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地铁工程车空调机组送风量增强措施

时间:2019-01-26 11:00作者:曼切
本文导读:这是一篇关于地铁工程车空调机组送风量增强措施的文章,实验结果显示, 风量提升效果最好的方案是2#送风机+3#滤料。但是, 此项目为统型产品, 更改风机虽然提升了较高的性能, 却需要对机组进行相关的改造, 改造成本较高。由于风机升级后, 尺寸变大, 不能与前序产品进行互换

  摘    要: 某车辆段地铁工程车空调机组, 业主要求提高回风滤网的过滤等级, 导致空调机组送风循环中阻力增大, 原风机送风能力不足, 风量不满足规范要求。分别从提高送风机性能、滤料选型、优化格栅结构三个方面分析, 经过实际验证提出了一种最有效的方案。

  关键词: 空调机组; 送风机; 滤料; 过滤等级; 阻力; 回风格栅;

地铁工程车空调机组送风量增强措施

  1 概述

  某车辆段地铁工程车空调机组, 采用的是我司统型产品, 机组送风量800 m3/h, 新风量60~100 m3/h。在设计时, 客户提出新的要求, 回风滤网中滤料的过滤等级由G2提高至G4, 经查某滤料的样本数据 (见表1) , 同等风速时 (2 m/s) , G4滤料的初始阻力比G2等级滤料升高了60 Pa, 如图1所示。

  图1 不同过滤等级初始阻力曲线
图1 不同过滤等级初始阻力曲线

  分析原送风机 (本文定义为1#送风机) 静压曲线, 见图2。G2滤料状态时的工况点为126Pa, 风量800m3/h, 若风机阻力增加60Pa后, 工作点风量将降低至550 m3/h以下, 将不满足总的送风量要求, 存在风险。后经试验室测试, 将回风滤网过滤等级由G2等级提升至G4等级后, 机组送风量由800 m3/h降低至665 m3/h, 不满足实际需要, 需要进行其它优化处理。

  2 初步分析

  发现此问题后, 与车辆厂沟通, 希望双方一同优化来解决风量不足的问题。沟通得知, 本项目为统型产品, 车辆内部的送风结构及回风结构与原车型保持一致, 不能进行任何改动, 所以改进优化的方向确定为空调机组自身, 而且优化的前提是机组的外形尺寸及内部布置结构也不可更改。

  为此, 本文分别从提高送风机性能、滤料选型、优化格栅结构三个方面分析, 经过实际验证提出了一种最有效的方案。

  3 提高送风机性能

  与风机供应商沟通, 开发新送风机 (本文定义为2#送风机) , 保持现有安装方式不变, 最大尺寸增大蜗壳和叶轮尺寸, 最大程度的提高风机静压值。样机测试曲线见图3, 测试结果表明, 风量800 m3/h的工作点上, 风机新能提升了66 Pa;与滤料增加的阻力可以相抵消。但是, 风机外形尺寸增大了很多, 需要对机组内部结构进行改造处理, 才能安装。

  4 寻找符合标准的低阻力滤料

  找了3款不同品牌的滤料, 本文定义为1#滤料, 2#滤料, 3#滤料, 阻力从大到小依次为1#滤料>2#滤料>3#滤料。

  5 优化格栅结构[1]

  分析现有格栅结构, 发现现在的格栅角度设计不合理, 挡风面积较大, 不利于回风通过。进行CFD有限元分析, 发现当角度从现有的135°改为160°后, 工作点在700 m3/h (回风风量) 时, 阻力从130 Pa降低至42 Pa, 降低了将近88 Pa, 确定了优化格栅结构的方案, 通过改变格栅导流板的角度, 降低格栅阻力, 见图3。样品制作过程中, 为了兼顾美观和工艺可实施性, 角度定义在了144°。

  6 试验验证及结果

  将以上三种优化方案, 分别进行了组合试验验证, 验证结果见表1。其中, 回风格栅的结构都是按照144角度的方案。

  表1 不同优化组合的测试数据
表1 不同优化组合的测试数据

  通过试验数据可以看出:

  2#送风机, 对风量提升最为明显, 各种滤料匹配下的测试均满足>800 m3/h的需求。

  1#送风机, 除了匹配1#滤料方案不满足外, 其余两种物料均满足>800 m3/h的需求。

  2#送风机+3#滤料方案, 风量提升效果最好, 风量满足>800 m3/h的需求, 且有37.7 Pa的风压余量。

  7 结语

  实验结果显示, 风量提升效果最好的方案是2#送风机+3#滤料。但是, 此项目为统型产品, 更改风机虽然提升了较高的性能, 却需要对机组进行相关的改造, 改造成本较高。由于风机升级后, 尺寸变大, 不能与前序产品进行互换。

  1#送风机+3#滤料方案, 风量提升效果虽然较2#送风机+3#滤料方案略小, 但风量满足>800 m3/h的需求, 且有12.1Pa的风压余量, 此方案实施效果完全可以满足此次改进提升需求。而且, 此方案实施最简单, 且成本最低。

  综合以上, 最后本项目采用了2#送风机+3#滤料+144°格栅角度方案。

  图2 1#、2#送风机静压曲线
图2 1#、2#送风机静压曲线

  参考文献:

  [1] 孙永进、李雪瑢, 用于轨道工程车空调系统的回风格栅组件[CN207594981U], 实用新型[P]. 2018-07-10.
  [2]中华人民共和国铁道部, TB/T 1804-2009, 铁道客车空调机组[S], 2009.

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