王子路¹，張公忠²，劉心志¹

(1.南京理工大學，江蘇南京210094；2.青州東器電力設備有限公司，山東青州262500)

　　摘要：為了了解生物質關風器的鎖氣性能，通過在封閉的進料口安裝微差壓計，測定了關風器在靜態和動態時不同漏風量情況下的壓力，并對試驗數據進行擬合，得到了本試驗條件下壓力平均值與漏氣量之間的關系式，在靜態時兩葉片鎖閉時的鎖閉系數為0.0628，四葉片鎖閉時的鎖閉系數為0.0721；動態時的鎖閉系數為0.0688。試驗結果能夠很好地反映關風器的鎖氣性能，為關風器的鎖氣性能檢測提供了簡單實用的方法。

　　關風器又稱封閉式旋轉葉片給料機、星型給料機、旋轉閥等，是物料輸送系統中的關鍵設備。由于其結構簡單可靠、易于維護，能夠進行連續的物料輸送；同時又具有一定程度的氣密性，適用于存在壓差的排料過程，在氣力輸送系統中得到了大量應用。

　　為了適應不同的物料特性、用途和使用條件，關風器有多種結構型式。已經有很多學者對關風器的性能進行了研究和測試。邵佳麟研究了漏氣量、葉片數量、轉速、物料特性等因素對關風器性能的影響，并提出了改進方案。沈建鋒等對雙級關風器鎖氣系統的鎖氣性能進行了試驗研究，得到了其倉壓和氣體流量間的關系。張志軍等開發了一種真空關風器并利用真空泵進行了漏氣率試驗。吳建章等分析了影響關風器氣密性的因素，運用漏風率指標和迷宮式密封原理對葉輪與機殼的理論間隙數值進行了計算。

　　當關風器用于生物質的輸送過程時，通常會發生較為嚴重的卡塞現象，這是由生物質的物理性質決定的。生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素構成。這種構成導致生物質一般具有較強的吸濕性，容易吸濕結成團塊，且難以破碎，容易造成關風器的卡塞。且未處理的生物質顆粒大小不一，含有大量雜質，通過性較差。此時一般的直葉片關風器已無法保證長時間穩定運行。

　　針對上述問題，新型生物質關風器采用了V形葉片轉子，如圖1所示。

　　該種葉片將原先葉片與出入口機殼的線接觸轉化為動態的點接觸，強化了葉片的切割功能，使易卡塞的物料能夠順利通過。但這種設計增加了轉子與機殼間的縫隙長度，降低了關風器的鎖氣性能。鎖氣性能是關風器的關鍵性能之一，直接決定了關風器在氣力輸送系統中使用時是否安全可靠。關風器的鎖氣性能一般通過漏風試驗進行評價，中華人民共和國原貿易部批準實施的葉輪關風器標準LS/T3531—1995中提供了關風器漏風量的測量方法。試驗裝置由1.5m³空氣包、100kPa氣壓表、空壓機、閥門和膠管、秒表及緊固連接件等組成。試驗時將空氣包與關風器相連，測量氣包內的壓力由40kPa下降至30kPa所需的時間。標準規定了不同種類的關風器在不同狀態下的最大壓降時間，如表1所示。

　　這種測試方法對測試設備要求較高，且測量誤差較大。關風器的容積越大，壓降時間越短，難以精確測量。同時生物質關風器為了保證物料的順利通過會采用異形葉片，這樣也會導致關風器的鎖氣性能下降，此時漏風試驗也很難發揮作用。新的實驗方法采用旋渦氣泵和微差壓計直接測量關風器的鎖閉系數，可以較為直觀地了解生物質關風器的鎖氣性能。

　　1理論分析

　　關風器在工作過程中必然發生空氣泄露。一方面關風器的葉輪轉子和機殼之間不可能保持完全氣密，必定有間隙存在；另一方面，關風器工作時其格室的旋轉也會造成空氣的泄露。空氣的泄漏量為轉子旋轉時通過格室的空氣泄漏量和通過機殼與葉輪間隙所泄露的空氣量之和，

