風(fēng)機功率計算

/對旋軸流通風(fēng)機的功率特性及其計算機數(shù)據(jù)處理的改進?吳秉禮/沈陽人民風(fēng)機廠

韓宏亮/邯鄲市東方風(fēng)機制造有限公司?摘要：對國內(nèi)對旋軸流通風(fēng)機產(chǎn)品樣本給出的功率特性曲線發(fā)表了意見，對目前使用的性能試驗數(shù)據(jù)處理的計算程序提出了改進建議。

關(guān)鍵詞:對旋式軸流通風(fēng)機功率特性數(shù)據(jù)處理程序中圖分類號：TH432,1文獻標(biāo)識碼:B文章編號：1006－8１5５（2０0６）0６—0020—04ImprovemｅntonPoweｒＣharacｔeristicsandＣompuｔerDａt(yī)aTｒeatｍentｏfCｏuntｅr-ｒｏtaｔｉngAxiａlＦanAbstｒact:ＳuggestionｓareprovidedonPowerｃharacterｉｓticｓcｕｒvegivenbytheｓimｐｌeoｆdomesticcouｎter—rotatiｏnａｘialｆan．Ｉmprｏｖeｍentmｅasuｒeｓareｐuｔforwarｄｏncｏｍpｕteｒｐrｏｇramofｐerfｏrmａncetｅstdaｔaprocｅsｓａt(yī)preseｎｔ．Kｅywords：Couｎter—ｒoｔatingaxiａlfａnPｏweｒcharａｃteristicDａt(yī)atｒeａt(yī)ｍｅntＰｒoｇｒam1引言ＧＢ／T１2３６—20０0《工業(yè)通風(fēng)機用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進行性能試驗》和ＧＢ３２３５-１999《通風(fēng)機基本型式尺寸參數(shù)及性能曲線》,對通風(fēng)機性能曲線的表征形式和內(nèi)容均作了明確的規(guī)定。?近1０余年來，對旋軸流通風(fēng)機在我國煤礦、金屬礦等得到了廣泛應(yīng)用。然而，至今礦用對旋軸流通風(fēng)機的功率特性曲線大都仍沿用非對旋軸流通風(fēng)機功率特性曲線的表征形式,如圖1所示.筆者以為,這種作法是不適宜的，這種表征方式是不可取的。

＿_____＿____＿＿___＿＿＿＿＿______收稿日期：2０06－0７—１1沈陽市140141圖１對旋軸流通風(fēng)機氣動性能曲線?對旋軸流通風(fēng)機實質(zhì)上是兩個單級葉輪的串聯(lián),并且是按壓力等量分配和互為導(dǎo)葉的原則進行氣動設(shè)計的.由于兩個葉輪互為反向旋轉(zhuǎn),速度三角形發(fā)生新的變化[1］，致使Ⅰ、Ⅱ級葉輪葉片的扭曲角度和實度(即稠度）完全不同，Ⅱ級葉輪葉片的工作條件更為惡化，從而導(dǎo)致Ⅰ、Ⅱ級的功率特性(曲線）不盡相同。具體說來就是,當(dāng)兩個葉輪葉片的安裝角度φⅠ/φⅡ一定時,與流量Q、壓力ｐ（靜壓或全壓）相對應(yīng)的Ⅰ級、Ⅱ級葉輪的軸功率并非相等,即PshⅠ≠ＰshⅡ;只有在最高效率點處,才有ＰｓhⅠ=PｓhⅡ或ＰshⅠ≈PshⅡ,如圖2所示［２]。因此，對旋軸流通風(fēng)機的功率特性不應(yīng)仿照圖1那樣繪制總功率曲線，而應(yīng)像圖2那樣，分別繪制、給出Ⅰ級、Ⅱ級的功率特性曲線。這樣做，不僅顯示出對旋軸流通風(fēng)機Ⅰ級、＿_____＿____＿＿___＿＿＿＿＿______收稿日期：2０06－0７—１1沈陽市140141圖2帶擴壓器的OBB-79—8０型對旋軸流通風(fēng)機氣動性能曲線（無因次）2數(shù)據(jù)處理的改進執(zhí)行GB／T１236-2000標(biāo)準(zhǔn)時，采用人工手算的方法是難以對采集數(shù)據(jù)進行處理的，必須通過編制程序用計算機進行運算。然而,目前國內(nèi)編制的計算程序，只能得到對旋軸流通風(fēng)機總功率的特性曲線，而不能獲得Ⅰ、Ⅱ級各自的功率特性曲線。然而實際上，只要對現(xiàn)有程序稍加補充和改進即可實現(xiàn),具體方法如下：?通風(fēng)機效率為?η＝pQ／Psh(1)?或可寫為?(2）?對旋軸流通風(fēng)機的軸功率Psｈ為Ⅰ級葉輪軸功率PsｈⅠ和Ⅱ級葉輪軸功率ＰshⅡ之和，即

