第二章 鼓风机性能测试解析

性能测试是验证风机是否达到设计指标、评估其实际运行能效的必要手段。对于鼓风机（通常指压力较高的离心风机），测试要求更为严格。

2.1 测试目的与意义

验收验证：检验新风机是否满足合同规定的性能指标（流量、压力、功率等）。 性能评估：获取风机的实际性能曲线，为系统匹配和节能改造提供依据。 故障诊断：通过性能变化分析潜在问题，如叶轮磨损、系统泄漏等。

2.2 测试标准

为确保测试结果的准确性和可比性，必须遵循国际或国家标准。最常用的标准是：

IS5801《工业通风机 性能测试用标准风道》 GB/T 1236《工业通风机 标准化风道性能试验》
这些标准详细规定了测试装置、方法、测量精度和数据处理方法。

2.3 测试装置与系统

性能测试通常在专门的试验台上进行。常见的测试装置有两种：

风室测试系统：包括进气风室和出气风室。风室内部装有整流格栅，确保气流平稳均匀。压力在风室壁上测量，流量通过喷嘴或孔板测量。此系统精度高，应用广泛。 管道测试系统：风机直接连接在测试管道上，在管道上开测孔进行压力、流量测量。更接近实际安装条件。

测试系统主要包括：被测风机、驱动电机、扭矩仪（或电能分析仪）、流量测量装置（喷嘴、孔板、皮托管）、压力测量装置（微压计、压力传感器）、温度计、湿度计、转速计等。

2.4 关键参数的测量方法

1. 流量的测量
流量是测试中最难测准的参数。常用方法有：

喷嘴/孔板法：在标准风室中安装多个喷嘴或孔板。通过测量喷嘴前后的静压差（ΔP）来计算流量。
其流量计算公式为：流量 = 喷嘴流量系数 × 喷嘴出口面积 × 根号下（二 × 压差 / 气体密度）。
此方法精度最高，是标准推荐方法。 皮托管 traverse 法：在管道中按一定规则布置多个测点，用皮托管测量各点的动压，然后计算平均流速和总流量。
计算公式为：截面平均流速 = 根号下（二 / 气体密度） × （各点动压测量值的平方和的平均值）。
流量 = 平均流速 × 管道截面积。

2. 压力的测量

静压（Ps）：在风室壁面或管道壁面上开静压孔连接至压力计。 动压（Pd）：通过皮托管测量。动压 = 气体密度 × 流速的平方 / 二。 全压（Pt）：全压 = 静压 + 动压。风机全压 = 风机出口全压 - 风机进口全压。
测量时需注意测孔垂直于壁面，无毛刺，连接管无泄漏。

3. 轴功率的测量

扭矩仪法：在风机和电机之间串联扭矩仪，直接测量扭矩（M）和转速（n）。
轴功率计算公式为：轴功率 = 扭矩 × 角速度 = 扭矩 × 二 × π × 转速 / 六十。
这是最直接、精度最高的方法。 电能法：采用电能质量分析仪测量电机的输入电功率（Pe_in），再根据电机的效率曲线（η_motor）估算轴功率。
轴功率 = 电机输入电功率 × 电机效率。此法精度取决于电机效率的准确性。

4. 其他参数的测量

转速（n）：用光电转速表或编码器直接测量。 气体密度（ρ）：通过测量大气压力（P_atm）、气体温度（t）和相对湿度（RH），计算得出。
空气密度计算公式为：密度 = （大气压力 - 水蒸气分压力） / （气体常数 × 绝对温度） + 水蒸气分压力 / （水蒸气气体常数 × 绝对温度）。
水蒸气分压力可通过相对湿度和饱和水蒸气压力表查得。

2.5 测试步骤与数据处理

准备工作：检查测试系统密封性，校准所有测量仪器，记录环境大气参数。 调节工况点：通过改变出口阀门开度或进口节流装置来调节风机的流量，从全闭（零流量）到全开（最大流量）之间，均匀选取8-12个工况点进行测试。 数据同步采集：在每个工况点稳定运行时，同步记录流量、压力、功率、转速、温度等所有参数。 数据换算与整理：
密度换算：将所有测量压力（因其与密度成正比）换算到标准空气密度（通常为1.2 kg/m³）下的值，以消除测试环境的影响。
换算公式为：标准密度下的压力 = 测量压力 × （标准空气密度 / 测量空气密度）。 转速换算：如果测试转速与额定转速不同，需利用风机相似定律将性能参数换算到额定转速下。
流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比。
绘制性能曲线：将换算后的数据点绘制成曲线，即得到风机的标准性能曲线（P-Q曲线、Psh-Q曲线、η-Q曲线）。 结果分析：将测试曲线与设计曲线或保证值进行对比，计算偏差，分析原因。

2.6 测试中的注意事项与误差分析

系统泄漏：管道或风室泄漏会导致流量测量值偏大，严重影响结果。测试前必须严格检漏。 测量截面选择：应选择气流均匀稳定的直管段进行测量，避免在弯头、阀门等扰流件附近测量。 仪器精度与校准：所有仪器必须定期校准，确保其在有效期内。精度等级应符合标准要求。 读数波动：待系统稳定后再读数，对于波动较大的数据，应读取平均值。 环境影响：特别是气体密度，对压力、功率影响巨大，必须精确测量和换算。