泵与风机实验报告-

风机性能实验报告
姓名：陈一韬
学号：03311512
专业：核工程与核技术
1. 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。

2. 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。

DN200管线
DN300管线
DN100管线
DN100管线
被校验气体流量表
标准气体流量表
标准气体流量表
被校验气体流量表
节流调节风帽
离心式风机离心式风机轴流式风机
节流调节风门
P
P
P
P
离心式风机
＃1
＃2
＃3
＃4
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-Ⅱ型智能大气压力计。

（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）。

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。

3.主要内容
（1）风机的一般性能实验－包括在电机工频（50H Z）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。

4.实验过程与步骤
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50Hz 45Hz 40Hz 35Hz
工况序号工况5 工况6 工况7 工况8
风帽状态＃1关18圈左右、＃2关15圈左右
电机频率35Hz 40Hz 45Hz 50Hz
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50Hz 45Hz 40Hz 35Hz
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35Hz 40Hz 45Hz 50Hz
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50Hz 45Hz 40Hz 35Hz
（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5.2422149211=⨯==n R
r mm ，4.422
23
49233=⨯==n R r 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，四点依次称为：标1、标
2、标
3、标4）。

5. 实验数据记录
（1）实验基本情况
实验日期： 2014.5.27 实验开始时间： 16:36 实验结束时间： 5:50 实验风机序号： 1
本风机同组实验学生： 崔蕾 罗跃建 陈一韬 白若冰
风机频率调节学生： 崔蕾 白若冰 风帽调节学生： 陈一韬 毕托管行程调节学生： 罗跃建
风机铭牌参数： 型号C6-48 电机功率2.2kw 全压1163pa 出厂编号06588
流量2060m 3 /h 主轴转速2900/min 电机铭牌参数： 型号Y90L-2 编号1 功率2.2kw 电压380v 电流4.7A
转速2900r/min 标准编号JB/T10391-2002 （2）实验原始数据记录表（见附表）
6. 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，计算各参数平
均值。

