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文章詳情
電風扇風量參數檢測方法的研究和不確定度評定
日期：2024-10-21 18:12
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摘要：
1、引言
隨著電風扇產品能效標識制度的實施，風量作為電風扇的一項重要性能指標，其測試準確性直接關系到產品的能效等級評定。2010年中國標準化研究院能效標識管理中心組織備案實驗室進行了交流電風扇數據的一致性核查工作，從數據統計結果看，對輸入功率的測試，各實驗室基本保持一致，而風量的測試，各實驗室間的差距還是比較大的。
本文通過對電風扇檢測裝置及風量檢測方法的研究，分析了影響風量試驗數據的因素，并根據不確定度理論基礎，對風量測試系統進行了不確定度分析和評定。
2、電風扇風量檢測方法及影響風量試驗數據的因素分析
2.1 臺扇、落地扇風量檢測方法
使用試驗設備：HK1236風量測量裝置
考慮到電風扇的送風結構是不帶內部風道的，工作時氣流是大空間自由進氣和大空間自由排氣，因此風量測試不采用通過在測試風管中設置孔板或噴嘴等節流件產生壓差的測量方法，而是直接用風速儀測量電風扇的排風風速來計算風量。根據GB13380-2007，風量測試系統的檢測原理采用風速表法，利用風速儀測量出通過模擬圓形平面上各圓環的平均風速，再乘以相應的圓環面積得到通過該圓環的風量，電風扇的總輸出風量為通過直到讀數限度的所有圓環的風量總和。
使用試驗設備：HK1236風量測量裝置
考慮到電風扇的送風結構是不帶內部風道的，工作時氣流是大空間自由進氣和大空間自由排氣，因此風量測試不采用通過在測試風管中設置孔板或噴嘴等節流件產生壓差的測量方法，而是直接用風速儀測量電風扇的排風風速來計算風量。根據GB13380-2007，風量測試系統的檢測原理采用風速表法，利用風速儀測量出通過模擬圓形平面上各圓環的平均風速，再乘以相應的圓環面積得到通過該圓環的風量，電風扇的總輸出風量為通過直到讀數限度的所有圓環的風量總和。
式中：Q——通過圓環的風量，m3/mm；V——同一半徑上圓環的平均風速,m/min；r——圓環的平均半徑，mm；d——圓環的寬度，等于40mm；S——圓環的面積，m2。
試驗程序是：試驗前，將被測電風扇在額定電壓、額定頻率下至少運轉1小時；試驗時，從距離扇葉軸線20mm左右兩點處開始測量，以每40mm的增量沿著水平直線逐點向兩邊移動，直到所測得的平均風速下降到低于24m/min為止。
2.2風量檢測設備及影響風量試驗數據的因素分析
目前實驗室普遍采用自動智能風量測試儀，這種風量測試儀由計算機控制實現了全自動測試，以減少由于檢測持續時間長而造成的人為讀數誤差。該裝置的風速儀探頭采用步進電機驅動，可由距離扇翼軸線20mm處開始以每40mm的增量沿著水平直線逐點向兩邊移動采樣。數據由計算機處理自動計算平均風速、風量、能效值、評定能效等級等值，并自動生成、打印測試報告。
在電風扇風量檢測中，由于存在著人員操作的熟練度不盡相同，測試條件、環境和電源性能無法完全滿足標準規定的要求等因素，導致檢測數據不可避免存在不確定性。
顯然，除了采用標準規定的試驗方法和手段外，滿足標準要求的測試條件、環境和電源是保證風量工況試驗數據準確性的重要前提。比如按要求電壓和頻率波動應不超過其額定值的±1﹪，如果電壓和頻率波動過大將直接影響風扇電機的輸出功率；還有標準要求試驗時室內空氣溫度應為20±5℃，相對濕度小于90﹪（+25℃時），但實際檢測中，由于每次試驗工況的溫度、濕度、大氣壓的不同，使得該試驗條件下的空氣密度也不相同，也會影響*終測試結果；另外試驗屏的尺寸及密封性未嚴格按標準設計，不滿足標準規定的長度4500mm、寬度4500mm、高度3000mm、允許偏差±15 mm,并且無法保證不受外界氣流和熱輻射作用，會造成不同的空間內對氣流擾動的不同，因此也就不可避免造成很大系統誤差。因此也就不可避免引入不確定度分量，從而導致數據產生偏差。
對于測量設備，由于標準規定風量是利用測量風速來計算電風扇的風量參數，因此需借助風速儀通過讀取數據而獲得一個模擬圓形平面上不同直徑圓環上各測量點的平均風速分布值再計算其風量參數。在整個測試過程不同直徑圓環上各測量點的平均風速值變化較大，如扇葉直徑400mm規格、電機輸入功率60W的電扇，可從*大風速200m/min左右一直測到平均風速小于24m/min為止。這就要求風速儀在整個量程范圍內具有較高準確度和靈敏度。標準要求測量風速用的儀表采用標稱直徑小于或等于100mm葉輪風速儀，靈敏度不低于0.15m/s，風速量大量程為1200m/min?？梢婏L速儀是整個風量測試系統中*重要的環節，滿足要求的風速儀是確保測試數據可靠性的關鍵。
