風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口改造案例分析

于香利 沈全鋒

風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口改造案例分析

于香利 沈全鋒

中國(guó)石油工程建設(shè)公司阿爾及利亞分公司

對(duì)泵房送風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足問(wèn)題進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口設(shè)置的防沙百葉阻力大、進(jìn)風(fēng)面積不足，造成風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)量不足，導(dǎo)致風(fēng)箱內(nèi)的送風(fēng)機(jī)出力下降，通過(guò)對(duì)防沙百葉改造，送風(fēng)量達(dá)到要求。

送風(fēng)機(jī)防沙百葉濾網(wǎng)截面速度壓降

阿爾及利亞境內(nèi)某泵站項(xiàng)目的主泵房采用送排風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)方式，通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)泵房負(fù)壓明顯，門(mén)打開(kāi)困難，有時(shí)引起驅(qū)動(dòng)引擎曲軸箱內(nèi)負(fù)壓報(bào)警，說(shuō)明泵房?jī)?nèi)負(fù)壓已經(jīng)很?chē)?yán)重。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)初步測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量嚴(yán)重不足，因此需要對(duì)送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量下降的原因進(jìn)行分析并進(jìn)行相應(yīng)改造。

1送風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目送風(fēng)機(jī)采用的是離心風(fēng)機(jī)，安裝在泵房外墻上，風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為9m3/s，靜壓320Pa，功率7.5kW。因項(xiàng)目地處撒哈拉沙漠地帶，沙塵暴頻繁，為了防止沙塵進(jìn)入泵房，將送風(fēng)機(jī)置于風(fēng)箱內(nèi)，風(fēng)機(jī)從風(fēng)箱內(nèi)吸風(fēng)，由送風(fēng)口直接進(jìn)入泵房?jī)?nèi)，風(fēng)箱左右兩側(cè)為活動(dòng)門(mén)，風(fēng)箱后側(cè)為進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口設(shè)防沙百葉和濾網(wǎng)，這樣可以有效地防止沙塵進(jìn)入泵房。送風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖

2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

送風(fēng)機(jī)在工廠測(cè)試時(shí)風(fēng)量完全滿(mǎn)足要求，但是裝進(jìn)風(fēng)箱之后，性能出現(xiàn)大幅度下降，為了證明是風(fēng)箱造成了風(fēng)機(jī)送風(fēng)量下降，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)送風(fēng)機(jī)及風(fēng)箱整體進(jìn)行了測(cè)試。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量風(fēng)機(jī)送風(fēng)量有困難，而測(cè)量風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速比較容易，用風(fēng)速儀就能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)風(fēng)量與風(fēng)速關(guān)系，可以算出送風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出額定出口風(fēng)速應(yīng)為11.16m/s。實(shí)測(cè)風(fēng)機(jī)在風(fēng)箱內(nèi)運(yùn)行時(shí)出口風(fēng)速為8.65m/s，只達(dá)到了額定風(fēng)量的77.5%。當(dāng)打開(kāi)風(fēng)箱一側(cè)門(mén)時(shí)，風(fēng)機(jī)相當(dāng)于從室外吸風(fēng)，出口風(fēng)速立即達(dá)到16.09m/s，風(fēng)量已經(jīng)超過(guò)了額定風(fēng)量，說(shuō)明風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)量不足是造成送風(fēng)機(jī)風(fēng)量下降的原因。

3問(wèn)題分析

風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口采用兩道防塵裝置，第一道為防沙百葉，主要作用是將空氣中的大顆粒沙塵擋下來(lái)[1]，第二道是過(guò)濾網(wǎng)，主要是將細(xì)塵濾掉。

防沙百葉采用雙層葉片對(duì)扣結(jié)構(gòu)，外形尺寸為1500mm×1500mm；濾網(wǎng)在防沙百葉下游5cm處，面積與防沙百葉相當(dāng)，由9塊小過(guò)濾單元組成，每塊過(guò)濾單元外形為480mm×480mm，防沙百葉其結(jié)構(gòu)及外形如下圖2、圖3，過(guò)濾網(wǎng)外形見(jiàn)圖4。

