中國經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)增長，促進(jìn)了風(fēng)機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展。很多企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不斷地發(fā)展壯大，并形成了一定的規(guī)模，如何在市場(chǎng)上立于不敗之地，走持續(xù)發(fā)展的道路，是這些企業(yè)迫切需要考慮的問題。企業(yè)的持續(xù)發(fā)展涉及很多方面，本文僅從中小風(fēng)機(jī)企業(yè)技術(shù)發(fā)展角度談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

一、通風(fēng)機(jī)的型譜規(guī)劃

我國通風(fēng)機(jī)的產(chǎn)品研發(fā)都是從單個(gè)模型機(jī)出發(fā)，不考慮各模型機(jī)之間的聯(lián)系，產(chǎn)品開發(fā)往往只是滿足某個(gè)特定的性能參數(shù)要求，這樣的后果便是不斷地研發(fā)新的模型來滿足新的應(yīng)用要求，缺乏從總體上對(duì)模型機(jī)進(jìn)行規(guī)劃和布局，對(duì)部件的通用性也缺少必要的研究。如果對(duì)通風(fēng)機(jī)的型譜進(jìn)行規(guī)劃，形成若干個(gè)高效率的模型機(jī)，并在此基礎(chǔ)上通過變型設(shè)計(jì)延伸出更多的高效率機(jī)型，這樣不僅能滿足各應(yīng)用領(lǐng)域參數(shù)多樣性的要求，形成產(chǎn)品系列化，還能達(dá)到節(jié)約能源的目的，對(duì)提高我國通風(fēng)機(jī)整體運(yùn)行效率有非常重要的意義。

對(duì)通風(fēng)機(jī)的型譜規(guī)劃，可以從以下幾個(gè)方面考慮：①優(yōu)化型譜布局，采用盡可能少的模型覆蓋比較大的參數(shù)范圍，各種模型盡可能有高、中、低壓方案，使用變型設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)大覆蓋面。②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，葉片型線、葉輪前盤型線盡可能簡(jiǎn)單(如平行前盤、錐形前盤，直葉片、單圓弧和雙圓弧)，嘗試同一模型變型風(fēng)機(jī)前盤相同。③各模型基本元件盡可能通用，如不同的模型前盤可以互換，葉片型線可以互換。

以離心通風(fēng)機(jī)為例，對(duì)型譜進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)性能參數(shù)覆蓋的范圍進(jìn)行優(yōu)化，圖1是按R20優(yōu)選數(shù)系規(guī)劃的型譜表，圖中同時(shí)也列出了流量系數(shù)和壓力系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

二、通風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)型譜規(guī)劃，形成一個(gè)基本模型系列，對(duì)這個(gè)基本模型系列進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程分以下幾個(gè)方面：①分析現(xiàn)有的效率、噪聲等性能指標(biāo)較好的風(fēng)機(jī)模型，對(duì)這些模型進(jìn)行必要的改進(jìn)，作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。②建立優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法確定風(fēng)機(jī)流動(dòng)部件的幾何參數(shù)。③使用CFD(Computational Fluid Dynamics)軟件包，分析風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，判斷各部件流動(dòng)的優(yōu)劣。④根據(jù)流動(dòng)分析結(jié)果，對(duì)前面的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。⑤對(duì)模型進(jìn)行試制及試驗(yàn)，整個(gè)過程框架如圖2、圖3所示。

目前，比較常用的流動(dòng)分析軟件有：Fluent、Star—CD、Numeca等。

三、通風(fēng)機(jī)模型試驗(yàn)

從技術(shù)發(fā)展角度上看，模型試驗(yàn)及試驗(yàn)驗(yàn)證是必不可少的。一方面，模型機(jī)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，需要在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；另一方面，通風(fēng)機(jī)部件對(duì)性能的影響，也需要進(jìn)行試驗(yàn)研究。因此，必須設(shè)計(jì)各種模型機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)，使之不僅滿足各種模型機(jī)試驗(yàn)要求，還能適應(yīng)通風(fēng)機(jī)部件性能試驗(yàn)的要求。

圖4所示是進(jìn)氣風(fēng)室式模型試驗(yàn)臺(tái)示意圖，試驗(yàn)臺(tái)滿足GB／T1236—2000(ISO5801：1997)要求，流量測(cè)試方法采用風(fēng)室中的多噴嘴測(cè)量，流量參量范圍使用噴嘴個(gè)數(shù)控制。更換通風(fēng)機(jī)組件可實(shí)現(xiàn)不同模型機(jī)的性能試驗(yàn)，改變調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的葉片角度可以研究不同導(dǎo)葉進(jìn)口角對(duì)通風(fēng)機(jī)性能的影響，改變通風(fēng)機(jī)內(nèi)部部件(如不同葉片)可以探討部件對(duì)通風(fēng)機(jī)性能的影響。

同時(shí)，對(duì)模型機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)以及改變幾何參數(shù)對(duì)離心通風(fēng)機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究，可以驗(yàn)證前面模型機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果，給模型機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)依據(jù)。

