浅析通风机轴功率测试方法

引言

标准GB19761-2009《通风机能效限定值及能效等级》中明确提出对于采用普通电动机的通风机（采用外转子电动机的空调离心通风机除外），以使用区最高通风机的效率ηr作为能效等级的考核值，在实际测量过程中最为关键的是如何精确的获得通风机叶轮的机械功率。现有大多数检测实验室直接采用电机铭牌上的标称效率作为风机效率计算的重要依据，其实这跟实际的叶轮轴功率相差甚远，准确度也相当低。笔者根据多年实验室检测经验，结合国标GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》中对通风机轴功率测定的要求，整理出几种实际操作可行的试验方法，并对各种方法的优缺点进行比较以供试验人员参考借鉴。

1.反应式测力计法

此法是将测试通风机的电机采用托架式或力矩台测力计测量出扭矩，根据转速与扭矩计算出电动机的输出功率。以电动机直联形式为例：Pa＝n(W-△W)/9550，式中Pa为通风机叶轮轴功率；n为电动机转速；W为测力计负载时扭矩；△W为测力计空载时扭矩。

此方法是最原始也是最为基础的测试方法，用这种方法测试通风机叶轮轴功率较为直接、准确。但是，此方法需要通风机生产企业提供相配匹的测力计（平衡床），测量负载的精度为±0.2%，确定的力矩臂长精度应达到±0.2%。每次试验前和后，需检查零力矩的平衡（配重），其差值应在试验期间测得之最大值的0.5%范围内[1]。

2.扭矩仪法

此法主要是用扭矩测量仪实况测量电机的输出功率，需要将电机从风机机组中分离出来，用联轴器将三者连在同一水平传动线上，电机的动力通过扭矩仪传输到风机叶轮，通过扭矩仪测量风机的叶轮轴功率。这种方法比较适用于电机外置于风机机组的通风机，这样便于电机的拆装与联接。在这种方法中，最为关键的是将电机与风机叶轮中心定位，如何确保电机与扭矩仪以及风机叶轮三者连在同一中心线上，这关系到电机的运行性能曲线。此法的缺点是局限性比较大，不适合一些电机内置于机组的通风机，另外，需加工一大批不同规格的联轴器与电机轴相匹配，且安装比较复杂。此法的优点是测量的数据为风机实际运行工况点下的叶轮轴功率，随着测试负载的变化而变化，准确度比较高。

3.预处理输入法

此方法也可称之为校准电机法，主要是将测试通风机配用电机用校准电机代替，在通风机气动性能试验时，用电动机经济运行仪直接测定电动机的输入输出特性和效率特性。将此电机特性曲线输入风机气动性能测试系统中，根据通风机负载工况点从电动机性能曲线上选取相应的性能参数，这样可以非常方便的测量风机叶轮轴功率与通风机效率。由于此法是用校准电机代替实际运行的电机，故存在一个使用前提：电动机的输出功率要按照通风机生产企业与用户均可接受的效率（电动机的全效率）。并且在使用过程中应注意要将电动机运转足够的时间，以保持其在正常操作温度下进行运转。另外值得注意的是，此法在实际操作过程中发现同类型号的电动机效率曲线差别还是存在的，在准确度要求比较高的情况下，两者之间的数值差不可忽略。

4.AMCA法

此法也叫相位电流法，通风机测试人员通常将之称为电测法。此法是将叶轮轴功率的测试与通风机气动性能测试结合起来，用风机叶轮与测试管道组成的阻力作为电动机负载，在通风机气动性能测试过程中，同时测量电动机三相电参数和转速以及单个工况点结束后的绕组温度，确定负载杂散损耗，并进行通风机未连接时电动机的空载试验，测得铁耗和风摩耗以及电机在规定温度下的定子损耗和转子损耗。将各种损耗输入测试系统，借助软件自动计算通风机在各测试工况点下的叶轮轴功率，从而精确计算风机效率。此法优点是完全在通风机实际运行工况点下测得的叶轮轴功率，可以很准确的测得通风机的效率曲线，比上述校准电机法明显提高精度。同时也较好的解决了无法使用“扭矩仪法”的情况，且应用比较方便，可以作为法定检测机构评定效率用。

5.结论

随着国家节能工作的不断推进，能源节约化趋势的逐步发展，同时国家已将通风机列入能效标识实施许可目录，如何准确的测定风机效率、评定节能产品成为了众多通风机生产企业及第三方检测机构的重要课题。上面简单的分析了四种关于通风机叶轮轴功率测试方法的原理与优缺点，每一种方法都有其适用条件与前提，并且需基于有完整风机气动性能测试系统为基础。主要是为一线的通风机试验操作人员提供参考与借鉴，实验室可以根据实际检测要求选择合适的试验方法。