圖2防沙百葉結(jié)構(gòu)圖

圖3防沙百葉外形圖

圖4過(guò)濾網(wǎng)外形圖

為了搞清楚風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)量下降的原因，首先需要知道防沙百葉和濾網(wǎng)的阻力情況。最初懷疑是由于濾網(wǎng)阻力過(guò)大造成進(jìn)風(fēng)量下降，從廠家提供的濾網(wǎng)資料中發(fā)現(xiàn)，濾網(wǎng)按照EN779標(biāo)準(zhǔn)制造，其性能參數(shù)如表1。

表1濾網(wǎng)性能參數(shù)表

從表1可以看出，當(dāng)風(fēng)速為2.1m/s（500fpm）時(shí)，干凈的濾網(wǎng)初阻力只有70Pa，終阻力達(dá)到249Pa。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前，將濾網(wǎng)已進(jìn)行了清洗，可以說(shuō)濾網(wǎng)的阻力只有70Pa，不足以引起風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)量下降如此之大。

于是又對(duì)防沙百葉阻力情況進(jìn)行分析，廠家提供了防沙百葉壓降曲線(xiàn)，見(jiàn)圖5，第一條曲線(xiàn)是防沙百葉與干凈濾網(wǎng)兩部分總阻力，第二條曲線(xiàn)是單獨(dú)防沙百葉的阻力。當(dāng)風(fēng)速為2.1m/s時(shí)，兩條曲線(xiàn)之間的差值為70Pa，符合濾網(wǎng)性能。

圖5防沙百葉壓降曲線(xiàn)

要查出防沙百葉的阻力，需要算出截面速度Vf：

式中：Qv為風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)量；F為進(jìn)風(fēng)面積，根據(jù)EN779-2002[2]中的定義，實(shí)際為防沙百葉的橫截面積，本項(xiàng)目防沙百葉尺寸為1.5m×1.5m，則F=1.5×1.5= 2.25m2，假設(shè)風(fēng)機(jī)達(dá)到額定風(fēng)量，則Qv=9m3/s，此時(shí)Vf= 9/2.25=4m/s。

可見(jiàn)，截面速度已超出了廠家給定的性能曲線(xiàn)上限3.5m/s，將曲線(xiàn)按走向延長(zhǎng)后，得出此時(shí)的總阻力將達(dá)到330Pa，已經(jīng)超過(guò)了風(fēng)機(jī)的靜壓頭。

另外，濾網(wǎng)的阻力與速度正比，當(dāng)速度上升后，阻力也相應(yīng)提高。進(jìn)濾網(wǎng)的風(fēng)速不是截面速度，應(yīng)該采用防沙百葉的流通速度Vk，即從防沙百葉通道出來(lái)的速度：

式中：Fk為防沙百葉有效通道面積，制造商提供的1.5m×1.5m防沙百葉有效通道面積為0.725m2，如果風(fēng)機(jī)達(dá)到額定風(fēng)量，則Vk=9/0.725=12.4m/s，合2932fpm（英尺/分鐘）。根據(jù)制造商提供的濾網(wǎng)壓降曲線(xiàn)圖（圖6），該速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了圖中的上限，可以推出如果風(fēng)速達(dá)到這個(gè)數(shù)值，則濾網(wǎng)的阻力也將大大增加。

圖6濾網(wǎng)壓降曲線(xiàn)

通過(guò)上述計(jì)算可知，如果風(fēng)機(jī)達(dá)到額定風(fēng)量，防沙坎和濾網(wǎng)的總阻力已超過(guò)了風(fēng)機(jī)的壓頭，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。所以實(shí)際情況，只有降低進(jìn)風(fēng)量，才能降低進(jìn)風(fēng)阻力，當(dāng)進(jìn)風(fēng)阻力與風(fēng)機(jī)壓頭相等時(shí)，才是風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。

從防沙百葉和濾網(wǎng)的壓力降曲線(xiàn)可以看出，壓力降主要在于防沙百葉，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試也證實(shí)了這一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)將所有的濾網(wǎng)全部拆下來(lái)，此時(shí)測(cè)量風(fēng)機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速為9.65m/s，依然達(dá)不到風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量，可見(jiàn)，這種結(jié)構(gòu)的防沙百葉阻力大，流通面積不足，是造成送風(fēng)量不足的根本原因，雖然與過(guò)濾網(wǎng)也有一定的關(guān)系，但濾網(wǎng)并不是主要原因，這為下一步改造指明了方向。

