鋒速達通風(fēng)降溫系統(tǒng)
電 話：0573-83418060>
傳 真：0573-83418060
聯(lián)系人
售前咨詢:15068216608
技術(shù)指導(dǎo):18858318765
售后服務(wù):15821073963
地 址：浙江省嘉興市南湖區(qū)
地溝風(fēng)機空調(diào)用開式軸流風(fēng)機性能試驗研究變頻調(diào)速在窯頭風(fēng)機上的
摘要：針對國內(nèi)各大主流空調(diào)企業(yè)室外用開式軸流風(fēng)機的發(fā)展趨勢，結(jié)合Z401系列不同結(jié)構(gòu)葉輪，工程地進行性能試驗，詳細給出了性能試驗的原理，并給出測試得到的外部性能。試驗結(jié)果顯示開式葉輪在根部結(jié)構(gòu)與后緣結(jié)構(gòu)的變化，對整機的性能影響很大。為后期風(fēng)機葉片優(yōu)化方向提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞 ：軸流式通風(fēng)機；試驗研究；優(yōu)化
中圖分類號： TH432.1 文獻標(biāo)識碼： B
The Test Research on Performance of Opened Axial-flow Fans for Air-conditioner
Abstract: According to the opened axial-flow fan’s developing trend in the field of air-conditioning, a performance test based on the impellers in Z401 series had been carried out. The principle of the performance test and the external performance are presented in detail in this paper. The test result shows that the variations of the foot edges and the leading edges structure of the opened impeller affect the blade performance apparently. This test also provides a new proof for fan’s further optimization research.
Key words axial-flow fan; test research; optimization
0 引言
空調(diào)用軸流風(fēng)機是室外機換熱的關(guān)鍵部件，其葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計得好壞直接影響整機的性能與節(jié)能降噪效果。近十年來，國內(nèi)各大空調(diào)企業(yè)技術(shù)研發(fā)人員十分重視室外軸流風(fēng)機的開發(fā)研究，在風(fēng)機的內(nèi)流與外部性能方面取得了較多的成果。但由于室外風(fēng)機半開式的結(jié)構(gòu)特點，使得葉片的扭曲與彎掠規(guī)律存在差異，至今沒形成完整的設(shè)計工程。傳統(tǒng)的軸流設(shè)計一般借助工程軸流風(fēng)機設(shè)計的方法可以完成[1-3]，但對于開式風(fēng)扇設(shè)計，性能并不很理想，CFD優(yōu)化方法的發(fā)展[4]，為開式風(fēng)扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了條件。因此，結(jié)合Z401近年來在結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展形成的特點，開展外部性能試驗的研究對比分析，對葉片后緣不同結(jié)構(gòu)上進行性能試驗對比，旨在為降噪尋求后期結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向與趨勢，并積累性能試驗依據(jù)。
1 試驗研究模型
