風箱進風口改造案例分析

于香利 沈全鋒

風箱進風口改造案例分析

于香利 沈全鋒

中國石油工程建設公司阿爾及利亞分公司

對泵房送風機風量不足問題進行了現場測試和分析，發現風箱進風口設置的防沙百葉阻力大、進風面積不足，造成風箱進風量不足，導致風箱內的送風機出力下降，通過對防沙百葉改造，送風量達到要求。

送風機防沙百葉濾網截面速度壓降

阿爾及利亞境內某泵站項目的主泵房采用送排風強制通風方式，通風系統運行后，發現泵房負壓明顯，門打開困難，有時引起驅動引擎曲軸箱內負壓報警，說明泵房內負壓已經很嚴重。經過現場初步測試和分析，發現送風機送風量嚴重不足，因此需要對送風機送風量下降的原因進行分析并進行相應改造。

1送風機結構

該項目送風機采用的是離心風機，安裝在泵房外墻上，風機額定風量為9m3/s，靜壓320Pa，功率7.5kW。因項目地處撒哈拉沙漠地帶，沙塵暴頻繁，為了防止沙塵進入泵房，將送風機置于風箱內，風機從風箱內吸風，由送風口直接進入泵房內，風箱左右兩側為活動門，風箱后側為進風口，進風口設防沙百葉和濾網，這樣可以有效地防止沙塵進入泵房。送風機整體結構見圖1。

圖1風機整體結構圖

2現場測試

送風機在工廠測試時風量完全滿足要求，但是裝進風箱之后，性能出現大幅度下降，為了證明是風箱造成了風機送風量下降，現場對送風機及風箱整體進行了測試。

考慮到現場測量風機送風量有困難，而測量風機出口風速比較容易，用風速儀就能實現。根據風量與風速關系，可以算出送風機運行時出額定出口風速應為11.16m/s。實測風機在風箱內運行時出口風速為8.65m/s，只達到了額定風量的77.5%。當打開風箱一側門時，風機相當于從室外吸風，出口風速立即達到16.09m/s，風量已經超過了額定風量，說明風箱進風量不足是造成送風機風量下降的原因。

3問題分析

風箱進風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[1]，第二道是過濾網，主要是將細塵濾掉。

防沙百葉采用雙層葉片對扣結構，外形尺寸為1500mm×1500mm；濾網在防沙百葉下游5cm處，面積與防沙百葉相當，由9塊小過濾單元組成，每塊過濾單元外形為480mm×480mm，防沙百葉其結構及外形如下圖2、圖3，過濾網外形見圖4。

圖2防沙百葉結構圖

圖3防沙百葉外形圖

圖4過濾網外形圖

為了搞清楚風箱進風量下降的原因，首先需要知道防沙百葉和濾網的阻力情況。最初懷疑是由于濾網阻力過大造成進風量下降，從廠家提供的濾網資料中發現，濾網按照EN779標準制造，其性能參數如表1。

表1濾網性能參數表

從表1可以看出，當風速為2.1m/s（500fpm）時，干凈的濾網初阻力只有70Pa，終阻力達到249Pa?，F場測試前，將濾網已進行了清洗，可以說濾網的阻力只有70Pa，不足以引起風箱進風量下降如此之大。

于是又對防沙百葉阻力情況進行分析，廠家提供了防沙百葉壓降曲線，見圖5，第一條曲線是防沙百葉與干凈濾網兩部分總阻力，第二條曲線是單獨防沙百葉的阻力。當風速為2.1m/s時，兩條曲線之間的差值為70Pa，符合濾網性能。

圖5防沙百葉壓降曲線

要查出防沙百葉的阻力，需要算出截面速度Vf：

式中：Qv為風箱的進風量；F為進風面積，根據EN779-2002[2]中的定義，實際為防沙百葉的橫截面積，本項目防沙百葉尺寸為1.5m×1.5m，則F=1.5×1.5= 2.25m2，假設風機達到額定風量，則Qv=9m3/s，此時Vf= 9/2.25=4m/s。

可見，截面速度已超出了廠家給定的性能曲線上限3.5m/s，將曲線按走向延長后，得出此時的總阻力將達到330Pa，已經超過了風機的靜壓頭。

另外，濾網的阻力與速度正比，當速度上升后，阻力也相應提高。進濾網的風速不是截面速度，應該采用防沙百葉的流通速度Vk，即從防沙百葉通道出來的速度：

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，如果風機達到額定風量，則Vk=9/0.725=12.4m/s，合2932fpm（英尺/分鐘）。根據制造商提供的濾網壓降曲線圖（圖6），該速度已遠遠超過了圖中的上限，可以推出如果風速達到這個數值，則濾網的阻力也將大大增加。

圖6濾網壓降曲線

通過上述計算可知，如果風機達到額定風量，防沙坎和濾網的總阻力已超過了風機的壓頭，這是不可能實現的。所以實際情況，只有降低進風量，才能降低進風阻力，當進風阻力與風機壓頭相等時，才是風機的送風量。

從防沙百葉和濾網的壓力降曲線可以看出，壓力降主要在于防沙百葉，現場的測試也證實了這一點，現場將所有的濾網全部拆下來，此時測量風機出風口風速為9.65m/s，依然達不到風機的額定風量，可見，這種結構的防沙百葉阻力大，流通面積不足，是造成送風量不足的根本原因，雖然與過濾網也有一定的關系，但濾網并不是主要原因，這為下一步改造指明了方向。

4進風口改造

根據上述分析，需要對風箱進風口進行改造，目的是減少進風阻力，提高進風量。改造對象應該是防沙百葉，濾網作為最后的防塵屏障，不再考慮對其改造。

改造方案有兩個，方案一是增加防沙百葉面積，方案二是降低防沙百葉阻力。

因風箱后面已布滿防沙百葉無法再加大，方案一只有將風箱一側改造成防沙百葉，該方案防沙百葉面積可增加到原來的220%，肯定能滿足風量要求，且可以有效地防止大顆粒沙塵。但該方案改造工作量大，除了需要增加側面的過濾網外，另外因風箱兩側拉桿與風箱距離很小，施工困難。

方案二是更換現有的防沙百葉，用固定百葉窗進行替換，百葉窗阻力小，風速4m/s時，阻力僅31Pa[3]，通過核算，可以滿足進風量要求，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，加大了后面濾網的負擔，增加了濾網的清洗頻率。

綜合考慮，決定采用第二方案，用新采購的固定百葉窗替換現有的防沙百葉，替換后送風機送風口風速達到12.35m/s，風量達到了額定風量，泵房負壓問題得到解決。

5結語

這次改造雖然解決了風機風量不足問題，同時也發現了項目在執行過程中存在的不足：

1）廠家在設計風箱時沒有進行詳細的阻力計算，導致風箱進風口面積不足，風機送風量下降。

2）工廠測試時只對風機進行了測試，沒有進行整體測試。如果能對風箱進行整體測試，就可以及時發現風量不足問題，可以選擇方案一在工廠內進行改造。

3）風機送風量大，濾網采用的是固定方式，人工清洗工作量大，在以后的設計中應考慮自潔方式。

[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]江蘇中匯空調設備有限公司.單層固定防雨百葉窗(90、60、50系列)技術參數[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；北京市東城區鼓樓外大街28號中國石油工程建設公司阿爾及利亞分公司（100120）；

E-mail:yuxiangli009@gmail.com