離心通風機內部氣流短路間隙對風機性能影響

　　hbzhan內容導讀：對當前國內離心通風機普遍存在的內部氣流短路間隙過大的問題，進行了一次嚴格的對比測試，結果是：間隙由2mm增大到19mm，就使有效功率降低了一半。*一項造成的能源損失大約等于輸入功率的40%。現在國內正在生產和使用的離心通風機的間隙一般都大于19mm。對此作者提出了風機改造方案。
　　
　　1測試方法和儀器
　　
　　本次測試采取自由進口和管道出口裝置類型（B類）。
　　
　　除非是有條件的專門測試場所適于用孔板、文丘里等裝置以外，一般的風機性能測試多用L形標準皮托管做傳感器。但皮托管并不理想：風速不能大于40m/s，有的標明只能用于0~30m/s，精度也不高。現在市場上有數字式風速測量儀、流量測量儀，靈敏又方便，但其傳感器還是皮托管。皮托管之所以不能用于高風速場合，主要是因為其靜壓測孔開在皮托管之外壁，當風速較高時，此處很難保留貼近管壁的滯留層，所以靜壓測不準。
　　
　　本次測試所用的主要儀器是小管徑全壓測量管，用Φ3.0的無縫不銹鋼圓管制作，其測量口一段逐漸縮小到直徑2mm，從測量口到直角彎的直管長度為管徑的20倍以上，并有專門的固定和調節裝置，使用很方便。靜壓測孔單獨開在被測風管壁，與全壓管測量口處于同一橫截面內。在測量點前后有足夠長度的情況下，可以認為在同一個橫截面上的各點靜壓相等。顯示壓力用玻璃管U形壓力計。風機為4-72A-4.5#-7.5kW-2900r/min。風管為DN250的PVC管，長3.8m，測量點距進風端面2m，相當于8倍管直徑。靜壓測孔直徑約2.2mm，外管直徑3mm。電壓測量用數字式萬用電表，電流測量用初級8匝的5倍電流互感器接數字電流表。
　　
　　風管出風口的軸線上有一根螺桿，移動螺桿上的圓鋼板就可以調節閥門開度。這次的閥門開度共設7檔，圓鋼板到出風口端面的距離分別是：0檔、1檔30mm、2檔70mm、3檔120mm、4檔200mm、5檔300mm和6檔全開。
　　
　　為了驗證進風口與葉輪之間的間隙對風機性能的影響，這次為一個葉輪配制了2個不同的進風口，一個與葉輪的間隙為2mm，另一個為19mm。這樣測試完一個后，只要換裝一個進風口就可以再試第二個了。
　　
　　數據處理
　　
　　所用PVC管并不很圓，內徑從241mm至245mm,截面積按直徑243mm計算,而測量孔開在245mm的直徑上。考慮到圓管中間和邊緣可能流速有差別，將圓面積平均分為三等分，即中間一個圓及兩個圓環。這三個部分的測量點都必須取在其內外等面積的等分線上。這樣一來，實際上就是要將整個圓平均分成6等分，測量點分別設在第1、第3、第5個圓上。設這三個圓的半徑分別是R1、R2、R3，大圓半徑為R=122.5mm，則可推出：
　　
　　R1＝（1/6）0.5R=0.4082R=50.00mm
　　
　　R2＝（3/6）0.5R=0.7071R=86.62mm
　　
　　R3=（5/6）0.5R=0.9129R=111.83mm
　　
　　測量中，風管內的全壓取全壓管的讀數，動壓為全壓與靜壓之差。空氣溫度和濕度都接近標準狀態，直接取數計算，空氣密度取1.2kg/m3。電動機的功率因素沒有實測，就取其銘牌上的0.8。
　　
　　動壓、靜壓、全壓分別標為pd、pj、pq，功率、輸入功率、有效功率分別標為N、Nr、Ny，風速、風量、面積分別標為U、Q、S，電流、電壓分別為I、V，則：
　　
　　U=（2pd/1.2）0.5=1.291pd0.5（m/s）
　　
　　Q=SU=0.7854×0.2432×3600U=166.968U（m3/h）
　　
　　Ny=Qpq/3600000（kW）
　　
　　Nr=1.732IV×cosφ
　　
　　在全國離心通風機的裝機容量和用電量，目前沒有參考數據。估計裝機容量和用電量大約都占到總量的1/10以上。按照這個比例，2010年全國發電量41413億kWh，因為通風機間隙增大的原因平均浪費40%的電量，按0.5元/k·Wh計算，全國離心通風機因此而浪費的總電價值為828億元/年。大量節約電能，就能減少以煤發電的環境污染，減少煤礦礦難。風機質量大幅提高對使用風機場所提產降耗、改善環境也都大有裨益。