为了风洞试验验证对比,我们从一族新设计翼型中选出FJZX08、FJZX10和FJZX12三个翼型,还选用了两个常用翼型CLARK—Y(相对厚度为11.7%)和RAF—6E(相对厚度10.2%),一共加工了5个翼型模型进行风洞试验,各翼型形状如图1所示。考虑到使用雷诺数比较低,因此,有可能要求新设计翼型翼面上保持较长的层流段,以便降低阻力,提高升阻比。但是,过长的层流段,会使翼型在非设计状态下的性能迅速变坏。因此,我们规定50%层流段作为设计目标。轴流风机叶轮的气动性能是决定风机性能好坏的主要因素,而叶轮叶片的剖面形状(翼型)又是决定风机性能的关键。有关文献中已有许多种翼型,其中先进的莫过于航空上使用的飞机机翼翼型;
其它领域或行业对翼型的研究没有投入或投入较少,常常参照采用航空用翼型。但是,由于使用条件,特别是雷诺数的差异太大,简单采用航空的已有翼型作为风机叶轮叶片形状,并不能充分发挥翼型的佳作用。因此,我们采用航空科学上的先进气动设计分析技术,针对风机的使用条件,设计出系列风机专用翼型,经过风洞试验验证,新翼型的性能高于原有翼型。
用同样的风机设计方法,而叶轮剖面采用两种不同的翼型——新翼型和原有翼型设计风机,在风机试验台上进行对比试验,结果表明采用新翼型的风机效率高于原有翼型。按照德国DIN24163-2、英国BS848-1、ISO/DIS5801,并参考我国GB1236-85等气体减压器性能测试标准,设计并建造了目前国内大的气体减压器性能测试装置,该装置既可测常规的离心、轴流、混流气体减压器,又可测特殊的屋顶气体减压器,测量气体减压器叶轮直径大至2.4m,风量达5×105m3/h,由于配用了变频调速的辅助风机,可测量试验气体减压器零静压时的流量。工况点的各项数据由计算机自动采集、计算、打印数据、绘制性能曲线,全过程一般不超过20min,经近4年的使用证明,该套装置通用性强,自动化程度高,操作方便,测试准确,效果良好。测试是在稳定工况下进行,为防止差压变送器零点漂移,测试前采用计算机进行零点校正并自动记录校正数据,所有测量数据经多次采集剔除异常值后取平均值。
系统测量误差直接与仪表精度有关,根据误差传递理论,计算结果如表2所示。微机系统与接口:微机部分由计算机、显示仪与键盘组成,采用工控机配用HP激光打印机,绘图机采用Roland 1150型(A3),计算机接口模板共3种:AD板、数字量板、开关量板,开关量用于控制压力切换器的电磁阀,以便选用不同量程的压力变送器。大型气体减压器测试数据通过计算,提供标准进气状态和指定转速下的流量、压力(全压与静压)、功率、效率(全压效率与静压效率)、噪声(A声级与比A声级),打印全套测试结果,并通过绘图机绘制性能曲线图。
大气压测量:由于标准气体减压器性能测试时间短,通常不超过0.5h,因而大气压变化可忽略不计,试验时,采用动槽式水银大气压力计,读数为常数输入计算机,测试误差为±0.25Mg。转速测量:采用光电转速传感器与转速显示仪组合测量转速,通过转速显示仪BCD编码与数字量模板联接,转速测量精度为±1r/min。功率测量:对于大型气体减压器,功率测量采用电测法,电动机输出轴功率根据损耗分析法确定,本装置配用三相三线有功功率变送器,满量程为4kW,精度0.2级,为满足各种风机功率测量,配用多量程电流互感器,0.1级精度,为满足各种风机功率测量,配用多量程电流互感器,0.1级精度。
为使功率测量稳定,在整个试验装置电流输入端装有容量为160kW的自动调压器,控制台设有功率、电压、频率等数字显示仪表。温度与湿度测量:温度传感器采用半导体集成敏感器,温度传感器采用高分子醋酸纤维素薄膜电器敏感器件,本仪表将温度传感器与变送器设计成一体,另配数字显示仪输出信号,通过端子板接至AD模板,测量精度温度±0.3℃,相对湿度误差±3%。
噪声测量:把现场噪声传感器的信号引入噪声测量仪,信号处理后经RS232口接至计算机,测量误差为±0.5dB(A)。通过流量调节阀改变试验管道的阻力,也就改变试验工况点,从而可获得气体减压器的气动特性曲线,流量调节阀的形式采用对开的风阀叶片,前后附带整流格栅,阀的通流面积为2.4×2.4m,试验时通过控制台调节(也可由计算机自控),同时,控制台仪表同步数显0~100%任一开度[1]。所有锥形扩散管单边扩散角均为4°,可与相应6种规格的喷嘴尺寸分别配套,使用时根据试验风机的流量选择安装。装置的主要设计参数为:流量Q=5×103~5×105m3/h,静压P=0~2000Pa;试验风机叶轮直径D=1.0~2.4m(D<1m,另建小型测试装置);试验风机的类型:离心、轴流、混流、屋顶气体减压器。
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