Psh=PshⅠ＋PsｈⅡ(3）

于是式(２）可寫成

(4)

若定義

亦即（５）

若定義

?亦即（6）

則式(4）可表達為

從而得到(7)?式（５）、式（6）分別稱作對旋軸流通風(fēng)機Ⅰ級葉輪和Ⅱ級葉輪的虛擬效率。?在以上效率關(guān)系公式中，當(dāng)風(fēng)壓p為靜壓時，則為靜壓效率；風(fēng)壓p為全壓時，則為全壓效率。

由式（7)可知,對旋軸流通風(fēng)機的靜壓或全壓效率可通過Ⅰ、Ⅱ級葉輪的虛擬靜壓效率或虛擬全壓效率表征和求得。具體做法：將原程序中先輸入Pｓh改為輸入PshⅠ，算出各工況下的Q、p、PshⅡ、值；再輸入PsｈⅡ,算出對應(yīng)工況下的Q、ｐ、PshⅡ、值,最后用式(7)算出相應(yīng)的η。這樣，只要在原程序中加入虛擬效率的計算步驟，即可得到對旋風(fēng)機的η—Q效率曲線,Ⅷ并同時獲得PsｈⅠ—Q、PsｈⅡ-Ｑ功率特性曲線.?3舉例??以邯鄲市東方風(fēng)機制造有限公司的FBD№5對旋軸流通風(fēng)機為例：葉輪直徑Ｄ＝500mm,工作轉(zhuǎn)速ｎ=2900ｒ/mｉｎ，葉輪與電機直聯(lián)，電機功率Ｐ＝２×7。５kW，采用進氣試驗裝置,電測法測定功率。?表１為葉片安裝角φⅠ/φⅡ=38°／9°時，氣動性能試驗相關(guān)參數(shù)的測定結(jié)果。??表１葉片安裝角φⅠ/φⅡ＝38°／9°時氣動性能試驗相關(guān)參數(shù)的測定結(jié)果工況點大氣壓力/Ｐa大氣?溫度?／℃濕溫

度／℃pe3/PａΔp/PaⅠ級電機輸入功率

PⅠ/kＷⅡ級電機輸入功率?PⅡ/ｋW注１102６０0.02。0１。4230.00１41．637.6０02．400Ⅰ、Ⅱ級電機效率為

η電=0。862葉輪轉(zhuǎn)速為n=2900

r/miｎ2102600。02．01.4８３0。0012９。3４７。７203.２003１0260０。０2.０1.41180.00125．7９7.9２03。7６04１02６00.02。01．４16１0。0０11５。４1７。８404.4805１02６00。02．０1．41９３0。００１07.597。6405。０4０６102６00．０2。01．42250.０0100.477．48０５。６００７1０２６０0.0２.０１。42５10.00９7．2９7。40０5.7608102600。02．01。42800．0０91。１９7.４0０6。32０9１02600.0２．01．4３０90.0079.33７。３206.400101026０0．02．0１。4３36０.０067.977．21０7.0４0利用煤科院重慶分院礦用設(shè)備檢測檢驗中心提供的計算程序，計算得到測試狀態(tài)下FBD№5對旋風(fēng)機氣動性能,見表2。表中的軸功率為風(fēng)機的總軸功率,即Ⅰ、Ⅱ級葉輪軸功率之和:Psｈ=（PⅠ+PⅡ)η電，PⅠ、PⅡ取自表1。?表2測試狀態(tài)下FBD№5對旋風(fēng)機氣動性能工況點容積流量Q/（ｍ3/min）風(fēng)機動壓pd/Ｐa風(fēng)機靜壓ｐs／Pa風(fēng)機全壓PT/Pa軸功率Psh／ｋW靜壓效率

