飞机喷漆机库风平衡调试施工技术

陈 超

中铁建工集团有限公司 北京 100070

波音737MAX飞机完工及交付中心定制厂房配套厂区项目，是美国波音公司百年来首个设在海外的工厂，社会影响力巨大。103喷漆机库是飞机交付之前的最关键环节，用以喷涂各个航空公司的外形标志，由于国际上自动喷漆技术还不成熟，仍需人工喷漆，喷漆失败的成本较高，故对送排风的均匀性调节提出了严格要求，且需进行CFD（计算流体动力学）气流模拟及现场烟雾试验，观察气体流态并进行评估，以达到喷漆一次成形的目的[1-2]。本文总结出一套实用性强、调节精度高、调试步骤清晰明确的调试方法。

1 工程概况

波音737MAX喷漆机库共分3个喷漆大厅，每个喷漆大厅喷漆使用面积2 278 m2，高跨高17.7 m，低跨高9 m，排风地沟深度为地下2.5 m（图1）。大厅送风风口由20个长度不一、宽度为5 cm的带可调节百叶的条形风口（OBD）和174个带调节阀的矩形双层百叶风口（OBD）组成，条形风口为一次风口，进行主送风，矩形风口为二次风口，进行辅助送风，保护一次风口均匀送风至飞机舷窗位置，完整包裹机身。

图1 喷漆大厅主视图

每个喷漆大厅左右两侧各有一个空调机房，设有3台组合式空气处理机组（单台最大送排风量110 000 m3/h），共计6台，提供大厅内的送风和排风动力。3台送风机组送风经由1个21.8 m×3.8 m×2.5 m的大消声静压箱送至12个送风主管，送至末端支管，支管下方设有小型送风静压箱，送风静压箱下方设置1～2个风口。

喷漆大厅喷漆过程共分5种模式，本文只针对喷漆模式风平衡调试进行详细介绍。

2 调试流程及要点

2.1 调试流程

安装检查→调试前准备工作→机组总风量调节→送风主管平衡调节→末端手阀平衡调节→风口OBD调节→主管风量复测并微调→排风格栅风量平衡调节→出具最终数据报告

2.2 调试要点

2.2.1 安装检查

在开始风平衡调试前进行空调机组的送排风机点动，检查风机正反转及运行电压电流。

点动空调机组的开关型电动送排风阀及回风阀，检查是否运行流畅，到位信号是否正常。

点动送风的24个系统主管上的模拟量型电动风阀和新风阀，检查信号反馈是否正常，运行是否流畅。

检查空调机组的初、中效过滤器是否存在堵塞，过滤器前后压差是否正常。

2.2.2 调试前准备工作

参考图集06K131（风管测量孔和检查门）对24个送风主管进行风量测试孔的安装工作，测试孔选取在直管段“前五后二”风管大边长位置。

测试孔间距设置原则为每个测试孔间距不大于15 cm，个数为风管长边尺寸除以15 cm后向上取整值，首个点及末个点距风管边缘为1/2测试孔间距。

将末端手阀及风口OBD全部打开至100%状态，24个送风主管电动阀开至100%状态，新风阀全开，回风阀全关，排风阀全开，末端排风插板阀全开，准备进行喷漆模式风平衡调试。

2.2.3 机组总风量调节

如果机组送风总管直管段满足测量长度的相关要求，则选用上述安装测量孔的测量方法。由于本工程安装空间受限，故选用24个送风主管风量相加的方式确定机组总送风量。

以一个空调机房为例：首先将3台送风机组按50 Hz运行，新、送风阀全开，回风阀关闭，12个电动送风阀调节至100%开度，使用美国标准风量测量仪（ADM870C）调至皮托管测量模式，在12个主管的风量测试孔位置进行风速和风压的测量，每个测试孔测试点数与测试孔选取原则相同，为对应风管边除以15 cm后向上取整值，首个和末个点为间距的1/2。取得每个风管的风速平均值，根据风量计算方法算出12个主管的风量，相加即可认为此风量为3台送风机组的总送风量。

