飛機噴漆機庫風平衡調(diào)試施工技術(shù)

陳 超

中鐵建工集團有限公司 北京 100070

波音737MAX飛機完工及交付中心定制廠房配套廠區(qū)項目，是美國波音公司百年來首個設(shè)在海外的工廠，社會影響力巨大。103噴漆機庫是飛機交付之前的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用以噴涂各個航空公司的外形標志，由于國際上自動噴漆技術(shù)還不成熟，仍需人工噴漆，噴漆失敗的成本較高，故對送排風的均勻性調(diào)節(jié)提出了嚴格要求，且需進行CFD（計算流體動力學）氣流模擬及現(xiàn)場煙霧試驗，觀察氣體流態(tài)并進行評估，以達到噴漆一次成形的目的[1-2]。本文總結(jié)出一套實用性強、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)試步驟清晰明確的調(diào)試方法。

1 工程概況

波音737MAX噴漆機庫共分3個噴漆大廳，每個噴漆大廳噴漆使用面積2 278 m2，高跨高17.7 m，低跨高9 m，排風地溝深度為地下2.5 m（圖1）。大廳送風風口由20個長度不一、寬度為5 cm的帶可調(diào)節(jié)百葉的條形風口（OBD）和174個帶調(diào)節(jié)閥的矩形雙層百葉風口（OBD）組成，條形風口為一次風口，進行主送風，矩形風口為二次風口，進行輔助送風，保護一次風口均勻送風至飛機舷窗位置，完整包裹機身。

圖1 噴漆大廳主視圖

每個噴漆大廳左右兩側(cè)各有一個空調(diào)機房，設(shè)有3臺組合式空氣處理機組（單臺最大送排風量110 000 m3/h），共計6臺，提供大廳內(nèi)的送風和排風動力。3臺送風機組送風經(jīng)由1個21.8 m×3.8 m×2.5 m的大消聲靜壓箱送至12個送風主管，送至末端支管，支管下方設(shè)有小型送風靜壓箱，送風靜壓箱下方設(shè)置1～2個風口。

噴漆大廳噴漆過程共分5種模式，本文只針對噴漆模式風平衡調(diào)試進行詳細介紹。

2 調(diào)試流程及要點

2.1 調(diào)試流程

安裝檢查→調(diào)試前準備工作→機組總風量調(diào)節(jié)→送風主管平衡調(diào)節(jié)→末端手閥平衡調(diào)節(jié)→風口OBD調(diào)節(jié)→主管風量復測并微調(diào)→排風格柵風量平衡調(diào)節(jié)→出具最終數(shù)據(jù)報告

2.2 調(diào)試要點

2.2.1 安裝檢查

在開始風平衡調(diào)試前進行空調(diào)機組的送排風機點動，檢查風機正反轉(zhuǎn)及運行電壓電流。

點動空調(diào)機組的開關(guān)型電動送排風閥及回風閥，檢查是否運行流暢，到位信號是否正常。

點動送風的24個系統(tǒng)主管上的模擬量型電動風閥和新風閥，檢查信號反饋是否正常，運行是否流暢。

檢查空調(diào)機組的初、中效過濾器是否存在堵塞，過濾器前后壓差是否正常。

2.2.2 調(diào)試前準備工作

參考圖集06K131（風管測量孔和檢查門）對24個送風主管進行風量測試孔的安裝工作，測試孔選取在直管段“前五后二”風管大邊長位置。

測試孔間距設(shè)置原則為每個測試孔間距不大于15 cm，個數(shù)為風管長邊尺寸除以15 cm后向上取整值，首個點及末個點距風管邊緣為1/2測試孔間距。

將末端手閥及風口OBD全部打開至100%狀態(tài)，24個送風主管電動閥開至100%狀態(tài)，新風閥全開，回風閥全關(guān)，排風閥全開，末端排風插板閥全開，準備進行噴漆模式風平衡調(diào)試。

2.2.3 機組總風量調(diào)節(jié)

如果機組送風總管直管段滿足測量長度的相關(guān)要求，則選用上述安裝測量孔的測量方法。由于本工程安裝空間受限，故選用24個送風主管風量相加的方式確定機組總送風量。

以一個空調(diào)機房為例：首先將3臺送風機組按50 Hz運行，新、送風閥全開，回風閥關(guān)閉，12個電動送風閥調(diào)節(jié)至100%開度，使用美國標準風量測量儀（ADM870C）調(diào)至皮托管測量模式，在12個主管的風量測試孔位置進行風速和風壓的測量，每個測試孔測試點數(shù)與測試孔選取原則相同，為對應風管邊除以15 cm后向上取整值，首個和末個點為間距的1/2。取得每個風管的風速平均值，根據(jù)風量計算方法算出12個主管的風量，相加即可認為此風量為3臺送風機組的總送風量。

再根據(jù)此總送風量Q1與設(shè)計總送風量Q2的比率確定理論上設(shè)計風量對應的頻率f2，如式（1）所示：

由于后續(xù)調(diào)節(jié)會產(chǎn)生風量損失，故將式（1）中的設(shè)計總風量放大10%，以免最終調(diào)節(jié)完畢后造成風量不夠的情況，故確定頻率f2，如式（2）所示：

