风机测试实验指导书

在改变通风网路阻力的过程中，对应于每一个工况点 Qi ，测出相应的通风机静 压 psi（或 pi ）及通风机的轴功率 Pai ，并由此计算出通风机的静压效率si（或ti ）。 然后在坐标纸上以 Q 为横坐标，以 ps （或 p ）、 Pa 、s （或t ）为纵坐标，依次确 定 Qi 对应的 psi （或 pi ）、 Pai 以及si （或ti ）等坐标点。将各个 psi （或 pi ）点用 光滑曲线连接起来，即为通风机的静压（或全压）特性曲线；同理亦可得到通风机 的功率及静压（或全压）效率特性曲线。
在距风压测点附近，布置压力和温湿度传感器，测量大气压、温度和湿度，
并按式（8）计算空气密度：
3.484 103 p0 0.3779psat 273 t
：空气密度，kg/m3；
（8）
p0 ：大气压力，Pa； ：空气相对湿度，﹪；
Psat ：温度 t℃时饱和水蒸气压力，Pa； t ：空气的温度，℃。
研究生机电综合实验
风机性能测试实验指导书
西安科技大学机械工程学院
通风机是煤矿安全生产中的重要设备，其性能关系到工作人员的人身安全和运
行的经济性。该实验系统可完成空气密度 、风量qv 、静压 pst 、轴功率 Psh 、静压 效率st 、转速 n 等主要参数的测试和计算，并可将通风机的压力、功率和效率等随
0.032
2
0.135
0.137
3
0.321
0.312
4
0.679
0.688
5
0.865
0.863
6
0.968
0.968
0.137D 0.312D 0.688D 0.863D 0.968D
0.032D
图 4 测试点分布位置
采用风速传感器测量各点风速，并由式（10）计算出风量：
v Q S n n i1 i vi ：测风断面上第 i 点的风速， m / s ；
s
Ps Pa
100
（13）
s ：通风机全压效率，％；
Ps ， Pa ：通风机静压功率、轴功率，kW。
(8) 噪声测量
在风机全速运行状态下，采用声级计在通风机扩散器 45°方向上测量风机噪声。
机壳噪声在距离壳体 1m 处测量。
6. 标准状态下性能参数的换算
由于通风机生产厂家给出的通风机性能为标准状态（或未指定状态）下的性能，
其相应的特性曲线如图 1 所示，它表明了通风网路的流量与通风网路所需全压 或静压之间的关系。
4. 通风机的特性曲线测试与绘制
将通风机的特性曲线与相应的网路特性曲线绘在同一坐标图中，网路特性曲线
与相应的通风机风压特性曲线的交点称为通风机运行工况点，如图 1 中的 M 点。
在一定转速下通风机的风压特性曲线是不变的，工况点 M 的变化取决于网路特 性曲线。因此可以人为地改变通风网路的阻力，从而使通风网路具有不同阻力系数 R （或比例系数 b ）和不同的网路特性曲线。这样，工况点变化的轨迹即为通风机的 风压特性曲线。
Paf k kn3 Pa
（18）
输出静压功率换算
Psf k kn3 Ps
（19）
Paf ——换算后通风机轴功率，kW
Psf ——换算后通风机静压功率，kW
7. 工况与转速调节
(1) 工况调节装置 本实验系统在风机进口处安装圆形节流挡板，通过改变挡板与通风机进口截面
的夹角，改变通风机的运行工况。节流装置结构简图如图 5 所示。调节工况时，若 是通风机流量从大到小的方向进行，则圆形挡板的调节过程如图 6 所示，从工况 1
到工况 4，直至入风口被封严，之后继续旋转则可实现流量从小到大的控制。
旋转手柄
圆形挡板 风筒
图 5 旋转挡板结构简图
图6 工况调节过程
(2) 风机转速调节 本实验系统风机采用变频控制，通过改变变频器频率来改变风机的转速。 四、 实验内容与要求 本实验主要完成实验室现有通风机（离心式或轴流式）性能测试并绘制性能曲 线图。主要实验内容与要求： (1) 学习熟悉 RJFJC 风机性能测试系统，了解系统组成及工作原理。画出系统 组成框图，以表格方式列出系统主要组成部件型号与基本参数。学习掌握软件、风 机转速调节、工况调节等操作方法。利用系统自带测试软件，对通风机进行性能测 试。要求分别测试风机工作在 10HZ、20HZ、30HZ、40、50HZ 频率下，7 个不同风阻 条件下的性能参数。绘制表格，记录原始测量数据。对原始数据进行分析计算，绘 制所测风机性能曲线。 (2) 按照本指导书给出的测试方法，对 RJFJC 风机性能测试系统进行改进设计。 延长现有测试风硐，增加风速、噪声传感器，实现风量测试。 (3) 学习虚拟仪器设计方法，学习相关仪器设计软件（LABVIEW），设计通风机 振动测试系统，并对所设计系统进行实验验证。完成实验室现有通风机（离心式或 轴流式）径向和轴向振动测试与分析。
