风机性能实验指导书

1、风机性能实验指导书韦红旗 张思群 编东南大学能源与环境学院2008年10月1. 平台概述风机性能实验台的系统示意图如图1所示，是个集风机性能实验、空气流量计标定实验于一体的综合实验平台。图1 实验平台系统图与风机性能实验相关的主要组成如下：（1） 风机包括四台实验风机，均用作送风机，依次称为1、2、3、4风机，1、2、4为离心式风机，3为轴流式风机，1、2风机的型号为C6-48，3风机的型号为T35-11-3.15-2，4风机的型号为4-72。（2） 管道与管件1、2、3、4风机出口对应的风管分别为DN100（98）、DN100（98）、DN200（207）、DN300（305），括弧内为实际

2、内径，单位mm。1风机进口直接通大气，出口风管末端配有节流风帽；2风机进口配有球形风口，出口风管末端配有节流风帽；3风机进口配有百叶窗风门，出口风管末端配有百叶窗风门；4风机进口配有百叶窗风门，出口风管末端配有球形风口。（3） 电机与控制每台风机与电机采用直联传动，电机均配有变频器，可实现变速运行。（4） 测量表计各台风机均配有出口静压、出口管道风量、转速、电功率测点以及相关表计。每条风道均配置两个风量测量装置，沿着流程的第一个（靠近风机的）为标准毕托管、第二个被标定的均速管（或其它型式流量计），风机性能实验只利用前者。风机进口压力可取大气压力，大气压力与室内环境温度用DPH-型智能大气压力计

3、。（5） 电气控制柜包括总电源开关、总电源电压、各台风机的启/停控制开关、变速调节变频调节器（带频率、电流显示，频率显示在上、电流显示在下）。（6） 参数监视柜包括风机性能参数（风机出口静压、标准毕托管动压、被标定的均速管动压、转速、电功率、大气压力、室温）的显示表计及计算机等。2. 实验目的（1） 帮助学生建立对风机及其基础理论知识的感性认识；（2） 熟悉离心风机的运行操作；（3） 掌握风机主要性能参数的测量，风机性能参数的修正，风机性能曲线、管路特性曲线的绘制等；（4） 为将来使用风机、进行风机性能研究打下良好的实践基础。3. 预备知识（1） 复习课本，掌握离心式/轴流式风机的结构、工作原

4、理、性能参数、性能曲线、相似定律及性能曲线的测试方法等；（2） 复习气体流动参数流量、流速、动压、静压、全压等的测量原理、方法和计算。4. 主要内容（1） 风机的一般性能实验包括在电机工频（50HZ）状态下，风机的流量、全压、功率、效率、转速的测量、计算与修正，绘制额定转速下的全压性能曲线、静压性能曲线、电功率性能曲线、装置效率（含电机和变频器）性能曲线。（2） 风机变速性能实验通过调节各台风机的变频器，控制风机在不同转速下运行，测试各台风机在不同转速下的性能曲线，绘制风机的通用性能曲线，验证相似定律特例比例定律的准确性。（3） 管路特性实验测试各风机在一定调门开度下的管路特性，绘制相应的管路

5、特性曲线。注：由于实验平台尚未完全竣工，部分仪表、设备的调试没有结束，暂只能利用1、2风机进行上述内容。5. 实验前的检查与准备以下检查与准备由实验指导教师负责进行，实验学生未经同意不得擅自进行操作。（1） 开启实验室两头和中间的窗户通风。（2） 墙上电气箱内的所有开关推上，仪表柜用的电源开关（在墙边的插座上）推上。电气柜总电源通电，各实验风机通电，各实验风机变频调节器通电（变频器频率、电流指示在0状态），检查各按钮、表计初始状态是否正确（电气柜电压表应指示在380V左右）。（3） 稍微调节实验风机变频器旋钮，使风机发生转动，检查转动是否正常（包括转向、振动、声响），检查正常后将变频器频率调整

6、至0。（4） 检查各风门操作是否灵活，如卡涩严重应对风门进行检查，必要时进行检修，排除故障。将各风门调整至全开状态。（5） 对实验学生进行分组，每台风机的实验可由4人左右完成，其中1名学生负责调节变频器频率，1名学生负责调节毕托管行程，1名学生负责调节风门，1名学生（小组长）负责实验数据的监视与记录。6. 实验工况建议按表1中的实验工况顺序进行，即每台风机进行5种风帽位置下、4种转速（频率）的性能测试，根据测试数据获得风机在4种转速下的性能曲线、5种风帽位置下的管路特性曲线。如想做超出表1中的工况，应事先做好相关准备，并把实验工况的内容、过程等向实验指导教师汇报，在征得同意后方可进行。7. 实

