DB31∕T 958-2015 船用风机运行效率的测试及系统优化技术规范

船用风机运行效率的测试及系统上海市质量技术监督局发布I为配合全球风机(功率125W~500kW)效率进行监管，促进船用风机进行规范化普查测试、收集系统优化设计的基础资料，从而促进船用风机提高运行效率、实现节能减排，特制定本标准。本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由上海市发改委、上海市经信委、上海市质量技术监督局共同提出。本标准主要起草单位：上海交通大学、中船重工704研究所、中国船舶工业集团公司708研究所、上海伯奴力能源环境科技有限公司、上海尔华杰机电装备制造有限公司、上海宝丰机械制造有限公司、上海通用风机股份有限公司、上虞市艾孚通风设备有限公司、江苏兆胜空调有限公司。1本标准规定了船用风机运行效率的测试方法及系统节能改造的优化技术。本标准适用于各类型的船用风机。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。3术语和定义系统效应影响值systemeff风机进口或出口边界条件所引起的风机性能损失值。带有弧形导流罩的总压测管totalpressuretesttubewithcircularfairing测试用进口集流器inletconebellmouth设置在风机进风口端的集流器，其形式可制成弧形或4风机运行效率的测试方法4.1.1风机现场测试类型有以下五种：2b)进出口均设接管的离心风机；c)并联离心风机；d)带进口接管和带出口接管的轴流风机；e)进出口均不设接管风机。作以下统一规定。平面1:风机进口平面；平面2:风机出口平面；平面3:用以确定流量的皮托静压管排平面(截面);平面4:测量风机上游静压的平面；平面5:测量风机下游静压的平面。性外，还应将系统效应△psy一并考虑后选用。压值可按下式确定：pst=pe一ps-pa+△psyl+△ps₂+……+△psyPsf——风机静压值，单位为帕(Pa);ps₁——风机进口平面1处静压，单位为帕(Pa);Ps2——风机出口平面2处静压，单位为帕(Pa);pd₁——风机进口平面1处动压，单位为帕(Pa);系统附加阻力，单位为帕(Pa)。34.4.1进口不带接管和出口带接管的风机测试(见图1)扩散器耳a)如风机设有可变进口导叶属风机的组成部分。测试过程中将导叶固定在风机实际使用工况b)选择在风机扩散器端部附近的平面3上测动压值pas,求在同一平面上测得静压p值的平均值。选平面3在扩散风道内并不是理想的，因为风机出口区域存在紊流，但此例中除平面3外，找不出其他更合适的位置。皮托静压管应按图示取向，使其顶部方向与预想气流方向一c)对进口不受限制的风机，其进口处ps和动压pa之和可认为是零，与在距风机进口足够远的一点上测得的相同，即ps+pa=px+pax=0,上述想法考虑和消除了在风机进口测量动压44.4.2进出口均带接管的风机测试(见图2)平面图平面图静压测量孔12L3侧视图出口侧视图图2进出口均带接管的风机说明：量静压的平均值，借此确定ps₈平面3的位置是在皮托静压管的端部，并测量其面积。b)在风机进口处的法兰接口上设4个静压测孔，在风机出口附近也设有4个孔，分别求出二处每个孔上测得的压力平均值，从而确定ps₁和ps值。c)计算风机静压pst=pe-p-pa+△py+△pey考虑弯管置在风机进口处，故用△pyu修正影响；风机出口与下游弯管间的风管长度不够，用△py₂修正影响。5a)该风机带有出口调节风门，试验期间应将出口调节风门的叶片置于实际使用工况点位置。c)4个静压力测量孔位于出口调节风门和排气室之间的短管上，在调节风门在实际工况点时，测出每孔上的压力的平均值，借以确定每台风机的ps₂。e)每台风机的出口与排气室间的风筒长度不够时，用△psy₁修正其影响。计算风机静压psf=ps₂+△psyt。64.4.4轴流(混流)风机测试(见图4)1——整流叶片；2——静压测量孔；3——4段弯筒R/D=1(典型的);4——芯筒。致系统效应值的增大、风机性能下降，设计管网时应予控制。b)选择测量平面3位于直风筒下游，测量求得pd₃值。c)4个静压孔位于风机出口风筒接口的端部附近，在横截面1和2中求得。d)图中所示△pyu用于修正风机进口与风机上游弯管的风筒长度不足所产生的影响；△p用于修正风机出口与风机下游弯管间的风筒的长度不足所产生的影响。74.4.5进出口均不设接管的风机的测试(见图5)3图5顶部无连接风筒的通风机a)试验对象为舱顶通风装置。b)用平面3的横截面测动压的均方根值，该平面位于风机入口侧的风筒处。在相同横截面处测定静压平均值，确定pds。横截面面积A₃(为试验而安装的临时风管横截面)是方形的。横截面选择按最大许可尺寸确定。为了减少入口损失，风筒入口端是扩散状的。