【国家标准(GB)】 通风机现场试验

1适用范围
中华人民共和国国家标准
通风机现场试验
Site testing of fans
GB 1017888
本标准适用于安装在工作管路上的通风机的一个工况点或多个工况点性能特性的测定。工作管路特性测定不属于本标准范围。所测气体必须是单一的（单相的）。注，对通风机产品规定性能的验证试验，应按GB1236的规定。2引用标准
GB1236通风机空气动力性能试验方法流量测量节流装置第一部分节流件为角接取压、法兰取压标准孔板和角接取压标GB2624
准喷嘴
3符号
A：管道截面积
6:至管壁最近测试点的距离
d：速度探针头部直径
d：总压孔直径
d..静压孔直径
D:管道水力直径或圆截面管内径D.:环形风管的最小内径
DR:叶轮真径
e:环形风管中环的厚度
f附加误差
f：.加权系数
F:近似系数
g：重力加速度
H:矩形截面风管的高度
·测试点的标号
让排气动能指数
I：线电流
1测试线长度
l.:横坐标α测试线长度
Zo：横坐标0测试线长度
：横坐标测试线长度
中华人民共和国机械电子工业部1988-11-03批准196
1989-07-01实施
GB10178-88
L：矩形截面风管的长度或任意型式截面的最大（可能）长度Lp：垂直于距探针最近管壁方向内的风管内径M：马赫数
m：孔板直径比
：时间平均值注脚
p：时间和空间相关的气体平均压力或绝对静压P1：进口截面上的压力
P2：出口截面上的压力
P：计入壁面粗糙度测量结果和雷诺数的数值PA：传给通风机轴的机械功率
PE:电机输入功率
P：摩擦功率或通风机的功率
（Pr)v：气体容积流量为V时的内摩擦功率PM：传至驱动轴的有效功率
PR：供给通风机叶轮的功率
9：质量流量
4m：平均质量流量
q：容积流量
9m：平均容积流量
qv：实际容积流量
9：对应于使用差压装置的标准容积流量9v1：进口容积流量
2:出口容积流量
r:风管半径
R:风管半径极值
u：叶轮周速
U:电流电压
U：垂直于速度截面的空间分量
Um：u的时间平均值
Uml：进口截面上的u的时间平均值Um2：出口截面上的u的时间平均值以（y）：沿横坐标α测试线扇形面的速度图形V：所测气体容积
r：采用直角坐标系时探针至沿旋转横坐标面的距离3：采用直角坐标系时探针至最近壁面或沿旋转纵坐标面的距离Y：通风机单位质量功
之：相对高度平均值
21：进口截面2值
22:出口截面z值
α：气体动能系数
αA1:在面积为A的进口截面的α系数值αA2：在面积为A的出口截面的α系数值197
2g：容积流量gm的绝对误差
Ap：差压
GB 10178-88
Aq：测定容积流量9时的绝对极限误差nA：通风机轴效率
nE：总效率(或装置效率）
nmot：电机效率
7M：电机轴效率
nR：通风机内部效率
nur：驱动效率
K：比热比
A:通风机功率系数
p：气体密度
Pm：平均密度
01,2：截面1与2气体密度的时间平均值P1：进口截面平均密度
(02:出口截面平均密度
e：方位
中：通风机流量系数
中：通风机单位质量功系数
4实测值定义
通风机及其所属装置中的气体流动均为不稳定流。在通风机的额定工作范围，表征流动状态和位程的数量，在系统阻力保持恒定，转速波动保持在0.5%以内时，存在着稳定的时间平均值。为减少脉动对测试特性的影响，可在适当的时间内进行多次重复测量，使计算的平均值更真实地代表所要求的时间平均值，则该值是实际上的稳定值。对不带支管的气体管道中某一气密段（进口截面1一出口截面2）通风机产生的稳定流，以式（1）作为通风机对气体作用的定义基础。Pr(Pr)v- 二pi +(
式中;PR-(P)
)+ g(zz - z1)
-向叶轮提供的机械功P的时间平均值与被测容积V中气流内摩擦功(P,)v之差；
9a——截面面积为A的流道中的气体质量时间平均值（不考截面选择），2——出口截面上气体时间的平均压力；pi
进口截面上气体时间的平均压力；进口截面平均密度，
P2-—出口截面平均密度；
P1,2-—-截面1与2之间容积为V的气体平均密度的时间平均值；Om--
