飛機(jī)噴漆機(jī)庫風(fēng)平衡調(diào)試施工技術(shù)

陳 超

中鐵建工集團(tuán)有限公司 北京 100070

波音737MAX飛機(jī)完工及交付中心定制廠房配套廠區(qū)項(xiàng)目，是美國波音公司百年來首個(gè)設(shè)在海外的工廠，社會(huì)影響力巨大。103噴漆機(jī)庫是飛機(jī)交付之前的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用以噴涂各個(gè)航空公司的外形標(biāo)志，由于國際上自動(dòng)噴漆技術(shù)還不成熟，仍需人工噴漆，噴漆失敗的成本較高，故對(duì)送排風(fēng)的均勻性調(diào)節(jié)提出了嚴(yán)格要求，且需進(jìn)行CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）氣流模擬及現(xiàn)場煙霧試驗(yàn)，觀察氣體流態(tài)并進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到噴漆一次成形的目的[1-2]。本文總結(jié)出一套實(shí)用性強(qiáng)、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)試步驟清晰明確的調(diào)試方法。

1 工程概況

波音737MAX噴漆機(jī)庫共分3個(gè)噴漆大廳，每個(gè)噴漆大廳噴漆使用面積2 278 m2，高跨高17.7 m，低跨高9 m，排風(fēng)地溝深度為地下2.5 m（圖1）。大廳送風(fēng)風(fēng)口由20個(gè)長度不一、寬度為5 cm的帶可調(diào)節(jié)百葉的條形風(fēng)口（OBD）和174個(gè)帶調(diào)節(jié)閥的矩形雙層百葉風(fēng)口（OBD）組成，條形風(fēng)口為一次風(fēng)口，進(jìn)行主送風(fēng)，矩形風(fēng)口為二次風(fēng)口，進(jìn)行輔助送風(fēng)，保護(hù)一次風(fēng)口均勻送風(fēng)至飛機(jī)舷窗位置，完整包裹機(jī)身。

圖1 噴漆大廳主視圖

每個(gè)噴漆大廳左右兩側(cè)各有一個(gè)空調(diào)機(jī)房，設(shè)有3臺(tái)組合式空氣處理機(jī)組（單臺(tái)最大送排風(fēng)量110 000 m3/h），共計(jì)6臺(tái)，提供大廳內(nèi)的送風(fēng)和排風(fēng)動(dòng)力。3臺(tái)送風(fēng)機(jī)組送風(fēng)經(jīng)由1個(gè)21.8 m×3.8 m×2.5 m的大消聲靜壓箱送至12個(gè)送風(fēng)主管，送至末端支管，支管下方設(shè)有小型送風(fēng)靜壓箱，送風(fēng)靜壓箱下方設(shè)置1～2個(gè)風(fēng)口。

噴漆大廳噴漆過程共分5種模式，本文只針對(duì)噴漆模式風(fēng)平衡調(diào)試進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 調(diào)試流程及要點(diǎn)

2.1 調(diào)試流程

安裝檢查→調(diào)試前準(zhǔn)備工作→機(jī)組總風(fēng)量調(diào)節(jié)→送風(fēng)主管平衡調(diào)節(jié)→末端手閥平衡調(diào)節(jié)→風(fēng)口OBD調(diào)節(jié)→主管風(fēng)量復(fù)測(cè)并微調(diào)→排風(fēng)格柵風(fēng)量平衡調(diào)節(jié)→出具最終數(shù)據(jù)報(bào)告

2.2 調(diào)試要點(diǎn)

2.2.1 安裝檢查

在開始風(fēng)平衡調(diào)試前進(jìn)行空調(diào)機(jī)組的送排風(fēng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)，檢查風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及運(yùn)行電壓電流。

點(diǎn)動(dòng)空調(diào)機(jī)組的開關(guān)型電動(dòng)送排風(fēng)閥及回風(fēng)閥，檢查是否運(yùn)行流暢，到位信號(hào)是否正常。

點(diǎn)動(dòng)送風(fēng)的24個(gè)系統(tǒng)主管上的模擬量型電動(dòng)風(fēng)閥和新風(fēng)閥，檢查信號(hào)反饋是否正常，運(yùn)行是否流暢。

檢查空調(diào)機(jī)組的初、中效過濾器是否存在堵塞，過濾器前后壓差是否正常。

2.2.2 調(diào)試前準(zhǔn)備工作

參考圖集06K131（風(fēng)管測(cè)量孔和檢查門）對(duì)24個(gè)送風(fēng)主管進(jìn)行風(fēng)量測(cè)試孔的安裝工作，測(cè)試孔選取在直管段“前五后二”風(fēng)管大邊長位置。

測(cè)試孔間距設(shè)置原則為每個(gè)測(cè)試孔間距不大于15 cm，個(gè)數(shù)為風(fēng)管長邊尺寸除以15 cm后向上取整值，首個(gè)點(diǎn)及末個(gè)點(diǎn)距風(fēng)管邊緣為1/2測(cè)試孔間距。