c)计算风机静压力：ps=psz一psi-pa=p-(psi+pa)5船用风机主要性能参数测定方法5.1流量测试方法5.1.1集流器法在风机进口处装设测量用圆弧形或锥形收敛状集流器，可测得相对静压值(为负压)。若进气管截面积为A₁,则通风机进口流量为：Q——流量，单位为立方米每秒(m³/s);A₁——集流器结构尺寸，见图6;φ1——流量系数；圆锥形标准集流器φ₁=0.98;圆弧形标准集流器φ₁=0.99;p——通风机进口处空气密度，单位为千克每立方米(kg/m³);|pst|——集流器测得的进口气流静压绝对值，单位为帕(Pa)。8DB31/T958—2015三照8图6集流器结构尺寸如风机进口空间狭小，不能安装如图6中a)或b)所示的集流器，则可自行制作紧凑尺寸(小型)集流器，在安装使用前可在试验室中先作流量系数的校正试验，使用时按校正值进行计算。5.1.2毕托管法5.1.2.1由于边界层的影响，管道截面上流速是不均匀的，需要求出截面上的平均流速。首先要测得截面上各点的流速，然后取得平均流速。在矩形风管内，测量平均风速时，先将矩形断面划分成若干相等的小截面。这些小截面应尽可能接近正方形，每个小截面的面积不大于0.02m²,且小截面的个数应不小于9个，如图7所示。然后在每个小截面的中心，即对角线的交点处测定流速。测出各小截面的流速迭加起来，除以小截面数，而得平均流速。关于测点a、b的间距，当气流不均匀时取小值，当气流均匀时可相对取大值。图7矩形风道的测点分布AaB图8圆形风道的测点分布5.1.2.2在圆形风管内测定断面平均流速时，应将风筒的圆形截面分成若干个等面积圆环，各环共用一个圆心，测点位于测量截面对称轴上。如图8所示，在各等面积的平均半径处测得其动压值，求得平均动压值后，可计算求得该截面上的平均速度。各测点距中心的距离按下式计算：9R,——从风管中心到第i个点的距离，单位为毫米(mm);R——风管直径，单位为毫米(mm);i——从风管中心算起的圆环顺序号；n——风管断面上划分的圆环数目。5.1.2.3圆形管道断面所划分的环数取决于风管直径大小，划分的环数越多，测量就越精确，一般推荐选用的环数见表1。表1推荐选用的环数1000以上圆环数56785.1.2.4风管断面平均动压pa是由断面划分的各小截面上所测得的动压值，利用下式计算平均动压值：pa,pdz,pds,…,pdn——用毕托管在测点1,2,3,…,n处所测得的动压值，单位为帕(Pa)。在实际测量中测量截面可能会处于气流不稳定区域，因此，某些测点上的动压值读数可能是零或负数(有漩涡产生，使气流倒流)。在计算平均流速相应的动压值时可设负值等于零。5.1.2.5流量测点位置的选择要根据通风机的不同现场测试类型来确定，作为送风用途的风机，流量测点一般设在靠近风机入口的直管段上，并要求从测点到通风机入口这段管道不漏风；不带进风管的通风机，可在通风机入口端临时安装一段直管(直管长度一般应大于直径的4~5倍)。如进口空间长度不够，可在出口风筒直管段上设置流量测点，或在风机吸入口加装紧凑型集流器测流量，其流量系数应先经校正测试求得。对没有条件满足测定要求的直管段，可采用增加流量测点的数目来弥补这一不足，实践证明这种用增加测点的办法，测定的流量的精确性相对很高，可以满足实际要求。5.2压力测定采用L型毕托管或背靠式毕托管，再配置压差显示仪，可测量气流在该截面上的总压、静压和动压，还有带有集流罩的毕托管和全压管都可供测量总压使用。5.3转速测量常用仪表有光电转速传感器和转速数字显示仪，这种仪表精度高、误差小，而机械转速表误差相对较大。5.4风机轴功率的测量PN5.4.1用功率表直接测量电动机的输入功率Pm,则：电机输出功率PN=7m·PmPN——电机输出功率，单位为千瓦(kW);5.4.2采用直流电机驱动，则通风机的轴功率PN为：DB31/T958—2015式中：PN——通风机轴功率，单位为千瓦(kW);I——电流值，单位为安培(A);V——电压，单位为伏特(V);7m——直流电机效率，%。5.4.3采用交流电机驱动，则电动机的输出功为：式中：PN——电动机输出功率，单位为千瓦(kW);V——电压，单位为伏(V);V——电压表读数，单位为伏(V);I——电流表的读数，单位为安(A);7m——电机效率，%。5.5空气密度的测量用大气压力计及温度计分别测定大气压B和温度t值，则空气密度按下式计算：式中：P——实测状态空气密度，单位为千克每立方米(kg/m³);t——实际测得气温，单位为摄氏度(℃);B——实测大气压，单位为千帕(kPa);5.6风机运行效率计算式中：η——风机运行效率，%;Qs——通风机秒流量，单位为立方米每秒(m³/s);pe=ps+pd式中：Pst——风机静压，单位为帕(Pa);pa——风机出口断面处动压，单位为帕(Pa)。6系统优化技术与要求6.1在制定系统优化技术方案前，首先根据系统功能要求，审核各部件的选择及其安装位置的合理性，重点是审核风机设置位置的合理性，按以下三条原则审核：a)力求输送能耗的最小化，简化管网走向，合理选择流速，实现降低输送能耗。b)力求