ηs/%全壓效率?ηT/%123７.201243.749１０9.６91353.64７8.62０5。0621６。3０0２22８。０３４222．８36719．519９42.527９。4１３29。０6９38。07032２５.６6４２1６．869１0７2．１911289。2251０。06８40.0１648。098421７.0８6１99.1491510.7０31709.990１０．6205１。32８58.07３５21０。2８518５.７851８３７。１58202３.06310.93058．66964．57662０3。8６7１73．６1５2１63．０４82３36.7６８11．2756４．８35７0。0１17２01．14３168．１682４２5。5902593.8５6１1．34471。21176.1168195．311１57.76３2720。６７22８７8.5２1１1。８２７７4.３１478。5９1918２.７1013７.３60３020。83131５8。2５７11．8２77７.１0７8０.583１01６９.60411７。８8６3300。608341８。54312．28４75。25１77。9１3表3為Ⅰ級葉輪軸功率與虛擬效率的計算結(jié)果；表4為Ⅱ級葉輪軸功率與虛擬效率的計算結(jié)果（測試狀態(tài)下）。?表3Ⅰ級葉輪軸功率與虛擬效率的計算結(jié)果工況點容積流量Q/（m３／miｎ）風(fēng)機動壓pd/Ｐa風(fēng)機靜壓ps/Pａ風(fēng)機全壓ｐＴ/PaⅠ級葉輪軸功率PshⅠ/ｋWⅠ級虛擬靜壓效率?ηsⅠ／%Ⅰ級虛擬全壓效率

ηTⅠ／％12３7。201243。749109。691３53.6476。55１6.66121．４4922２8．034２22。８36719.５199４2.5276。65541．11653．8４７3225．664216.869１072。1９11２89。2256.8275９.０１3７０.9324２17。08６199.14９1５10.70３1７0９。9906。75８８0。66０９1.260521０．28５18５．78５１８３7．1582023.063６.5８6９7。36710７．1706203.８6７173.６15２１6３.048２３3６。7６86.448113。370１22。421720１.143１68。1６8242５。59025９３.８566。３７9１26．63７135.3５９8195．311１５7.763272０。6７２２878．5216。３7913７。７82１4５．7１１9182。7１0137．３6０3０２０.83１3１5８.２５76.310１44．5２315１．0３810１69．604117．８863300。6083418。５４３6．215148．7３4153．996?表４Ⅱ級葉輪軸功率與虛擬效率的計算結(jié)果工況點容積流量Ｑ/(m3／min）風(fēng)機動壓ｐd/Pa風(fēng)機靜壓ｐs/Pa風(fēng)機全壓pＴ/PａⅡ級葉輪軸功率PshⅡ/ｋＷⅡ級虛擬靜壓效率

ηｓⅡ/%Ⅱ級虛擬全壓效率

ηTⅡ／％1２３7。20１２４3．７4９109.６９1３5３。６47２。０69２1．０88６７.91０２228。034222.83671９。5１99４2．527２.75８９9。212129。9３3３２25．6642１6。８６91０７2.19１128９.22５3．２４1１24．30９149.41４4217．086199.149１510。7031709.9９03。862141。１4５159.6945210。285１8５。7851837.1582０２3。06３４．３44１47．６18162．4816203。8６717３.615２163.0４823３６。7６８4.827151。４4２1６3.5３３7201.1４３168.1682425．59０2５９3.8564。96５１62.7０31７3。９０98１95．311157．7６32720。6722878。５215.44816１。３２7170.61191８2.710137.36０3020.８313１58。2575.51７１65．２9７1７2。７4710169。６04１17.88６３300.6083418。5４36。０681５2.33７１57.726根據(jù)表３和表4虛擬效率的計算結(jié)果，利用式(７）即可計算得到對旋風(fēng)機的效率（曲線）,并同時獲得Ⅰ級和Ⅱ級軸功率的特性（曲線），其最終結(jié)果見表５(測試狀態(tài)下）。?表5Ⅰ級、Ⅱ級軸功率的特性（曲線)最終結(jié)果工況點容積流量Q/（m3/ｍin）風(fēng)機靜壓ps／Pａ風(fēng)機全壓pＴ/PaⅠ級葉輪軸功率PsｈⅠ/kWⅡ級葉輪軸功率PshⅡ/ｋＷ靜壓效率?ηs/%全壓效率?ηT/％１23７.２011０9.691353．64７6.５5１２.06９5。06２16.３00２228.03471９.51９9４2.527６．６552．7５82９．069３８.070３225.6６4１０72.1９１128９.2２56。8２73。24140。016４8.098421７。０8６１510.７0317０9．９906。７５83.86251.３２8５8.0735210。28518３７。１5820２３.０636．５864.3４458。6６96４。57６6２03．867２163．０4823３6。768６.4484．８２７64.83570。0１17201。14３2425.５902593.8566．3794.96571.21１７6。11６８195．31１2７20.6722878.5216.37９５．4４874。３1478.59１９１