Thử nghiệm và hiệu chỉnh quạt gió trong hệ thống lạnh

Thử nghiệm nhằm kiểm tra chế độ làm việc, đặc tính của quạt và các số liệu tính toán. Để thiết lập chế độ làm việc thực của quạt phải xác định được lượng lưu lượng không khí L_t (m³/s), áp suất toàn phần p_tp (N/m²) và tốc độ quay của quạt n (vg/ph).

Hiệu chỉnh quạt làm việc trong mạng lưới

Chế độ làm việc thực của quạt trong hệ thống tương ứng với giao điểm đường đặc tính quạt với đường đặc tính của hệ thống.

Đường đặc tính của hệ thống (đặc tính mạng lưới) trên đồ thị thường có dạng parabol cân đi qua gốc tọa độ và có phương trình là:

Δp_ht = K_c.L²

Trong đó

• Δp_ht tổng trở lực của hệ thống, (N/m²)
• L – lưu lượng không khí (m³/s)
• K_c – hệ số đặc trưng cho trở lực của đường không khí;

Năng suất quạt được xác định theo lưu lượng không khí tại một tiết diện thuận tiện cho việc đo lưu lượng. Nếu các điều kiện đo lưu lượng tại các tiết diện trước và sau quạt là như nhau thì năng suất của quạt được xác định theo trị số trung bình của lưu lượng tại hai tiết diện đó. 

Khi thử nghiệm quạt kiểu hút hai phía thì năng suất được xác định bằng cách đo lưu lượng trên các đoạn ống thẳng của đường đẩy, nếu quạt kiểu hút hai phía đặt trong buồng máy đủ kín thì lưu lượng không khí ở đầu hút sẽ xác định bằng cách đo trên các đoạn ống thẳng ở đường hút phía trước buồng máy.

Cột áp toàn phần của quạt khi thử nghiệm với hệ thống xem như hiệu số của áp toàn phần ở đầu đẩy và đầu hút.

Công suất cần thiết trên trục quạt xác định theo công thức:

N_q = N_d.η_d.η_1d (kW)

Trong đó:

• N_d – công suất điện do động cơ tiêu thụ (kW)
• η_d .η_1d  – hiệu suất của động cơ điện và hiệu suất truyền động.

Trước khi so sánh chế độ làm việc thực của quạt với các số liệu theo catalog, cần quy đổi cột áp suất toàn phần của quạt về điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760mmHg, nhiệt độ 20°C, độ ẩm tương đối 50%) theo công thức:

Trong đó:

• p_q,d – áp suất toàn phần đã quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn (N/m²)
• p_tp – áp suất toàn phần đo được (N/m²)
• B – áp suất khí quyển (mmHg)
• t – nhiệt độ không khí (t°C)

Nếu điểm làm việc trên đồ thị đặc tính trong hình 1 (được tìm theo cột áp toàn phần thực P_tp và lưu lượng thực L_t trùng với đường đặc tính của catalog ứng với tốc độ quay của quạt thì có thể xem chế độ làm việc của quạt là tương ứng với catalog (điểm a).

Ngược lại, nếu lưu lượng thực của quạt là L_t không tương ứng với lưu lượng thiết kế thì phải kiểm tra lại tình trạng của hệ thống: kích thước thực của đường ống dẫn không khí, tình trạng bám bẩn của các bộ phận lọc bụi….

I. Đường đặc tính của lưới thực; II. Đường đặc tính của lưới thiết kế

Nếu điểm làm việc nằm ở điểm b thấp hơn đường cong đặc tính quạt, có nghĩa quạt làm việc không tương ứng với số liệu theo catalog, khi đó phải kiểm tra lại xem liệu sơ đồ khí động học thực của quạt có tương ứng với catalog hay không, hoặc các điều kiện đầu vào của dòng không khí ở đầu hút của quạt có đảm bảo như điều kiện thiết kế hay không.

Còn trong trường hợp điểm làm việc xác định như điểm c thì bên cạnh nguyên nhân trục trặc của quạt còn do đặc tính lưới (hệ thống) không phù hợp, cần phải khắc phục những hư hỏng của hệ thống. Thường người ta cho phép sai lệch cột áp suất quạt so với đặc tính thiết kế khoảng +5%.