UmlUm2
(pr+p)~p1,23
通风机内气体的平均密度，Pm—进、出口截面气体平均速度的垂直分量；αAl、αA2-—-进、出口截面（面积分别为A,和A2)与气流有关的动能系数；198
g—-重力加速度；
GB 10178—88
21、22—进、出口截面的相对高度平均值。平均容积流量（gvm）：对应于上述已定义的质量流量（gm）的容积流量。该气体密度采用通风机进出口截面的算术平均值。该算术平均值按通风机中的平均密度（βm)计算；进口容积流量（q）：质量流量（qm）除以进口平均密度（p）；出口容积流量（-2）：质量流量（qm）)除以出口平均密度（p2）；通风机单位质量功（Y）：通风机进出口截面单位质量气体机械能的变化，是通过测量通风机上、下游段的测量面上的能通量以及对测量截面和通风机进、出口之间能量损失的常规修正确定的；排气动能指数（）：对应于通风机出口平均气流速度的单位质量的动能除以通风机单位质量功的商，是一个无因次量；
通风机流量系数（$）：质量除以平均密度与圆周速度和叶轮直径平方乘积的商，是一个无因次量；9
通风机单位质量功系数（）：通风机单位质量功除以圆周速度平方的商，是一个无因次量；Y
（2）
（3）
通风机功率系数（A）：供给叶轮的机械功除以平均密度与圆周速度的立方和叶轮直径平方的乘积的商，是一个无因次量；
5现场试验一般条件和方法
5.1一般条件
进行现场试验前应初步检查通风机的功能是否正常。（4）
在通风机至流量和压力测量面之间的风管应无明显的内、外漏气现象。通风机进出口之间不得存在未规定的气体循环。
为保障试验操作人员安全及机器免受损坏所采取的措施，不应对通风机的气动性能有任何影响。在验收试验之前，供方有权检查通风机工作情况是否良好并进行必要的调整。5.2只改变系统阻力情况下的测试点选择5.2.1对不带调节装置的通风机，在检查单一规定的工况点并只改变系统阻力的情况时，测量至少取三个工况点，其选择方法如下：a：最小流量点的选择，其流量或流量系数值应在规定点的85%～90%之间（如可能）；b.最大流量点的选择，其流量或流量系数值应在规定点的110%～115%之间（如可能），c.中等流量点的选择，其流量或流量系数值应尽量接近规定点的97%～103%（如可能）。5.2.2对不带调节装置的通风机，在检查一个以上规定的工况点并只改变风管系统阻力时，测试点的选择方法如下：
8。选择的测试点必须对应于各规定点，这样当需要对流量值修正时，可将比转速有关的转速变化199
GB 10178—88
计入。流量系数则应尽可能接近规定点的3%以内（如可能）；b.两个相邻测试点的流量或流量系数的变化，不得超过规定点流量系数算术平均值的10%，C．测试点的范围应向规定点的两侧扩展。若减少工况点的数量和范围，可经各方协商解决。5.3带调节装量的通风机
通风机有调节器时，应通过同时调节通风机调节器和风管系统阻力获得一个测试点。这样使该测试点的流量和压力尽可能接近对应的规定点的值，如可能，偏差应小于4%。建议通过初步测试确定调节器适当的整定值。对已取得的各测点，应在保持调节器不变，只改变系统阻力并按5.2.1条的规定增加辅助测试点。5.4可改变系统阻力的系统节流装量为得到通风机特性曲线的各个点，应通过系统节流和打开旁通减少或增加流量。在安装这些装置时应注意不得干扰测量段和通风机内的气流流动。系统节流装置应尽可能对称，并且不得引起祸流。最好将其安装在通风机的下游段。否则应尽可能将其装在远离通风机进口的上游段位置。必须确保在安装位置所产生的扰流对测量和通风机的工作没：有明显的影响。
在任何情况下，系统节流装置必须安装在距通风机至少5D的上游段或至少10D的下游段。注，①如果该长度对于测量通风机前后侧的气流压力和流量是够用的。②水力直径D等于4倍于截面积除以内周长。对于圆截面，等于该截面的几何直径。必须注意，上述距离对通风机气流扰动减至最小通常不一定够用。注：在不干扰通风机和测量段内流动状态的情况下，允许采用改变通风机工况点的其他方法（通风机串联或并联）。5.5系统阻力不可改变的情况下测试点选择在风管系统的阻力不能改变时，只能在一个工况点测试。在这种情况下，各方应对只进行单一工况点测试达成协议。