空調(diào)風(fēng)機的性能取決于風(fēng)機結(jié)構(gòu)，氣流繞軸流風(fēng)機葉片的流動是一個復(fù)雜的空間三維流動。通過對已有基本葉片進行局部優(yōu)化并進行試驗研究，以改善風(fēng)機性能。由歐拉方程得到葉輪葉柵傳給單位質(zhì)量氣體的功與通風(fēng)機全壓升成正比。從理論上改善風(fēng)機做功能力的途徑有4條：（1）增加圓周速度u；（2）選擇合適的氣流轉(zhuǎn)折角（氣流轉(zhuǎn)折角過大，會引起效率下降）；（3）增加軸向速度CZ，但是應(yīng)限制在CZ≤40m/s；（4）改變?nèi)~片表面結(jié)構(gòu)。
本測試用目前采用最多的Z400左右的3種結(jié)構(gòu)的葉輪，主要針對原彎掠Z401圖1a，發(fā)展成在葉輪后緣開缺口或開鋸齒口（圖1b、c）。圖1a、b、c其結(jié)構(gòu)上的主要差異在葉片數(shù)目、直徑、輪轂比不變時，其后緣結(jié)構(gòu)型式不同。
優(yōu)化方案的出發(fā)點是通過改善葉輪前沿部分來改善氣流入流狀態(tài)，改變?nèi)~片表面邊界層分布，從而改善葉輪整體性能。
2 試驗裝置及性能數(shù)據(jù)采集
試驗裝置根據(jù)GB/T1236-2000[5]A型試驗裝置（出口側(cè)試驗風(fēng)室）進行建設(shè)，風(fēng)室中采用多噴嘴測定流量，通過在性能試驗臺進行風(fēng)機試驗。制作試驗方案風(fēng)機，在試驗臺上通過試驗工程自動采集流量、進出口壓力等相關(guān)試驗數(shù)據(jù)[2]。
3 性能試驗結(jié)果對比分析
3.1 試驗曲線處理方法
對每一測試方案，在轉(zhuǎn)速不變時，采集6個不同工況點的參數(shù)，形成Q-p試驗數(shù)據(jù)表格，利用exelse形成試驗數(shù)據(jù)表格，并為對比方便，將3種方案同一轉(zhuǎn)速下的不同工況參數(shù)整理在同一的表格文件中。直接導(dǎo)入試驗數(shù)據(jù)處理軟件，形成特性曲線結(jié)果。
3.2 不同轉(zhuǎn)速下性能結(jié)果
試驗采用國內(nèi)先進綜合性能試驗平臺對原始葉輪、缺口葉輪及鋸齒邊葉輪3種葉輪模型進行性能檢測。通過對不同葉輪在轉(zhuǎn)速700r/min、800r/min、900r/min下的性能進行試驗，通過調(diào)節(jié)流量來改變工況，以此對比不同葉輪的性能指標(biāo)。圖2為對所采集的數(shù)據(jù)進行對比分析，用ORIGIN數(shù)據(jù)處理軟件得到3種方案在不同轉(zhuǎn)速下的特性性能曲線。其中圖2a、b、c分別為3種不同葉輪在轉(zhuǎn)速700r/min、800r/min、900r/min下的壓力流量特性曲線。
3.3 試驗結(jié)果分析
由圖 2 試驗性能對比曲線可看出：
�。�1）改進的葉輪在小流量工況下性能稍差于原始葉輪，而在額定工況以上表現(xiàn)出了很好的適應(yīng)性，擴大了穩(wěn)定工作區(qū)域；
�。�2）針對風(fēng)機一般工作流量大的特點，兩種改進有效地優(yōu)化了風(fēng)機做功能力。
4 結(jié)論
�。�1）開式結(jié)構(gòu)軸流風(fēng)機的葉片結(jié)構(gòu)改進對性能影響較大，后緣結(jié)構(gòu)上的不同，能夠帶來一定的降噪效果。
�。�2）3種結(jié)構(gòu)的試驗結(jié)果顯示，空調(diào)風(fēng)機的葉片改型能夠改善工作區(qū)間，在大流量范圍內(nèi)緩解了因流量增大而引起壓力快速下降所造成的有效功率下降的問題，擴大了風(fēng)機穩(wěn)定工作范圍。在小流量下優(yōu)化的成果不明顯，有待進一步改善風(fēng)扇在小流量下的工作狀態(tài)。
參 考 文 獻
[1] 吳玉林，等.通風(fēng)機和壓縮機[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.
[2] 吳秉禮，高延福.電站空冷風(fēng)機技術(shù)評述[J].風(fēng)機技術(shù)，2006（1）：12-14，28.
[3] 李慶宜.通風(fēng)機[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981.
[4] 王福軍.計算流體動力學(xué)分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.
[5] 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[S].