Những nguyên nhân chính làm giảm cột áp suất ở một tốc độ quay xác định là:

• Khe hở giữa ống côn đầu hút và roto của quạt vượt quá trị số cho phép. Để khắc phục phải thay thế ống côn mới để có khe hở thích hợp.
• Đoạn ống mềm ở đầu hút quạt có độ chùng khá lớn. Để khắc phục nên lồng thêm một vòng kim loại kép bằng dây thép đường kính 2-3mm vào trong đoạn ống mềm đó.
• Cút nối ống dây hay những trở lực cục bộ khác đặt quá gần miệng hút của quạt (nếu cút ống đặt cách miệng quạt dưới 1m thì cột áp toàn phần của quạt sẽ giảm 35% so với thiết kế). Để khắc phục cần phải lắp đặt quạt và đường ống sao cho phía trước quạt không có cút ống, hay đoạn ống hút trước miệng quạt phải có chiều dài lớn hơn bốn lần đường kính ống.
• Có bám bẩn trên bề mặt cánh quạt hoặc vỏ quạt. Để khắc phục phải làm sạch bề mặt cánh quạt hoặc vỏ quạt và có biện pháp để chống bám bẩn trở lại.
• Vỏ quạt không kín: Cần khắc phục bằng cách sửa chữa lại vỏ quạt.
• Roto quạt quay ngược chiều: Cần xác định chiều quay của rôto trước khi thử nghiệm, nếu chiều quay không đúng cần đổi lại bằng cách thay đổi vị trí hai trong số ba pha của động cơ điện kéo quạt.

Vấn đề thay thế quạt hay thay đổi chế độ làm việc của quạt chỉ có thể giải quyết được sau khi đã điều chỉnh thiết bị quạt. Nếu sau khi điều chỉnh vẫn không thỏa mãn trị số yêu cầu:

• Nếu lưu lượng thiếu: phải tăng số vòng quay của rôto hoặc thay rôto có kích thước khác.
• Nếu lưu lượng thừa: giảm số vòng quay rôto hoặc tạo ra trở lực cục bộ phụ trong đường ống không khí cần quạt.

Tốc độ quay của rôto quạt có thể tăng lên được khi tốc độ vòng của nó dưới mức cho phép và công suất của động cơ điện còn dự trữ đủ lớn, vì khi thay đổi tốc độ quay của roto, lưu lượng không khí L thay đổi tỉ lệ với tốc độ quay n, áp suất quạt p thay đổi tỷ lệ với bình phương tốc độ quay n và công suất N tỉ lệ với lập phương tốc độ quay n:

L_t/L_d = n_t/d_d
P_t/p_d = (n_t/n_d)²
N_t/N_d = (n_t/n_d)³

Trong đó:

• L_t, P_t, N_t, n_t – Lưu lượng thực, áp suất thực, công suất thực và tốc độ quay của quạt;
• L_d, p_d, N_d, n_d – Lưu lượng định mức, áp suất định mức, công suất định mức và tốc độ quay định mức của quạt.

Nếu không thể tăng năng suất quạt bằng cách tăng tốc độ quay của quạt thì phải thay thế quạt khác.

Nếu chế độ làm việc của quạt rơi vào vùng có hiệu suất thấp (bên trái vùng chế độ làm việc kinh tế của đặc tính quạt) thì có thể thay thế quạt cùng kiểu nhưng có kích thước nhỏ hơn và tốc độ quay lớn hơn. 

Còn khi điểm làm việc rơi, vào vùng có hiệu suất thấp nhưng ở bên phải vùng chế độ làm việc kinh tế thì nên thay thế bằng quạt cùng loại nhưng có kích thước lớn hơn và tốc độ quay bé hơn.

Để kiểm tra hai quạt song song hay nối tiếp trên cùng một hệ thống, người ta thường xây dựng đường đặc tính tổng của hai quạt, sau đó tiến hành việc thử nghiệm và tìm điểm làm việc thực của hệ thống, hiệu chỉnh hệ thống tương tự như trên.

Thử nghiệm và hiệu chỉnh quạt làm việc độc lập

Việc thử nghiệm và hiệu chỉnh này nhằm áp dụng cho các quạt hút kiểu hướng trục đặt trực tiếp trên kết cấu bao che xây dựng và các quạt thông gió đặt trên mái nhà.

Kết quả thử nghiệm loại quạt này thường là theo kinh nghiệm vì người ta không có đủ điều kiện để đo một cách chính xác các thông số cần thiết.

Năng suất của các quạt hướng trục làm việc độc lập được xác định bằng cách dùng anemomet đo tốc độ hút không khí ở miệng hút hoặc tốc độ không khí ra tùy theo kiểu bố trí quạt. Năng suất của các quạt thông gió mái được xác định theo tốc độ không khí đo bằng anemomet tại vị trí khe hở hình xuyến giữa bề mặt mái nhà và chụp quạt. Trong cả hai trường hợp trên, cột áp toàn phần của quạt sẽ bằng trị số áp suất động ở cửa ra của quạt xác định theo trị số tốc độ không khí ở cửa ra.

Việc hiệu chỉnh quạt dọc trục làm việc độc lập cũng như quạt thông gió mái thường bị hạn chế do đặc điểm bố trí và kết cấu. Vì vậy hợp lý hơn cả là hiệu chỉnh và thử nghiệm chúng trước khi lắp đặt. Khi đó lưu lượng không khí sẽ được xác định bằng cách dùng anemomet cánh cốc đo tốc độ không khí tại miệng hút của quạt.