6 отзывов
+7 (727) 329-86-12
+7 (727) 225-66-79
+7 (702) 888-30-90
+7 (777) 378-88-82
ТОО «Power Engineering Group» - вентиляционное, отопительное, климатическое оборудование в Алматы

Осевые вентиляторы вращаемого двигателем.

Осевые вентиляторы  вращаемого двигателем.
Осевым вентилятором называется вентилятор, в ко­тором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабо­чего колеса, вращаемого двигателем (рис. 4.27). Как и у радиальных вентиляторов, характеристики осевых вен­тиляторов показывают зависимость давления и мощно­сти на валу и КПД от подачи.
Полную характеристику обычно получают экспери­ментальным путем при постоянной частоте вращения рабочего колеса. Пересчет параметров работы на дру­гие частоты вращения производится по известным за­висимостям. Форма характеристики опреде­ляется конструкцией и аэродинамическими свойствами вентилятора. В отличие от радиальных характеристика давления осевых нагнетателей часто имеет седлообраз­ную форму.
На основе полных характеристик (рис. 4.28), ис­пользуя формулы пересчета, получают универсальные характеристики осевых вентиляторов — индивидуальные, совмещенные и безразмерные.
Безразмерные параметры (коэффициенты), характе­ризующие вентилятор, относятся к его внешнему диа­метру или к окружной скорости на внешнем диаметре. Эти параметры меняются вдоль радиуса. Например, коэффициент давления г|) изменяется обратно пропор­ционально радиусу. На рис. 4.29 показано распределе­ние давлений вдоль радиуса лопастного колеса при ψ=0,05÷0,8. Точки пересечения кривых с осью коор­динат соответствуют случаю, когда Δps=0.
Аэродинамические схемы. Под аэродинамической схе­мой осевого вентилятора подразумевается совокупность признаков и параметров, однозначно характеризующих проточную часть машины: число ступеней, равное чис­лу рабочих колес; тип схемы, зависящей от наличия аппаратов, и их расположение по отношению к рабоче­му колесу; относительный диаметр втулки; число ло­паток колеса и аппаратов, их углы установки.
Аэродинамическая схема обозначается буквами. На­пример, для одноступенчатых вентиляторов схема, со­стоящая из одного колеса, обозначается буквой К; схе­ма, включающая кроме колеса спрямляющий аппа­рат — буквами К-ЬСА; установка, оборудованная вход­ным направляющим аппаратом, — буквами BHA-J-K++СА.
Двухступенчатые схемы имеют, например, такое обозначение: К+СА+К+СА, ВНА+К+НА+К+СА.
Каждая из схем имеет свои особенности. По схе­ме К обычно выполняют вентиляторы с очень малыми значениями коэффициента давления (ψ < 0,15), у кото­рых относительная скорость закручивания с2ш и свя­занное с ней динамическое давление незначительны. Воздух при этом подводится к рабочему колесу в осе­вом направлении (входной направляющий аппарат от­сутствует). Конструкция проста, но КПД в области рабочих режимов снижается на 5 — 10% из-за отсутствия спрямляющего аппарата.
В СА динамическое давление, связанное со ско­ростью закручивания потока за рабочим колесом, пре­образуется в статическое с некоторыми потерями, обу­словленными течением в его диффузорном лопаточном венце. При этом без изменения характеристики мощ­ности увеличиваются как полные давление и КПД, так и статические давление и КПД.
В тех случаях, когда по условиям компоновки вен­тилятора перед ним образуется неравномерный по се­чению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность и ее неблаго­приятное влияние на работу вентилятора.
К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях, а аппарат между ними отсутствует. Получив энергию в первом колесе, закрученный поток поступает во второе колесо, которое закручивает его в противоположном направлении, продолжая передавать ему энергию. Эти вентиляторы могут иметь входной и выходной аппа­раты.
По назначению осевые вентиляторы делят на венти­ляторы общего назначения и специальные. Вентилято­ры общего назначения предназначены для перемещения чистого или мало запыленного воздуха, не содержащего взрывоопасных веществ, липкой, волокнистой и цемен­тирующей пыли и агрессивных веществ при темпера­туре до 40°С. Температурный предел принят из тех соображений, что при более высоких температурах зна­чительно ухудшаются условия теплоотдачи обмоток электродвигателя, находящегося обычно в потоке пере­мещаемого газа.
К специальным вентиляторам относят вентиляторы, не используемые в обычных системах общеобменной вентиляции гражданских и промышленных зданий. Это вентиляторы, используемые для перемещения взрыво­опасных и агрессивных примесей, шахтные вентилято­ры и вентиляторы тоннельной вентиляции, потолочные вентиляторы, вентиляторы градирен, вентиляторы, встроенные в технологическое оборудование, и т. д.
Для перемещения взрывоопасных примесей приме­няют вентиляторы, выполненные из разнородных металлов: проточная часть выполнена из стали (рабочее ко­лесо) и латуни (в корпусе имеется обечайка в зоне расположения рабочего колеса). При этом перемещае­мая среда не должна иметь температуру выше 40°С, вызывать ускоренную коррозию материалов проточной части вентиляторов, содержать пыль и другие твердые примеси в количестве более 10 мг/м3, а также взрыво­опасную пыль, липкие и волокнистые материалы.
Шахтные осевые вентиляторы используют в системах вентиляции подземных выработок. Вентиляторы местно­го проветривания предназначены для установки под землей в шахтах и рудниках и служат для проветри­вания тупиковых выработок, а также шахтных стволов и околоствольных выработок при их проходке. К мест­ным вентиляторам предъявляют требования взрыво-безопасности, компактности, минимальной массы, устой­чивости работы в широком диапазоне расходов возду­ха, простоты обслуживания и транспортабельности. Вентиляторы главного проветривания предназначены для обеспечения свежим воздухом шахт горно-добы­вающей промышленности. Их располагают на поверх­ности и они перемещают все количество воздуха, про­ходящего по вентиляционной сети шахты. Шахтные вен­тиляторные установки работают в основном на всасы­вание.
Вентиляторы тоннельной вентиляции служат для удаления выделяющихся в процессе эксплуатации теп­лоты, влаги, пыли и газов, а также поддержания в транс­портных тоннелях требуемых метеорологических усло­вий и химического состава воздуха. