DB31∕T 958-2015 船用風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的測(cè)試及系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)規(guī)范

船用風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的測(cè)試及系統(tǒng)上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布I為配合全球風(fēng)機(jī)(功率125W~500kW)效率進(jìn)行監(jiān)管，促進(jìn)船用風(fēng)機(jī)進(jìn)行規(guī)范化普查測(cè)試、收集系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料，從而促進(jìn)船用風(fēng)機(jī)提高運(yùn)行效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，特制定本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由上海市發(fā)改委、上海市經(jīng)信委、上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局共同提出。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：上海交通大學(xué)、中船重工704研究所、中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司708研究所、上海伯奴力能源環(huán)境科技有限公司、上海爾華杰機(jī)電裝備制造有限公司、上海寶豐機(jī)械制造有限公司、上海通用風(fēng)機(jī)股份有限公司、上虞市艾孚通風(fēng)設(shè)備有限公司、江蘇兆勝空調(diào)有限公司。1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了船用風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的測(cè)試方法及系統(tǒng)節(jié)能改造的優(yōu)化技術(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類型的船用風(fēng)機(jī)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。3術(shù)語(yǔ)和定義系統(tǒng)效應(yīng)影響值systemeff風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口邊界條件所引起的風(fēng)機(jī)性能損失值。帶有弧形導(dǎo)流罩的總壓測(cè)管totalpressuretesttubewithcircularfairing測(cè)試用進(jìn)口集流器inletconebellmouth設(shè)置在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口端的集流器，其形式可制成弧形或4風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率的測(cè)試方法4.1.1風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試類型有以下五種：2b)進(jìn)出口均設(shè)接管的離心風(fēng)機(jī)；c)并聯(lián)離心風(fēng)機(jī)；d)帶進(jìn)口接管和帶出口接管的軸流風(fēng)機(jī)；e)進(jìn)出口均不設(shè)接管風(fēng)機(jī)。作以下統(tǒng)一規(guī)定。平面1:風(fēng)機(jī)進(jìn)口平面；平面2:風(fēng)機(jī)出口平面；平面3:用以確定流量的皮托靜壓管排平面(截面);平面4:測(cè)量風(fēng)機(jī)上游靜壓的平面；平面5:測(cè)量風(fēng)機(jī)下游靜壓的平面。性外，還應(yīng)將系統(tǒng)效應(yīng)△psy一并考慮后選用。壓值可按下式確定：pst=pe一ps-pa+△psyl+△ps?+……+△psyPsf——風(fēng)機(jī)靜壓值，單位為帕(Pa);ps?——風(fēng)機(jī)進(jìn)口平面1處?kù)o壓，單位為帕(Pa);Ps2——風(fēng)機(jī)出口平面2處?kù)o壓，單位為帕(Pa);pd?