[发明专利]一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台及方法

权利要求书

1.一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台，其特征在于：包括试验台基座1、风扇-驱动装置总成驱动系统、冷却系统、数据采集控制系统，

所述风扇-驱动装置总成驱动系统包括变频器(18)、变频电机(2)、轴承座(4)、联轴器(5)和风扇总成(6)，所述变频电机(2)水平固定在试验台基座(1)，并与设置在工控制柜(23)内的变频器(18)电路连接，所述变频电机(2)的输出轴依次通过轴承座(4)及联轴器(5)与风扇总成(6)驱动连接；

所述冷却系统包括水箱(16)、水泵(13)、散热器总成(8)和水管(12)，所述水管(12)将水箱(16)、水泵(13)、散热器总成(8)依次连接成冷却水循环回路，所述水箱(16)内设置有用于加热冷却水的加热管(14)；

所述数据采集控制系统包括智能型流量计(9)、热电偶组、通过电路控制加热管(14)的PID温控仪(19)、的光电传感器组、用于采集变频电机(2)的三相能耗和加热管(14)的单相能耗的多功能电子式电表(20)、PLC(21)和工控机(22)，所述PID温控仪(19)、多功能电子式电表(20)、PLC(21)和工控机(22)设置在工控柜(23)内，所述并通过电路相连接，所述智能型流量计(9)设置在与水泵(13)输出端相连接的水管(12)上，并通过电路与PLC(21)相连接，所述光电传感器组包括设置在变频电机(2)的输出轴处的第一光电传感器(3)和设置在风扇总成(6)处的第二光电传感器(7)，用于获取变频电机(2)的输出轴及风扇总成(6)转速；所述热电偶组包括设置在水箱(16内的第三热电偶(15)、设置在散热器总成(8)出水端水管(12)上的第四热电偶(17)以及设置在散热器总成(8)出风侧的第一热电偶(10)和入风侧的第二热电偶(11)，所述光电传感器组与热电偶组均通过电路与PLC(21)电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台，其特征在于：所述风扇总成(6)包括相连接的风扇及驱动轴，所述风扇与驱动轴为直连式刚性连接或为双金属片硅油式、电控硅油式、电磁式离合连接。

3.根据权利要求1所述的一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台，其特征在于：所述散热器总成(8)包括依次设置的散热器(801)，护风罩(802)，挡板(803)，所述护风罩(802)，挡板(803)上均设置有使空气流向散热器(801)的通气孔。

4.利用权利要求1至3任一项所述的试验台进行测试与分析的方法，其特征在于，包括步骤：

A.开启工控机(22)，设定水箱(16)中的水温和变频电机(2)的主轴转速；

B.开启水箱(16)中的加热管(14)，第三热电偶(15)实时采集水箱(16)中水的温度值，当水温达到设定值时，多功能电子式电表(20)数据清零；开启水泵(13)，使水箱(16)中的热水经过散热器总成(8)后再流回水箱(16)，循环流动；同时变频电机(2)按设定的转速值开始运转，为风扇总成(6)提供动力；

C.水泵(13开启后，智能型流量计(9)实时采集散热器总成(8)的进水温度t_in及流量q_v，第四热电偶(17)实时采集散热器总成(8)的出水温度t_out，第二热电偶(11)、第一热电偶(10)分别实时采集散热器(801)的进风、出风温度，第一光电传感器(3)、第二光电传感器(7)分别实时采集变频电机(2)的主轴输出转速和风扇的转速，所述多功能电子式电表(20)实时采集变频电机(2)的三相能耗值和加热管(14)的单相能耗值，并相隔预设时间间隔记录下能耗值；

D.将采集到的数据经PLC(21)、组态软件的处理以数据曲线的形式显示在工控机(22)的交互式界面上，所述数据曲线包括实验起始与结束的时间轴、变频电机(2)转速、风扇转速、包含变频电机(2)的三相能耗和加热管(14)的单相能耗实时功耗、散热器总成(8)的出水温度、散热器总成(8)的出风温度；

E.以散热器总成(8)进水流量及进出水温度差值来计算冷却系统的制冷量，其中散热器制冷量Φ＝q_v·ρ·c_P·(t_in-t_out)，其中q_v为散热器进水流量，ρ为冷却水密度，c_P为冷却水定压比热容，t_in-t_out为冷却水温差，以多功能电子式电表(20)采集的电能功耗来表征风扇驱动总成的能耗水平，然后根据若干相隔预设时间间隔记录下的能耗值分别计算单位能耗转换成的制冷量，即冷却能效比，最后将所述冷却能效比的平均值计算得到相对应的发动机的油耗水平。