摘要
气力输送已经在工农业生产过程中得到了广泛的应用，其参数主要有气流速度、浓度比、能耗指标等。确定合理的运行参数是气力输送系统设计的重要内容，常规测量方式是利用传统的仪表仪器和人工方法。本课题采用集虚拟仪器技术、传感器技术、计算机技术于一体的现代动态测控方法，实现气力输送试验装置参数的自动测试。
本课题将虚拟仪器技术应用到气力输送系统中，进行了气力输送运行参数自动检测和分析系统的硬件和软件设计。硬件设计在分析气力输送试验装置参数的各种测试方法的基础上，选用压差传感器、扭矩传感器、数据采集板等检测各试验参数数据，利用变频调速器、可控硅等执行机构实现试验工况的自动调控。软件以LabWindows/CVI为开发平台，采用模块化设计方法实现采集信号的实时显示，试验数据的自动分析处理，并应用软测量法实现固气浓度比的神经网络预测。
气力输送试验装置测控系统的试验结果表明：系统能自动采集气力输送的运行参数信号，对检测到的信号进行自动分析处理，显示参数间的关系曲线。系统软件通过试验优化统计分析能向用户提供各参数间的二次正交旋转回归方程，进一步采用优化算法得出最佳运行参数。虚拟仪器测控软件的图形化界面友好，可扩展性强，易维护，成本低廉，将有力地推动气力输送领域的理论研究和应用发展。
Pneumatic conveying has been widely used in agricultural and industrial production, the parameters of which are air velocity, solid-to-air ratio and energy consumption. Determination of choosing rational parameters is the central content on pneumatic conveying system design. Conventional measurement of these parameters usually be carried out by hand with traditional apparatus. On the contrary, modern dynamic measure and control method unite virtual instrument technology, sensor technology and computer technology, employed in this paper. An automatic measurement system is developed on pneumatic conveying experimental rig.
Hardware and software is designed for automatic measurement and analysis system by applied virtual instrument to pneumatic conveying system. Differential pressure transducer, torque sensor, data acquisition cards are used to measure the parameters in hardware design based on the analysis of all kinds of measure methods of parameters. Frequency inverter and controlled silicon are utilized to automatically control experimental states. LabWindows/CVI is developing platform of software, which utilizes design method of module to show acquired signal on real-time, analyze data automatically, perform data processing and predict solid-to-air ratio by neuron network soft-sensor method.
The results of experiment on pneumatic conveying experimental rig show: the parameters signal of pneumatic conveying system can be automatically acquired and analyzed in the developed measurement and control system. The curve of relationship among the parameters can be displayed also. System can provide users with orthogonal quadratic regression rotary equation of parameters by statistic analysis. Furthermore, software can give optimal parameters by optimization algorithm. The software of measurement and control system has friendly interface, great extensibility, easy maintenance and low cost. The system can promote the theoretical
research and application in the field of pneumatic conveying.
引文
[1] 李诗久，周晓君．气力输送理论与应用[M]．北京：机械工业出版社，1999．1，81．
[2] 于海波．气固两相流参数检测及信号处理方法研究[D]．北京：中国农业大学，1999．
[3] 罗驹华，张颖．气力输送设备综述[J]．盐城工学院学报，2000(13)：37～40．
[4] 陈宏斌，高兰．气力输送装置在粮食行业的发展与应用[J]．粮食流通技术，2002(4)：19～21．
[5] 高秉申，朱绍源，杨杰．固气物料的气力输送[J]．液体机械，1999(10)：25～27．
[6] 程群．仓式泵气力输送系统优化设计[[J]．水泥，1998(7)：7～10．
[7] 韩海银．散装水泥气力输送技术及应用[J]．建筑机械，2000(11)：34～35．
[8] 王磊，陈从贵，周明华．茶叶气力输送系统主要工作参数设计[J]．农机与食品机械．1999(6)：12～14．
[9] 李国昉，钱东平，李树春．粮食气力输送能耗问题的试验研究[J]．粮食与饲料工业，2002(5)：16～18．
[10] Li-GuoFang. Study on the energy consumption of the wheat in pneumatic conveying[J]. Joumal-of-Hebei-Vocation-Teachers-College, 2000, 14: 3, 31-34.