——風(fēng)機(jī)進(jìn)口平面1處動(dòng)壓，單位為帕(Pa);系統(tǒng)附加阻力，單位為帕(Pa)。34.4.1進(jìn)口不帶接管和出口帶接管的風(fēng)機(jī)測(cè)試(見(jiàn)圖1)擴(kuò)散器耳a)如風(fēng)機(jī)設(shè)有可變進(jìn)口導(dǎo)葉屬風(fēng)機(jī)的組成部分。測(cè)試過(guò)程中將導(dǎo)葉固定在風(fēng)機(jī)實(shí)際使用工況b)選擇在風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器端部附近的平面3上測(cè)動(dòng)壓值pas,求在同一平面上測(cè)得靜壓p值的平均值。選平面3在擴(kuò)散風(fēng)道內(nèi)并不是理想的，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)出口區(qū)域存在紊流，但此例中除平面3外，找不出其他更合適的位置。皮托靜壓管應(yīng)按圖示取向，使其頂部方向與預(yù)想氣流方向一c)對(duì)進(jìn)口不受限制的風(fēng)機(jī)，其進(jìn)口處ps和動(dòng)壓pa之和可認(rèn)為是零，與在距風(fēng)機(jī)進(jìn)口足夠遠(yuǎn)的一點(diǎn)上測(cè)得的相同，即ps+pa=px+pax=0,上述想法考慮和消除了在風(fēng)機(jī)進(jìn)口測(cè)量動(dòng)壓44.4.2進(jìn)出口均帶接管的風(fēng)機(jī)測(cè)試(見(jiàn)圖2)平面圖平面圖靜壓測(cè)量孔12L3側(cè)視圖出口側(cè)視圖圖2進(jìn)出口均帶接管的風(fēng)機(jī)說(shuō)明：量靜壓的平均值，借此確定ps?平面3的位置是在皮托靜壓管的端部，并測(cè)量其面積。b)在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的法蘭接口上設(shè)4個(gè)靜壓測(cè)孔，在風(fēng)機(jī)出口附近也設(shè)有4個(gè)孔，分別求出二處每個(gè)孔上測(cè)得的壓力平均值，從而確定ps?和ps值。c)計(jì)算風(fēng)機(jī)靜壓pst=pe-p-pa+△py+△pey考慮彎管置在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處，故用△pyu修正影響；風(fēng)機(jī)出口與下游彎管間的風(fēng)管長(zhǎng)度不夠，用△py?修正影響。5a)該風(fēng)機(jī)帶有出口調(diào)節(jié)風(fēng)門，試驗(yàn)期間應(yīng)將出口調(diào)節(jié)風(fēng)門的葉片置于實(shí)際使用工況點(diǎn)位置。c)4個(gè)靜壓力測(cè)量孔位于出口調(diào)節(jié)風(fēng)門和排氣室之間的短管上，在調(diào)節(jié)風(fēng)門在實(shí)際工況點(diǎn)時(shí)，測(cè)出每孔上的壓力的平均值，借以確定每臺(tái)風(fēng)機(jī)的ps?。e)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的出口與排氣室間的風(fēng)筒長(zhǎng)度不夠時(shí)，用△psy?修正其影響。計(jì)算風(fēng)機(jī)靜壓psf=ps?+△psyt。64.4.4軸流(混流)風(fēng)機(jī)測(cè)試(見(jiàn)圖4)1——整流葉片；2——靜壓測(cè)量孔；3——4段彎筒R/D=1(典型的);4——芯筒。致系統(tǒng)效應(yīng)值的增大、風(fēng)機(jī)性能下降，設(shè)計(jì)管網(wǎng)時(shí)應(yīng)予控制。b)選擇測(cè)量平面3位于直風(fēng)筒下游，測(cè)量求得pd?值。c)4個(gè)靜壓孔位于風(fēng)機(jī)出口風(fēng)筒接口的端部附近，在橫截面1和2中求得。d)圖中所示△pyu用于修正風(fēng)機(jī)進(jìn)口與風(fēng)機(jī)上游彎管的風(fēng)筒長(zhǎng)度不足所產(chǎn)生的影響；△p用于修正風(fēng)機(jī)出口與風(fēng)機(jī)下游彎管間的風(fēng)筒的長(zhǎng)度不足所產(chǎn)生的影響。74.4.5進(jìn)出口均不設(shè)接管的風(fēng)機(jī)的測(cè)試(見(jiàn)圖5)3圖5頂部無(wú)連接風(fēng)筒的通風(fēng)機(jī)a)試驗(yàn)對(duì)象為艙頂通風(fēng)裝置。