將末端手閥及風(fēng)口OBD全部打開至100%狀態(tài)，24個(gè)送風(fēng)主管電動(dòng)閥開至100%狀態(tài)，新風(fēng)閥全開，回風(fēng)閥全關(guān)，排風(fēng)閥全開，末端排風(fēng)插板閥全開，準(zhǔn)備進(jìn)行噴漆模式風(fēng)平衡調(diào)試。

2.2.3 機(jī)組總風(fēng)量調(diào)節(jié)

如果機(jī)組送風(fēng)總管直管段滿足測(cè)量長度的相關(guān)要求，則選用上述安裝測(cè)量孔的測(cè)量方法。由于本工程安裝空間受限，故選用24個(gè)送風(fēng)主管風(fēng)量相加的方式確定機(jī)組總送風(fēng)量。

以一個(gè)空調(diào)機(jī)房為例：首先將3臺(tái)送風(fēng)機(jī)組按50 Hz運(yùn)行，新、送風(fēng)閥全開，回風(fēng)閥關(guān)閉，12個(gè)電動(dòng)送風(fēng)閥調(diào)節(jié)至100%開度，使用美國標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量測(cè)量儀（ADM870C）調(diào)至皮托管測(cè)量模式，在12個(gè)主管的風(fēng)量測(cè)試孔位置進(jìn)行風(fēng)速和風(fēng)壓的測(cè)量，每個(gè)測(cè)試孔測(cè)試點(diǎn)數(shù)與測(cè)試孔選取原則相同，為對(duì)應(yīng)風(fēng)管邊除以15 cm后向上取整值，首個(gè)和末個(gè)點(diǎn)為間距的1/2。取得每個(gè)風(fēng)管的風(fēng)速平均值，根據(jù)風(fēng)量計(jì)算方法算出12個(gè)主管的風(fēng)量，相加即可認(rèn)為此風(fēng)量為3臺(tái)送風(fēng)機(jī)組的總送風(fēng)量。

再根據(jù)此總送風(fēng)量Q1與設(shè)計(jì)總送風(fēng)量Q2的比率確定理論上設(shè)計(jì)風(fēng)量對(duì)應(yīng)的頻率f2，如式（1）所示：

由于后續(xù)調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生風(fēng)量損失，故將式（1）中的設(shè)計(jì)總風(fēng)量放大10%，以免最終調(diào)節(jié)完畢后造成風(fēng)量不夠的情況，故確定頻率f2，如式（2）所示：

根據(jù)理論設(shè)計(jì)頻率將送風(fēng)機(jī)頻率設(shè)置完畢，再進(jìn)行12個(gè)支管的風(fēng)量測(cè)試，復(fù)核總風(fēng)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量的110%。

在每臺(tái)機(jī)組的排風(fēng)總管上測(cè)量排風(fēng)總風(fēng)量，用相同的方法計(jì)算理論排風(fēng)設(shè)計(jì)頻率，如無合適的直管段，則需進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部在風(fēng)機(jī)吸入口之前，進(jìn)行迎風(fēng)測(cè)量，根據(jù)進(jìn)風(fēng)截面，使用美國標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量測(cè)量儀的風(fēng)速矩陣模式進(jìn)行多點(diǎn)風(fēng)速測(cè)量（圖2），取平均值，計(jì)算出排風(fēng)總風(fēng)量。但由于在此種方法下測(cè)出的風(fēng)速準(zhǔn)確度不高，且具備一定危險(xiǎn)性，所以不推薦使用。

圖2 美國標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量測(cè)量儀的風(fēng)速矩陣端口

2.2.4 送風(fēng)24個(gè)主管平衡調(diào)節(jié)

在機(jī)組頻率確定之后的最后一版12個(gè)支管數(shù)據(jù)可用作調(diào)節(jié)主管的原始數(shù)據(jù)。此時(shí)12個(gè)主管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度均為100%，將每個(gè)主管系統(tǒng)的實(shí)測(cè)風(fēng)量和設(shè)計(jì)風(fēng)量的偏差率進(jìn)行比較，找到偏差率數(shù)值最小的系統(tǒng)，保持此風(fēng)管的電動(dòng)閥100%全開，然后對(duì)偏差率數(shù)據(jù)第2小的系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閥，使這2個(gè)系統(tǒng)的偏差率逐步接近，直至2個(gè)偏差率在5%以內(nèi)，此時(shí)理論上可以認(rèn)為這2個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)阻力相同。然后調(diào)節(jié)原始數(shù)據(jù)里偏差率數(shù)值第3小的系統(tǒng)，與前面2個(gè)系統(tǒng)的任一系統(tǒng)進(jìn)行比較，使這2個(gè)系統(tǒng)的偏差率逐漸接近，并最終使2個(gè)偏差率在5%以內(nèi)。

以此類推，其余9個(gè)系統(tǒng)使用相同方法進(jìn)行主管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)，最終使12個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)設(shè)計(jì)值的偏差率接近，此時(shí)可以認(rèn)為12個(gè)主管已經(jīng)平衡。

