和动圈电阻计算出振动台发热量。

5.根据权利要求4所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述振动台发热量包括励磁线圈发热量和动圈发热量，所述励磁线圈发热量通过励磁线圈功率公式获得，所述动圈发热量通过动圈功率公式获得；

所述励磁线圈功率公式为：

，其中

为励磁线圈产生的热量，

为励磁线圈电压，

为励磁线圈电阻，t为时间；

所述动圈功率公式为：

，其中

为动圈产生的热量，Id为动圈电流，Rd为动圈电阻，t为时间。

6.根据权利要求5所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述风机带走气体的体积通过风机风量热传递公式获得，所述风机风量热传递公式为：

，其中

为风机散热量，V为风机带走气体的体积，

为空气密度，C为空气比热，

为出风口温度，

为环境温度。

7.根据权利要求6所述的风机转速自动调整方法，其特征在于，所述风机的风速通过风机转速公式获得，所述风机转速公式为：

，其中V为风机带走气体的体积，

为风速，S为风道的截面积，t为时间。

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