b)用平面3的橫截面測(cè)動(dòng)壓的均方根值，該平面位于風(fēng)機(jī)入口側(cè)的風(fēng)筒處。在相同橫截面處測(cè)定靜壓平均值，確定pds。橫截面面積A?(為試驗(yàn)而安裝的臨時(shí)風(fēng)管橫截面)是方形的。橫截面選擇按最大許可尺寸確定。為了減少入口損失，風(fēng)筒入口端是擴(kuò)散狀的。c)計(jì)算風(fēng)機(jī)靜壓力：ps=psz一psi-pa=p-(psi+pa)5船用風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)測(cè)定方法5.1流量測(cè)試方法5.1.1集流器法在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處裝設(shè)測(cè)量用圓弧形或錐形收斂狀集流器，可測(cè)得相對(duì)靜壓值(為負(fù)壓)。若進(jìn)氣管截面積為A?,則通風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量為：Q——流量，單位為立方米每秒(m3/s);A?——集流器結(jié)構(gòu)尺寸，見(jiàn)圖6;φ1——流量系數(shù)；圓錐形標(biāo)準(zhǔn)集流器φ?=0.98;圓弧形標(biāo)準(zhǔn)集流器φ?=0.99;p——通風(fēng)機(jī)進(jìn)口處空氣密度，單位為千克每立方米(kg/m3);|pst|——集流器測(cè)得的進(jìn)口氣流靜壓絕對(duì)值，單位為帕(Pa)。8DB31/T958—2015三照8圖6集流器結(jié)構(gòu)尺寸如風(fēng)機(jī)進(jìn)口空間狹小，不能安裝如圖6中a)或b)所示的集流器，則可自行制作緊湊尺寸(小型)集流器，在安裝使用前可在試驗(yàn)室中先作流量系數(shù)的校正試驗(yàn)，使用時(shí)按校正值進(jìn)行計(jì)算。5.1.2畢托管法5.1.2.1由于邊界層的影響，管道截面上流速是不均勻的，需要求出截面上的平均流速。首先要測(cè)得截面上各點(diǎn)的流速，然后取得平均流速。在矩形風(fēng)管內(nèi)，測(cè)量平均風(fēng)速時(shí)，先將矩形斷面劃分成若干相等的小截面。這些小截面應(yīng)盡可能接近正方形，每個(gè)小截面的面積不大于0.02m2,且小截面的個(gè)數(shù)應(yīng)不小于9個(gè)，如圖7所示。然后在每個(gè)小截面的中心，即對(duì)角線的交點(diǎn)處測(cè)定流速。測(cè)出各小截面的流速迭加起來(lái)，除以小截面數(shù)，而得平均流速。關(guān)于測(cè)點(diǎn)a、b的間距，當(dāng)氣流不均勻時(shí)取小值，當(dāng)氣流均勻時(shí)可相對(duì)取大值。圖7矩形風(fēng)道的測(cè)點(diǎn)分布AaB圖8圓形風(fēng)道的測(cè)點(diǎn)分布5.1.2.2在圓形風(fēng)管內(nèi)測(cè)定斷面平均流速時(shí)，應(yīng)將風(fēng)筒的圓形截面分成若干個(gè)等面積圓環(huán)，各環(huán)共用一個(gè)圓心，測(cè)點(diǎn)位于測(cè)量截面對(duì)稱軸上。如圖8所示，在各等面積的平均半徑處測(cè)得其動(dòng)壓值，求得平均動(dòng)壓值后，可計(jì)算求得該截面上的平均速度。各測(cè)點(diǎn)距中心的距離按下式計(jì)算：9R,——從風(fēng)管中心到第i個(gè)點(diǎn)的距離，單位為毫米(mm);R——風(fēng)管直徑，單位為毫米(mm);i——從風(fēng)管中心算起的圓環(huán)順序號(hào)；n——風(fēng)管斷面上劃分的圓環(huán)數(shù)目。5.1.2.3圓形管道斷面所劃分的環(huán)數(shù)取決于風(fēng)管直徑大小，劃分的環(huán)數(shù)越多，測(cè)量就越精確，一般推薦選用的環(huán)數(shù)見(jiàn)表1。表1推薦選用的環(huán)數(shù)1000以上圓環(huán)數(shù)56785.1.2.4風(fēng)管斷面平均動(dòng)壓pa是由斷面劃分的各小截面上所測(cè)得的動(dòng)壓值，利用下式計(jì)算平均動(dòng)壓值：pa,pdz,pds,…,pdn——用畢托管在測(cè)點(diǎn)1,2,3,…,n處所測(cè)得的動(dòng)壓值，單位為帕(Pa)。在實(shí)際測(cè)量中測(cè)量截面可能會(huì)處于氣流不穩(wěn)定區(qū)域，因此，某些測(cè)點(diǎn)上的動(dòng)壓值讀數(shù)可能是零或負(fù)數(shù)(有漩渦產(chǎn)生，使氣流倒流)。