四，通風(fēng)機(jī)模型數(shù)據(jù)庫

在前述工作的基礎(chǔ)上，通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該建立模型數(shù)據(jù)庫，并且隨著模型機(jī)的研制不斷地?cái)U(kuò)充和完善數(shù)據(jù)庫。通風(fēng)機(jī)模型數(shù)據(jù)庫包括性能數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，性能數(shù)據(jù)庫描述通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，主要指通風(fēng)機(jī)壓力、功率、噪聲等參數(shù)隨流量的變化關(guān)系，用于通風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)等；結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫描述通風(fēng)機(jī)的幾何特征和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圖5為數(shù)據(jù)庫機(jī)構(gòu)示意圖和數(shù)據(jù)庫維護(hù)示意圖。

通風(fēng)機(jī)模型機(jī)數(shù)據(jù)庫的規(guī)模和完善程度體現(xiàn)一個(gè)企業(yè)的技術(shù)實(shí)力，隨著產(chǎn)品種類的增多，數(shù)據(jù)庫的規(guī)模會(huì)不斷增加，模型參數(shù)的覆蓋范圍也會(huì)增大，通風(fēng)機(jī)的選型和變型設(shè)計(jì)也會(huì)變得更加容易，企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)的能力就會(huì)不斷地增強(qiáng)。

五、通風(fēng)機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)

通風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)、通風(fēng)機(jī)變型設(shè)計(jì)和通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能預(yù)測(cè)均依賴于模型機(jī)的開發(fā)，依賴于通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)、通風(fēng)機(jī)部件性能試驗(yàn)和改變幾何尺寸后性能的研究，在這些工作的基礎(chǔ)上形成通風(fēng)機(jī)應(yīng)用軟件包，則可大大提升企業(yè)技術(shù)水平及應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的能力。通風(fēng)機(jī)應(yīng)用軟件包應(yīng)包含選型設(shè)計(jì)軟件、變形設(shè)計(jì)軟件和通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能預(yù)測(cè)。

1．通風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)

通風(fēng)機(jī)是否節(jié)能只有在實(shí)際應(yīng)用中才能體現(xiàn)，一臺(tái)本身效率很高的風(fēng)機(jī)，如果選型不當(dāng)，可能不在高效區(qū)運(yùn)行，起不到節(jié)能效果。因此風(fēng)機(jī)的合理選型對(duì)其實(shí)際運(yùn)行效率和節(jié)能有非常重要的意義。圖6、圖7所示是由于選型不合理造成風(fēng)機(jī)低效運(yùn)行示意圖。如果將系統(tǒng)阻力計(jì)算和通風(fēng)機(jī)軟性集成在通風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)軟件中，則可更加準(zhǔn)確地計(jì)算系統(tǒng)阻力，估計(jì)通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，更好地進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，使通風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

通常通風(fēng)機(jī)選型遵循以下原

則：①設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算，通風(fēng)機(jī)必須滿足系統(tǒng)使用的流量和壓力，系統(tǒng)的使用流量和壓力要經(jīng)過準(zhǔn)確的分析與計(jì)算，如有可能，最好以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，或參考類似的系統(tǒng)確定。②風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的選擇要求風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運(yùn)行，處于效率曲線的最高點(diǎn)或稍偏右運(yùn)行。③預(yù)留的富裕量要合適，使正常使用的工作點(diǎn)盡可能接近設(shè)計(jì)工況，使風(fēng)機(jī)長期運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)。④選擇風(fēng)機(jī)性能曲線與實(shí)際要求相適應(yīng)。⑤所選擇的風(fēng)機(jī)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維修，體積小，重量輕，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用少等特點(diǎn)。

2通風(fēng)機(jī)變型設(shè)計(jì)

當(dāng)選型設(shè)計(jì)和相似設(shè)計(jì)都不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，需進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，選用比轉(zhuǎn)速相差不多、性能較好的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。變型量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，可以認(rèn)為變型設(shè)計(jì)點(diǎn)的效率近似不變。變型設(shè)計(jì)方法主要有：變?nèi)~輪寬度、變?nèi)~片數(shù)、變?nèi)~輪外徑及出13安裝角或葉片型線、變?nèi)~片進(jìn)口安裝角。

3．通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能預(yù)測(cè)

通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法大致有：進(jìn)出口節(jié)流調(diào)節(jié)、進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)、變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、軸流風(fēng)機(jī)變?nèi)~片角度調(diào)節(jié)等。圖8為變進(jìn)口導(dǎo)流器角度時(shí)通風(fēng)機(jī)的性能曲線，圖9為不同葉片角度下對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的性能曲線，依試驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬手段(CFD)為基礎(chǔ)，建立性能預(yù)測(cè)模型，形成計(jì)算機(jī)軟件，可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能曲線，為通風(fēng)機(jī)的高效低碳運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

六、結(jié)語

以前簡(jiǎn)單討論了中小風(fēng)機(jī)企業(yè)技術(shù)發(fā)展思路，根據(jù)起來是先進(jìn)憲產(chǎn)品規(guī)劃，再使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，然后建立標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行模型機(jī)試驗(yàn)和部件對(duì)通風(fēng)機(jī)性能影響試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上建立模型數(shù)據(jù)庫并發(fā)展計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，如選型設(shè)計(jì)軟件、變型設(shè)計(jì)軟件和通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能預(yù)測(cè)軟件。