機艙智能通風系統設計

冷雪敏 陳炫宏 高陽 于杰承

摘 要：在風電機艙當中，其增速齒輪箱以及發電機在工作過程中最容易發熱，因此在正常發電的過程中基本上都會通過齒輪箱或者是發電機的外壁去傳導大量的熱，而且這些熱量都會直接到機艙內，使機艙內溫度升高。那么如果機艙內的溫度一旦升高過快，甚至到了工藝能夠承受的溫度以上，這個時候就必須要進行相應的排風和散熱。在進行排風的過程中所使用的主要設備則是排風扇，通過排風扇就能夠將機艙內高溫的空氣直接通入到大氣環境當中。而對于外界冷空氣來說也可以通過吸風口被吸入到機艙內部，從而達到降低機艙溫度的效果。

關鍵詞：風電機艙；齒輪箱；排風扇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.175

1 引言

在風電機艙排風的過程中所使用的主要設備則是排風扇，通過排風扇就能夠將機艙內高溫的空氣直接通入到大氣環境當中。而對于外界冷空氣來說也可以通過吸風口被吸入到機艙內部，從而達到降低機艙溫度的效果。

2 機艙散熱排風扇分類及選擇

機艙散熱排風扇主要分為：混流風扇、離心風扇、貫流式風機和 軸流風扇。

對于普通型的軸流風機來說，基本上能夠在一般的工廠、倉庫、辦公室當中進行使用，主要的效果就是實現通風和換氣，而且還可以用于對冷風機（空氣冷卻器）進行通風等，這種通風一般都是強制性的，且不影響其他單元的布局。

通過以上四種排風扇的類型及其特點的比較，在風機機艙內部應安裝軸流風機來完成機艙智能通風系統的設計。

軸流風機已經成為當前風機市場當中最為常見的一種風機類型，而且已經廣泛的應用到了很多場所當中，也正是因為如此，這種風機的環境質量也在不斷得到改善，在機艙智能通風系統的設計中還應考慮到不同地點、不同類型的風機所應用的軸流風機類型，而且需要按照實際情況去選擇適合的風機類型。就目前市場情況來看，軸流風機主要的類型是一般軸流風機以及多級軸流風機兩種，它們之間有一定的區別，但是也有著一些共同之處[1-3]。

不同的場所在對相應風機進行選擇的時候需要參考的標準也不同，出于通風條件差、環境溫度高、空氣流通阻力較大，需要有較高壓力的軸流風機。而對于單級的軸流風機來說，由于它會受到比較明顯的葉輪尺寸以及轉速方面的影響，因此其全壓也不會太高。因此有的時候也需要采用多級軸流風機來滿足相應要求。

從實際運行情況來看，由于多級軸流風機在工作原理方面就要比一般的軸流風機更加復雜，因此它在使用時就會直接進入到葉輪當中，這個時候也在其翼背上會形成一個相應的升力，并且在翼腹上形成一個與之大小相等但是方向完全相反的作用力，通過這個力就能夠使得氣體排出葉輪，并且還會呈現出螺旋形，同時還會沿軸向進行一個向前的運動。同時，在風機的進口處實際上會出現一定的壓差，這個時候氣體也會被吸入到系統當中。通過這樣的方式就會完成整個通風過程。

3 通風組件需求條件

機艙排風扇在安裝之前必須經過一系列的測試得到具體數據，風機機艙在溫度過高需要啟動風扇的情況下所產生的熱量數據以及需要送風量的多少都需要作出合理預測。而了解系統的總耗電量是確定降溫所需風量的前提因素，及時降低機艙溫度，維持機艙溫度在一個穩定的水平內是工程師的研究重點。通過事實表達，冷卻系統完備可以在一定程度上讓風機機組工作到它的禁止使用日期之前。通風組件的優劣主要從六個方面考慮[4-7]：

（1）氣體利用率達到最高級；（2）尺寸不宜過大；（3）降低噪音影響；（4）耗電量少；（5）牢靠結實，使用年限長；（6）經濟性能好，性價比高。

選擇讓熱量消失的機器或排熱扇需要：

（1）確保三個關鍵理由在總降溫制冷的要求范圍內；（2）計算溫差（）；（3）抵消轉換熱量的瓦特數（）；（4）風量即為需移除的熱量（）。

系統的有用運行的決定性決策是總讓熱量消失的請求。只有在理想的運作條件下，系統才能達到最大效率，才能使系統內所有元件均能達到規定的使用壽命。

選擇一般用的風扇馬達的方式如下：

（1） 根據設備內部產生的熱量選擇；

（2） 根據設備室內所能容忍的溫度上升的幅度選擇；

（3） 根據風量的計算方程式選擇；

（4） 根據設備用的系統阻抗選擇；

（5） 在選擇送風風扇時根據固定的特征曲線進行。

前提是系統設備室內的能量與容許上升的總溫度，可得到送風降溫制冷裝置所要求的風的大小。以下式1.1為基本的熱轉換方程式：

（1.1） 其中：=熱轉換量；=空氣比熱；=設備內溫度的增加量；=流動空氣重量；

已知式：

（1.2） 其中：=空氣密度；

戶外的氣體運動時，系統室內組件會打擾氣流的跑動，導致空氣并不能自由自在的運動。為了得知每一單元的降溫制冷的數量，最大的風的多少通過送風電扇的有用電扇特征曲線決定的，系統的涼風阻擾曲線會提前給出。風越多，受到的損毀越嚴重。系統機的構件會丟失涼風壓力，這也就是這個體系阻值的定義[8]。體系特征曲線的含義是：

（1.3）

其中：=系統特定系數；=風量；=阻流原因，，水平氣流時，；混亂氣流時，。

系統指揮動作點指體系特征曲線與電扇特征曲線的相交之處，電扇的完美動作點與系統指揮動作點重合。

操作工作點：在動作點可以達到電扇特征曲線的斜率最小，最低體系特征曲線。

設計時應考慮條件：

（下轉第170頁）

（上接第197頁）

（1）只管不要阻擾氣體運動，不要栓塞進風口與出風口；

（2）大部分確保氣流豎直通過體系，此時氣流流通為最佳情形，可以提升制冷降溫的效果；

（3） 空氣流動阻撓是加裝過濾空氣的網格應考慮在內的理由。

4 結論

在風機機艙內部安裝軸流風機來完成機艙智能通風系統的設計。能夠將機艙內高溫的空氣直接通入到大氣環境當中。而對于外界冷空氣來說也可以通過吸風口被吸入到機艙內部，從而達到降低機艙溫度的效果。

參考文獻：

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