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地铁用轴流风机变频性能研究

2015-11-3 9:55:32点击:

地铁用轴流风机在地铁环控系统中占有重要地位,它负责地铁站台的空调通风以及紧急情况下的火灾事故通风。在地铁环控系统设计中,为了降低初投资,节约工程造价,可以采用一台可逆转轴流风机来同时负责空调通风和事故通风。

  这种可逆转轴流风机,正反转都要达到较高的效率。在正常运行工况,风机正转,满足站台的空调通风需要。在发生火灾或者区间车辆堵塞的情况下,风机反转,给区间送风,排出事故烟气,提供乘客所需新风量。

  地铁通风系统的能耗占地铁环控系统总能耗的50%左右。如何降低风机运行能耗,节约能源,成为地铁环控系统的一个主要课题。风机变频节能前人己有过一些研究,但对地铁风机进行变频控制是否可以满足地铁环控系统的设计要求,同时对地铁风机进行正反转控制能否满足空调通风和事故通风的风量、风压,并没有相关进行过介绍。本文对某厂生产的可逆转耐高温型地铁用轴流风机进行了现场测试得到该风机在工频和变频工况以及不同系统阻力情况下的性能曲线,验证了该风机可以很好地满足地铁环控系统的要求,在变频运行时能达到较高的效率,从而为地铁环控系统节能创造了条件。

  对某厂生产的地铁空调通风用可逆转耐高温型轴流风机进行了正反转以及变频性能测试验证该风机在反转以及变频情况下能够满足地铁通风性能的要求。该风机叶轮直径为2.0m,14个叶片,5个支架,标准转速990r/min. 2风机变频性能研究2.1风机变频节能原理12风机采用转速调节改变风量、流量,可以节电;而采用节流调节(控制挡板和阀门的开度)则浪费电。

  表1风机性t能设计参数车站空调通风工况区间通风工况空调风压(Pa)空调风量(m3/选用风压(选用风量(m3/风机风量的测试中,测试风机反向运转风量和正向运转风量,要求两者之比不低于95%;在()距风机出风口10m的风道断面处布置风速测点,风压H与转速的平方成正比:电动机的轴功率P与QH成正比,即与转速自风道底部每隔0.5m高度分别布置10个测点,共80个测点,具体布置如所示。每个工况下每个测点的风速测试3次。

  n的三次方成正比:轴功率P还可表示为:显然,采用转速调节时,当要求风量由1降低到1/2时,只需将转速由1降低到1/2即可。而轴功率则由1减少为(1/2)3 =1/8,也就是节约了7/8的电功率,效果非常显著21.如果采用传统的节流调节,则转速保持不变而使挡板或者阀门的开度减小,管网阻力增加,此时当Q由1减为1/2时,风压H变化不大,多数略有上升。由式(4)知P减少不明显,同风量的减少不成比例。此时功率P中的大部分用来克服管道的通风阻力而白白浪费了13. 2.2地铁用轴流风机的性能测试对于地铁用轴流风机,其功率大,运行能耗占地铁环控系统能耗的50%左右。应用变频器对其进行变频控制,可以大大降低风机能耗。由于地铁用轴流风机的正反转都要求达到较高的效率,所以对地铁风机在变频工况下的正反转性能风机性能测试是在地铁通风回风道内现场进行的。风道截面为4mX4.6m,取距风机出口10m的风道断面为测量断面,此处流场均匀,测量断面4.6m,没有风量泄漏。

  测点的风速同时测量,使用Fluke多通道数据采集系统对各测点的风速进行采集。

  根据测量结果,计算此断面的平均风速:j*测量次数/测点的风速,m/s根据平均风速,风机风量为:A风道断面面积,m2回/排风机全压:回/排风机全压为回/排风机Pv*指动压Pa电动机功率Pe:测定风机配用电动机的电流和电压,测功率因数,根据电机的效率,计算电动机功率。

  风机效率n由风量q风压p及电机功率Pe计算,即:通过调节风阀来模拟改变系统阻力特性,测试风机在工作频率(50Hz)的条件下的性能,正反转分别测5次。

  系统阻力不变时,测试风机在5个不同频率下的工作性能。

  测试工况如下:工频50Hz时,风机正反转分别测量如下工况:风阀开度100%80%60%50%、40%;当风阀开度在100%时,风机正反转分风机振动测试:利用振动测试仪表,测试风机振动。

  风机转速测试:利用转速表,测定风机转速。

  噪声的测定:测试仪器采用经计量校验的精密声级计,风机进出气口及周围不能放置障碍物,测定时风机应在额定转速及风量下运转。测点具体布置见。共取5个测点,各测点选在与出风口轴线45*方向,距出风口中心的距离为2m(等于叶轮直径)。5个测点所测得的分贝值,直接平均,以求得风机的噪声量。

  3变频性能测试结果2m3/s,风压843Pa功率77.lkW,效率66%,频率50Hz,风阀开度40%,风机出口噪声108.7dB(A)轴向震动1.4mm/s,水平震动1.2mm/s. 8Hz,风阀开度40%,风机出口噪声102.2dB(A),轴向震动1.1mm/s,水平震动1.0mm/s.风机从启动达到额定转速的时间是14s,正反转切换时间34s.经测试,风机的各项性能指标,包括工频和变频条件下的各性能参数均达到设计要求。能够满足地铁空调通风工况下的性能指标。风机性能测试结果如,4所示。

  未开风机时,过滤器背风面温度随辐射板温度的升高而升高,在40min内温度升高至138*C.开风机后,过滤器背风面温度降低至68 *C之后趋于稳定,温度达到66*C左右。

  未开风机时,过滤器两侧温差在初始5min内随辐射板温度的升高而升高,之后35min温差基本保持不变。开风机时,由于背风面温度降低较快,而迎风面稍有延迟,所以二者的温差暂时较大,不过10min后过滤器两侧温差稳定于未开风机时,上风侧空气温度随辐射板温度在40min内逐渐升高到108C开风机后,上风侧空气温度5min内立即降低至43*C之后温度基本不变。

  粒子计数器测得数据及所计算的过滤器效率见。结果显示,过滤器加热前后过滤效率没有明显的变化,因此可以证明加热不会破坏过滤器。

  粒子大小屮m)加热前后过滤效率曲线另外,该高效过滤器加热前后的过滤效率没有明显变化,说明加热没有改变该过滤器的过滤性能。因此采用该实验方法进行杀菌具有一定的实际意义。

  5结语本文实验装置可解决空气过滤器的二次污染问题,可以用于P2、R3生物实验室的回风过滤系统灭菌。利用经过耐高温过滤器灭菌后的回风有助于节约能源,保障人员的安全。该装置可广泛应用于制药、医疗服务、食品等行业。