飛機噴漆機庫風平衡調試施工技術

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項目，是美國波音公司百年來首個設在海外的工廠，社會影響力巨大。103噴漆機庫是飛機交付之前的最關鍵環節，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節提出了嚴格要求，且需進行CFD（計算流體動力學）氣流模擬及現場煙霧試驗，觀察氣體流態并進行評估，以達到噴漆一次成形的目的[1-2]。本文總結出一套實用性強、調節精度高、調試步驟清晰明確的調試方法。

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的帶可調節百葉的條形風口（OBD）和174個帶調節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各有一個空調機房，設有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，提供大廳內的送風和排風動力。3臺送風機組送風經由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，支管下方設有小型送風靜壓箱，送風靜壓箱下方設置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試進行詳細介紹。

2 調試流程及要點

2.1 調試流程

安裝檢查→調試前準備工作→機組總風量調節→送風主管平衡調節→末端手閥平衡調節→風口OBD調節→主管風量復測并微調→排風格柵風量平衡調節→出具最終數據報告

2.2 調試要點

2.2.1 安裝檢查

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

點動空調機組的開關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。

測試孔間距設置原則為每個測試孔間距不大于15 cm，個數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，24個送風主管電動閥開至100%狀態，新風閥全開，回風閥全關，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試。

2.2.3 機組總風量調節

如果機組送風總管直管段滿足測量長度的相關要求，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，回風閥關閉，12個電動送風閥調節至100%開度，使用美國標準風量測量儀（ADM870C）調至皮托管測量模式，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。

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

由于后續調節會產生風量損失，故將式（1）中的設計總風量放大10%，以免最終調節完畢后造成風量不夠的情況，故確定頻率f2，如式（2）所示：

根據理論設計頻率將送風機頻率設置完畢，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計頻率，如無合適的直管段，則需進入機組內部在風機吸入口之前，進行迎風測量，根據進風截面，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個主管平衡調節

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

以此類推，其余9個系統使用相同方法進行主管電動調節閥的調節，最終使12個系統的相對設計值的偏差率接近，此時可以認為12個主管已經平衡。

2.2.5 末端手閥調節

在主管調節完成后，對末端所有一、二次風口進行全數測量。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，根據風口的不同尺寸，每個風口測量4～6個點并取平均值。

根據末端風口數據進行末端手閥的調節，末端手閥建議使用可以無極連續調節的渦輪蝸桿風閥執行器（圖3）。常見的手動閥執行機構為5擋調節型，無法精確調節風管的風量。

圖3 末端手閥使用的執行機構

根據末端風口數據可換算出每個支管內的風量，同樣與設計值進行偏差率比較，調節方法與主管平衡調節相同，找到偏差率數值最低的風管，保持此風閥全開，依次關閉調節偏差率數值第2低及第3低的支管，最終完成支管平衡。

2.2.6 風口OBD調節

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，故此時需調節末端風口OBD（圖4），對出現同一靜壓箱下多個風口風速不同的情況進行平衡調節，調節完成后復測整體系統末端，若支管風量因此發生了變化，則重復支管平衡調節步驟。

圖4 末端風口OBD形式

2.2.7 主管風量復測并微調

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

2.2.8 排風格柵風量平衡調節

排風格柵的風量調節與送風調節不存在前后邏輯關系，可以單獨調節。

排風風量的調節與條形風口平衡調節相似，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，作為原始數據。

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

2.2.9 出具最終數據報告

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

3 結語

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

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