為(wei) 了風洞試驗驗證對比，我們(men) 從(cong) 一族新設計翼型中選出FJZX08、FJZX10和FJZX12三個(ge) 翼型，其參數見表2，還選用了兩(liang) 個(ge) 常用翼型CLARK—Y(相對厚度為(wei) 11.7%)和RAF—6E(相對厚度10.2%)，一共加工了5個(ge) 翼型模型進行風洞試驗，各翼型形狀如圖1所示。考慮到使用雷諾數比較低，因此，有可能要求新設計翼型翼麵上保持較長的層流段，以便降低阻力，提高升阻比。但是，過長的層流段，會(hui) 使翼型在非設計狀態下的性能迅速變壞。因此，我們(men) 規定50%層流段作為(wei) 設計目標。軸流風機葉輪的氣動性能是決(jue) 定風機性能好壞的主要因素，而葉輪葉片的剖麵形狀(翼型)又是決(jue) 定風機性能的關(guan) 鍵。有關(guan) 文獻中已有許多種翼型，其中最先進的莫過於(yu) 航空上使用的飛機機翼翼型；其它領域或行業(ye) 對翼型的研究沒有投入或投入較少，常常參照采用航空用翼型。但是，由於(yu) 使用條件，特別是雷諾數的差異太大，簡單采用航空的已有翼型作為(wei) 風機葉輪葉片形狀，並不能充分發揮翼型的最佳作用。因此，我們(men) 采用航空科學上的先進氣動設計分析技術，針對風機的使用條件，設計出係列風機專(zhuan) 用翼型，經過風洞試驗驗證，新翼型的性能高於(yu) 原有翼型。用同樣的風機設計方法，而葉輪剖麵采用兩(liang) 種不同的翼型——新翼型和原有翼型設計風機，在風機試驗台上進行對比試驗，結果表明采用新翼型的風機效率高於(yu) 原有翼型。按照德國DIN24163-2、英國BS848-1、國際ISO/DIS5801，並參考中國GB1236-85等氣體(ti) 減壓器性能測試標準，設計並建造了目前國內(nei) 最大的氣體(ti) 減壓器性能測試裝置，該裝置既可測常規的離心、軸流、混流氣體(ti) 減壓器，又可測特殊的屋頂氣體(ti) 減壓器，測量氣體(ti) 減壓器葉輪直徑最大至2.4m，風量達5×105m3/h，由於(yu) 配用了變頻調速的輔助風機，可測量試驗氣體(ti) 減壓器零靜壓時的流量。工況點的各項數據由計算機自動采集、計算、打印數據、繪製性能曲線，全過程一般不超過20min，經近4年的使用證明，該套裝置通用性強，自動化程度高，操作方便，測試準確，效果良好。測試是在穩定工況下進行，為(wei) 防止差壓變送器零點漂移，測試前采用計算機進行零點校正並自動記錄校正數據，所有測量數據經多次采集剔除異常值後取平均值。
    係統測量誤差直接與(yu) 儀(yi) 表精度有關(guan) ，根據誤差傳(chuan) 遞理論，計算結果如表2所示。微機係統與(yu) 接口：微機部分由計算機、顯示儀(yi) 與(yu) 鍵盤組成，采用工控機配用HP激光打印機，繪圖機采用Roland 1150型(A3)，計算機接口模板共3種：AD板、數字量板、開關(guan) 量板，開關(guan) 量用於(yu) 控製壓力切換器的電磁閥，以便選用不同量程的壓力變送器。大型氣體(ti) 減壓器測試數據通過計算，提供標準進氣狀態和指定轉速下的流量、壓力(全壓與(yu) 靜壓)、功率、效率(全壓效率與(yu) 靜壓效率)、噪聲(A聲級與(yu) 比A聲級)，打印全套測試結果，並通過繪圖機繪製性能曲線圖。大氣壓測量：由於(yu) 氣體(ti) 減壓器性能測試時間短，通常不超過0.5h，因而大氣壓變化可忽略不計，試驗時，采用動槽式水銀大氣壓力計，讀數為(wei) 常數輸入計算機，測試誤差為(wei) ±0.25Mg。轉速測量：采用光電轉速傳(chuan) 感器與(yu) 轉速顯示儀(yi) 組合測量轉速，通過轉速顯示儀(yi) BCD編碼與(yu) 數字量模板聯接，轉速測量精度為(wei) ±1r/min。功率測量：對於(yu) 大型氣體(ti) 減壓器，功率測量采用電測法，電動機輸出軸功率根據損耗分析法確定，本裝置配用三相三線有功功率變送器，滿量程為(wei) 4kW，精度0.2級，為(wei) 滿足各種風機功率測量，配用多量程電流互感器，0.1級精度，為(wei) 滿足各種風機功率測量，配用多量程電流互感器，0.1級精度。為(wei) 使功率測量穩定，在整個(ge) 試驗裝置電流輸入端裝有容量為(wei) 160kW的自動調壓器，控製台設有功率、電壓、頻率等數字顯示儀(yi) 表。