地鐵用軸流風(fēng)機(jī)在地鐵環(huán)控系統(tǒng)中占有重要地位，它負(fù)責(zé)地鐵站臺(tái)的空調(diào)通風(fēng)以及緊急情況下的火災(zāi)事故通風(fēng)。在地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了降低初投資，節(jié)約工程造價(jià)，可以采用一臺(tái)可逆轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)來(lái)同時(shí)負(fù)責(zé)空調(diào)通風(fēng)和事故通風(fēng)。

　　這種可逆轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)，正反轉(zhuǎn)都要達(dá)到較高的效率。在正常運(yùn)行工況，風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足站臺(tái)的空調(diào)通風(fēng)需要。在發(fā)生火災(zāi)或者區(qū)間車(chē)輛堵塞的情況下，風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，給區(qū)間送風(fēng)，排出事故煙氣，提供乘客所需新風(fēng)量。

　　地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的能耗占地鐵環(huán)控系統(tǒng)總能耗的50%左右。如何降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗，節(jié)約能源，成為地鐵環(huán)控系統(tǒng)的一個(gè)主要課題。風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能前人己有過(guò)一些研究，但對(duì)地鐵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻控制是否可以滿(mǎn)足地鐵環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對(duì)地鐵風(fēng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制能否滿(mǎn)足空調(diào)通風(fēng)和事故通風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓，并沒(méi)有相關(guān)進(jìn)行過(guò)介紹。本文對(duì)某廠(chǎng)生產(chǎn)的可逆轉(zhuǎn)耐高溫型地鐵用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到該風(fēng)機(jī)在工頻和變頻工況以及不同系統(tǒng)阻力情況下的性能曲線(xiàn)，驗(yàn)證了該風(fēng)機(jī)可以很好地滿(mǎn)足地鐵環(huán)控系統(tǒng)的要求，在變頻運(yùn)行時(shí)能達(dá)到較高的效率，從而為地鐵環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能創(chuàng)造了條件。

　　對(duì)某廠(chǎng)生產(chǎn)的地鐵空調(diào)通風(fēng)用可逆轉(zhuǎn)耐高溫型軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行了正反轉(zhuǎn)以及變頻性能測(cè)試驗(yàn)證該風(fēng)機(jī)在反轉(zhuǎn)以及變頻情況下能夠滿(mǎn)足地鐵通風(fēng)性能的要求。該風(fēng)機(jī)葉輪直徑為2.0m，14個(gè)葉片，5個(gè)支架，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速990r/min. 2風(fēng)機(jī)變頻性能研究2.1風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能原理12風(fēng)機(jī)采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)改變風(fēng)量、流量，可以節(jié)電；而采用節(jié)流調(diào)節(jié)（控制擋板和閥門(mén)的開(kāi)度）則浪費(fèi)電。

　　表1風(fēng)機(jī)性t能設(shè)計(jì)參數(shù)車(chē)站空調(diào)通風(fēng)工況區(qū)間通風(fēng)工況空調(diào)風(fēng)壓（Pa）空調(diào)風(fēng)量（m3/選用風(fēng)壓（選用風(fēng)量（m3/風(fēng)機(jī)風(fēng)量的測(cè)試中，測(cè)試風(fēng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量和正向運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量，要求兩者之比不低于95%；在（）距風(fēng)機(jī)出風(fēng)口10m的風(fēng)道斷面處布置風(fēng)速測(cè)點(diǎn)，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的平方成正比：電動(dòng)機(jī)的軸功率P與QH成正比，即與轉(zhuǎn)速自風(fēng)道底部每隔0.5m高度分別布置10個(gè)測(cè)點(diǎn)，共80個(gè)測(cè)點(diǎn)，具體布置如所示。每個(gè)工況下每個(gè)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速測(cè)試3次。

　　n的三次方成正比：軸功率P還可表示為：顯然，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)要求風(fēng)量由1降低到1/2時(shí)，只需將轉(zhuǎn)速由1降低到1/2即可。而軸功率則由1減少為（1/2）3 =1/8，也就是節(jié)約了7/8的電功率，效果非常顯著21.如果采用傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié)，則轉(zhuǎn)速保持不變而使擋板或者閥門(mén)的開(kāi)度減小，管網(wǎng)阻力增加，此時(shí)當(dāng)Q由1減為1/2時(shí)，風(fēng)壓H變化不大，多數(shù)略有上升。由式（4）知P減少不明顯，同風(fēng)量的減少不成比例。此時(shí)功率P中的大部分用來(lái)克服管道的通風(fēng)阻力而白白浪費(fèi)了13. 2.2地鐵用軸流風(fēng)機(jī)的性能測(cè)試對(duì)于地鐵用軸流風(fēng)機(jī)，其功率大，運(yùn)行能耗占地鐵環(huán)控系統(tǒng)能耗的50%左右。應(yīng)用變頻器對(duì)其進(jìn)行變頻控制，可以大大降低風(fēng)機(jī)能耗。由于地鐵用軸流風(fēng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)都要求達(dá)到較高的效率，所以對(duì)地鐵風(fēng)機(jī)在變頻工況下的正反轉(zhuǎn)性能風(fēng)機(jī)性能測(cè)試是在地鐵通風(fēng)回風(fēng)道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的。風(fēng)道截面為4mX4.6m，取距風(fēng)機(jī)出口10m的風(fēng)道斷面為測(cè)量斷面，此處流場(chǎng)均勻，測(cè)量斷面4.6m，沒(méi)有風(fēng)量泄漏。

　　測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速同時(shí)測(cè)量，使用Fluke多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速進(jìn)行采集。

