风箱进风口改造案例分析

于香利 沈全锋

风箱进风口改造案例分析

于香利 沈全锋

中国石油工程建设公司阿尔及利亚分公司

对泵房送风机风量不足问题进行了现场测试和分析，发现风箱进风口设置的防沙百叶阻力大、进风面积不足，造成风箱进风量不足，导致风箱内的送风机出力下降，通过对防沙百叶改造，送风量达到要求。

送风机防沙百叶滤网截面速度压降

阿尔及利亚境内某泵站项目的主泵房采用送排风强制通风方式，通风系统运行后，发现泵房负压明显，门打开困难，有时引起驱动引擎曲轴箱内负压报警，说明泵房内负压已经很严重。经过现场初步测试和分析，发现送风机送风量严重不足，因此需要对送风机送风量下降的原因进行分析并进行相应改造。

1送风机结构

该项目送风机采用的是离心风机，安装在泵房外墙上，风机额定风量为9m3/s，静压320Pa，功率7.5kW。因项目地处撒哈拉沙漠地带，沙尘暴频繁，为了防止沙尘进入泵房，将送风机置于风箱内，风机从风箱内吸风，由送风口直接进入泵房内，风箱左右两侧为活动门，风箱后侧为进风口，进风口设防沙百叶和滤网，这样可以有效地防止沙尘进入泵房。送风机整体结构见图1。

图1风机整体结构图

2现场测试

送风机在工厂测试时风量完全满足要求，但是装进风箱之后，性能出现大幅度下降，为了证明是风箱造成了风机送风量下降，现场对送风机及风箱整体进行了测试。

考虑到现场测量风机送风量有困难，而测量风机出口风速比较容易，用风速仪就能实现。根据风量与风速关系，可以算出送风机运行时出额定出口风速应为11.16m/s。实测风机在风箱内运行时出口风速为8.65m/s，只达到了额定风量的77.5%。当打开风箱一侧门时，风机相当于从室外吸风，出口风速立即达到16.09m/s，风量已经超过了额定风量，说明风箱进风量不足是造成送风机风量下降的原因。

3问题分析

风箱进风口采用两道防尘装置，第一道为防沙百叶，主要作用是将空气中的大颗粒沙尘挡下来[1]，第二道是过滤网，主要是将细尘滤掉。

防沙百叶采用双层叶片对扣结构，外形尺寸为1500mm×1500mm；滤网在防沙百叶下游5cm处，面积与防沙百叶相当，由9块小过滤单元组成，每块过滤单元外形为480mm×480mm，防沙百叶其结构及外形如下图2、图3，过滤网外形见图4。

图2防沙百叶结构图

图3防沙百叶外形图

图4过滤网外形图

为了搞清楚风箱进风量下降的原因，首先需要知道防沙百叶和滤网的阻力情况。最初怀疑是由于滤网阻力过大造成进风量下降，从厂家提供的滤网资料中发现，滤网按照EN779标准制造，其性能参数如表1。

表1滤网性能参数表

从表1可以看出，当风速为2.1m/s（500fpm）时，干净的滤网初阻力只有70Pa，终阻力达到249Pa。现场测试前，将滤网已进行了清洗，可以说滤网的阻力只有70Pa，不足以引起风箱进风量下降如此之大。

于是又对防沙百叶阻力情况进行分析，厂家提供了防沙百叶压降曲线，见图5，第一条曲线是防沙百叶与干净滤网两部分总阻力，第二条曲线是单独防沙百叶的阻力。当风速为2.1m/s时，两条曲线之间的差值为70Pa，符合滤网性能。

图5防沙百叶压降曲线

要查出防沙百叶的阻力，需要算出截面速度Vf：

式中：Qv为风箱的进风量；F为进风面积，根据EN779-2002[2]中的定义，实际为防沙百叶的横截面积，本项目防沙百叶尺寸为1.5m×1.5m，则F=1.5×1.5= 2.25m2，假设风机达到额定风量，则Qv=9m3/s，此时Vf= 9/2.25=4m/s。