> 近年來，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，IGBTE及GTO的出現(xiàn)，實現(xiàn)了元件的自關(guān)斷功能，降低了開關(guān)損耗，提高了效率，同時由于開關(guān)頻率的提高，變換器采取了PWM控制，大大降低了電動機的諧波損耗，減少了轉(zhuǎn)矩脈動，加快了調(diào)節(jié)速度。
隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速作為一種先進的電動機調(diào)速方式，其優(yōu)異的性能以及帶來的可觀的經(jīng)濟效益早已為人們所熟知。而國內(nèi)變頻調(diào)速至今還主要應(yīng)用在中小容量的低壓電動機上，經(jīng)過考察研究，江蘇巨龍水泥集團決定對窯頭通風(fēng)機進行改造，采用高壓變頻技術(shù)，在節(jié)能方面做出大膽嘗試。
變頻器選型
目前，變頻技術(shù)飛速發(fā)展，供選擇的范圍比較寬，因此只有全面分析各自的優(yōu)缺點，根據(jù)實際情況選用，才能達至最優(yōu)效率。初步確定以下3個方案。
方案1：用輸入變壓器將6kV的高壓降為660V或更低用低壓變頻器實現(xiàn)調(diào)速，再用輸出變壓器升到6kV。此方案的缺點是效率低，技術(shù)性能一般，維護工作量大。
方案2：用額定電壓6kV的高壓變頻器直接驅(qū)動電動機，實現(xiàn)變頻調(diào)速。此方案整體效率高，技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，缺點是投資大。
方案3：選用新的低壓電動機，取代原有的電動機。經(jīng)輸入變壓器降壓后，用低壓變頻器調(diào)速。
改造步驟及措施
方案確定后，我們又對變頻器的調(diào)速原理進行了全面的分析和理解之后，選用了希望一森蘭公司生產(chǎn)的SLANERT06—40高壓變頻器。希望一森蘭公司生產(chǎn)的完美無諧波高壓變頻器是一種新型的直接輸出高壓的變頻器，它采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出，諧波分量小，功率因數(shù)高，輸出波形近乎正弦波，不存在諧波引起的電動機附加發(fā)熱。電動機軸電流以及轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲。
（1）工程的電氣原理
1）2002年我公司對窯頭通風(fēng)機電氣工程進行了改造，改造后工程的整體電氣原理如附圖所示。
其中，KM1～KM4為高壓真空接觸器，KM1和KM2為進線開關(guān)，KM3為變頻輸出開關(guān)，KM4為工頻旁路開關(guān)：R為緩沖電阻，由3個管電阻串聯(lián)使用。
2）考慮到工程出現(xiàn)塌料等不正常情況，有時會造成工程風(fēng)壓不穩(wěn)，為提高整個工程的自動調(diào)節(jié)能力，我們將風(fēng)壓信號取出，作為變頻器調(diào)速的反饋信號，以便實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的功能。
（2）變頻器的特性測試
變頻器投入后，為檢查其性能，我們對多種工況下變頻器工作狀況進行了詳細的測試，結(jié)果均達到了設(shè)計要求。
1）工頻運行模式 工頻旁路運行適用于變頻器主控制部分發(fā)生故障，無法對變頻器進行控制或因變頻器檢修而不希望影響生產(chǎn)時，通過起動旁路按鈕控制附圖中的KM4閉合，KM3分?jǐn)�，直接進入工頻運行，工頻起動時，電流倍數(shù)在8倍以上，電壓降低6.5％，起動時間15s。
2）變頻起動諧波分析 閉合附圖中的KM1、KM2、KM3、KM4，變頻器輸出電壓信號在變頻器輸出頻率10Hz、20Hz、30Hz、40Hz時，分別進行測試分析，均未引起工程諧波含量增大，6kV母線電壓各次諧波含量和總畸變率基本沒有變化，波形幾乎為正弦波。
效果驗證
（1）通過對變頻器特性測試及兩年來的運行情況了解，變頻調(diào)速的主要優(yōu)點如下：
1）電動機可以平緩地起動，減少了起動沖擊，且不需再配備起動裝置。
2）具有可靠的保護性能，變頻器具有過壓、欠壓、缺相、輸出接地、短路、過流及過載保護，并具有柜門打開后及控制電源失電后跳高壓開關(guān)，功率單元故障診斷功能。
3）控制單元與功率單元采用高精度、高速度的光纖數(shù)字通信，保證了控制信號傳輸?shù)木群退俣龋瑫r也保證了低壓控制電源部分與高壓電源部分很好的隔離。
4）具有高功率因數(shù)，高效率，高質(zhì)量輸出，功率因數(shù)可超過0.95。
5）變頻器調(diào)速范圍為0～100％連續(xù)可調(diào)，頻率精度可達±0.5％。
6）在液晶人機界面，可通過鍵盤直接進行設(shè)定，控制器有各種故障診斷、調(diào)節(jié)及邏輯功能、組態(tài)及顯示等功能。
（2）節(jié)能分析
檢修費用的經(jīng)濟分析電動機由于轉(zhuǎn)速降低，機械磨損及風(fēng)機振動減少，軸承溫度降低，可以延長通風(fēng)機軸承、風(fēng)葉等機械部件的使用壽命，檢修周期可以大大延長。同時減少了風(fēng)機的噪聲，改善了工作環(huán)境。
地溝風(fēng)機
車間通風(fēng)降溫
通風(fēng)除塵
相關(guān)的主題文章:
