无论大罩式吸尘系统还是随动式小罩吸尘系统一般由4个部分构成：吸尘罩、管路、吸尘器及控制装置随动式小罩吸尘系统的组成示意图。吸尘罩的作用是包围在制动器四周，将制动器产生的粉尘予以捕集，不使其发散到罩外。吸尘罩的设计合理与否，直接影响吸尘效果及排风量，如吸尘罩设计不合理，排风量增大，导致设备及能源浪费，造价增加，因此吸尘罩是吸尘系统的关键部件。管路则是连接吸尘罩与吸尘器的空气通道，其主要参数是管道直径。吸尘器是产生负压的设备，其电机功率、负压和风量的大小取决于吸尘罩的结构尺寸、发电机的转速及管路的结构尺寸。控制装置则是控制吸尘器的启动与运行，它接受电站中控室发出的指令。

　　吸尘系统计算的目的是要确定抽气量，进而确定管道的直径和吸尘器参数。确定吸尘罩抽气量的原则，要保证吸尘罩内各点都处于负压，保证吸尘罩所有空气入口处的空气流向都是由罩外向罩内流动，流动的速度应保证使粉尘不致外逸。管路直径的确定，要保证管内最低空气流速下携带的粉尘不会发生沉积。该最低流速与管路的分布及其内表面的状态有关，因管路一般都有弯头、三通等部件，所以风速不宜太小。吸尘器参数的确定包括负压、风量2个主要参数，负压的数值要大于整个空气流经通道上的阻力损失和吸尘器本身的阻力损失之和，并留有一定裕度；风量的选择要依据中确定的抽气量来确定。

　　吸尘罩是整个吸尘系统的关键部件，它直接决定抽气量的大小及吸尘效果的好坏；吸尘罩结构如果设计不合理，将导致抽气量增大或不足，抽气量增大则要求管道直径加大，吸尘器容量增加，导致设备及能源浪费，造价增加；抽气量不足则导致粉尘外逸，不能满足功能要求。随动式小罩吸尘系统所配用的吸尘罩，结构简单，结构型式合理，但其各部结构尺寸要确定合理，才能达到理想的吸尘效果，它固定在制动器制动板上，外缘除了在迎着制动环运动方向的一边外，其余周边都布置有灰挡，构成一个U形的吸尘罩结构， U形的开口是旋转部件迎面来的方向，随着旋转部件而来的空气正好从此开口进入吸尘罩，在U形的底部为集尘区，装有一集尘盒，因为粉尘会沿切线方向运动，因此在远离发电机旋转中心的一侧开孔与管路相连。在发电机制动时，随动式吸尘罩随制动器闸板一起升起，与制动环相接触，空气从U形吸尘罩的开口处及灰挡纤维间的间隙处吸入，灰挡的细部结构其中灰挡与制动块的间隙A一般选为15 20 mm，其高度B与制动块的厚度及两侧夹板的尺寸有关，一般为15 25 mm.A与B构成的区域为制动块两侧的空气流动通道，从灰挡纤维间进入的空气也汇入此通道，收集从制动块两侧产生的粉尘后，汇入集尘盒行一般性设计，由于转动部分的旋转，带动紧靠制动环表面的空气附着层也一起旋转，因此在吸尘罩制动块两侧入口处的空气进入速度要大于集尘盒部位灰质纤维间的空气进入速度，而集尘盒部位灰质纤维间的进入速度也必须保证粉尘不外溢。该最小速度应为2 5 5 0 m/ s，那么集尘罩入口处的速度应为旋转部分的线速度再加上2 5 5 0 m/ s，由灰挡纤维间隙处进入的空气速度在灰挡不同部位其数值不同。由于从纤维间隙进入，其准确数值很难计算，我们将其等效成一个2 3 mm的间隙。该值与灰挡纤维的密实程度有关，长度为灰挡的周长，等效速度为转子旋转线速度，从吸尘罩不严密处进入的空气量很难准确计算，它与吸尘罩的结构形式、加工精度和安装精度有关，但其数值一般较小，在考虑抽气量的安全裕度后，该部分空气量可以忽略，为便于工地安装施工，一般吸尘装置配用的管道多采用柔性管，如内含螺旋钢丝的塑料波纹管、金属软管等。这类管道要求内壁光滑，不允许有波纹，否则将增加风阻、沉积粉尘，加大吸尘器的负荷，影响吸尘效果，但这类管道安装简单方便。由于制动器在制动时产生大量的热，制动环及制动块温度升高，导致其周围空气的温度升高，因此吸入管道的空气温度很高，可达100以上，此时采用塑料波纹软管由于高温的作用将加速老化。有电站塑料波纹管在使用3 5 a后就发生塑料老化龟裂脱落的现象。若采用塑料或橡胶类的软管，需采用耐高温老化的材质（至少在靠近制动器的一段管道采用） ，或采用金属软管。此外也有采用金属薄壁管。金属管内壁光滑，没有老化问题，工地安装时需要现场配割、焊接。无论采用何种管，管道布置都要求减少弯曲，三通、弯头等管件的数量要少。

　　抽气量确定后可以确定管道直径，管内风速的大小要保证粉尘不会在管内沉积。此最低风速与粉尘的形状及管道内表面的光洁程度有关，考虑到整个管道上有接头、弯头、三通等，风速不宜低于15 m/ s.风速太小，管径偏大，要求较大的安装布置空间；风速太大，管径偏小，造成风阻增加，因此应综合考虑。管径的初选值可按下式计算：制动器吸尘装置的压力损失包括吸尘罩的压力损失、管道的压力损失和吸尘器本身的压力损失。

　　吸尘罩结构相对复杂，要精确计算其压力损失很困难。通过分析吸尘罩的流场分布结果以及吸尘罩的结构尺寸可以看出，吸尘罩的压力损失并不大，在整个系统中占的比例很小。为简化计算，可采用其取值范围为100 2 00 Pa，速度高者取上限。

　　相对吸尘罩来讲，结构并不复杂，但由于其长度很长，而且有弯头、三通等管路元件，管内风速很高，因此其压力损失占很大比例。管道的压力损失可以通过流体力学公式来计算。由于含尘浓度很低，粉尘对管道压力损失的影响可以忽略不计。圆管的压力损失由两部分组成：空气与管壁之间因磨擦而产生的磨擦阻力和空气因流向流速改变而产生的局部阻力水轮发电机组一般都设置多个制动器，一般为4 32个。若采用1个制动器配用1个容量较小的吸尘器，简称一拖一，则其连接比较简单，管路可以很短；但是吸尘器数量多，成本往往偏高，同时也需要足够的空间来放置吸尘器。若采用容量较大的吸尘器，则1个吸尘器可以同时带几个制动器，简称一拖多。这样整台发电机只需1个或较少的几个吸尘器（当吸尘器数量较多时） ，如三峡发电机1个吸尘器带全部32个制动器。一拖多吸尘器容量大，数量减少，其成本一般都低于一拖一，而且控制也比较简单。采用一拖多设计时，管道系统往往由许多支管组成（每个制动器1个支管） ，称为多支管道。多支管道的设计虽然千差万别，但其基本方法有2种：闸门法与平衡法。

　　闸门法是计算出各直管的最大压力损失，据此在各支管上装闸门，操作时调节闸门大小以平衡各支管风量，使其尽量相等或符合各支管要求，保证各制动器吸尘效果。各闸门在试运转时调整好后加以固定。该法管路设计简单，较多采用，但增加阀门而增加的压力损失应加以考虑。

　　平衡法不用闸门，而调节支管直径，并且主干管各段直径也不相同，根据不同段的风量选用不同的管径，以平衡离吸尘器远近不同的各制动器的风量。该法管道设计复杂，安装麻烦，故较少采用。

　　应提供其基本参数要求。吸尘器的基本参数主要有抽气量和负压。

　　此外对外形尺寸、固定方式提出相应要求。当采用多个吸尘器时，还要考虑其控制方式集中控制还是单个独立控制。

　　只需根据其值在吸尘器的抽气量系列中进行选择，宜大于吸尘系统抽气量计算值。由于吸尘器的负压为抽气量的函数，所以吸尘器抽气量额定值的选择还要与负压的选择结合进行。

　　负压的选择要根据已经算出的管道压力损失，再加上吸尘罩的压力损失估算值，此外还应包括吸尘器本身的压力损失值（此值应由吸尘器厂家提供）。根据吸尘器的风量压力曲线，测出当风量为要求值时的吸尘器所能提供的负压值，此负压值应大于计算出的压力损失值。一般吸尘器的额定负压值有： 1 280 Pa、1 960 Pa、2 100 Pa等。此系列值因厂家不同而有所不同。

　　吸尘器抽气量和负压值的选取应结合进行，应参照吸尘器的抽气量-负压关系特性曲线进行选取尽量靠近吸尘器的额定工作点，以使吸尘器获得较高的工作效率。

　　随动式小罩水轮发电机制动器吸尘系统是取代传统结构的一种新型吸尘系统。根据电站要求进行具体结构设计，进而分析计算其具体参数，主要包括系统的结构形式选择、尺寸的确定、风路分析及压力损失计算、吸尘器参数选择等几方面内容。本文分析得出一般性结论，供相关人员交流与探讨。