（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。

（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）。

（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”）。

（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2
v kq p =（简称“管路计算曲线”）。

（7） 整理实验报告，回答后面的“实验思考题”，用A4纸打印报告。

d1d2d3d4Hz 24mm p (185186183176185188)/6183.8Pa 42mm p (235232234253251229)/6239.0Pa 91mm p (247270268278259276)/6266.3Pa 108mm p (243247252253267246)/=+++++==+++++==+++++==+++++下面以全开状态35工况为例：
毕托管动压毕托管动压毕托管动压毕托管动压6251.3Pa
= d1d2d3d4
d p p p p p 15.30
4∆+∆+∆+∆∆=
=
s
A kg
/m 149.0p KA 4.1q 则风机流量4
）
1098（4D 测量截面积/m 174.1℃时空气的密度为31查得3d
v 2
3-23=∆=⨯=
==ρππρ
%52.8%100914
3
.445149.0%100P p q 装置效率79.2654/）25113.2668.188239（7.30p p p 全压7.630p 静压v d 11=⨯⨯=⨯=
=++++=+==ηPa Pa
制风机性能曲线据得如下结果，按此绘按如上方法处理所有数
频率
风帽位置功率静压
全压
流量
效率
146530.667265.79170.1490938.522066246030.58260.29170.1473628.338496346530.667266.41670.1492688.552175445931.125264.29170.1484168.545782536065.5833125.54170.075436 2.630661161937.29328.58330.1659928.811335261636.83295.66670.1627717.812639361737.0833319.08330.1630128.430236461837.0417312.04170.1610638.132433545782.8333143.70830.075997 2.389816182543.7917387.70830.1802038.468638282043.75386.33330.179778.46963382043.6667379.3750.1780738.238573482044.8333388.41670.180038.527618558676.3172166.11110.07816 2.2155621103051.5833456.54170.1953958.660762103051.2083461.29170.1967038.8094763102151.5446.83330.1932428.4570774103350.7083456.1250.1955758.6356755688122.0417185.33330.077495
2.08755335
40
45
50
1）风机性能曲线
2）风机计算曲线
相似原理：
vp p vm
m
q n q n =
2
p
p m m p n p n ⎛⎫
= ⎪⎝⎭全压 3
p
p m m P n P n ⎛⎫
= ⎪⎝⎭功率 频率
全压
流量
功率
转速
347.71510.113344455.0582244.74325.22780.097777360.97212077.04314.97810.096022357.62672076.67
321.53330.097184361.84822076130.15160.038218238.27372085367.27310.126453536.2452371371.12680.127323536.38612370.17359.36710.124993531.13412369.33
371.09520.129454556.29462396148.69110.049881355.29012382412.38830.159428759.12822662.25416.6140.160446758.77332660.67403.5560.157622752.14322660.67
411.98390.159553761.183********.10590.063001504.3162
2677456.54170.19539510302947.29
461.29170.19670310302946446.83330.19324210212946456.1250.19557510332945185.33330.077495688
296935
40
45
50
3）风机管路实验曲线
风帽频率全压流量
1 35 465 0.149093
40 619 0.165992
45 825 0.180203
50 1030 0.195395 2 35 460 0.147362
40 616 0.162771
45 820 0.17977
50 1030 0.196703 3 35 465 0.149268
40 617 0.163012
45 820 0.178073
50 1021 0.193242 4 35 459 0.148416
40 618 0.161063
45 820 0.18003
50 1033 0.195575 5 35 360 0.075436
40 825 0.075997
45 586 0.07816
50 688 0.077495
7.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：出口静压、毕托管动压数值较小，受气流变化影响大，波动较频繁，且对于实验结果比较重要，记录次数应相对多一些。

（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：误差相差不大，都反映出了风机性能曲线的趋势。

但由于不同转速下，摩擦及涡流损失不尽相同故实验曲线与计算曲线有一定偏差。

（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，设备环境不同，设备不同都会对风机造成影响。

（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？
答：离心式风机在空载时所需轴功率最小，一般为设计轴功率的30%左右。

在这种状态下启动，可避免启动电流过大，而造成原动机过载。

所以离心式风机要在阀门全关的状态下启动，待运转正常后，再开大出口管路上的调节阀门，使风机投入正常运行。

而本次实验中在全开状态下仅为0.92Kw，不足设计轴功率 2.2Kw的50%，启动电流不会过大，原动机不会过载。

03311512 实验号
大气压力(KPa) 静压
(KPa)
毕托管位
置(mm)
毕托管动
压Pd
(KPa）
转速
（rp
m）
功率
（KW
)
频率(Hz）风帽状态环境温度工况
100000 0.03 108 0.243 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 108 0.247 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 108 0.252 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 108 0.253 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 108 0.267 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 108 0.246 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 91 0.247 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.029 91 0.27 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 91 0.268 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 91 0.278 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.029 91 0.259 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 91 0.276 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 42 0.232 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 42 0.235 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 42 0.253 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.029 42 0.234 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 42 0.251 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.031 42 0.229 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 24 0.176 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 24 0.185 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 24 0.186 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 24 0.183 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.03 24 0.185 2077 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.032 24 0.188 2078 0.465 35 1 27.7 4 100000 0.037 24 0.245 2372 0.465 40 1 27.7 5 100000 0.038 24 0.243 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.037 24 0.213 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.038 24 0.265 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.039 24 0.24 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.037 24 0.21 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.038 42 0.296 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.038 42 0.291 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.037 42 0.259 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.036 42 0.277 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.039 42 0.296 2372 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.037 42 0.277 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.036 91 0.321 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.038 91 0.351 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.038 91 0.341 2371 0.619 40 1 27.7 5 100000 0.035 91 0.336 2371 0.619 40 1 27.7 5
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