DB31∕T 958-2015 船用風機運行效率的測試及系統(tǒng)優(yōu)化技術規(guī)范

船用風機運行效率的測試及系統(tǒng)上海市質量技術監(jiān)督局發(fā)布I為配合全球風機(功率125W~500kW)效率進行監(jiān)管，促進船用風機進行規(guī)范化普查測試、收集系統(tǒng)優(yōu)化設計的基礎資料，從而促進船用風機提高運行效率、實現(xiàn)節(jié)能減排，特制定本標準。本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由上海市發(fā)改委、上海市經信委、上海市質量技術監(jiān)督局共同提出。本標準主要起草單位：上海交通大學、中船重工704研究所、中國船舶工業(yè)集團公司708研究所、上海伯奴力能源環(huán)境科技有限公司、上海爾華杰機電裝備制造有限公司、上海寶豐機械制造有限公司、上海通用風機股份有限公司、上虞市艾孚通風設備有限公司、江蘇兆勝空調有限公司。1本標準規(guī)定了船用風機運行效率的測試方法及系統(tǒng)節(jié)能改造的優(yōu)化技術。本標準適用于各類型的船用風機。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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術語和定義系統(tǒng)效應影響值systemeff風機進口或出口邊界條件所引起的風機性能損失值。帶有弧形導流罩的總壓測管totalpressuretesttubewithcircularfairing測試用進口集流器inletconebellmouth設置在風機進風口端的集流器，其形式可制成弧形或4風機運行效率的測試方法4.1.1風機現(xiàn)場測試類型有以下五種：2b)進出口均設接管的離心風機；c)并聯(lián)離心風機；d)帶進口接管和帶出口接管的軸流風機；e)進出口均不設接管風機。作以下統(tǒng)一規(guī)定。平面1:風機進口平面；平面2:風機出口平面；平面3:用以確定流量的皮托靜壓管排平面(截面);平面4:測量風機上游靜壓的平面；平面5:測量風機下游靜壓的平面。性外，還應將系統(tǒng)效應△psy一并考慮后選用。壓值可按下式確定：pst=pe一ps-pa+△psyl+△ps?+……+△psyPsf——風機靜壓值，單位為帕(Pa);ps?——風機進口平面1處靜壓，單位為帕(Pa);Ps2——風機出口平面2處靜壓，單位為帕(Pa);pd?——風機進口平面1處動壓，單位為帕(Pa);系統(tǒng)附加阻力，單位為帕(Pa)。34.4.1進口不帶接管和出口帶接管的風機測試(見圖1)擴散器耳a)如風機設有可變進口導葉屬風機的組成部分。測試過程中將導葉固定在風機實際使用工況b)選擇在風機擴散器端部附近的平面3上測動壓值pas,求在同一平面上測得靜壓p值的平均值。選平面3在擴散風道內并不是理想的，因為風機出口區(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。皮托靜壓管應按圖示取向，使其頂部方向與預想氣流方向一c)對進口不受限制的風機，其進口處ps和動壓pa之和可認為是零，與在距風機進口足夠遠的一點上測得的相同，即ps+pa=px+pax=0,上述想法考慮和消除了在風機進口測量動壓44.4.2進出口均帶接管的風機測試(見圖2)平面圖平面圖靜壓測量孔12L3側視圖出口側視圖圖2進出口均帶接管的風機說明：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，并測量其面積。b)在風機進口處的法蘭接口上設4個靜壓測孔，在風機出口附近也設有4個孔，分別求出二處每個孔上測得的壓力平均值，從而確定ps?和ps值。c)計算風機靜壓pst=pe-p-pa+△py+△pey考慮彎管置在風機進口處，故用△pyu修正影響；風機出口與下游彎管間的風管長度不夠，用△py?修正影響。5a)該風機帶有出口調節(jié)風門，試驗期間應將出口調節(jié)風門的葉片置于實際使用工況點位置。c)4個靜壓力測量孔位于出口調節(jié)風門和排氣室之間的短管上，在調節(jié)風門在實際工況點時，測出每孔上的壓力的平均值，借以確定每臺風機的ps?。e)每臺風機的出口與排氣室間的風筒長度不夠時，用△psy?修正其影響。計算風機靜壓psf=ps?+△psyt。64.4.4軸流(混流)風機測試(見圖4)1——整流葉片；2——靜壓測量孔；3——4段彎筒R/D=1(典型的);4——芯筒。致系統(tǒng)效應值的增大、風機性能下降，設計管網時應予控制。b)選擇測量平面3位于直風筒下游，測量求得pd?值。c)4個靜壓孔位于風機出口風筒接口的端部附近，在橫截面1和2中求得。d)圖中所示△pyu用于修正風機進口與風機上游彎管的風筒長度不足所產生的影響；△p用于修正風機出口與風機下游彎管間的風筒的長度不足所產生的影響。74.4.5進出口均不設接管的風機的測試(見圖5)3圖5頂部無連接風筒的通風機a)試驗對象為艙頂通風裝置。b)用平面3的橫截面測動壓的均方根值，該平面位于風機入口側的風筒處。在相同橫截面處測定靜壓平均值，確定pds。橫截面面積A?(為試驗而安裝的臨時風管橫截面)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，風筒入口端是擴散狀的。