在計(jì)算平均流速相應(yīng)的動(dòng)壓值時(shí)可設(shè)負(fù)值等于零。5.1.2.5流量測(cè)點(diǎn)位置的選擇要根據(jù)通風(fēng)機(jī)的不同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試類型來(lái)確定，作為送風(fēng)用途的風(fēng)機(jī)，流量測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在靠近風(fēng)機(jī)入口的直管段上，并要求從測(cè)點(diǎn)到通風(fēng)機(jī)入口這段管道不漏風(fēng)；不帶進(jìn)風(fēng)管的通風(fēng)機(jī)，可在通風(fēng)機(jī)入口端臨時(shí)安裝一段直管(直管長(zhǎng)度一般應(yīng)大于直徑的4~5倍)。如進(jìn)口空間長(zhǎng)度不夠，可在出口風(fēng)筒直管段上設(shè)置流量測(cè)點(diǎn)，或在風(fēng)機(jī)吸入口加裝緊湊型集流器測(cè)流量，其流量系數(shù)應(yīng)先經(jīng)校正測(cè)試求得。對(duì)沒(méi)有條件滿足測(cè)定要求的直管段，可采用增加流量測(cè)點(diǎn)的數(shù)目來(lái)彌補(bǔ)這一不足，實(shí)踐證明這種用增加測(cè)點(diǎn)的辦法，測(cè)定的流量的精確性相對(duì)很高，可以滿足實(shí)際要求。5.2壓力測(cè)定采用L型畢托管或背靠式畢托管，再配置壓差顯示儀，可測(cè)量氣流在該截面上的總壓、靜壓和動(dòng)壓，還有帶有集流罩的畢托管和全壓管都可供測(cè)量總壓使用。5.3轉(zhuǎn)速測(cè)量常用儀表有光電轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀，這種儀表精度高、誤差小，而機(jī)械轉(zhuǎn)速表誤差相對(duì)較大。5.4風(fēng)機(jī)軸功率的測(cè)量PN5.4.1用功率表直接測(cè)量電動(dòng)機(jī)的輸入功率Pm,則：電機(jī)輸出功率PN=7m·PmPN——電機(jī)輸出功率，單位為千瓦(kW);5.4.2采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則通風(fēng)機(jī)的軸功率PN為：DB31/T958—2015式中：PN——通風(fēng)機(jī)軸功率，單位為千瓦(kW);I——電流值，單位為安培(A);V——電壓，單位為伏特(V);7m——直流電機(jī)效率，%。5.4.3采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)的輸出功為：式中：PN——電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為千瓦(kW);V——電壓，單位為伏(V);V——電壓表讀數(shù)，單位為伏(V);I——電流表的讀數(shù)，單位為安(A);7m——電機(jī)效率，%。5.5空氣密度的測(cè)量用大氣壓力計(jì)及溫度計(jì)分別測(cè)定大氣壓B和溫度t值，則空氣密度按下式計(jì)算：式中：P——實(shí)測(cè)狀態(tài)空氣密度，單位為千克每立方米(kg/m3);t——實(shí)際測(cè)得氣溫，單位為攝氏度(℃);B——實(shí)測(cè)大氣壓，單位為千帕(kPa);5.6風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率計(jì)算式中：η——風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，%;Qs——通風(fēng)機(jī)秒流量，單位為立方米每秒(m3/s);pe=ps+pd式中：Pst——風(fēng)機(jī)靜壓，單位為帕(Pa);pa——風(fēng)機(jī)出口斷面處動(dòng)壓，單位為帕(Pa)。6系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)與要求6.1在制定系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)方案前，首先根據(jù)系統(tǒng)功能要求，審核各部件的選擇及其安裝位置的合理性，重點(diǎn)是審核風(fēng)機(jī)設(shè)置位置的合理性，按以下三條原則審核：a)力求輸送能耗的最小化，簡(jiǎn)化管網(wǎng)走向，合理選擇流速，實(shí)現(xiàn)降低輸送能耗。b)力求