5.6对试验推导出的系数的规定
在试验期间，气体密度和粘度及测量通风机的转速差，未超过与圆周速度有关的雷诺数相关额定值的10%时，由试验推导出的无因次系数不必修正。6 流量的测定
6.1测量方法选择
气体管道某一裁面的流量可由两种方法测定：一是测量该截面各个点的速度，再计算出平均速度；二是测量由孔板、文丘里誉、喷曬等差压装置产生的压力差。测量方法的选择条件如下：a，采用速度场法进行测量时间较长且需精确处理，但是在许多情况下，这是唯一适用的方法。采用该方法时，必须先进行初试以确定试验条件（读数的数量和观测时间）；b，采用差压装置，即使由不向的人在不同的时闻进行测量，对流量时间平均值也易获得具有良好重复性的结果。但其使用受到限制，要求风管有一定直线长度，并只能用在圆裁面风管。6.2测量截面选择
流量测量截面应选择无涡流的、流线接近平行且垂直于该截面的位置。当不能满足上述条件，应由各方协商一致，在测量截面的上游段设防涡流装置。该装置的安装位置应保证通过测量截面的是无祸流的轴向气流，且不得影响通风机进、出口气流的流动条件。也可以在限定长度的风管内采用内衬以改善测量截面的形状。如最终未能找到满足上述条件的截面，可经协商选择流量测量截面，但将会影响测量精度。6.3采用差压装置测定流量
按GB2624装设和使用标准差压装置，试验的极限流量在允许范围内，且采用该标准给出的数据200
时，则可不必进行初校。
GB 10178-88
GB2624所规定的基本元件的差压装置，用在附录D(补充件)所述的直线长度段，试验的极限流量在允许范围内，且采用该标准考虑到附录D(补充件)所给出的数据时，则可不必进行初校。采用非标准差压装置，须由供方及买方双方就装置的选用及确保与标准装置具有同样精度的校正方法达到一致意见。非标准差压装置可在下列情况下使用：在风管进口处：
锐孔板、喷嘴、文丘里管、喇叭形进口或锥形进口，b．在风管出口处：
锐孔板、喷嘴、文丘里管。
6.4采用速度场法测定流量
6.4.1一般条件
6.4.1.1使用高精度范围的测量仪表能得到较高的测量精度，以保证平均速度尽可能高。6.4.1.2流量测量面应位于直管段，气流基本上是轴向的、对称的，且无涡流或逆流。这将会排除由弯头，突然的扩张或收缩、障碍物或通风机自身所引起的流动干扰。6.4.1.3如可能，测量面应选择在风管截面不变的直线段，且不存在改变测量面气流的障碍物。该直线段长度，即试验长度至少应为风管水力直径的两倍。如可能，测量面应选在至少距通风机进口为1.5D处（如选在通风机进气侧时），或至少距通风机出口为5D处（如选在通风机排气侧时）。选用上述最小距离并不意味潜满足6.4.1.2条的要求。如不能选出满足这些条件的测量面时，测量位置应由各方协商选取，测量结果须经各方商定。6.4.1.4考虑到管壁影响及中心区域的不规则性，应在截面上选取足够数量的测试点。6.4.1.5采用速度场法测量流量时，在整个测量过程中应保持流量恒定。并采取必要的措施，以保持下列因素尽可能稳定：
风管的当量直径和阻力；
通风机转速；
系统内气体的压力和温度。
6.4.1.6当由参考点取得测量结果推导出的流量低于2%时，供方和买方可达成协议不修正各个速度测量值。如果流量最大误差大于 5%时，应重新进行试验。6.4.1.7若气流存在不规则的脉动,为使测量结果具有代表性的时间平均值，应采取下列措施：a，如可能，测量仪表采用最小阻尼是对称和线性的，使其易于获得读数。对长期脉动不需修正。注：如从气体压力计上获得读数时，使用长度足够的毛细管即可满足此项要求。b。在每个测点应重复若干次(至少5次)读数，其时间间隔应避开周期脉动的影响。读数的数量应足够，当去除其中某个读数（误差特别大的读数除外，这种读数将自动消除）后仍能保证平均值不超过：
a。 1%,直接测量速度时;
b.2%，直接测量动压时。
若阻尼状态使差压瞬时读数在一个足够的时间周期(例如：观测5个最大值和5个最小值）内的变化不超过士2%时，可以目测确定平均值。6.4.1.8由不规则脉动所产生的流量读数的最终误差，依据测得之读数总数而定。如果测点总数多，则每个测点的读数次数可少些，反之，如果测点总数少，则每个测点的读数次数可多些。6.4.1.9对能提供精确时间平均值功能的仪表（例如：累计风速计），则不需要6.4.1.7和6.4.1.8条所推荐的仪器。但建议每个测量值至少要测量两次，同时确保仪表功能持续有效，并保持对流量不正常脉动进行连续检查。
GB10178—88
6.4.1.10试验工作人员应尽量避免站在风道内部的测量段附近。如不可避免，且测量段的横向尺寸不少于2.5m时，可将风速计装在架子上，以使工作人员能站在距测量段下游段至少为1.5m的地方。工作人员应避免一切不必要的移动，且不应站在速度探针尾流中。同样，如果必须搭置一个支架才能进行测量时，该支架必须位于距测量段下游段1.5m处，使其不至对测量气流产生干扰。如上述条件不能实现，说明采取的措施不当，不符合本标的规定。在这种情况下，进行测量须事先由有关各方达成协议。
6.4.1.11速度场法所采用的仪表在各测试点上应保持静止（不包括连续扫描法）。6.4.2仪表的选择与使用
6.4.2.1皮托静压管
使用附录E(补充件)所述的下列型式的皮托静压管可不经初校；NPL半椭圆形管（NPL美国国家物理试验室）：a.
AMCA管（AMCA一一美国空气移动与调节联合会）；CETIAT管（CETIAT——美国空气动力与热力工业技术中心），AVA管(AVA——美国航空与航天研究与试验所E.G）。d.
采用上述四种仪表之一测量差压(△p），气流速度可由式(5)计算：U= V2Ap/p
差压测量的下限取决于测量所要求精度及所选用的微压计的精度。一般情况下，当差压小于10Pa时，不推荐选用皮托静压管，
为保持由测量速度梯度所引起的流量值的误差在可忽略的限度内，皮托管管头直径d与风管水力直径D之比d/D不得超过0.02。
应使用符合下列条件的皮托静压管：a.
制造的皮托静压管应符合所规定的尺寸规范，而且好用；皮托静压管头部轴线与风管轴线的夹角应在土5°以内，为此可提供适当的装置；测量期间，皮托静压管应保持就地固定不动，皮托静压管轴线与管道壁间的距离应大于皮托管头部直径；皮托管头部直径现场雷诺数应大于500，各测试点的气流方向与管网轴线的夹角可以达到15°；f.
测试点标记装置应在位于测量段的下游段，其表面隆起度不应大于测量截面面积的2.5%，速度探针导架及测试点标记装置必须以振动最小的方式予以固定。测量所用支管和电缆的安装位置亦不能干扰测量。
为了不影响管壁附近的测量，探针、差压管以及电继的通道开口应进行气密；h．测量段的几何形状应尽可能简单。当马赫数超过0.2（相当于标准空气中的70m/s）时，考虑到压缩性效应的修正系数列入公式，用该式可以计算出现场的气体速度（采用由皮托管测量的结果）：U = ( -- E)
其中：
·（6）
GB 10178—88
1++2=KM
—2K+
该公式限于下列条件有效：
≤0. 3(当=1. 4时)
6.4.2.2转叶式风速计
转叶式风速计限于在测量平面上的任意点不存在明显的脉动的条件下使用，其使用条件为：仪表应好用，并在试验前后须经有关各方公认的权威机构校准，以保证其工作状态不发生徽小的改变。
计算时所采用的修正曲线，应是试验前后所得到的两条曲线的平均值曲线。如所得这两条曲线值之间的差不大于整个测量范内的测量值的3%，则满足要求。若差值超3%，则试验无效；b，应在风洞内进行校正，该风洞直径至少是仪表直径的5倍，或在自由喷气流中进行；c．仪表的校正应尽可能与实测规模、气体密度及轴线与垂线相对方位等实际情况接近的条件下进行。当横坐标表示U实标与p之乘积，纵坐标表示咖量与p之乘积或（u际一量）p时，所得到修正曲线与密度p无关；
d．风速计轴线应与风管轴线尽可能平行。当测量误差必须保持在1%以内时，则气流方向与风速计轴线夹角在任一测试点均不得超过5°；仪表的直径应小于测量截面最小直径的1/10。如认定存在不规则速度分布，则应采用直径更小的风速计，并增加测试点数，仪表中心距管壁的距离不得小于仪表直径的3/4f.
