机舱智能通风系统设计

冷雪敏 陈炫宏 高阳 于杰承

摘 要：在风电机舱当中，其增速齿轮箱以及发电机在工作过程中最容易发热，因此在正常发电的过程中基本上都会通过齿轮箱或者是发电机的外壁去传导大量的热，而且这些热量都会直接到机舱内，使机舱内温度升高。那么如果机舱内的温度一旦升高过快，甚至到了工艺能够承受的温度以上，这个时候就必须要进行相应的排风和散热。在进行排风的过程中所使用的主要设备则是排风扇，通过排风扇就能够将机舱内高温的空气直接通入到大气环境当中。而对于外界冷空气来说也可以通过吸风口被吸入到机舱内部，从而达到降低机舱温度的效果。

关键词：风电机舱；齿轮箱；排风扇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.175

1 引言

在风电机舱排风的过程中所使用的主要设备则是排风扇，通过排风扇就能够将机舱内高温的空气直接通入到大气环境当中。而对于外界冷空气来说也可以通过吸风口被吸入到机舱内部，从而达到降低机舱温度的效果。

2 机舱散热排风扇分类及选择

机舱散热排风扇主要分为：混流风扇、离心风扇、贯流式风机和 轴流风扇。

对于普通型的轴流风机来说，基本上能够在一般的工厂、仓库、办公室当中进行使用，主要的效果就是实现通风和换气，而且还可以用于对冷风机（空气冷却器）进行通风等，这种通风一般都是强制性的，且不影响其他单元的布局。

通过以上四种排风扇的类型及其特点的比较，在风机机舱内部应安装轴流风机来完成机舱智能通风系统的设计。

轴流风机已经成为当前风机市场当中最为常见的一种风机类型，而且已经广泛的应用到了很多场所当中，也正是因为如此，这种风机的环境质量也在不断得到改善，在机舱智能通风系统的设计中还应考虑到不同地点、不同类型的风机所应用的轴流风机类型，而且需要按照实际情况去选择适合的风机类型。就目前市场情况来看，轴流风机主要的类型是一般轴流风机以及多级轴流风机两种，它们之间有一定的区别，但是也有着一些共同之处[1-3]。

不同的场所在对相应风机进行选择的时候需要参考的标准也不同，出于通风条件差、环境温度高、空气流通阻力较大，需要有较高压力的轴流风机。而对于单级的轴流风机来说，由于它会受到比较明显的叶轮尺寸以及转速方面的影响，因此其全压也不会太高。因此有的时候也需要采用多级轴流风机来满足相应要求。

从实际运行情况来看，由于多级轴流风机在工作原理方面就要比一般的轴流风机更加复杂，因此它在使用时就会直接进入到叶轮当中，这个时候也在其翼背上会形成一个相应的升力，并且在翼腹上形成一个与之大小相等但是方向完全相反的作用力，通过这个力就能够使得气体排出叶轮，并且还会呈现出螺旋形，同时还会沿轴向进行一个向前的运动。同时，在风机的进口处实际上会出现一定的压差，这个时候气体也会被吸入到系统当中。通过这样的方式就会完成整个通风过程。

3 通风组件需求条件

机舱排风扇在安装之前必须经过一系列的测试得到具体数据，风机机舱在温度过高需要启动风扇的情况下所产生的热量数据以及需要送风量的多少都需要作出合理预测。而了解系统的总耗电量是确定降温所需风量的前提因素，及时降低机舱温度，维持机舱温度在一个稳定的水平内是工程师的研究重点。通过事实表达，冷却系统完备可以在一定程度上让风机机组工作到它的禁止使用日期之前。通风组件的优劣主要从六个方面考虑[4-7]：

（1）气体利用率达到最高级；（2）尺寸不宜过大；（3）降低噪音影响；（4）耗电量少；（5）牢靠结实，使用年限长；（6）经济性能好，性价比高。

选择让热量消失的机器或排热扇需要：

（1）确保三个关键理由在总降温制冷的要求范围内；（2）计算温差（）；（3）抵消转换热量的瓦特数（）；（4）风量即为需移除的热量（）。

系统的有用运行的决定性决策是总让热量消失的请求。只有在理想的运作条件下，系统才能达到最大效率，才能使系统内所有元件均能达到规定的使用寿命。

选择一般用的风扇马达的方式如下：

（1） 根据设备内部产生的热量选择；

（2） 根据设备室内所能容忍的温度上升的幅度选择；

（3） 根据风量的计算方程式选择；

（4） 根据设备用的系统阻抗选择；

（5） 在选择送风风扇时根据固定的特征曲线进行。

前提是系统设备室内的能量与容许上升的总温度，可得到送风降温制冷装置所要求的风的大小。以下式1.1为基本的热转换方程式：

（1.1） 其中：=热转换量；=空气比热；=设备内温度的增加量；=流动空气重量；

已知式：

（1.2） 其中：=空气密度；

戶外的气体运动时，系统室内组件会打扰气流的跑动，导致空气并不能自由自在的运动。为了得知每一单元的降温制冷的数量，最大的风的多少通过送风电扇的有用电扇特征曲线决定的，系统的凉风阻扰曲线会提前给出。风越多，受到的损毁越严重。系统机的构件会丢失凉风压力，这也就是这个体系阻值的定义[8]。体系特征曲线的含义是：

（1.3）

其中：=系统特定系数；=风量；=阻流原因，，水平气流时，；混乱气流时，。

系统指挥动作点指体系特征曲线与电扇特征曲线的相交之处，电扇的完美动作点与系统指挥动作点重合。

操作工作点：在动作点可以达到电扇特征曲线的斜率最小，最低体系特征曲线。

设计时应考虑条件：

（下转第170页）

（上接第197页）

（1）只管不要阻扰气体运动，不要栓塞进风口与出风口；

（2）大部分确保气流竖直通过体系，此时气流流通为最佳情形，可以提升制冷降温的效果；

（3） 空气流动阻挠是加装过滤空气的网格应考虑在内的理由。

4 结论

在风机机舱内部安装轴流风机来完成机舱智能通风系统的设计。能够将机舱内高温的空气直接通入到大气环境当中。而对于外界冷空气来说也可以通过吸风口被吸入到机舱内部，从而达到降低机舱温度的效果。

参考文献：

[1]邱耀雄，何建宗，张玉宇等.3类空调过滤网净化室内空气效果的比较[J].城市环境与城市生态，2013，26（01）：1-4.

[2]申浩，孙振海，郭强，张荣久.过滤网目数对油分离器分油效率的影响[J].制冷与空调，2013，13（07）：21-23，28.

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