7、验过程与步骤以下过程在征得指导教师同意后由实验学生进行，如发现问题实验学生应首先及时通报指导教师。（1） 听实验指导教师讲解，熟悉实验现场、设备、表计（重点是实验风机、变频器调节器、调节风帽、参数显示表计）等，记录所实验风机及其电机的铭牌参数。（2） 将1、2风机的变频器调节旋钮缓慢、顺时针旋转（不可快速旋转到底），使电动机电源频率逐渐增大到50Hz，此时两台风机将以最大出力输送空气，稳定2分钟左右，开始进行工况1测试，各工况参数记录在“实验原始数据记录表”中。表1 1、2风机实验工况安排工况序号工况1工况2工况3工况4风帽状态全开电机频率50Hz45Hz40Hz35Hz工况序号工况5工况6工

8、况7工况8风帽状态1关18圈左右、2关15圈左右电机频率35Hz40Hz45Hz50Hz工况序号工况9工况10工况11工况12风帽状态1再关7圈左右、2再关4圈左右电机频率50Hz45Hz40Hz35Hz工况序号工况13工况14工况15工况16风帽状态1再关4圈左右、2再关4圈左右电机频率35Hz40Hz45Hz50Hz工况序号工况17工况18工况19工况20风帽状态全关电机频率50Hz45Hz40Hz35Hz（3） 工况1结束后，调整频率至45Hz，稳定2分钟左右，开始进行工况2测试；，直至工况4结束。按表1中的数据关小风帽开度，依次进行测试，直至工况20结束（每个工况调整好之后，稳定1分钟

9、左右再进行测试记录，每个工况记录4个毕托管位置处的动压见下面附注，实验过程中不要在风机进口、风管出口附近走动，以防引起运行扰动、数据不稳定）。（4） 工况20结束后，将频率调整至0，关变频器开关；将风帽调整至全开（风帽尖与风管出口截面平齐），为下组学生实验做好准备。（5） 本组实验结束后，实验数据请指导教师审核。（6） 当天全部实验结束后，最后一组学生应协作指导教师整理实验现场与设备，关断所有电源、关好实验室门窗等。附注：参考相关测试要求，对于1、2风管（DN100），本实验拟测试管内四点动压，半径分别为mm， mm，四点在毕托管标尺的位置分别是：24、42、91、108mm（标尺以其上缘为准

10、，四点依次称为：标1、标2、标3、标4）。8. 实验数据记录（1）实验基本情况实验日期： 2013.5.27 实验开始时间： 16:00 实验结束时间： 19:20 实验风机序号： 1 本风机同组实验学生： 易思强，胡寒 风机频率调节学生： 易思强 风帽调节学生： 韩立彰 毕托管行程调节学生： 胡寒 风机铭牌参数： 功率：2.2kw，全压：1163Pa，流量：3060m3/h，主机转速：2900r/min，介质名称：3.15A 电机铭牌参数： 电压：380V，频率：50Hz （2）实验原始数据记录表（见附表）9. 实验数据处理（1） 对各工况实验参数的数据进行预处理，抛弃误差较大的读数，计算各

11、参数平均值。 全开出口 静压/pa50HZ45HZ40HZ35HZ67.547.734.219.8毕托管动压标1261.7210.3156.0104.8标2393.8336.3246.7190.3标3392.7325.0254.3186.8标4346.5272.8214.7157.3风机转速2967.72670.02371.32080.0风机电功率0.920.730.550.40关18圈出口 静压/pa50HZ45HZ40HZ35HZ63.745.735.521.0毕托管动压标1231.0204.7150.3120.5标2406.8311.0252.5189.0标3393.2322.7269.

12、0201.8标4354.8238.2220.2177.5风机转速2966.32668.02370.32079.7风机电功率0.910.720.550.40再关7圈出口 静压/pa50HZ45HZ40HZ35HZ69.353.335.323.7毕托管动压标1263.0218.7178.0122.7标2384.7324.3259.0191.7标3410.0338.3263.5196.8标4343.2291.5225.5160.7风机转速2966.32869.02372.32079.0风机电功率0.910.730.550.41再关4圈出口 静压/pa50HZ45HZ40HZ35HZ65.752.03

13、5.222.5毕托管动压标1255.3207.5148.0114.7标2385.5325.5245.7191.3标3413.8325.5252.5199.2标4362.7280.2207.0162.8风机转速2966.32670.02371.02079.3风机电功率0.930.750.550.45全关出口 静压/pa50HZ45HZ40HZ35HZ259.8213.2172.3120.3毕托管动压标111.313.217.316.2标210.312.214.816.8标37.814.813.814.7标46.214.214.514.8风机转速2980.02680.02380.32086.0风机