仪表支架应具有足够刚度以防止自振，并且对气流产生的干扰应尽可能小，因为测量精度与读数值和气流均匀性有很大关系，故最小读数值应为风速计开始旋转时速度h.
的3倍。
6.4.2.3·其他仪表
如果速度过低，使用皮托静压管或转叶式风速计不能提供良好精度时，推荐采用其他仪表（例如：文丘里管、摆叶风速仪、热线风速仪等），6.4.2.2条中对转叶式风速计提出的条件同样适用于上述仪表。规定的校准涉及全套仪表应包括探头、连接管、线及指示器。其中热线风速仪特别适用于紧排管整的测量。
6.4.3测点位置确定
测量探针应置于风管内，偏差应等于下列两个数值中较小的一个：a，0.005Lp(Lp为垂直于距探针最近管壁的风管内部尺寸）;b.0.005y为探针距最近管壁的距离）。当偏差值小于1 mm时，则采用1 mm。6.4.3.1圆截面bzxz.net
对圆截面，其平均直径应等于3个以上测量截面直径（其夹角大致相等）的算术平均值。如果相邻的两个直径的差大于1%，测量直径的数目应加倍。测量截面内风管尺寸测量误差不应超过0.25%。测试点不得少于24点。测试点应至少分布在3条直径线上，且各半径上分布不得少于3个测试点。按规定用切贝切夫法(Log-Tchebycheff)和线性法(Log-Linear）两种方法之一确定测试点。例如，可选4条直径，各半径上分布3个测试点（见图1），或选3条直径，各半径上分布4个测试点（见图2）。
表1和表2是按切贝切夫法和线性法确定的测试点的位置。203
每条半径上3个点（见表1），
每条半径上4个点（见表2），
GB10178-88
风管中的平均速度通过计算各点速度的平均值求得。容积流量应通过该平均速度乘以由平均直径计算出的截面积求得0.032D
切贝切夫法（/D）
线性法（/D）
6.4.3.2轴流通风机上游段的环形截面GB10178—88
切贝切夫法（y/D）
如满足下列条件，可采用速度场法测量环形截面的流量：a。等间距半径数不少于6条，
线性法（y/D）
按线性法规则沿半径设置测试点，每条半径上不少于4个（见图3），其位置根据直径比D./Db.
确定（见表3，每条半径上4个测试点）。对于中值，测试点的位置通过该表数据的线性内插来确定。平均速度通过计算该截面各测试点速度的计算平均值确定；流量由截面平均速度与截面积相乘确定；c.
为确定截面积，内径及环厚度e的测量误差一般为0.25%，为减少偏心误差,环厚度应看作是d.
在至少4个等夹角间距的半径上测量的平均值。如相邻的两个径向尺寸差超过1%，所测得之尺寸数值应加倍。内径由测量相应的周长计算出。环形截面积由式(8)计算：A = (D. +e)e
注：图3表示在环形截面3个直径上测试点位置的确定，每个半径上设4个测试点。（8）
6.4.3.3矩形裁面
GB 10178—88
y/D值
在直的矩形截面风管中，截面的高度和长度（宽度）应按图4所示的线段测量。如相邻线段测得高度或长度差超过1%，则沿此方向的测试点数应加倍。该截面的平均高度应等于所测量各个高度的算术平均值，平均长度亦应是所测量各个长度的算术平均值。截面积等于平均高度与平均长度的乘积。计算截面积所需风管各种尺寸的测量精度应高于0.25%。横线（平行于小边）的数目和每条横线上的测点数均不少于5个。如果矩形截面的纵横比（高宽比）与1相差甚远，则应将横线增加5个以上。表4所示测试点位置是按切贝切夫法设置的。流量等于截面积乘以各个测点现场当地速度算术平均值的乘积。206
GB10178—88
注：图4表示有6条横线，每条横线上有5个测试点的矩形截面。表4
横线数及每条横
线上的测试点数
T/L或y/H值
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