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裘俊;应金源;陈坤;孟令飞;茅忠明;陈彪
【摘 要】系统设计
以风机抽检产品的风机流量、压力、效率等关键性能指标的测试结果进行不确定度分析,确定本次测试的不确定度,对各个仪表在测试过程中对不确定度的影响进行评估,得出关键性能测试过程中主要测试仪表选取的指导意见.对风机流量、压力和效率进行了公式推算,对风机性能测试过程中的各个基本测量量进行不确定度分析. 【期刊名称】《上海理工大学学报》
【年(卷),期】军警靴2015(037)006
【总页数】5页(P568-572)
【关键词】风机流量;风机效率;风机压力;不确定度
【作 者】裘俊;应金源;陈坤;孟令飞;茅忠明;陈彪
【作者单位】浙江省机电产品质量检测所,杭州310051;浙江省机电产品质量检测所,杭州310051;浙江省机电产品质量检测所,杭州310051;浙江省机电产品质量检测所,杭州310051;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093
【正文语种】中 文
【中图分类】TH432
在风机性能测试过程中,由于测试方法、仪器精度、环境和人为因素的影响,使得测试的结果与真值间存在一定的误差.由于真值的未知性质,误差也是未知的,但是,被测量参数值的不确定度是可以估计的.不确定度表征了被测量参数值的分散性,通过不确定度可以估计被测量参数结果的可信度.
甘肃农业大学图书馆为了解可直接测量的参数对风机性能测试结果的准确度和可信度的影响,出对测试影响较大的环节,对产品性能测试数据正确度有一个基本的评估,本文对国标GB/T 1236-2000 《工业风机用标准化风道进行性能试验》中C型装置风机主要性能(风机流量、风机压力、风机
效率),依据中华人民共和国国家计量技术规范 JJF 1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》进行不确定度分析和评估[1],估计出风机性能测试结果的可信度,为用户选择风机提供参考依据.
风机性能测试过程中直接测量得到的量为基本量,主要是空气温度、湿度、压力、喷嘴直径及功率等,这些基本量的准确度直接影响风机的主要性能.对这些基本量的不确定度评定有A类评定,即用统计方法估计不确定度,可采用重复测试得到.还有B类评定,即依据其他信息估计的不确定度,这些信息主要来自于生产厂家的技术说明书,将仪器误差限以一定的置信概率换算成标准不确定度来表示.
A类评定的计算标准不确定度[1]
式中:xi为一组测量n个重复读数为测量平均值(或标称值).
自由度νA(x)=n-1.
B类评定的计算不确定度[1]:
a. 数据采集仪器对测量不确定度的影响,一般按说明书,仪器的误差限为C,均匀分布,其可信度为100%,则仪器产生的不确定度,自由度=∞.
b. 传感器对测量不确定度的影响,传感器最大误差为y,正态分布,可信度为80%(不确定度20%),则产生的不确定度分量,自由度
c. 合成不确定度
根据GB/T 1236-2000,以C型装置为例,装置图如图1所示[2],采用90°弧进口喷嘴测定流量.
分析中被测风机为9-26№12.5D,喷嘴和风管直径为710 mm,实测大气压为100.949 kPa,喷嘴压差为569.85 Pa,风管压力为8 029.44 Pa,空气干球温度为33 ℃,空气湿度为60.3%,功率变送器读数为1.53 kW,电流互感器变比为100.根据测试结果对风机的主要性能参数进行不确定度评定.
测量结果的不确定度与每次测试过程的多种因素有关.本次测试采用的仪器有安捷伦的数据采集仪、横河的压力变送器、维萨拉的湿度传感器.功率测量采用电测法,转速测量采用红外脉冲,温度测量采用铂电阻温度计.
通过计算机自动采集进风干球温度ta、环境湿度hu、大气压力pa、喷嘴压差Δp、风管压力pe3并进行A类和B类标准不确定度评定,再合成计算性能参数的不确定度.
安捷伦数据采集仪的分辨率达221,包含因子K=2给出的相对扩展不确定度为4×10-5%,其相对标准不确定度为2×10-5%.在采集过程中,可以通过对采集仪滤波常数进行设置(参见安捷伦说明书[3])并加以偏振数据处理,求得的基本参数A类不确定度比较B类不确定度可以忽略不计,在不确定度分析中,不计入安捷伦数据采集仪的影响.本文对除去喷嘴直径外的其他基本参数不确定度的分析主要依据变送器的技术文献进行B类不确定度评定.
1.1 喷管直径的不确定度
在风量测试过程中,喷嘴直径以45°角划分4个测量点，用0.2级1 m钢直尺测量标称直径d为710 mm的文丘里喷嘴，分别测得直径di,可得A类标准不确定度
=2.137 6 mm
0.2级1 m钢直尺误差限
=0.3 mm
式中:X为测量值;L为量程.
喷嘴直径的B类不确定度
=0.173 2 mm
喷嘴直径引起的合成不确定度
相对合成不确定度
1.2 大气压力和大气湿度的不确定度[4]
陆征祥大气压力和大气湿度的测量是计算空气密度ρa不可缺少的量.大气压力的测量选用横河EJA530压力变送器,量程为90~110 kPa,误差限为±[0.05%X+0.15%L],当实测大气压为100.949 kPa时,其置信半区间宽度为
100 949×0.05%+110 000×0.15%=215.4 Pa
按正态分布置信概率95%,包含因子kp=1.96,可求得大气压力的不确定度
湿度的测量选用维萨拉HMW83湿度变送器,允许误差限为±3%RH，其标准不确定度
1.3 喷嘴压差和风管压力的不确定度
喷嘴压差Δp的测量选用横河EJA110-L压力变送器，量程为2 kPa,风管压力pe3测量选横河EJA110-M压力变送器,量程为10 kPa,误差限为±[0.025%X+0.05%L].当喷嘴压差测得569.85 Pa和风管压力测得8 029.44 Pa时,分别计算喷嘴压差和风管压力的不确定度
1.4 进风干球温度的不确定度
干球温度的测定采用铂电阻温度计Pt 100,铂电阻温度计的精度为±0.05 ℃,其不确定度
1.5 电机输入功率的不确定度
功率变送器为0.2级,量程为0~4 kW,电流互感器0.2级,变比ke=500/5,又电机输入功率Pe=keP,P为功率，变送器测量值、允许误差限均为0.2%L,均匀分布,可得不确定度
高校教师0.245 kW
风机流量的测量原理是根据流体通过喷嘴节流装置,使部分压力能转变为动能而产生差压信号;由流体连续性方程和伯努利方程可推得质量流量方程式[2,5-6].
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