可见，截面速度已超出了厂家给定的性能曲线上限3.5m/s，将曲线按走向延长后，得出此时的总阻力将达到330Pa，已经超过了风机的静压头。

另外，滤网的阻力与速度正比，当速度上升后，阻力也相应提高。进滤网的风速不是截面速度，应该采用防沙百叶的流通速度Vk，即从防沙百叶通道出来的速度：

式中：Fk为防沙百叶有效通道面积，制造商提供的1.5m×1.5m防沙百叶有效通道面积为0.725m2，如果风机达到额定风量，则Vk=9/0.725=12.4m/s，合2932fpm（英尺/分钟）。根据制造商提供的滤网压降曲线图（图6），该速度已远远超过了图中的上限，可以推出如果风速达到这个数值，则滤网的阻力也将大大增加。

图6滤网压降曲线

通过上述计算可知，如果风机达到额定风量，防沙坎和滤网的总阻力已超过了风机的压头，这是不可能实现的。所以实际情况，只有降低进风量，才能降低进风阻力，当进风阻力与风机压头相等时，才是风机的送风量。

从防沙百叶和滤网的压力降曲线可以看出，压力降主要在于防沙百叶，现场的测试也证实了这一点，现场将所有的滤网全部拆下来，此时测量风机出风口风速为9.65m/s，依然达不到风机的额定风量，可见，这种结构的防沙百叶阻力大，流通面积不足，是造成送风量不足的根本原因，虽然与过滤网也有一定的关系，但滤网并不是主要原因，这为下一步改造指明了方向。

4进风口改造

根据上述分析，需要对风箱进风口进行改造，目的是减少进风阻力，提高进风量。改造对象应该是防沙百叶，滤网作为最后的防尘屏障，不再考虑对其改造。

改造方案有两个，方案一是增加防沙百叶面积，方案二是降低防沙百叶阻力。

因风箱后面已布满防沙百叶无法再加大，方案一只有将风箱一侧改造成防沙百叶，该方案防沙百叶面积可增加到原来的220%，肯定能满足风量要求，且可以有效地防止大颗粒沙尘。但该方案改造工作量大，除了需要增加侧面的过滤网外，另外因风箱两侧拉杆与风箱距离很小，施工困难。

方案二是更换现有的防沙百叶，用固定百叶窗进行替换，百叶窗阻力小，风速4m/s时，阻力仅31Pa[3]，通过核算，可以满足进风量要求，该方案改造量小，施工方便，但存在不能有效地防止大颗粒沙尘，加大了后面滤网的负担，增加了滤网的清洗频率。

综合考虑，决定采用第二方案，用新采购的固定百叶窗替换现有的防沙百叶，替换后送风机送风口风速达到12.35m/s，风量达到了额定风量，泵房负压问题得到解决。

5结语

这次改造虽然解决了风机风量不足问题，同时也发现了项目在执行过程中存在的不足：

1）厂家在设计风箱时没有进行详细的阻力计算，导致风箱进风口面积不足，风机送风量下降。

2）工厂测试时只对风机进行了测试，没有进行整体测试。如果能对风箱进行整体测试，就可以及时发现风量不足问题，可以选择方案一在工厂内进行改造。

3）风机送风量大，滤网采用的是固定方式，人工清洗工作量大，在以后的设计中应考虑自洁方式。

[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]江苏中汇空调设备有限公司.单层固定防雨百叶窗(90、60、50系列)技术参数[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.

supply fan,sand trap lover,filter,face velocity,pressure drop

1003-0344（2014）05-102-3

2013-7-19

于香利（1966～），男，高工；北京市东城区鼓楼外大街28号中国石油工程建设公司阿尔及利亚分公司（100120）；

E-mail:yuxiangli009@gmail.com