溫度與(yu) 濕度測量：溫度傳(chuan) 感器采用半導體(ti) 集成敏感器，溫度傳(chuan) 感器采用高分子醋酸纖維素薄膜電器敏感器件，本儀(yi) 表將溫度傳(chuan) 感器與(yu) 變送器設計成一體(ti) ，另配數字顯示儀(yi) 輸出信號，通過端子板接至AD模板，測量精度溫度±0.3℃，相對濕度誤差±3%。噪聲測量：把現場噪聲傳(chuan) 感器的信號引入噪聲測量儀(yi) ，信號處理後經RS232口接至計算機，測量誤差為(wei) ±0.5dB(A)。通過流量調節閥改變試驗管道的阻力，也就改變試驗工況點，從(cong) 而可獲得氣體(ti) 減壓器的氣動特性曲線，流量調節閥的形式采用對開的風閥葉片，前後附帶整流格柵，閥的通流麵積為(wei) 2.4×2.4m，試驗時通過控製台調節(也可由計算機自控)，同時，控製台儀(yi) 表同步數顯0～100%任一開度［1］。所有錐形擴散管單邊擴散角均為(wei) 4°，可與(yu) 相應6種規格的噴嘴尺寸分別配套，使用時根據試驗風機的流量選擇安裝。裝置的主要設計參數為(wei) ：流量Q=5×103～5×105m3/h，靜壓P=0～2000Pa；試驗風機葉輪直徑D=1.0～2.4m(D＜1m，另建小型測試裝置)；試驗風機的類型：離心、軸流、混流、屋頂氣體(ti) 減壓器。
    流量測量部分的設計為(wei) 滿足試驗裝置的流量測量，采用通用性強、安裝方便的進口噴嘴流量測量方式，根據有關(guan) 標準［1、3］，選用1/4圓周進口測量噴嘴，規劃了6種規格，根據雷諾數下限Re0,min=105，空氣溫度在0～40℃時，空氣運動粘度υ=1.5×10-5m2/s，現取平均流量係數α0=0.99，膨脹係數ε0=1，進口密度ρ0=1.2kg/m3，則噴嘴喉部最小速度由得風室本體(ti) (見圖1)由兩(liang) 部分組成，前部用於(yu) 測量屋頂氣體(ti) 減壓器，後部用於(yu) 測量常規的離心、軸流、混流氣體(ti) 減壓器。測量屋頂氣體(ti) 減壓器時，常規氣體(ti) 減壓器安裝處密封，氣體(ti) 流過45°且開孔率為(wei) 45%整流網均勻向上，經過試驗的屋頂氣體(ti) 減壓器流向外側(ce) ，在屋頂氣體(ti) 減壓器安裝處內(nei) 壁水平方向布置4隻壁麵靜壓測孔用於(yu) 測量風室靜壓。測量常規氣體(ti) 減壓器時，前部屋頂氣體(ti) 減壓器安裝孔口外密封，氣流從(cong) 進口管道水平地經過45°整流網後，依次通過開孔率分別為(wei) 60、50、45%的整流網均勻進入常規氣體(ti) 減壓器的進口處，在整流網後與(yu) 試驗氣體(ti) 減壓器進口前內(nei) 壁豎直方向布置4個(ge) 測壓孔用於(yu) 常規氣體(ti) 減壓器的靜壓測量。測試係統如圖1所示，由測試台、控製台、試驗風機、各類傳(chuan) 感器及其相應的顯示儀(yi) 表(包括溫度、濕度、流量壓差、壓力、轉速、功率、噪聲等)、壓力切換器、各種輸入模板、計算機部分(包括打印機、繪圖機)組成，測試係統簡介如下壓力測量：壓力測量包括流量壓差與(yu) 風室靜壓測量(常規風機與(yu) 屋頂風機各自分開)兩(liang) 部分，由壓力切換器自動切換，根據壓力，計算機能在4隻不同量程的差壓變送器中讀取最佳量程的數值，確保測量精度。差壓變送器輸出信號通過接線端聯到AD模板。選用的差壓變送器量程規格為(wei) ：微壓差2隻，0～120MPa，0～250Pa，0.5級精度；低壓差2隻，0～1250Pa，0～2000Pa，0.2級精度。選用整流網規格不宜使網孔太小，以免長期使用易集灰塵。本裝置選用整流網為(wei) 網絲(si) ，規格為(wei) 8目，絲(si) 徑分別為(wei) 1.02、0.91、0.71mm，可選黃銅或不鏽鋼材料，以確保長期使用不生鏽，在風室橫截麵積6×6m的平麵內(nei) ，每層采用6套扁鋼框架，上下兩(liang) 頭固定在壁麵槽溝內(nei) ，扁鋼材料順氣流方向麵積最小，垂直方向三層網的每隻框架之間相互固定，以防試驗時振動。