c)計算風機靜壓力：ps=psz一psi-pa=p-(psi+pa)5船用風機主要性能參數測定方法5.1流量測試方法5.1.1集流器法在風機進口處裝設測量用圓弧形或錐形收斂狀集流器，可測得相對靜壓值(為負壓)。若進氣管截面積為A?,則通風機進口流量為：Q——流量，單位為立方米每秒(m3/s);A?——集流器結構尺寸，見圖6;φ1——流量系數；圓錐形標準集流器φ?=0.98;圓弧形標準集流器φ?=0.99;p——通風機進口處空氣密度，單位為千克每立方米(kg/m3);|pst|——集流器測得的進口氣流靜壓絕對值，單位為帕(Pa)。8DB31/T958—2015三照8圖6集流器結構尺寸如風機進口空間狹小，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室中先作流量系數的校正試驗，使用時按校正值進行計算。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。首先要測得截面上各點的流速，然后取得平均流速。在矩形風管內，測量平均風速時，先將矩形斷面劃分成若干相等的小截面。這些小截面應盡可能接近正方形，每個小截面的面積不大于0.02m2,且小截面的個數應不小于9個，如圖7所示。然后在每個小截面的中心，即對角線的交點處測定流速。測出各小截面的流速迭加起來，除以小截面數，而得平均流速。關于測點a、b的間距，當氣流不均勻時取小值，當氣流均勻時可相對取大值。圖7矩形風道的測點分布AaB圖8圓形風道的測點分布5.1.2.2在圓形風管內測定斷面平均流速時，應將風筒的圓形截面分成若干個等面積圓環(huán)，各環(huán)共用一個圓心，測點位于測量截面對稱軸上。如圖8所示，在各等面積的平均半徑處測得其動壓值，求得平均動壓值后，可計算求得該截面上的平均速度。各測點距中心的距離按下式計算：9R,——從風管中心到第i個點的距離，單位為毫米(mm);R——風管直徑，單位為毫米(mm);i——從風管中心算起的圓環(huán)順序號；n——風管斷面上劃分的圓環(huán)數目。5.1.2.3圓形管道斷面所劃分的環(huán)數取決于風管直徑大小，劃分的環(huán)數越多，測量就越精確，一般推薦選用的環(huán)數見表1。表1推薦選用的環(huán)數1000以上圓環(huán)數56785.1.2.4風管斷面平均動壓pa是由斷面劃分的各小截面上所測得的動壓值，利用下式計算平均動壓值：pa,pdz,pds,…,pdn——用畢托管在測點1,2,3,…,n處所測得的動壓值，單位為帕(Pa)。在實際測量中測量截面可能會處于氣流不穩(wěn)定區(qū)域，因此，某些測點上的動壓值讀數可能是零或負數(有漩渦產生，使氣流倒流)。在計算平均流速相應的動壓值時可設負值等于零。5.1.2.5流量測點位置的選擇要根據通風機的不同現(xiàn)場測試類型來確定，作為送風用途的風機，流量測點一般設在靠近風機入口的直管段上，并要求從測點到通風機入口這段管道不漏風；不帶進風管的通風機，可在通風機入口端臨時安裝一段直管(直管長度一般應大于直徑的4~5倍)。如進口空間長度不夠，可在出口風筒直管段上設置流量測點，或在風機吸入口加裝緊湊型集流器測流量，其流量系數應先經校正測試求得。對沒有條件滿足測定要求的直管段，可采用增加流量測點的數目來彌補這一不足，實踐證明這種用增加測點的辦法，測定的流量的精確性相對很高，可以滿足實際要求。5.2壓力測定采用L型畢托管或背靠式畢托管，再配置壓差顯示儀，可測量氣流在該截面上的總壓、靜壓和動壓，還有帶有集流罩的畢托管和全壓管都可供測量總壓使用。5.3轉速測量常用儀表有光電轉速傳感器和轉速數字顯示儀，這種儀表精度高、誤差小，而機械轉速表誤差相對較大。5.4風機軸功率的測量PN5.4.1用功率表直接測量電動機的輸入功率Pm,則：電機輸出功率PN=7m·PmPN——電機輸出功率，單位為千瓦(kW);5.4.2采用直流電機驅動，則通風機的軸功率PN為：DB31/T958—2015式中：PN——通風機軸功率，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——直流電機效率，%。5.4.3采用交流電機驅動，則電動機的輸出功為：式中：PN——電動機輸出功率，單位為千瓦(kW);V——電壓，單位為伏(V);V——電壓表讀數，單位為伏(V);I——電流表的讀數，單位為安(A);7m——電機效率，%。5.5空氣密度的測量用大氣壓力計及溫度計分別測定大氣壓B和溫度t值，則空氣密度按下式計算：式中：P——實測狀態(tài)空氣密度，單位為千克每立方米(kg/m3);t——實際測得氣溫，單位為攝氏度(℃);B——實測大氣壓，單位為千帕(kPa);5.6風機運行效率計算式中：η——風機運行效率，%;Qs——通風機秒流量，單位為立方米每秒(m3/s);pe=ps+pd式中：Pst——風機靜壓，單位為帕(Pa);pa——風機出口斷面處動壓，單位為帕(Pa)。6系統(tǒng)優(yōu)化技術與要求6.1在制定系統(tǒng)優(yōu)化技術方案前，首先根據系統(tǒng)功能要求，審核各部件的選擇及其安裝位置的合理性，重點是審核風機設置位置的合理性，按以下三條原則審核：a)力求輸送能耗的最小化，簡化管網走向，合理選擇流速，實現(xiàn)降低輸送能耗。b)力求