一种风量控制系统及其工作方法与流程

1.本发明属于暖通空调技术领域，特别涉及一种风量控制系统。本发明还涉及一种风量控制系统的工作方法。


背景技术：

2.在暖通空调领域经常需要风量精确控制的地方，特别是生物安全或洁净空间，要保证一定的过滤效果，需保证相应的空气循环量，所以就需要对风量进行控制。
3.在实验室中，风量精确的测量可以用喷嘴箱或风管，风管的测量需要将气流整流后，测量某一截面上各点的动压值，以换算成相应风量（如图1所示）。
4.测量完毕用以下公式计算风量：ρ
‑
空气密度；
‑
风管截面积；p
d
ꢀ‑
动压；
‑
风量。
5.这种精确的测量在实际工程应用中不方便，需要进行简化，也要有较好的精度。


技术实现要素：

6.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种风量控制系统及其工作方法，解决目前的测试系统及方法存在测量易出现偏差，测量系统操作不方便，从而导致测量出来的风管风量不精确的问题。
7.技术方案：一种风量控制系统，包括风管、u型测量管一、u型测量管二、压力传感器、控制器和电动风阀，所述u型测量管一和u型测量管二呈十字交叉设置，并且u型测量管一和u型测量管二管贯穿风管，所述u型测量管一和u型测量管二处于风管径向截面上，所述u型测量管一和u型测量管二伸出风管的u型开口端部通过管道与压力传感器连接，所述压力传感器与控制器的信号输入端连接，所述电动风阀与控制器的信号输出端连接，所述电动风阀设置在风管内，并且电动风阀可调节风管内通风管道的大小，所述风管内靠近进气端的为迎风面，并且风管内靠近出气端的为背风面，所述u型测量管一位于u型测量管二靠近迎风面的一侧，所述u型测量管一与迎风面相对的一侧设有四个开孔一，所述u型测量管二与背风面相对的一侧设有四个开孔二，所述四个开孔一和四个开孔二处于同一直径上，并且四个开孔一和四个开孔二所在的直径小于风管的直径，所述风管的直径为d1，所述风管内的风量为q，并且风管内的风速为v，所述压力传感器测量风管内的压差，则风量计算公式为：v=(压差/空气密度) 0.5
；
q=3.1416*d12/4*v*3600/1000000。
8.进一步的，上述的风量控制系统，所述u型测量管一和u型测量管二相接触，并且u型测量管一和u型测量管二均为铝管。
9.进一步的，上述的风量控制系统，所述u型测量管一伸出风管的两端部分别为管口一和管口二，所述u型测量管二伸出风管的两端部分别为管口三和管口四，所述管口一和管口二远离u型测量管一的端部连接有y型三通一，所述管口三和管口四远离u型测量管二的端部连接有y型三通二，所述y型三通一与压力传感器的高压连接端相连，所述y型三通二与压力传感器的低压连接端相连。
10.进一步的，上述的风量控制系统，所述风管的内径小于或者等于φ100 mm，所述u型测量管一和u型测量管二的直径为φ4mm。
11.进一步的，上述的风量控制系统，所述风管的内径大于或者等于φ150 mm，所述u型测量管一和u型测量管二的直径为φ6mm。
12.进一步的，上述的风量控制系统，所述u型测量管一和u型测量管二的结构相同，所述u型测量管一和u型测量管二之间u型的中心间距为h=(0.38
±
0.02)*d1。
13.进一步的，上述的风量控制系统，所述四个开孔一和四个开孔二所在的直径为d2=(0.766
±
0.02)*d1，所述开孔一和开孔二的开孔尺寸为φ0.6
±
0.1。
14.本发明还提供一种风量控制系统的工作方法，包括以下步骤：s1、迎风面的风通过四个开孔一进入u型测量管一，背风面的风通过四个开孔二进入u型测量管二，u型测量管一和u型测量管二分别将迎风面的风和背风面的风输送至压力传感器，压力传感器测量出动压；s2、根据0℃及一个标准大气压下的空气密度为1.29 kg/m
³
进行计算，通过公式v=(压差/空气密度) 0.5
计算得出风速；s3、根据步骤s2得到的风速值，将此风速值带入公式q=3.1416*d12/4*v*3600/1000000，计算得出风量；s4、根据步骤s3得出的当前风量与控制器内设定的风量目标值差值，应用pid计算电动风阀开度；s5、控制器的模拟量输出电动风阀开度；s6、不断重复步骤s1~ s5，循环控制。
15.上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的风量控制系统，改变了传统的在风管内设置圆管，通过在圆管上开设气孔进行分量测量的方式，通过设置两根独立的u型测量管一和u型测量管二，并且在u型测量管一和u型测量管二的迎风面和背风面分别设置开孔一和开孔而二来进行风管内风量的测量，能够实时动态测量风管内的风量，然后通过控制器内的pid算法将测量获得的风量与设定的目标值进行比较，从而能够实时监测反馈风量，使得风量保持在设定范围内，此风量控制系统降低了测试难度，提高了工作效率，降低测量误差。风量控制系统的工作方法简单易行，适合暖通空调领域大规模应用。
