| 小型風機氣流特性測試技術的研究
鄔顯光
(蘇州斯奧克微電機制造有限公司，江蘇蘇州215104)
O引言
小型風機(一般指葉輪直徑小于500mm、輸入功率小于750 w、****風量為70m3/min、****靜壓為900Pa的風機，以下簡稱風機)在電子工業自動化技術、軍用電子設備、空調凈化設備、辦公室自動化系統和醫療等系統中使用越來越，廣泛，它適用于各種設備的通風、凈化及各種電子設備的強迫通風散熱，其使用范圍遍及海、陸、空等領域，其需求量大、需求面廣，是一種極有生命力和前途的微電機產品。
風機的氣流特性是風機的主要性能指標，它是風機在額定電壓(或額定頻率下)工作時風機產生的靜壓Pst和產生的風量Q之間變化關系曲線，典型的軸流風機氣流特性曲線如圖1所示，其曲線和縱橫坐標的交點即為風機的****靜壓Pstmax和風機的****風量Qmax，通常在風機制造廠的產品樣本和技術標準中均規定了兩個數值的額定值。
然而實際的風機在某一系統中的工作點應是由該系統的阻抗曲線和風機氣流特性曲線共同決定。圖1為系統A和系統B的阻抗曲線，其實風機在系統A和B中，工作點即為A和B，分別產生靜PA、PB，風量是QA和QB，顯然由圖l知系統A的阻抗比系統B來得大。根據國外文獻的介紹，風機****運行點約在百分之六十～百分之七十五QMAX附近，屆時可得到風機的****效率和最小噪聲，因此準確地測試風機的氣流特性曲線對風機制造廠和用戶是至關重要的，它反映了風機的技術水平，并提供用戶選擇使用風機的參考。
本文著重闡述小型風機氣流特性測試的兩種方法，并進行比較和分析。
1進氣風管測試和裝置
該測試方法由GB2658培1《小型工頻軸流風機》中進氣實驗裝置決定，該測試標準引用GBl236—76通風機性能實驗方法中進氣實驗裝置的有關標準。我國小型風機從開始生產到目前一直使用這種測試方法，采用這種測試方法時對應不同的風機號(即風機直徑)必須設計和制造相應的風管，因此對具有十幾種風機號的系列來講，就要具備十幾個這樣的風管實驗裝置，顯然比較累贅。另外這種測試裝置具有不可避免的缺點，由于風管的直徑較小(****的不超過300㈣)，因此在其風管中阻力系數過大，實際測量得的Pstmax就會降低。由于在GB2658—8l標準中規定進氣風管的流量系數均為0．99，實際上由于風管中阻力系數，其實際值達不到O．99，因此根據此流量系數計算出來的Qmax值一般要偏大，另外一個致命的缺點是由于風管內部不可避免地存在著阻力，因此用這種風管測試時不可能測到靜壓為零時的****風量Qmax，傳統的做法是如圖2中，風機在測試全開點中計算出來的A點坐標為(Pst，Qmax)要用人工的方法進行處理，使其延長到橫坐標便獲得Pst=0時****風量Qmax。
除了Pstmax,Qmax的確切值外，其氣流特性曲線的中間部分，即用戶使用風機的曲線部分測試的結果和國外樣本上所見的藍線有較大的差異。最后是用本裝置需要人工采集數據、人工控制工況點、手工計算結果和繪制氣流特性益線，帶來了繁重的工作量和不必要的誤差。
2出氣風室測試方法和裝置
出氣風室測試裝置按美國空氣動力和調節協會(AMcA)2lO一74標準“風機性能試驗的試驗方法”中“風室中裝有多噴嘴的出氣風室裝置”來進行風機氣流特性測試。該測試裝置已在世界上工業發達國家如美國、德國、法國和日本生產風機的公司普遍采用，并公認是目前風機氣流特性測試領域中最可信賴的。下面介紹該風室的特點(如圖3所示)。
(1)該風室內徑為1600 mm，因此截面較大，風室內部阻力系數很小，并且由于內部有六層通流面積不等的整流網，因此風室內的氣流遠比風管要均勻的多，因此在風室中測量靜壓校準。另外在風室中設有15個大噴嘴，3個小噴嘴，通過不同的噴嘴組合來實現相當寬度風量范圍的不同要求，即用這個裝置可以滿足所有風機的氣流特性范圍：風機的****風量O．6～70 m5／min，風機的****靜壓20～900 Pa，風機的風葉直徑不超過500 mm，測試風機對象可為軸流、離心和貫流式風機。
根據圖3，在實際測試風機氣流特性時，要根據表1的規定對不同風機采用不同噴嘴的組合。采用噴嘴的不同組合是為了使在測量不同風量范圍時其小噴嘴的雷諾數不小于12000和平均流速小于16 m/s的要求，這樣就進一步提高測試的精度。
(2)調節風機的工況點采用電動調節閥門來執行，并完成整個試驗曲線所需要的十余個工況點，可以完全實現人工控制。
(3)增加了輔助風機系統，其目的是為了在測試風機****風量Qmax(Pst=0)時依靠輔助風機在風室中進行抽吸，以克服風室中殘余的阻力，依靠調節輔助風機的轉速和調節輔助閥可真正的測試到靜壓為零時的****風量Qmax。
(4)人工采集完數據后，將其中數據輸入微機系統，由所提供的數據計算軟件AMcA。AMcAFOR進行自動處理計算，再由GRAPHER繪圖軟件采用人機對話方式自動給出氣流特性曲線,上述結果可以配套保存，并隨時打印文件，整個數據處理系統均是自動完成的，做到了迅速、準確、可靠。
(5)采用這種出去風室裝置也是和風機的實際使用狀態一即在出風口產生的風量和靜壓來作為設備的通風冷卻或凈化狀態相符合。
3驗證結果
本公司的小型風機氣流測試裝置經多次反復驗證，與國外風機制造公司如ebm、Comairrotron公司提供的風機和樣本的氣流特性曲線進行了比較，其測試值的誤差均在+百分之五之內，完全符合氣流特性的檢測標準要求。
4結語
對比了兩種測試方法結果表明，用美國AMCA210．74標準設計的出氣風室測試風機的氣流特性曲線能準確地測試風機的氣流特性曲線，也和風機的實際使用狀態相符合，因此較客觀和真實地反映了風機的工作狀態。此外按GB2658—81中規定的進氣風管測試方法，由于其風管阻力較大，所取的流量系數(ψO .99)又偏大，因此其測量誤差較大，宜改用出氣風室裝置取代之。
該裝置能準確、全面、完整的對小型風機的主要性能指標——氣流特性曲線進行測試，對開發新品種規格風機并研究國外先進風機技術具有十分重要的作用。
該裝置的完成大大提高了蘇州斯奧克微電機制造有限公司風機的聲譽，并為產品開拓海外市場創造了較好的外部條件。
參考文獻
[1]中華人民共和國國家標準GB／T2658一1995小型交流風機通用技術條件
[2]鄔顯光小型風機氣流特性測試技術的研究會議論文集，中國電子工業微特電機專業情報網，1993
[3]黃希程，陳行根小型風機氣動特性測試裝置的研制[J]流體機械，1 994，22(1)：25—29 |