根據(jù)理論設(shè)計頻率將送風機頻率設(shè)置完畢，再進行12個支管的風量測試，復核總風量是否達到設(shè)計風量的110%。

在每臺機組的排風總管上測量排風總風量，用相同的方法計算理論排風設(shè)計頻率，如無合適的直管段，則需進入機組內(nèi)部在風機吸入口之前，進行迎風測量，根據(jù)進風截面，使用美國標準風量測量儀的風速矩陣模式進行多點風速測量（圖2），取平均值，計算出排風總風量。但由于在此種方法下測出的風速準確度不高，且具備一定危險性，所以不推薦使用。

圖2 美國標準風量測量儀的風速矩陣端口

2.2.4 送風24個主管平衡調(diào)節(jié)

在機組頻率確定之后的最后一版12個支管數(shù)據(jù)可用作調(diào)節(jié)主管的原始數(shù)據(jù)。此時12個主管電動調(diào)節(jié)閥開度均為100%，將每個主管系統(tǒng)的實測風量和設(shè)計風量的偏差率進行比較，找到偏差率數(shù)值最小的系統(tǒng)，保持此風管的電動閥100%全開，然后對偏差率數(shù)據(jù)第2小的系統(tǒng)進行關(guān)閥，使這2個系統(tǒng)的偏差率逐步接近，直至2個偏差率在5%以內(nèi)，此時理論上可以認為這2個系統(tǒng)的相對阻力相同。然后調(diào)節(jié)原始數(shù)據(jù)里偏差率數(shù)值第3小的系統(tǒng)，與前面2個系統(tǒng)的任一系統(tǒng)進行比較，使這2個系統(tǒng)的偏差率逐漸接近，并最終使2個偏差率在5%以內(nèi)。

以此類推，其余9個系統(tǒng)使用相同方法進行主管電動調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)，最終使12個系統(tǒng)的相對設(shè)計值的偏差率接近，此時可以認為12個主管已經(jīng)平衡。

2.2.5 末端手閥調(diào)節(jié)

在主管調(diào)節(jié)完成后，對末端所有一、二次風口進行全數(shù)測量。一次風口使用美國標準風量測量儀的airfoil模式，每隔30 cm測量一個點，最終取平均值；二次風口使用風速矩陣模式，根據(jù)風口的不同尺寸，每個風口測量4～6個點并取平均值。

根據(jù)末端風口數(shù)據(jù)進行末端手閥的調(diào)節(jié)，末端手閥建議使用可以無極連續(xù)調(diào)節(jié)的渦輪蝸桿風閥執(zhí)行器（圖3）。常見的手動閥執(zhí)行機構(gòu)為5擋調(diào)節(jié)型，無法精確調(diào)節(jié)風管的風量。

圖3 末端手閥使用的執(zhí)行機構(gòu)

根據(jù)末端風口數(shù)據(jù)可換算出每個支管內(nèi)的風量，同樣與設(shè)計值進行偏差率比較，調(diào)節(jié)方法與主管平衡調(diào)節(jié)相同，找到偏差率數(shù)值最低的風管，保持此風閥全開，依次關(guān)閉調(diào)節(jié)偏差率數(shù)值第2低及第3低的支管，最終完成支管平衡。

2.2.6 風口OBD調(diào)節(jié)

由于存在一個末端送風靜壓箱下方連接2個及以上風口的情況，在同一靜壓箱下的不同風口風速不同，故此時需調(diào)節(jié)末端風口OBD（圖4），對出現(xiàn)同一靜壓箱下多個風口風速不同的情況進行平衡調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后復測整體系統(tǒng)末端，若支管風量因此發(fā)生了變化，則重復支管平衡調(diào)節(jié)步驟。

圖4 末端風口OBD形式

2.2.7 主管風量復測并微調(diào)

在完成末端手閥及風口OBD的調(diào)節(jié)后，由于各個系統(tǒng)的阻力發(fā)生了細微變化，故需復測12個主管的風量風壓，若與設(shè)計值的偏差率發(fā)生了較大變化，則需重新進行主管風量平衡調(diào)節(jié)。方法同前面主管調(diào)節(jié)方法。

2.2.8 排風格柵風量平衡調(diào)節(jié)

排風格柵的風量調(diào)節(jié)與送風調(diào)節(jié)不存在前后邏輯關(guān)系，可以單獨調(diào)節(jié)。

排風風量的調(diào)節(jié)與條形風口平衡調(diào)節(jié)相似，選擇1.2 m一個點的方式使用風速矩陣測量點風速，將大廳排風格柵所有點位測完，作為原始數(shù)據(jù)。

由于排風只有地溝內(nèi)插板閥一種調(diào)節(jié)措施，故會存在調(diào)節(jié)精度不高的情況。根據(jù)各個點對應的下方的插板閥，進行風速的偏差率計算，找到風速偏差率數(shù)值最小的點位，對應的插板閥保持全開，后與送風調(diào)節(jié)方式相同，依次關(guān)閉偏差量數(shù)值第2低和第3低的插板閥。以此類推，完成排風格柵的風量調(diào)試。

2.2.9 出具最終數(shù)據(jù)報告

將所有測得數(shù)據(jù)填入已定制完成的表格中，包括排風格柵數(shù)據(jù)，一、二次風口末端數(shù)據(jù)，主管數(shù)據(jù)以及機組總風量數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

波音737MAX噴漆機庫風平衡調(diào)試方法，滿足噴漆大廳送排風設(shè)計風量，氣體流態(tài)平穩(wěn)均勻，可滿足漆霧不外散、不懸浮等要求。

該調(diào)試方法簡潔明了、思路清晰，適用于絕大多數(shù)噴漆機庫、潔凈廠房等對氣流要求較高的工業(yè)類項目，有較大的參考價值。