[11] 言仿雷，罗宝东．槽车密相补气式气力输送系统的设计[J]．聚酯工业，2001(14)：20～21．
[12] 樊保兴，刘长征，张继锋．降低粉煤灰气力输送系统能耗的措施[J]．水利电力机械，2001，23(3)：32～34．
[13] 郭艳荣．谈如何提高高原地区气力输送的效能[J]．粮食与饲料工业，1996(5)：11～12．
[14] 程群．仓式泵气力输送系统优化设计[J]．水泥，1998(7)：7～10．
[15] 余春江，方梦祥，骆仲泱．稻壳气力给料装置试验研究[J]．农业机械学报，2000(31)：50～52．
[16] 稻壳和气力输送特性研究及各种输送方法的比较[J]．1998，29(3)：73～77．
[17] 曹建新．PVC粉的气力输送[J]．硫磷设计与粉体工程，2001(3)：21～23．
[18] 莫伟军．火电厂双套管紊流气力除灰系统[J]．电力建设，200l(22)：49～51．
[19] 柯小民，魏荻．MC型密相流态化气力输送试验装置[J]．电力环境保护，2002(1)：43～44．
[20] 朱立平，韩东劲．电厂粉煤灰气力输送技术[J]．煤矿机电，2002(1)：21～22．
[21] 谢德宇．飞灰正压浓相气力输送技术的应用[J]．上海电力学院学报，2000，3(9)：42～48．
[22] 赵联城．仓泵气力输送试验台设计探讨[J]．上海海运学院学报，1996(4)：61～68．
[23] 陈伯平．粮食工厂气力输送有关问题探讨[J]．陕西粮油科技，1995(1)：3～5．
[24] 李英，高志．悬浮式气力输送颗粒运动微分方程数值解[J]．粮食与饲料工业，1996(3)：41～44．
[25] 李建国，任苏民．气力输送技术浅谈[J]．水利电力机械，2001(23)：38～39．
[26] 余洲生．气力输送测定方法应用[J]．武汉食品工业学院学报，1995：60～62．
[27] 王晓霞，孙健，夏士智．虚拟仪器、仪表的一种新的发展模式[J]．计算机自动测量与控制，1997，19：29～31．
[28] 林正盛．浅谈虚拟仪器技术的演化与发展[J]．微计算机信息，1997，13(3)：66～67．
[29] 程克勤．气力输送技术的若干新进展[J]．硫磷设计与粉体工程，2001，15：15～25．
[30] 仝昭巍．用放射性示踪法测定气力输送中物料浓度的实验研究[R]．商业部郑州棉麻加工研究所等的研究报告，1986．
[31] 李序，金喜平，季秀丽．气力输送管道中固体颗粒质量流量测量技术及装置[J]．仪器仪表学报，2001，22(4)：7～16．
[32] 王跃科，叶湘滨，黄芝平等．现代动态测试技术[M]．北京：国防工业出版社2003，1．
[33] 李国防．谷物气力输送能耗问题的研究[D]．保定：河北农业大学，1996．
[34] 邓君明，张曦，赵素梅．谷物流量在线监测技术[J]．粮食流通技术，2002(2)：23～26．
[35] 孙宇瑞，汪懋华，马道坤等．冲量法谷物流量测量系统的试验研究[J]．农业机械学报，2001(4)：48～50．
[36] 刘仁学，金锋，陆增喜等．高炉喷吹煤粉总管质量流量的在线连续测量v．钢铁，2000，35(1)：9～12．
[37] 金锋，许会，颜华等．气／固两相流相浓度传感器[J]．东北大学学报，1999，20(1)：25～28．
[38] 邵富群，赵进创，陆增喜．气固二相流电容式固相浓度传感器[J]．传感器技术，1999，(1)：5～16．
[39] 黄民，魏任之，陈先中．气固两相流流量的实时测量系统研究[J]．煤炭科学技术，1998，26(11)：1～4．
[40] 王一鸣，张宝芬．两相流流量中的梯度相关法研究[J]．计量学报，1996(2)．
[41] 王一鸣，于海波，黄跃权．用于气固两相流流量测量的阵列式电容传感器和互相关测量系统[J]．仪器仪表学报，1998(2)．
[42] 吴新杰，王师．管道中固体速度的测量现状及发展趋势[J]．工业仪表与自动化装置，2000(1)．8～27．
[43] Stephne Tallon , Clive E.Davies. Use of the Attenuation of Acoustic Pulsed Waves for Concentration Measurement in Gas-Solid Pipe Flow[J]. AIChE Symposium Series No. 137, 1997, 93:136～141.
