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1、引言
    因軸流式風(fēng)機(jī)的耐磨性好、更新葉片成本低、性能曲線平緩、變工況性能好等優(yōu)點(diǎn)，軸流風(fēng)機(jī)在很多應(yīng)用場(chǎng)所正逐步取代離心式風(fēng)機(jī)。但由于軸流風(fēng)機(jī)和其應(yīng)用領(lǐng)域自身的特點(diǎn)，使得軸流風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中也帶來(lái)了一些影響其性能的不利一面。如：為了便于對(duì)電機(jī)的維護(hù)、降低電機(jī)的工作環(huán)境溫度以及減小風(fēng)機(jī)的軸向安裝長(zhǎng)度等原因，很多用途的通風(fēng)機(jī)進(jìn)口帶有各種形式的彎頭，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能沿著軸流風(fēng)機(jī)理想的進(jìn)風(fēng)方式一軸向迸風(fēng)方式進(jìn)風(fēng)，而經(jīng)過(guò)垂直于風(fēng)機(jī)軸方向的進(jìn)氣箱進(jìn)風(fēng)，圖l為某通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱示意圖。由于風(fēng)機(jī)性能測(cè)試是在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下進(jìn)行的，而對(duì)帶有進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)整體性能沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試，從而使風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作性能和標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生很大的差異，給風(fēng)機(jī)的選型和運(yùn)行帶來(lái)一些困難。為了改善這一不利的因素，有很多資料進(jìn)行相關(guān)的介紹和研究，但如果把風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣箱作為風(fēng)機(jī)的一個(gè)不可分割的組成部分并對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，那么這種工況下的性能數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)性能數(shù)據(jù)之間的差距有多大還不了解。本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把進(jìn)氣箱和風(fēng)機(jī)作為一個(gè)整體測(cè)試的軸流風(fēng)機(jī)性能和按照GB/T1236- 2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的性能做一些對(duì)比分析。
    在生產(chǎn)和科研過(guò)程中已經(jīng)注意到這一現(xiàn)象，同時(shí)也有很多資料進(jìn)行相關(guān)的介紹和研究，但是對(duì)于產(chǎn)生的影響到底有多大以及如何測(cè)試出這種差異，并沒(méi)有作具體的、合理的說(shuō)明。這種差異不僅給風(fēng)機(jī)的選型和運(yùn)行帶來(lái)一些困難，而且會(huì)給風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行產(chǎn)生重大的影響。由于風(fēng)機(jī)性能測(cè)試是在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下進(jìn)行的，而對(duì)帶有進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)整體性能沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試，從而使風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作性能和標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生很大的差異。為了了解這一差異給風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生多大的影響，本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況的前提下對(duì)風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試。
2、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)過(guò)程
    為了準(zhǔn)確地測(cè)試軸流風(fēng)機(jī)軸向進(jìn)風(fēng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能和帶有垂直于風(fēng)機(jī)軸方向的進(jìn)氣箱進(jìn)風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)實(shí)際工作性能，試驗(yàn)裝置選用符合GB/T1236- 2000標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣風(fēng)室，試驗(yàn)風(fēng)機(jī)選用上海某風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的N04軸流通風(fēng)機(jī)（額定轉(zhuǎn)速為1450r/min）。為了便于進(jìn)行性能的對(duì)比分析，我們把測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能和帶有各種形式的進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)的性能分別進(jìn)行測(cè)試。
    帶有進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)的性能測(cè)試裝置如圖2所示，而按照GB/T1236- 2000標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣風(fēng)室試驗(yàn)裝置請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)資料。為了測(cè)出合理的風(fēng)機(jī)性能數(shù)據(jù)，本文作如下假設(shè)，即：
    1)把風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣箱作為風(fēng)機(jī)的一個(gè)不可分割的組成部分。
    2)采用各種合理的附件分別替代不同形式的進(jìn)氣箱，安裝在風(fēng)機(jī)的進(jìn)口代表風(fēng)機(jī)的不同工況。本實(shí)驗(yàn)采用的附件分別為各種型式的彎頭：直角彎頭、圓弧形彎頭、帶有導(dǎo)流板的圓弧彎頭。
    3)把各附件看作風(fēng)機(jī)的一個(gè)部件，作為一個(gè)整體風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)和性能數(shù)據(jù)測(cè)試；
    4)無(wú)任何附件的軸流風(fēng)機(jī)性能等同于按GB/T1236-2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的風(fēng)機(jī)性能，本文為區(qū)別起見(jiàn)，稱作標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能。