4進(jìn)風(fēng)口改造

根據(jù)上述分析，需要對(duì)風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行改造，目的是減少進(jìn)風(fēng)阻力，提高進(jìn)風(fēng)量。改造對(duì)象應(yīng)該是防沙百葉，濾網(wǎng)作為最后的防塵屏障，不再考慮對(duì)其改造。

改造方案有兩個(gè)，方案一是增加防沙百葉面積，方案二是降低防沙百葉阻力。

因風(fēng)箱后面已布滿(mǎn)防沙百葉無(wú)法再加大，方案一只有將風(fēng)箱一側(cè)改造成防沙百葉，該方案防沙百葉面積可增加到原來(lái)的220%，肯定能滿(mǎn)足風(fēng)量要求，且可以有效地防止大顆粒沙塵。但該方案改造工作量大，除了需要增加側(cè)面的過(guò)濾網(wǎng)外，另外因風(fēng)箱兩側(cè)拉桿與風(fēng)箱距離很小，施工困難。

方案二是更換現(xiàn)有的防沙百葉，用固定百葉窗進(jìn)行替換，百葉窗阻力小，風(fēng)速4m/s時(shí)，阻力僅31Pa[3]，通過(guò)核算，可以滿(mǎn)足進(jìn)風(fēng)量要求，該方案改造量小，施工方便，但存在不能有效地防止大顆粒沙塵，加大了后面濾網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，增加了濾網(wǎng)的清洗頻率。

綜合考慮，決定采用第二方案，用新采購(gòu)的固定百葉窗替換現(xiàn)有的防沙百葉，替換后送風(fēng)機(jī)送風(fēng)口風(fēng)速達(dá)到12.35m/s，風(fēng)量達(dá)到了額定風(fēng)量，泵房負(fù)壓?jiǎn)栴}得到解決。

5結(jié)語(yǔ)

這次改造雖然解決了風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足問(wèn)題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了項(xiàng)目在執(zhí)行過(guò)程中存在的不足：

1）廠家在設(shè)計(jì)風(fēng)箱時(shí)沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的阻力計(jì)算，導(dǎo)致風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口面積不足，風(fēng)機(jī)送風(fēng)量下降。

2）工廠測(cè)試時(shí)只對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，沒(méi)有進(jìn)行整體測(cè)試。如果能對(duì)風(fēng)箱進(jìn)行整體測(cè)試，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)量不足問(wèn)題，可以選擇方案一在工廠內(nèi)進(jìn)行改造。

3）風(fēng)機(jī)送風(fēng)量大，濾網(wǎng)采用的是固定方式，人工清洗工作量大，在以后的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自潔方式。

[1]BETEC CAD.Sand Trap Louvers[Z].http://beteccad.com/products/louvers/sand-trap-louvers

[2]European Committee for Standardization.Particulate Air Filters for General Ventilation-Determination of the Filtration Performance[S].Brussels:2002

[3]江蘇中匯空調(diào)設(shè)備有限公司.單層固定防雨百葉窗(90、60、50系列)技術(shù)參數(shù)[Z].http://www.jjzhkt.com/product_more.asppid= 202

Air Box Inle t Tra ns form a tion Ca s e Ana lys is

YU Xiang-li,SHEN Quan-feng
Algeria Branch of China Petroleum Engineering&Construction Corporation

Through the site test and analysis about the supply air is not enough issue for the supply fan of the pump house,it is found that the resistance of the sand trap louver set at the air box inlet is high and the inlet area of the sand trap louver is not enough.This make the air box inlet air is not enough and cause the supply fan capacity reduction.After the transformation for the sand trap louver,the supplied air reached to the requirement.

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1003-0344（2014）05-102-3

2013-7-19

于香利（1966～），男，高工；北京市東城區(qū)鼓樓外大街28號(hào)中國(guó)石油工程建設(shè)公司阿爾及利亞分公司（100120）；

E-mail:yuxiangli009@gmail.com