　　根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算此斷面的平均風(fēng)速：j*測(cè)量次數(shù)/測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速，m/s根據(jù)平均風(fēng)速，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為：A風(fēng)道斷面面積，m2回/排風(fēng)機(jī)全壓：回/排風(fēng)機(jī)全壓為回/排風(fēng)機(jī)Pv*指動(dòng)壓Pa電動(dòng)機(jī)功率Pe：測(cè)定風(fēng)機(jī)配用電動(dòng)機(jī)的電流和電壓，測(cè)功率因數(shù)，根據(jù)電機(jī)的效率，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率。

　　風(fēng)機(jī)效率n由風(fēng)量q風(fēng)壓p及電機(jī)功率Pe計(jì)算，即：通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)閥來(lái)模擬改變系統(tǒng)阻力特性，測(cè)試風(fēng)機(jī)在工作頻率（50Hz）的條件下的性能，正反轉(zhuǎn)分別測(cè)5次。

　　系統(tǒng)阻力不變時(shí)，測(cè)試風(fēng)機(jī)在5個(gè)不同頻率下的工作性能。

　　測(cè)試工況如下：工頻50Hz時(shí)，風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)分別測(cè)量如下工況：風(fēng)閥開(kāi)度100%80%60%50%、40%；當(dāng)風(fēng)閥開(kāi)度在100%時(shí)，風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)分風(fēng)機(jī)振動(dòng)測(cè)試：利用振動(dòng)測(cè)試儀表，測(cè)試風(fēng)機(jī)振動(dòng)。

　　風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)試：利用轉(zhuǎn)速表，測(cè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

　　噪聲的測(cè)定：測(cè)試儀器采用經(jīng)計(jì)量校驗(yàn)的精密聲級(jí)計(jì)，風(fēng)機(jī)進(jìn)出氣口及周?chē)荒芊胖谜系K物，測(cè)定時(shí)風(fēng)機(jī)應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速及風(fēng)量下運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)點(diǎn)具體布置見(jiàn)。共取5個(gè)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)選在與出風(fēng)口軸線(xiàn)45*方向，距出風(fēng)口中心的距離為2m（等于葉輪直徑）。5個(gè)測(cè)點(diǎn)所測(cè)得的分貝值，直接平均，以求得風(fēng)機(jī)的噪聲量。

　　3變頻性能測(cè)試結(jié)果2m3/s，風(fēng)壓843Pa功率77.lkW，效率66%，頻率50Hz，風(fēng)閥開(kāi)度40%，風(fēng)機(jī)出口噪聲108.7dB（A）軸向震動(dòng)1.4mm/s，水平震動(dòng)1.2mm/s. 8Hz，風(fēng)閥開(kāi)度40%，風(fēng)機(jī)出口噪聲102.2dB（A），軸向震動(dòng)1.1mm/s，水平震動(dòng)1.0mm/s.風(fēng)機(jī)從啟動(dòng)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間是14s，正反轉(zhuǎn)切換時(shí)間34s.經(jīng)測(cè)試，風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括工頻和變頻條件下的各性能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。能夠滿(mǎn)足地鐵空調(diào)通風(fēng)工況下的性能指標(biāo)。風(fēng)機(jī)性能測(cè)試結(jié)果如，4所示。

　　未開(kāi)風(fēng)機(jī)時(shí)，過(guò)濾器背風(fēng)面溫度隨輻射板溫度的升高而升高，在40min內(nèi)溫度升高至138*C.開(kāi)風(fēng)機(jī)后，過(guò)濾器背風(fēng)面溫度降低至68 *C之后趨于穩(wěn)定，溫度達(dá)到66*C左右。

　　未開(kāi)風(fēng)機(jī)時(shí)，過(guò)濾器兩側(cè)溫差在初始5min內(nèi)隨輻射板溫度的升高而升高，之后35min溫差基本保持不變。開(kāi)風(fēng)機(jī)時(shí)，由于背風(fēng)面溫度降低較快，而迎風(fēng)面稍有延遲，所以二者的溫差暫時(shí)較大，不過(guò)10min后過(guò)濾器兩側(cè)溫差穩(wěn)定于未開(kāi)風(fēng)機(jī)時(shí)，上風(fēng)側(cè)空氣溫度隨輻射板溫度在40min內(nèi)逐漸升高到108C開(kāi)風(fēng)機(jī)后，上風(fēng)側(cè)空氣溫度5min內(nèi)立即降低至43*C之后溫度基本不變。

　　粒子計(jì)數(shù)器測(cè)得數(shù)據(jù)及所計(jì)算的過(guò)濾器效率見(jiàn)。結(jié)果顯示，過(guò)濾器加熱前后過(guò)濾效率沒(méi)有明顯的變化，因此可以證明加熱不會(huì)破壞過(guò)濾器。

　　粒子大小屮m）加熱前后過(guò)濾效率曲線(xiàn)另外，該高效過(guò)濾器加熱前后的過(guò)濾效率沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明加熱沒(méi)有改變?cè)撨^(guò)濾器的過(guò)濾性能。因此采用該實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行殺菌具有一定的實(shí)際意義。

　　5結(jié)語(yǔ)本文實(shí)驗(yàn)裝置可解決空氣過(guò)濾器的二次污染問(wèn)題，可以用于P2、R3生物實(shí)驗(yàn)室的回風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)滅菌。利用經(jīng)過(guò)耐高溫過(guò)濾器滅菌后的回風(fēng)有助于節(jié)約能源，保障人員的安全。該裝置可廣泛應(yīng)用于制藥、醫(yī)療服務(wù)、食品等行業(yè)。