ps
p pd 2
p 2 p
1
1 2
v
2
1
（2）
(4) 功率。风机的功率通常是指输入功率，即轴功率，用 Pa 表示，单位为 kW。
除此之外，还有内功率 Pi 、全压有效功率 Pe 、静压有效功率 Pest ，其计算式为：
Pi Pe P
（3）
Pe
qv p 1000
（4）
Pest
qv ps 1000
用主通风机系统安全检测检验规范》，按本规范要求对实验室现有轴流风机、离心风
机进行通风机性能测试。
1. 通风机主要性能参数
风机的基本性能参数包括流量 qv 、全压 p 、静压 ps 、功率 Pa 、全压效率t 、静 压效率s 、转速 n 、比转速等，它们从不同的角度表示了风机的工作性质。
(1) 流量。风机流量是指单位时间内通过风机进口的气体的体积，单位为 m3/s， m3/h。
2. 通风机的特性曲线
将通风机的压强、功率和效率等随通风机的流量的不同而变化的关系绘成曲线，
称为通风机的性能曲线，如图 1 所示。通风机的特性曲线用来表明通风机的全压（或
静压）、轴功率以及效率同通风机的流量之间的变化关系。它是风机生产厂家在实验
室对通风机模型进行空气动力性能试验后，再按照相似原理换算得到的同系列通风
（5）
式中， P 为除轴承外风机内损失掉的各种功率。
(5) 噪声。通风机工作时的噪声，衡量通风机性能的一个重要指标 (6) 全压效率。全压效率是指通风机的全压有效功率和轴功率之比，用t 表示。 (7) 静压效率。静压效率是指通风机的静压有效功率和轴功率之比，用s 表示。
转速。风机转速是指风机轴每分钟的转数，用 n 表示，单位为r/min。
N0 ——通风机额定转速， r/min ；
N ——实测转速，r/min 。
(2) 通风机风量换算：
Qvf kn Q
（15） （16）
Qvf ——换算后通风机风量，m3/s 。
(3) 通风机静压换算
pvf k kn2 ps
（17）
psf ——换算后通风机静压，Pa 。
(4) 通风机功率换算： 轴功率换算
2. 学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握风机性能分析的方法。
3. 通过标准环境和实验环境的对比，了解环境因数对风机性能的影响。
4. 学习计算机测试系统的构成方式及简单虚拟仪器的设计。
二、 实验对象
轴流风机、离心风机 。
三、 实验原理与方法
本实验采用标准为中华人民共和国安全生产行业标准《AQ 1011—2005 煤矿在
（10）
S ：测风断面截面面积， m2 。
风量测量也可将整个断面划分为 n 个等面积的小网格，将传感器布置在每个小
网格的中心处，测量各点风速，风量由式（11）求出。
N
Q Si vi i 1
（11）
vi ：测风断面上第 i 点的风速， m / s ； Si ：每个网格的截面面积， m2 。
(4) 轴功率测量 由安装在电机与风机之间的扭矩转速传感器测量扭矩和转速，并由式（11）计 算轴功率。
段上的某处。测风断面确定后，采用切贝切夫法或线性法确定测试点的位置。圆形
风硐，其测试点数目采用 24 个，将测试点分布 4 条直径上，每条半径上布置 3 个测
试点，测试点的具体位置见表 1。测试点的分布情况如图 4 所示。
表 2.2 测试点的确定
测试点
线性法（y/D）
切贝切夫法（y/D）
1
0.032
Pa
M n 9550
Pa ：轴功率，kW
M：扭矩，N·m
n：转速，r/min
(5) 转速测量
由安装在电机与风机之间的扭矩转速传感器测量转速。
（11）
(6) 通风机静压功率：
Ps :通风机静压功率，kW； ps :通风机静压， Pa ；
Ps
psQ 1000
（12）
Q :通风机风量， m3/s 。
(7) 通风机静压效率
为了将测得的通风机装置的性能与厂家给定的性能相比较，应把通风机装置各工况
的实测性能参数换算为标准状态下的性能参数。换算公式如下：
(1) 换算系数计算 空气密度换算系数：
1.2 k
（14）
k ——空气密度换算系数；
——实测空气密度， kg/m3 。
通风机转速换算系数：
kn
N0 N
式中： kn ——转速换算系数；
5. 通风机主要性能参数测试与计算方法 (1) 静压测量 本实验静压测量采用多点分联法测量。对圆形断面，测点布置在水平、垂直的 两条直径与硐壁的交点a、b、c、d处。将静压测管一端与通风机风筒上的静压测孔 相连，另一端连接在一起，并与压力传感器相连。静压测定布置位置为图2所示。
(2) 空气密度测量
图 2 静压测点布置位置示意图
机的实际特性。
a) 轴流式