[44] John Kost, Jack Saluja. Development of a Solids Flowmenter for an Industrial Scale Operation[J]. AIChE Symposium SeriesNo. 317, 1997: 157～159.
[45] Richard Deloughry, Elaine Pichup. Investigation of the closed loop control of a pneumatic conveying system using tomographic imaging[J]. Process Imaging for Automatic Control, Hugh McCarm, David M. Scott.Editors, Proceedings of SPIE Vol 4188,2001:103～113.
[46] 黄志尧，王保良，史志才．软测量技术在多相流检测中的应用[J]．仪器仪表学报，2001(3)．
[47] 徐国富，刘瑞复，田大超．非电量电测工程手册[M]，北京：机械工业出版社，1987．
[48] 杨劲松，张涛．计算机工业控制[M]．北京：中国电力出版社，2003．
[49] 蔡增基，龙天渝等．流体力学泵与风机[M]．中国建筑工业出版社，1999．
[50] 孙青竹，张树华，胡海燕．气体流量标准装置计算机监控系统的开发设计[J]．计量技术，2001(5)．
[51] 孙国林，王美华．压差变送器的现状和进展[J]．仪表技术与传感器，1998(8)．
[52] 赵昀．神经网络在多相流参数检测中的应用[D]．杭州：浙江大学，2002．
[53] 黄志尧，周泽魁，李海青．气固两相流量测量模型的研究[J]．化学反应工程与工艺，1995，11(1)：73～79．
[54] 张靖，刘少强．检测技术与系统设计[M]．北京：中国电力出版社，2002．
[55] 周国芳．电阻应变转矩转速测量仪[J]．仪表技术与传感器，1997(2)：24～27．
[56] 钟约先，林亨．机械系统计算机控制[M]．北京：清华大学出版社，2001，260～269．
[57] 吴唏．基于LabWindow／CVI 5.0平台的八通道数据采集系统[J]．计算机自动测量与控制，2001(2)．
[58] 刘金华．基于虚拟仪器的畜禽舍环境监测与控制系统[D]．保定：河北农业大学，2003．
[59] 欧阳建中，邓永清，汪微胜．变频调速技术在罗茨鼓风机上的应用[J]．流体机械，1999， 27(5)．
[60] 刘英杰，王远成，纪爱民等．负压气力输送系统中使用变频调速器的研究[J]．粮食工程，1998(6)：8～10．
[61] 邢临军．变频调速控制在气力输送风网中的应用[J]．粮油食品科技，2000，8(4)：24．
[62] 李文洪，赵俊刚，殷如斌等．JBP1系列晶体管变频器在面粉厂气力输送系统中的应用[J]．粮 食与饲料工业，1996(3)：13～15．
[63] 窦履豫．使用变频调速器降低气力输送能耗[J]．粮油食品科技，1998(2)：9～11．
[64] 齐振邦．风机变频调速应用现状及节能原理[J]．风机技术，2000(3)．
[65] 陈朝阳．变频调速器在风机调节中的应用[J]．风机技术，1994(7)．
[66] 袁永军，潘建设．变频调速器在锅炉风机节能中的应用[J]．齐鲁石油化工，2003，31(1)：54～56．
[67] 三菱变频调速器使用手册[M]，三菱电机株式会社．
[68] 王德石，吕志强．电磁振动给料机的研究与制造[J]．海军工程学院学报，1998(3)：43～45．
[69] 徐永德。性能优越的电磁振动给料机控制器[J]．山西电子技术，1996(5)：31～32．
[70] 王绍侠，高刚华．种子定量电子秤电磁振动变速给料的原理与应用[J]．农业机械学报，1998，29：139～144．
[71] 戚晓芬．电磁振动器故障分析[J]．中国设备管理，1996，5：19．