    根據(jù)假設(shè)，把風(fēng)機(jī)的進(jìn)口附件分為如圖3所示的5種，表示相應(yīng)的5種工況：
    A.90°直角彎頭；
    B.90°圓弧彎頭無(wú)導(dǎo)流板；
    C.90°圓弧彎頭l塊導(dǎo)流板；
    D．90°圓弧彎頭2塊導(dǎo)流板；
E.90°圓弧彎頭3塊導(dǎo)流板。
    按照風(fēng)機(jī)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分別把帶附件的軸流風(fēng)機(jī)安裝到試驗(yàn)裝置上，也就是用圖3中的附加替代圖2中的彎頭，并分別測(cè)試出帶不同附件的軸流風(fēng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)。然后把各種工況下的性能數(shù)據(jù)與按照GB/T1236- 2000標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
    首先在進(jìn)氣風(fēng)室上對(duì)試驗(yàn)風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試和性能計(jì)算；然后按照?qǐng)D3中所示的5種工況分別進(jìn)行性能測(cè)試，對(duì)每一個(gè)工況分別進(jìn)行性能測(cè)試，記錄下各工況的下的流量壓差、壓力、溫度等性能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的性能計(jì)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和對(duì)比分析。
    為盡量減小由于測(cè)試裝置的局部阻力的不同而引起的負(fù)面影響，在彎頭的進(jìn)口安裝了圓弧型喇叭口，且圓弧半徑不應(yīng)小于風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口直徑的1/5，風(fēng)機(jī)的出口的無(wú)障礙空間大于風(fēng)機(jī)出口直徑的5倍。在以上兩種工況下分別進(jìn)行性能試驗(yàn)，記錄下相應(yīng)的性能數(shù)據(jù)。試驗(yàn)中測(cè)流量和靜壓采用傾斜微壓計(jì)，一級(jí)精度；功率測(cè)量采用數(shù)字三相功率表，0.5級(jí)精度。在同等條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的性能也進(jìn)行測(cè)試，便于對(duì)比分析。為確保數(shù)據(jù)在同一條件下的可比性，試驗(yàn)采用同一軸流通風(fēng)機(jī)和同一套流量測(cè)量裝置，采用同一套測(cè)量?jī)x器和設(shè)備；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)每種工況測(cè)試兩次，待工況穩(wěn)定后統(tǒng)一讀取各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，且每一工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)都經(jīng)多次復(fù)核，以保證復(fù)現(xiàn)性良好。
3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
    把各工況下測(cè)試所記錄的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，根據(jù)風(fēng)機(jī)性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公式分別進(jìn)行性能計(jì)算和處理。為了使數(shù)據(jù)便于對(duì)比，易于分析，把5種工況以及標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能數(shù)據(jù)分別進(jìn)行曲線擬合后畫(huà)在同一張圖上，如圖4所示的流量一效率圖。圖4中橫坐標(biāo)代表流量Q (m3／min)，縱坐標(biāo)代表效率n(%)。
4、數(shù)據(jù)分析
    由圖4所示的風(fēng)機(jī)性能曲線可以看出，安裝圖3所示的各種工況的風(fēng)機(jī)性能和標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能的差別很大：無(wú)進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)的效率最高，工況A風(fēng)機(jī)效率最低，它們之間的效率差距達(dá)到20%。對(duì)于帶有90。圓弧彎頭的4種工況（B、C、D、E工況）而言，裝有2塊導(dǎo)流板的工況D的效率最高，其他3種工況的效率相差不大，差異約5%多，但是比工況A所對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)效率高達(dá)15%，比標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)性能所對(duì)應(yīng)的效率低約8%左右。對(duì)于帶有導(dǎo)流板的工況來(lái)講，帶2塊導(dǎo)流板的風(fēng)機(jī)（工況D）效率最高，帶1塊導(dǎo)流板（工況C）和3塊導(dǎo)流板（工況E）的風(fēng)機(jī)效率相差不大，差異約5%。
5、結(jié)論
    經(jīng)過(guò)以上分析可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：
5.1對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)而言，盡量采用氣流直進(jìn)一直出的方式；
5.2帶有90°直角彎頭進(jìn)氣箱的軸流風(fēng)機(jī)的性能最差，在設(shè)計(jì)和選型時(shí)盡量避免這一工況出現(xiàn)，在任何狀況下不建議采用；
5.3帶有90°圓弧彎頭進(jìn)氣箱的風(fēng)機(jī)性能有很大改善，但對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響還是不能忽略的，在某些特定情況下可以采用；
5.4導(dǎo)流板可以提高風(fēng)機(jī)的效率，選擇合適的導(dǎo)流板是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，太多或太少對(duì)風(fēng)機(jī)效率都會(huì)產(chǎn)生較大影響。
6、應(yīng)用
    影響風(fēng)機(jī)性能的因素很多，如果能抓住其中的主要影響因素，對(duì)于正確解決實(shí)際應(yīng)用中遇到的問(wèn)題具有重要意義。由于結(jié)構(gòu)和條件的限制而使用垂直于風(fēng)機(jī)軸方向進(jìn)風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)，應(yīng)該對(duì)它的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)，尤其是對(duì)于90。直角彎頭垂直進(jìn)風(fēng)方式應(yīng)該仔細(xì)考慮。如果風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作性能嚴(yán)重偏離風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)性能，應(yīng)該對(duì)風(fēng)機(jī)的進(jìn)口裝置進(jìn)行必要的技術(shù)改造。