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電風(fēng)扇風(fēng)量參數(shù)檢測方法的研究和不確定度評定
日期：2025-01-24 09:14
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摘要：
1、引言
隨著電風(fēng)扇產(chǎn)品能效標(biāo)識制度的實(shí)施，風(fēng)量作為電風(fēng)扇的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，其測試準(zhǔn)確性直接關(guān)系到產(chǎn)品的能效等級評定。2010年中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院能效標(biāo)識管理中心組織備案實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了交流電風(fēng)扇數(shù)據(jù)的一致性核查工作，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，對輸入功率的測試，各實(shí)驗(yàn)室基本保持一致，而風(fēng)量的測試，各實(shí)驗(yàn)室間的差距還是比較大的。
本文通過對電風(fēng)扇檢測裝置及風(fēng)量檢測方法的研究，分析了影響風(fēng)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素，并根據(jù)不確定度理論基礎(chǔ)，對風(fēng)量測試系統(tǒng)進(jìn)行了不確定度分析和評定。
2、電風(fēng)扇風(fēng)量檢測方法及影響風(fēng)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素分析
2.1 臺扇、落地扇風(fēng)量檢測方法
使用試驗(yàn)設(shè)備：HK1236風(fēng)量測量裝置
考慮到電風(fēng)扇的送風(fēng)結(jié)構(gòu)是不帶內(nèi)部風(fēng)道的，工作時氣流是大空間自由進(jìn)氣和大空間自由排氣，因此風(fēng)量測試不采用通過在測試風(fēng)管中設(shè)置孔板或噴嘴等節(jié)流件產(chǎn)生壓差的測量方法，而是直接用風(fēng)速儀測量電風(fēng)扇的排風(fēng)風(fēng)速來計(jì)算風(fēng)量。根據(jù)GB13380-2007，風(fēng)量測試系統(tǒng)的檢測原理采用風(fēng)速表法，利用風(fēng)速儀測量出通過模擬圓形平面上各圓環(huán)的平均風(fēng)速，再乘以相應(yīng)的圓環(huán)面積得到通過該圓環(huán)的風(fēng)量，電風(fēng)扇的總輸出風(fēng)量為通過直到讀數(shù)限度的所有圓環(huán)的風(fēng)量總和。
使用試驗(yàn)設(shè)備：HK1236風(fēng)量測量裝置
考慮到電風(fēng)扇的送風(fēng)結(jié)構(gòu)是不帶內(nèi)部風(fēng)道的，工作時氣流是大空間自由進(jìn)氣和大空間自由排氣，因此風(fēng)量測試不采用通過在測試風(fēng)管中設(shè)置孔板或噴嘴等節(jié)流件產(chǎn)生壓差的測量方法，而是直接用風(fēng)速儀測量電風(fēng)扇的排風(fēng)風(fēng)速來計(jì)算風(fēng)量。根據(jù)GB13380-2007，風(fēng)量測試系統(tǒng)的檢測原理采用風(fēng)速表法，利用風(fēng)速儀測量出通過模擬圓形平面上各圓環(huán)的平均風(fēng)速，再乘以相應(yīng)的圓環(huán)面積得到通過該圓環(huán)的風(fēng)量，電風(fēng)扇的總輸出風(fēng)量為通過直到讀數(shù)限度的所有圓環(huán)的風(fēng)量總和。
式中：Q——通過圓環(huán)的風(fēng)量，m3/mm；V——同一半徑上圓環(huán)的平均風(fēng)速,m/min；r——圓環(huán)的平均半徑，mm；d——圓環(huán)的寬度，等于40mm；S——圓環(huán)的面積，m2。
試驗(yàn)程序是：試驗(yàn)前，將被測電風(fēng)扇在額定電壓、額定頻率下至少運(yùn)轉(zhuǎn)1小時；試驗(yàn)時，從距離扇葉軸線20mm左右兩點(diǎn)處開始測量，以每40mm的增量沿著水平直線逐點(diǎn)向兩邊移動，直到所測得的平均風(fēng)速下降到低于24m/min為止。
2.2風(fēng)量檢測設(shè)備及影響風(fēng)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素分析
目前實(shí)驗(yàn)室普遍采用自動智能風(fēng)量測試儀，這種風(fēng)量測試儀由計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)了全自動測試，以減少由于檢測持續(xù)時間長而造成的人為讀數(shù)誤差。該裝置的風(fēng)速儀探頭采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)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(diǎn)向兩邊移動采樣。數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理自動計(jì)算平均風(fēng)速、風(fēng)量、能效值、評定能效等級等值，并自動生成、打印測試報(bào)告。
在電風(fēng)扇風(fēng)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(huán)境和電源性能無法完全滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求等因素，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不可避免存在不確定性。
顯然，除了采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法和手段外，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測試條件、環(huán)境和電源是保證風(fēng)量工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要前提。比如按要求電壓和頻率波動應(yīng)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(fēng)扇電機(jī)的輸出功率；還有標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)時室內(nèi)空氣溫度應(yīng)為20±5℃，相對濕度小于90﹪（+25℃時），但實(shí)際檢測中，由于每次試驗(yàn)工況的溫度、濕度、大氣壓的不同，使得該試驗(yàn)條件下的空氣密度也不相同，也會影響*終測試結(jié)果；另外試驗(yàn)屏的尺寸及密封性未嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(nèi)對氣流擾動的不同，因此也就不可避免造成很大系統(tǒng)誤差。因此也就不可避免引入不確定度分量，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。
對于測量設(shè)備，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定風(fēng)量是利用測量風(fēng)速來計(jì)算電風(fēng)扇的風(fēng)量參數(shù)，因此需借助風(fēng)速儀通過讀取數(shù)據(jù)而獲得一個模擬圓形平面上不同直徑圓環(huán)上各測量點(diǎn)的平均風(fēng)速分布值再計(jì)算其風(fēng)量參數(shù)。在整個測試過程不同直徑圓環(huán)上各測量點(diǎn)的平均風(fēng)速值變化較大，如扇葉直徑400mm規(guī)格、電機(jī)輸入功率60W的電扇，可從*大風(fēng)速200m/min左右一直測到平均風(fēng)速小于24m/min為止。這就要求風(fēng)速儀在整個量程范圍內(nèi)具有較高準(zhǔn)確度和靈敏度。標(biāo)準(zhǔn)要求測量風(fēng)速用的儀表采用標(biāo)稱直徑小于或等于100mm葉輪風(fēng)速儀，靈敏度不低于0.15m/s，風(fēng)速量大量程為1200m/min。可見風(fēng)速儀是整個風(fēng)量測試系統(tǒng)中*重要的環(huán)節(jié)，滿足要求的風(fēng)速儀是確保測試數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵。