2.2.5 末端手閥調(diào)節(jié)

在主管調(diào)節(jié)完成后，對(duì)末端所有一、二次風(fēng)口進(jìn)行全數(shù)測(cè)量。一次風(fēng)口使用美國標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量測(cè)量儀的airfoil模式，每隔30 cm測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，最終取平均值；二次風(fēng)口使用風(fēng)速矩陣模式，根據(jù)風(fēng)口的不同尺寸，每個(gè)風(fēng)口測(cè)量4～6個(gè)點(diǎn)并取平均值。

根據(jù)末端風(fēng)口數(shù)據(jù)進(jìn)行末端手閥的調(diào)節(jié)，末端手閥建議使用可以無極連續(xù)調(diào)節(jié)的渦輪蝸桿風(fēng)閥執(zhí)行器（圖3）。常見的手動(dòng)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)為5擋調(diào)節(jié)型，無法精確調(diào)節(jié)風(fēng)管的風(fēng)量。

圖3 末端手閥使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

根據(jù)末端風(fēng)口數(shù)據(jù)可換算出每個(gè)支管內(nèi)的風(fēng)量，同樣與設(shè)計(jì)值進(jìn)行偏差率比較，調(diào)節(jié)方法與主管平衡調(diào)節(jié)相同，找到偏差率數(shù)值最低的風(fēng)管，保持此風(fēng)閥全開，依次關(guān)閉調(diào)節(jié)偏差率數(shù)值第2低及第3低的支管，最終完成支管平衡。

2.2.6 風(fēng)口OBD調(diào)節(jié)

由于存在一個(gè)末端送風(fēng)靜壓箱下方連接2個(gè)及以上風(fēng)口的情況，在同一靜壓箱下的不同風(fēng)口風(fēng)速不同，故此時(shí)需調(diào)節(jié)末端風(fēng)口OBD（圖4），對(duì)出現(xiàn)同一靜壓箱下多個(gè)風(fēng)口風(fēng)速不同的情況進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后復(fù)測(cè)整體系統(tǒng)末端，若支管風(fēng)量因此發(fā)生了變化，則重復(fù)支管平衡調(diào)節(jié)步驟。

圖4 末端風(fēng)口OBD形式

2.2.7 主管風(fēng)量復(fù)測(cè)并微調(diào)

在完成末端手閥及風(fēng)口OBD的調(diào)節(jié)后，由于各個(gè)系統(tǒng)的阻力發(fā)生了細(xì)微變化，故需復(fù)測(cè)12個(gè)主管的風(fēng)量風(fēng)壓，若與設(shè)計(jì)值的偏差率發(fā)生了較大變化，則需重新進(jìn)行主管風(fēng)量平衡調(diào)節(jié)。方法同前面主管調(diào)節(jié)方法。

2.2.8 排風(fēng)格柵風(fēng)量平衡調(diào)節(jié)

排風(fēng)格柵的風(fēng)量調(diào)節(jié)與送風(fēng)調(diào)節(jié)不存在前后邏輯關(guān)系，可以單獨(dú)調(diào)節(jié)。

排風(fēng)風(fēng)量的調(diào)節(jié)與條形風(fēng)口平衡調(diào)節(jié)相似，選擇1.2 m一個(gè)點(diǎn)的方式使用風(fēng)速矩陣測(cè)量點(diǎn)風(fēng)速，將大廳排風(fēng)格柵所有點(diǎn)位測(cè)完，作為原始數(shù)據(jù)。

由于排風(fēng)只有地溝內(nèi)插板閥一種調(diào)節(jié)措施，故會(huì)存在調(diào)節(jié)精度不高的情況。根據(jù)各個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下方的插板閥，進(jìn)行風(fēng)速的偏差率計(jì)算，找到風(fēng)速偏差率數(shù)值最小的點(diǎn)位，對(duì)應(yīng)的插板閥保持全開，后與送風(fēng)調(diào)節(jié)方式相同，依次關(guān)閉偏差量數(shù)值第2低和第3低的插板閥。以此類推，完成排風(fēng)格柵的風(fēng)量調(diào)試。

2.2.9 出具最終數(shù)據(jù)報(bào)告

將所有測(cè)得數(shù)據(jù)填入已定制完成的表格中，包括排風(fēng)格柵數(shù)據(jù)，一、二次風(fēng)口末端數(shù)據(jù)，主管數(shù)據(jù)以及機(jī)組總風(fēng)量數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

波音737MAX噴漆機(jī)庫風(fēng)平衡調(diào)試方法，滿足噴漆大廳送排風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)量，氣體流態(tài)平穩(wěn)均勻，可滿足漆霧不外散、不懸浮等要求。

該調(diào)試方法簡潔明了、思路清晰，適用于絕大多數(shù)噴漆機(jī)庫、潔凈廠房等對(duì)氣流要求較高的工業(yè)類項(xiàng)目，有較大的參考價(jià)值。