14、电功率0.650.520.410.31（2） 按照风机性能参数的计算方法，计算各工况相关性能参数。风机全压计算中可不考虑风机出口截面至出口静压测点间的流动损失；风机与电机间的传动效率取1.0；电机效率取电机铭牌效率；变频器效率取1.0；空气密度按相关公式计算。50HZ流量全压有效功率轴功率效率转速全开0.1851416.277.16749.130.1032967.7关18圈0.1841410.275.52743.470.1022966.3再关7圈0.1855419.577.82743.470.1052966.3再关4圈0.1865420.078.33759.810.1032966.3全关0.0

15、295268.77.927531.050.0152980.045HZ流量全压有效功率轴功率效率转速全开0.1676333.855.94596.410.0942670.0关18圈0.1625314.951.17588.240.0872668.0再关7圈0.1697346.558.80596.410.0992869.0再关4圈0.1672336.756.30612.750.0922670.0全关0.0367226.88.324424.840.0202680.040HZ流量全压有效功率轴功率效率转速全开0.1461252.138.62449.350.0862371.3关18圈0.1477258.53

16、8.18449.350.0852370.3再关7圈0.1509266.840.26449.350.0902372.3再关4圈0.1445248.535.91449.350.0802371.0全关0.0386187.47.234334.970.0222380.035HZ流量全压有效功率轴功率效率转速全开0.1249179.622.43326.80.0692080.0关18圈0.1299193.225.10326.80.0772079.7再关7圈0.1284191.724.61334.970.0732079.0再关4圈0.1278189.524.22367.650.0662079.3全关0.039

17、3135.95.341253.270.0212086.0（3） 计算同频率的5个工况的平均转速，并将这5个工况的性能参数修正至该平均转速下的数值（利用相似定律）。2969.350HZ流量全压有效功率轴功率效率全开0.1852416.424477.2016749.53390.103056关18圈0.184286410.614975.59638744.22190.10168再关7圈0.185688419.924377.8987744.22190.104777再关4圈0.186689420.424878.40922760.57840.103196全关0.029394267.73527.8985375

18、29.14320.0148732711.445HZ流量全压有效功率轴功率效率全开0.186388371.218162.21073663.2660.104309关18圈0.180851350.46256.94868654.67060.096812再关7圈0.175633358.613660.85564617.26040.102037再关4圈0.185943374.443262.61108681.43770.10218全关0.040662251.28269.222557470.70050.0217082373.040HZ流量全压有效功率轴功率效率全开0.182944315.675248.35928

19、562.66810.107621关18圈0.185025323.825747.82849562.90550.106439再关7圈0.188875333.941450.39161562.4310.112143再关4圈0.180963311.206744.97156562.73930.100081全关0.048158233.80129.025175417.91030.0269432080.835HZ流量全压有效功率轴功率效率全开0.178301256.387632.0199466.52270.09798关18圈0.185465275.842135.83663466.590.109659再关7圈0.

20、183385273.792635.14886478.41580.104931再关4圈0.182502270.611434.58685525.01470.094075全关0.055941193.44587.602604360.51520.030018（4） 用EXCEL整理实验数据汇总表。（5） 根据实验数据汇总表，绘制4种平均转速下的风机性能实验曲线（简称“风机实验曲线”）；按50Hz平均转速的风机实验曲线，根据相似定律计算出其它3种转速下的风机性能曲线（简称“风机计算曲线”）。50Hz实验曲线45Hz实验曲线45Hz计算曲线 40Hz实验曲线 40Hz计算曲线 35Hz实验曲线35Hz计算曲

21、线（6） 根据实验数据汇总表，绘制5种出口风帽位置下的管路特性实验曲线（简称“管路实验曲线”）；对每种风帽位置按50Hz工况参数和坐标原点绘制抛物线（简称“管路计算曲线”）。管道计算曲线（7） 整理实验报告，回答后面的“实验思考题”，用A4纸打印报告。10. 纪律与安全事项（1） 进入实验室应遵守实验室有关规章制度，听从实验指导教师安排，认真听实验指导教师的讲解。（2） 实验时如出现仪器、设备等问题要及时向实验指导教师汇报，并由指导教师处理。（3） 不要未经实验指导教师同意，随意调整实验设备、电气控制柜、参数监视柜（包括其它实验装置）中的风门/阀门、传感器、变送器、引压管、按钮、旋钮、开关等等

22、。（4） 实验时要高度注意人身安全及设备安全（特别是女同学不要披长发，穿长裙、长丝带、长围巾等，以防卷入风机或电动机中），如出现危及人身和设备安全的情况，要及时切断总电源，积极协助指导教师作妥善处理。11. 实验思考题（1） 为什么在每个工况中的出口静压、毕托管动压的记录次数应相对多一些？一般来说，实验中参数记录频率主要取决于哪些因素？答：由于工况波动,以及电子显示仪过于灵敏,度数波动特别大，只有多组数据求平均值才能保证数据的准确性。参数记录频率主要取决于工况变化的快慢，参数的不稳定性，实验对精度的要求等。（2） “9.实验数据处理”中的“实验曲线”与“计算曲线”的误差怎样？为什么？答：由相似

23、定理得到的性能“计算曲线”的静压，全压，电功率较“实验曲线”较低，效率较高，50Hz为设计频率，故频率应较高，由于阻力等原因，静压，全压，电功率随转速下降减慢。管路“试验曲线”与“计算曲线”误差较小。（3） 如果实验用的表计都很准确，我们实验中获得的风机性能与真实性能有无差距，为什么？答：有，影响风机工作的因素有很多，不会与真实性能完全一致（4） 一般要求在出口风门关闭情况下启动离心风机，为什么本次实验可以不采用这种方法？本题与泵性能实验指导书中的思考题（4）相似，如在泵性能实验中回答了，本报告可不再回答。答：因为本实验在50Hz，最大流向的工况下的轴功率要小于电动机的轴功率，所以不会因为启动

24、电流过大这造成原动机过载。22工况序号工况1工况2工况3工况4风帽状态全 开电机频率Hz50454035开始时间16:3116:4116:4916:57开始大气压力kPa100100100100开始环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2出口静压Pa614733217047312571493419664537196845351769533518毕托管动压标124mmPa26319716310624820914810725620214810927323012310726823017710726219417793标242mmPa3802862351663803032

25、38166434442242205422326248205382353257205365308260195标391mmPa431341267197380315267192375306252186392311248192392343260175386334232179标4108mmPa347272213159375272194152330278209163340265209144330275248167357275215159风机转速rpm296826702373207929682671237120812967266923702080风机电功率kW0.920.730.550.40.920.730

26、.550.40.920.730.550.40.920.730.550.4结束大气压力kPa100100100100结束环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2结束时间16:3716:4716:5617:03工况序号工况5工况6工况7工况8风帽状态电机频率Hz35404550开始时间17:0517:1117:1817:25开始大气压力kPa100100100100开始环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2出口静压Pa624232187246322356443919594936236751392166423522毕托管动压标124m

27、mPa257226133113257226133166213168183104213204137119202210137121244194179100标242mmPa421302243196421319272196401312254197407287247195407320247206384326252189标391mmPa417339273201403324265200397319273196386317264208386312272208370325267198标4108mmPa37021023517536227722917434727719517933921020217538821023

28、0182323245230180风机转速rpm296626662369207829672668237020812966267023722080风机电功率kW0.910.720.550.410.910.720.550.410.910.720.550.40.910.720.550.4结束大气压力kPa100100100100结束环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2结束时间17:1017:1717:2317:31工况序号工况9工况10工况11工况12风帽状态电机频率Hz50454035开始时间17:3417:4517:5418:01开始大气压力kPa1001001

29、00100开始环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2出口静压Pa675533236759332470523422725635267248412068503627毕托管动压标124mmPa290204193111240216193117258191179128268213161136268250171134254238171110标242mmPa388320244200388328248177379320270207368320258184383317270192402341264190标391mmPa396321267203402336241203405351

30、252207427337263190428321276190402364282188标4108mmPa346256243168351310223159346277216159326290216155367297220163323319235160风机转速rpm296629682370207729672969237220812966267023752079风机电功率kW0.910.730.5550.410.910.7370.5550.410.920.7370.5550.410.920.7370.5550.41结束大气压力kPa100100100100结束环境温度25.225.225.225.22

31、5.225.225.225.2结束时间17:4317:5318:0018:08工况序号工况13工况14工况15工况16风帽状态电机频率Hz35404550开始时间18:0918:1618:2318:29开始大气压力kPa100 100100100开始环境温度25.225.225.225.225.225.225.225.2出口静压Pa705336236252302361523722675539256647342168533521毕托管动压标124mmPa25623116811028421312895248207169118284198143113202198151115258198129137标242mmPa364320239190405314238196410332255175395346250212369334249