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进气箱型式对轴流风机性能影响的试验研究
发布时间：2013-03-23 10:38 来源：未知
1、引言
因轴流式风机的耐磨性好、更新叶片成本低、性能曲线平缓、变工况性能好等优点，轴流风机在很多应用场所正逐步取代离心式风机。但由于轴流风机和其应用领域自身的特点，使得轴流风机在使用过程中也带来了一些影响其性能的不利一面。如：为了便于对电机的维护、降低电机的工作环境温度以及减小风机的轴向安装长度等原因，很多用途的通风机进口带有各种形式的弯头，导致风机不能沿着轴流风机理想的进风方式一轴向迸风方式进风，而经过垂直于风机轴方向的进气箱进风，图l为某通风机进气箱示意图。由于风机性能测试是在标准规定的条件下进行的，而对带有进气箱的风机整体性能没有进行测试，从而使风机的实际工作性能和标准风机性能产生很大的差异，给风机的选型和运行带来一些困难。为了改善这一不利的因素，有很多资料进行相关的介绍和研究，但如果把风机的进气箱作为风机的一个不可分割的组成部分并对其进行性能测试，那么这种工况下的性能数据和风机的标准性能数据之间的差距有多大还不了解。本文在试验的基础上，把进气箱和风机作为一个整体测试的轴流风机性能和按照GB/T1236- 2000标准测试的性能做一些对比分析。
在生产和科研过程中已经注意到这一现象，同时也有很多资料进行相关的介绍和研究，但是对于产生的影响到底有多大以及如何测试出这种差异，并没有作具体的、合理的说明。这种差异不仅给风机的选型和运行带来一些困难，而且会给风机的经济性运行产生重大的影响。由于风机性能测试是在相关标准规定的条件下进行的，而对带有进气箱的风机整体性能没有进行测试，从而使风机的实际工作性能和标准风机性能产生很大的差异。为了了解这一差异给风机性能产生多大的影响，本文在试验的基础上，采用在实验室模拟实际工况的前提下对风机性能进行测试。
2、试验装置和试验过程
为了准确地测试轴流风机轴向进风时的标准风机性能和带有垂直于风机轴方向的进气箱进风的轴流风机实际工作性能，试验装置选用符合GB/T1236- 2000标准的进气风室，试验风机选用上海某风机厂生产的N04轴流通风机（额定转速为1450r/min）。为了便于进行性能的对比分析，我们把测出的标准风机性能和带有各种形式的进气箱的风机的性能分别进行测试。
带有进气箱的风机的性能测试装置如图2所示，而按照GB/T1236- 2000标准的进气风室试验装置请参照标准和有关资料。为了测出合理的风机性能数据，本文作如下假设，即：
1)把风机的进气箱作为风机的一个不可分割的组成部分。
2)采用各种合理的附件分别替代不同形式的进气箱，安装在风机的进口代表风机的不同工况。本实验采用的附件分别为各种型式的弯头：直角弯头、圆弧形弯头、带有导流板的圆弧弯头。
3)把各附件看作风机的一个部件，作为一个整体风机进行性能试验和性能数据测试；
4)无任何附件的轴流风机性能等同于按GB/T1236-2000标准测试的风机性能，本文为区别起见，称作标准风机性能。
根据假设，把风机的进口附件分为如图3所示的5种，表示相应的5种工况：
A.90°直角弯头；
B.90°圆弧弯头无导流板；
C.90°圆弧弯头l块导流板；
D．90°圆弧弯头2块导流板；
E.90°圆弧弯头3块导流板。
按照风机性能测试标准分别把带附件的轴流风机安装到试验装置上，也就是用图3中的附加替代图2中的弯头，并分别测试出带不同附件的轴流风机的性能数据。然后把各种工况下的性能数据与按照GB/T1236- 2000标准所测试的标准性能数据进行对比分析。
首先在进气风室上对试验风机进行性能测试和性能计算；然后按照图3中所示的5种工况分别进行性能测试，对每一个工况分别进行性能测试，记录下各工况的下的流量压差、压力、温度等性能数据，并进行相应的性能计算，进行数据处理和对比分析。
为尽量减小由于测试装置的局部阻力的不同而引起的负面影响，在弯头的进口安装了圆弧型喇叭口，且圆弧半径不应小于风机进气口直径的1/5，风机的出口的无障碍空间大于风机出口直径的5倍。在以上两种工况下分别进行性能试验，记录下相应的性能数据。试验中测流量和静压采用倾斜微压计，一级精度；功率测量采用数字三相功率表，0.5级精度。在同等条件下对风机的性能也进行测试，便于对比分析。为确保数据在同一条件下的可比性，试验采用同一轴流通风机和同一套流量测量装置，采用同一套测量仪器和设备；在实验过程中对每种工况测试两次，待工况稳定后统一读取各项试验数据，且每一工况点的数据都经多次复核，以保证复现性良好。
3、实验数据处理
把各工况下测试所记录的各项性能数据进行集中处理，根据风机性能计算标准公式分别进行性能计算和处理。为了使数据便于对比，易于分析，把5种工况以及标准风机性能数据分别进行曲线拟合后画在同一张图上，如图4所示的流量一效率图。图4中横坐标代表流量Q (m3／min)，纵坐标代表效率n(%)。
4、数据分析
由图4所示的风机性能曲线可以看出，安装图3所示的各种工况的风机性能和标准风机性能的差别很大：无进气箱的风机的效率最高，工况A风机效率最低，它们之间的效率差距达到20%。对于带有90。圆弧弯头的4种工况（B、C、D、E工况）而言，装有2块导流板的工况D的效率最高，其他3种工况的效率相差不大，差异约5%多，但是比工况A所对应的风机效率高达15%，比标准风机性能所对应的效率低约8%左右。对于带有导流板的工况来讲，带2块导流板的风机（工况D）效率最高，带1块导流板（工况C）和3块导流板（工况E）的风机效率相差不大，差异约5%。
5、结论
经过以上分析可以得出以下几个结论：
5.1对于轴流风机而言，尽量采用气流直进一直出的方式；
5.2带有90°直角弯头进气箱的轴流风机的性能最差，在设计和选型时尽量避免这一工况出现，在任何状况下不建议采用；
5.3带有90°圆弧弯头进气箱的风机性能有很大改善，但对风机性能的影响还是不能忽略的，在某些特定情况下可以采用；
5.4导流板可以提高风机的效率，选择合适的导流板是解决问题的关键，太多或太少对风机效率都会产生较大影响。
6、应用
影响风机性能的因素很多，如果能抓住其中的主要影响因素，对于正确解决实际应用中遇到的问题具有重要意义。由于结构和条件的限制而使用垂直于风机轴方向进风的轴流风机，应该对它的性能进行准确的估计，尤其是对于90。直角弯头垂直进风方式应该仔细考虑。如果风机的实际工作性能严重偏离风机的标准性能，应该对风机的进口装置进行必要的技术改造。
