Центробежни вентилатори: закони за вентилаторите, типове лопатки и ефект на системата е практичен справочник за инженери, които специфицират, отстраняват неизправности или поддържат вентилатори, които придвижват въздух или газ чрез центробежно действие, превръщайки кинетичната енергия на работното колело в налягане. Центробежните вентилатори доминират в индустриалната вентилация, подаването на въздух за горене, събиране на прах и HVAC приложения, защото генерират повече налягане на единица обем на корпуса в сравнение с осевите вентилатори и понасят по-широк диапазон на съпротивление в тръбопровода.
Газът влиза в очната част на работното колело по осовата линия на вала и се отклонява приблизително на 90 градуса от въртящите се лопатки, излизащ по радиуса в корпус с форма на охлюв (волюта), който преобразува скоростта в статично налягане, тъй като напречното сечение се разширява към изхода. Загубите в конуса на входа, граничните празнини на върховете на лопатките и волютата означават, че ефективността варира значително в зависимост от типа лопатки: приблизително 45–60% за здрави радиални работни колела и до 80–90% за обратно-извити и аеропрофилни конструкции.
Геометрията на лопатките определя ефективността на вентилатора, поведението на мощността, шума и устойчивостта към прах или влага. Изборът на неподходящ тип лопатки за замърсен газов поток е честа причина за преждевременно износване и престой.
| Тип лопатка | Типичен пиков КПД | Крива на мощността | Устойчивост на прах | Относителен шум |
|---|---|---|---|---|
| Радиален (лопатка) | 45 до 60% | Не претоварва, нараства плавно с потока | Отлична, ефект на самоочистване | Висок |
| Напредно-извити | 55 до 65% | Претоварваща, мощността продължава да нараства с потока | Слаба, лопатките се замърсяват лесно | Умерен до висок |
| Обратно-извити | 75 до 85% | Не претоварва, постига връх близо до точката на най-добър КПД (BEP), след което спада | Умерена, изисква чист газ | Умерен |
| Аеропрофилни | 80 до 90% | Не претоварва, най-нисък разход на мощност на единица поток | Слаба, не са подходящи за абразивен прах | Нисък |
Радиалните лопатки са подходящи за обработка на материали и приложения в циментовата промишленост, тъй като правите лопатки устояват на натрупване и ерозия. Напредно-извитите колела осигуряват голям поток в малък, нискооборотен корпус, характерни за пакетни HVAC агрегати, но изискват надразмерен двигател, тъй като мощността продължава да се увеличава с потока. Обратно-извитите и аеропрофилните колела са подходящи за чисто-въздушни приложения като принудително подаване в котли; тяхната крива, която не претоварва, защитава мотора през пълния диапазон на потока.
За фиксирана геометрия на вентилатора и постоянна плътност на газа, законите за вентилатора (закони на афинитета) свързват работата при една скорост с друга:
Кубичната зависимост при мощността обяснява защо управлението с променлива скорост спестява толкова много енергия: умерено намаление на скоростта дава голяма икономия на мощност, която почти точно се запазва до приблизително 25–30% промяна на скоростта. Същите закони важат приблизително и когато диаметърът се замести за скорост, въпреки че ефективността се измества леко и трябва да се проверява спрямо кривите на производителя. Това са същите закони на афинитета, използвани при центробежните помпи; вижте справката за закони на афинитета за извеждането им.
Кривата на вентилатора показва статичното налягане спрямо потока, най-високо близо до затваряне и падащо с увеличаването на потока. Кривата на системата представя съпротивлението на тръбопровода, дросела и филтрите, което се увеличава приблизително с квадрата на потока. Работната точка е там, където двете криви се пресичат. Система с недостатъчно съпротивление (изтичане, отворен дросел) избутва вентилатора надясно, изтегляйки повече поток и мощност от проектираните стойности. Система с прекалено голямо съпротивление (запушени филтри, недостатъчен диаметър на тръбопровода) го премества вляво и, при напредно-извити и радиални колела, рискува нестабилна стагнация в региона около връхчето на налягането. Проверката на работната точка спрямо проектната крива е стандартна процедура при пускане в експлоатация и след всяка промяна в тръбопровода.
Каталоговите криви на вентилаторите идват от лабораторни изпитания с прави, незапушени тръбопроводи според стандарти като AMCA 210. На място, колена близо до входа, нееднороден входящ поток или рязки преходи в тръбопровода добавят турбуленция и загуби на налягане, които каталоговата крива не улавя. Публикация AMCA 201 квантитативно оценява тези загуби като фактори на ефекта на системата и те са честа причина правилно избран вентилатор да работи под възможностите си след инсталация. Правите участъци от тръбопровода и избягването на колена на връзката с вентилатора са основните решения. Трябва да се следи и вибрацията на лагерите и вала спрямо стандарт като ISO 10816-3 за степен на вибрация, тъй като небалансиране, предизвикано от прах, е водеща причина за повреда на лагери; и виброизолационни стойки помагат също.
Два често използвани начина за модулация на изхода на вентилатора са дроселите и управление чрез честотен преобразувател (променлива скорост). Изходен дросел добавя съпротивление, премествайки работната точка вляво, но вентилаторът все пак работи при пълна скорост и абсорбира повечето от мощността си при пълен товар дори при намален поток, така че дроселирането е неефективно. Входните завъртащи лопатки (inlet vane dampers) предзавихрят влизащия газ и са по-ефективни от дроселирането на изхода, тъй като променят формата на кривата, но все пак не могат да се сравнят с управлението на скоростта, което намалява мощността приблизително с куба на отношението на скоростите и обикновено се изплаща бързо при вентилатори с голям диапазон на регулиране. Наблюдението на скоростта на вентилатора, тока на мотора и налягането в тръбопровода в система като Fabrico помага да се засече вентилатор, който отклонява от кривата, или лагер, който приближава аларма по ISO 10816-3.
Центробежният вентилатор изпуска газ радиално през корпус тип волюта и генерира високо налягане за своя размер; осевият вентилатор избутва газ директно по оста и е подходящ за голям поток при ниско налягане, например за охлаждащи кули.
Напредно-извитите колела имат претоварваща крива на мощността: мощността продължава да нараства с увеличаването на потока. Ако съпротивлението в тръбопровода намалее, работната точка се измества към по-голям поток и мощността може да надвиши номинала на мотора.
Приблизително да, като диаметърът замества скоростта, но ефективността не се запазва напълно, така че резултатите трябва да се потвърдят спрямо кривата на производителя.
Лошата геометрия на входа или изхода, като коляно монтирано непосредствено на връзката с вентилатора, може да отнеме значителна част от номиналното налягане или поток; загубата зависи от арматурата и е табулирана в Публикация AMCA 201.
Готови ли сте да видите тенденциите в състоянието на вентилаторите и ротиращото оборудване на едно място? Резервирайте демонстрация на Fabrico.
Вход
Блог