附图说明
16.图1为本发明所述的传统风量控制系统测量的布局图；
图2为本发明所述的风量控制系统的电性连接示意图一；图3为本发明所述的风量控制系统的电性连接示意图二；图4为本发明所述的风管、u型测量管一和u型测量管二的轴向剖面图；图5为本发明所述的风管、u型测量管一和u型测量管二的径向剖面图。
17.图中：风管1、u型测量管一2、开孔一21、管口一22、管口二23、y型三通一24、u型测量管二3、开孔二31、管口三32、管口四33、y型三通二34、压力传感器4、控制器5、电动风阀6。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
21.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
23.实施例一如图2
‑
4所示的风量控制系统，包括风管1、u型测量管一2、u型测量管二3、压力传感器4、控制器5和电动风阀6，所述u型测量管一2和u型测量管二3呈十字交叉设置，并且u型测量管一2和u型测量管二3管贯穿风管1，所述u型测量管一2和u型测量管二3以风管1的直径为对称轴对称设置，所述u型测量管一2和u型测量管二3处于风管1径向截面上，所述u型测量管一2和u型测量管二3伸出风管1的u型开口端部通过管道与压力传感器4连接，所述压力传感器4与控制器5的信号输入端连接，所述电动风阀6与控制器5的信号输出端连接，所述电动风阀6设置在风管1内，并且电动风阀6可调节风管1内通风管道的大小，所述风管1内
靠近进气端的为迎风面，并且风管1内靠近出气端的为背风面，所述u型测量管一2位于u型测量管二3靠近迎风面的一侧，所述u型测量管一2与迎风面相对的一侧设有四个开孔一21，所述u型测量管二3与背风面相对的一侧设有四个开孔二31，所述四个开孔一21和四个开孔二31处于同一直径上，并且四个开孔一21和四个开孔二31所在的直径小于风管1的直径，所述风管1的直径为d1，所述风管1内的风量为q，并且风管1内的风速为v，所述压力传感器4测量风管1内的压差，则风量计算公式为：v=压差/空气密度 0.5
；qm3/h=3.1416*d12/4*v*3600/1000000。
24.其中，所述u型测量管一2和u型测量管二3相接触，并且u型测量管一2和u型测量管二3均为铝管。所述u型测量管一2伸出风管1的两端部分别为管口一22和管口二23，所述u型测量管二3伸出风管1的两端部分别为管口三32和管口四33，所述管口一22和管口二23远离u型测量管一2的端部连接有y型三通一24，所述管口三32和管口四33远离u型测量管二3的端部连接有y型三通二34，所述y型三通一24与压力传感器4的高压连接端相连，所述y型三通二34与压力传感器4的低压连接端相连。u型测量管一2和u型测量管二3的开口端从风管1插入风管1内，并且沿着风管1直径的方向从风管1的另一侧穿出。u型测量管一2和u型测量管二3的两个相对平行的部分与风管1的直径平行设置。
25.为了达到最佳的测试效果，u型测量管一2和u型测量管二3的直径根据风管1直径的不同需要设置不同的直径，本实施例一中，风管1的内径小于或者等于φ100 mm，所述u型测量管一2和u型测量管二3的直径为φ4mm。
26.另外，u型测量管一2和u型测量管二3的结构相同，所述u型测量管一2和u型测量管二3之间u型的中心间距为h=0.38
±
0.02*d1。所述四个开孔一21和四个开孔二31所在的直径为d2=0.766
±
0.02*d1，所述开孔一21和开孔二31的开孔尺寸为φ0.6
±
0.1。
27.基于上述结构的基础上，本发明一种风量控制系统的工作方法，包括以下步骤：s1、迎风面的风通过四个开孔一21进入u型测量管一2，背风面的风通过四个开孔二31进入u型测量管二3，u型测量管一2和u型测量管二3分别将迎风面的风和背风面的风输送至压力传感器4，压力传感器4测量出风管1内的压差；s2、根据0℃及一个标准大气压下1.013
×
10
5 pa的空气密度为1.29 kg/m
³
进行计算，通过公式v=(压差/空气密度) 0.5
计算得出风速；s3、根据步骤s2得到的风速值，将此风速值带入公式qm3/h=3.1416*d12/4*v*3600/1000000，计算得出风量；s4、根据步骤s3得出的当前风量与控制器5内设定的风量目标值差值，应用pid计算电动风阀6开度；s5、控制器5的模拟量输出电动风阀6开度；s6、不断重复步骤s1~ s5，循环控制。
28.实施例二本实施例二中，风管1的内径大于或者等于φ150 mm，所述u型测量管一2和u型测量管二3的直径为φ6mm。
29.根据风管1的内径的不同，排风量的数据可参考下表，分别以70mm100mm和150mm为例。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。