再根据此总送风量Q1与设计总送风量Q2的比率确定理论上设计风量对应的频率f2，如式（1）所示：

由于后续调节会产生风量损失，故将式（1）中的设计总风量放大10%，以免最终调节完毕后造成风量不够的情况，故确定频率f2，如式（2）所示：

根据理论设计频率将送风机频率设置完毕，再进行12个支管的风量测试，复核总风量是否达到设计风量的110%。

在每台机组的排风总管上测量排风总风量，用相同的方法计算理论排风设计频率，如无合适的直管段，则需进入机组内部在风机吸入口之前，进行迎风测量，根据进风截面，使用美国标准风量测量仪的风速矩阵模式进行多点风速测量（图2），取平均值，计算出排风总风量。但由于在此种方法下测出的风速准确度不高，且具备一定危险性，所以不推荐使用。

图2 美国标准风量测量仪的风速矩阵端口

2.2.4 送风24个主管平衡调节

在机组频率确定之后的最后一版12个支管数据可用作调节主管的原始数据。此时12个主管电动调节阀开度均为100%，将每个主管系统的实测风量和设计风量的偏差率进行比较，找到偏差率数值最小的系统，保持此风管的电动阀100%全开，然后对偏差率数据第2小的系统进行关阀，使这2个系统的偏差率逐步接近，直至2个偏差率在5%以内，此时理论上可以认为这2个系统的相对阻力相同。然后调节原始数据里偏差率数值第3小的系统，与前面2个系统的任一系统进行比较，使这2个系统的偏差率逐渐接近，并最终使2个偏差率在5%以内。

以此类推，其余9个系统使用相同方法进行主管电动调节阀的调节，最终使12个系统的相对设计值的偏差率接近，此时可以认为12个主管已经平衡。

2.2.5 末端手阀调节

在主管调节完成后，对末端所有一、二次风口进行全数测量。一次风口使用美国标准风量测量仪的airfoil模式，每隔30 cm测量一个点，最终取平均值；二次风口使用风速矩阵模式，根据风口的不同尺寸，每个风口测量4～6个点并取平均值。

根据末端风口数据进行末端手阀的调节，末端手阀建议使用可以无极连续调节的涡轮蜗杆风阀执行器（图3）。常见的手动阀执行机构为5挡调节型，无法精确调节风管的风量。

图3 末端手阀使用的执行机构

根据末端风口数据可换算出每个支管内的风量，同样与设计值进行偏差率比较，调节方法与主管平衡调节相同，找到偏差率数值最低的风管，保持此风阀全开，依次关闭调节偏差率数值第2低及第3低的支管，最终完成支管平衡。

2.2.6 风口OBD调节

由于存在一个末端送风静压箱下方连接2个及以上风口的情况，在同一静压箱下的不同风口风速不同，故此时需调节末端风口OBD（图4），对出现同一静压箱下多个风口风速不同的情况进行平衡调节，调节完成后复测整体系统末端，若支管风量因此发生了变化，则重复支管平衡调节步骤。

图4 末端风口OBD形式

2.2.7 主管风量复测并微调

在完成末端手阀及风口OBD的调节后，由于各个系统的阻力发生了细微变化，故需复测12个主管的风量风压，若与设计值的偏差率发生了较大变化，则需重新进行主管风量平衡调节。方法同前面主管调节方法。

2.2.8 排风格栅风量平衡调节

排风格栅的风量调节与送风调节不存在前后逻辑关系，可以单独调节。

排风风量的调节与条形风口平衡调节相似，选择1.2 m一个点的方式使用风速矩阵测量点风速，将大厅排风格栅所有点位测完，作为原始数据。

由于排风只有地沟内插板阀一种调节措施，故会存在调节精度不高的情况。根据各个点对应的下方的插板阀，进行风速的偏差率计算，找到风速偏差率数值最小的点位，对应的插板阀保持全开，后与送风调节方式相同，依次关闭偏差量数值第2低和第3低的插板阀。以此类推，完成排风格栅的风量调试。

2.2.9 出具最终数据报告

将所有测得数据填入已定制完成的表格中，包括排风格栅数据，一、二次风口末端数据，主管数据以及机组总风量数据。

3 结语

波音737MAX喷漆机库风平衡调试方法，满足喷漆大厅送排风设计风量，气体流态平稳均匀，可满足漆雾不外散、不悬浮等要求。

该调试方法简洁明了、思路清晰，适用于绝大多数喷漆机库、洁净厂房等对气流要求较高的工业类项目，有较大的参考价值。