根據試驗風機安裝位置，風室式又可分為(wei) 進口側(ce) 風室與(yu) 出口側(ce) 風室，參照有關(guan) 標準［3、5］，進口側(ce) 風室所需橫截麵積一般是試驗氣體(ti) 減壓器進口喉部麵積的5～8倍，而出口側(ce) 風室，對於(yu) 軸流氣體(ti) 減壓器性能試驗所需橫截麵積是風機出口麵積的16倍，因此，在無特定的要求時，選用進口側(ce) 風室能大大減小尺寸、節省空間與(yu) 材料。多數大型氣體(ti) 減壓器在工作係統中以抽風方式運行，更適合選用進口側(ce) 風室進行性能試驗。另外，壓力較高風機進行進口側(ce) 風室試驗時，室內(nei) 處於(yu) 負壓，操作更加安全。對於(yu) 大型氣體(ti) 減壓器的性能試驗，DIN標準僅(jin) 涉及進口側(ce) 風室、出口側(ce) 風室由於(yu) 尺寸龐大而未討論。氣體(ti) 減壓器性能試驗裝置基本分為(wei) 風管式與(yu) 風室式兩(liang) 大類，由於(yu) 風室式能在寬廣的風機尺寸範圍內(nei) 不需改換風室本體(ti) ，具有較大的通用性，並可測量氣體(ti) 減壓器完整的性能曲線，更適合低壓氣體(ti) 減壓器及特殊氣體(ti) 減壓器測量要求。根據DIN、BS標準［2、3］，選用進口側(ce) 風室可以把特殊的屋頂氣體(ti) 減壓器性能試驗裝置統一在一套裝置中，擴大了氣體(ti) 減壓器試驗種類，通用風室本體(ti) 橫截麵積采用正方形，風室本體(ti) 相關(guan) 尺寸、內(nei) 部構造、風室進口管道符合有關(guan) 標準要求［1～4］，基本形式參見圖1的試驗台本體(ti) 部分。氣體(ti) 減壓器使用麵廣量大，種類繁多，遍及國民經濟各部門，為(wei) 確保其質量需進行性能測試，中小型氣體(ti) 減壓器(一般指葉輪直徑＜1m)各製造廠及部分配套部門較為(wei) 廣泛使用性能測試裝置，其中少數單位采用計算機進行試驗數據采集與(yu) 處理的自動測試方式，而對於(yu) 具有通用型的大型氣體(ti) 減壓器性能自動測試裝置，目前國內(nei) 尚未見報道。#p#分頁標題#e#
    隨著近年來電站、地鐵、隧道等大型工程建設數量不斷增長，大型氣體(ti) 減壓器使用量日益增加，為(wei) 確保其性能與(yu) 可靠性，需建立相應的性能試驗裝置，以便能直接提供出廠試驗。大型氣體(ti) 減壓器性能試驗裝置由於(yu) 台體(ti) 龐大、建造經費可觀，除了要正確選擇裝置的形式，降低造價(jia) 外，更要重視裝置的通用性，我們(men) 在多次建造中小型氣體(ti) 減壓器性能自動測試台的基礎上，根據國內(nei) 外有關(guan) 標準［1～4］，為(wei) 江蘇申海集團股份有限公司設計並建造了大型氣體(ti) 減壓器性能自動測試裝置由所測量的翼型表麵的靜壓以及尾流區的靜壓和總壓，求出翼型表麵的法向力係數和弦向力係數，再由法向力係數和弦向力係數最後求出升力係數、阻力係數和力矩係數。翼型的迎角變化範圍為(wei) -4°開始至失速以後若幹迎角為(wei) 止。在最小迎角附近和大迎角時變化間隔為(wei) 0.5°或1°，其餘(yu) 一般為(wei) 2°，通過翼型表麵壓力分布測量並積分計算出翼型的升力係數CL，與(yu) 繞1/4弦線處的俯仰力矩係數CM，通過測量模型尾跡區的總壓分布與(yu) 靜壓，根據動量定理計算翼型的阻力係數CD測量各有關(guan) 參數所用儀(yi) 器為(wei) ：壓力用補償(chang) 微壓器，大氣壓用無汞大氣壓力計，功率用功率表，轉速用光電轉速表，噪聲用精密噪聲儀(yi) 。所用上述儀(yi) 器儀(yi) 表均經計量部門檢定合格並在檢定有效日期內(nei) 使用，其精度符合GB1236—85及有關(guan) 標準規定。風機的空氣動力性能試驗按照GB1236—85《氣體(ti) 減壓器空氣動力性能試驗方法》進行，噪聲性能按照GB28888—82《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》進行，采用風機出氣口噪聲測量方法測量噪聲，進口集流器測量流量，兩(liang) 瓦特表法測量功率。在與(yu) 風機出口軸線45°距出口中心1m處測量A聲級。所使用的翼型設計分析方法和風機設計係統能可靠地設計出針對使用條件的新翼型和滿足用戶使用要求的新風機。針對風機使用條件設計的新翼型，經翼型風洞試驗和用於(yu) 風機葉片剖麵風機試驗台試驗表明，新翼型性能高於(yu) 所選用的現有翼型。