[72] 李琦，左吉林．电磁振动给煤机自动稳幅控制的实现[J]．煤炭技术，2001(6)．
[73] 李小玲．虚拟环境下的电子实验[D]．西安：电子科技大学，2002．
[74] 张凤均．LabWindows／CVI开发入门和进阶[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2001．3．
[75] 张毅刚，乔立岩．虚拟仪器软件开发环境LabWindows／CVI 6.0[M】．北京，机械工业出版社，2002．
[76] 刘君华，白鹏，贾惠芹．虚拟仪器编程语言LabWindows／CVI教程[M]．北京：电工业出版社，2001．3～4．
[77] 仝卫国，田沛，侯立群．一种气体流量的软测量系统研究[J]．仪表技术与传感器，2002(12)：52～54．
[78] 彭向华．软测量技术在污水处理中的应用[D]．昆明：昆明理工大学，2002．
[79] 胡长松，贾延刚，夏伯楷．软测量技术现状与发展[J]．石油仪器，2003(6)：4～6．
[80] 曹敏．软测量技术[J]．贵州科学，2002，20(4)：79～81．
[81] Rudiger Zeiter. Digital correlation for measuring the velocity of solid surface[J]. IEEE Transactions on Instruments and Measurement, 1997, 46 (4): 803～806.
[82] Huneker JF. Instrumentation catalogue[M]. US: National Instruments, 1999.
[83] 王宁会，刘敏．神经元网络软测量技术的研究进展[J]．控制工程，2003，10(1)：15～17．
[84] 丛爽．神经网络、模糊系统及其在运动控制中的应用[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2001．15．
[85] 刘君华．基于LabWindows／CVI的虚拟仪器设计[M]．电子工业出版社，2003．244-245．
[86] 靳松．参数自调节的BP神经网络调节[D]．保定：河北农业大学，2002．
[87] 闻新，周露，王丹力等．MATLAB神经网络应用设计[M]．北京：科学出版社，2001．
[88] U.S. National Instruments Inc.. [M]. Measurement and Automation Catalogue. U.S.A, 2000.
[89] 关贞珍．基于虚拟仪器的风机性能试验自动测试系统[D]．保定：河北农业大学，2002．
[90] LabWindows/CVI User Manual[M], National Instruments Corp., 2000.
[91] 袁志发，周静芋．试验设计与分析[M]．北京：高等教育出版社，2001，329．
[92] 朱伟勇．最优设计理论与应用[M]．沈阳：辽宁人民出版社，1981，296～300．
[93] 任露泉．试验优化设计[M]．吉林大学出版社，2003(4)：306～309．
[94] 林敏，薛红．计算机控制技术与系统[M]．北京：中国轻工业出版社，2001，91～93．
[95] 张捍东．微机实时控制系统的硬件抗干扰[J]．华北冶金学院学报，1995，12(2)：195～199．
[96] 董英斌．微型机控制接口抗干扰设计[J]．计算机时代，1985．
[97] 商斌雄．工业数字装置的抗干扰[M]．北京：电子工业出版社，1988．
[98] 赵望达，微机测控系统抗干扰方法探讨[J]．基础自动化，1993(4)：42～48．
[99] 申军．微型机应用系统抗干扰方法的探讨[C]．中国自动化学会第十一届青年学术年会论文集，1996．
[100] 张松春．电子设备抗干扰技术及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1989．