　　2試驗方法

　　2.1試驗設備

　　試驗所需的儀器設備列舉如下：

　　關風器：本次試驗使用青州東器電力設備有限公司生產的GZ一300型生物質關風器，容積為27L。為防止卡塞，該型關風器轉子采用6片V字形葉片，額定轉速為25r/min；

　　旋渦氣泵：HG一1500型旋渦氣泵；

　　微差壓計：GM一510型微差壓計；

　　轉子流量計：LZB一50型轉子流量計。

　　2.2試驗步驟

　　2.2.1靜態測試

　　將關風器分為兩葉片鎖閉和四葉片鎖閉兩種狀態，如圖2所示。測試系統如圖3所示，將關風器進料口封閉，旋渦氣泵通過流量計與進料口相接，進料口上有測壓口與微差壓計相接。具體試驗步驟如F：

　　(1)將試驗裝置組裝完畢，關風器葉輪調至兩葉片鎖閉狀態。

　　(2)打開旋渦氣泵，調整氣泵轉速，使空氣流量達到50m³/h，記錄此時的微差壓計讀數。

　　(3)將空氣流量提高10m³/h，記錄此時的微差壓計讀數。

　　(4)重復步驟(3)，直到旋渦氣泵達到最高轉速。

　　(5)將關風器葉輪調至四葉片鎖閉狀態，重復步驟(2)～(4)。

　　2.2.2動態測試

　　動態測試指關風器運行狀態下對鎖氣性能進行測試，具體步驟如下：

　　(1)將試驗裝置組裝完成后，開啟關風器。

　　(2)將關風器轉速調整為16r/min，根據靜態測試的步驟進行測試。

　　(3)將關風器轉速依次調整為21和26r/min進行測試。

　　(4)將關風器反向運行進行測試。

　　3試驗結果分析

　　3.1靜態測試結果

　　靜態試驗結果如表2所示。

　　從測試數據可以看出，壓力平均值與漏氣量的平方成正比。擬合之后可得壓力平均值與漏氣量之間的關系式。

　　上述關系式與理論分析中推導出的式(5)結構上吻合，可以看出，兩葉片鎖閉時的鎖閉系數為0.0628，四葉片鎖閉時的鎖閉系數為0.0721，四葉片鎖閉時的鎖氣效果更好。

　　3.2動態測試結果

　　對關風器不同工作狀態下的鎖氣性能進行了測試，結果如表3所示。

　　從試驗結果可以看出，關風器運行時轉速大小和旋轉方向對其鎖氣性能并無影響，這是由于關風器上下壓差過小。以漏風量150m3/h、轉速26r/min時的工況為例，此時

　　因葉輪轉動造成的空氣泄露可以忽略不計，空氣的泄露主要還是由葉輪與殼體間的間隙造成的，用鎖閉系數來評價關風器的鎖氣性能仍是可行的。

　　4結論

　　通過旋渦氣泵、微差壓計和流量計對生物質關風器的鎖閉系數進行測試，為生物質關風器的鎖氣性能提供了一種簡單有效的測試方法。試驗研究結論如下：

　　(1)對鎖氣性能較差的生物質關風器來說，用氣泵和微差壓計對鎖氣性能進行測量具有較好的效果，所得的數據與理論公式吻合得較好。

　　(2)靜止時關風器的進出口壓差與漏氣量的平方成正比。當關風器進出口壓差較小，由葉輪格室造成的空氣泄露與由機殼和葉輪間的間隙造成的空氣泄露相比可以忽略時，鎖閉系數仍然可以用來評價關風器的鎖氣性能。

　　(3)對本研究使用的生物質關風器，運行時兩葉片與四葉片交替鎖氣，鎖氣性能介于二者之間，其運行狀態對鎖氣性能并無明顯影響。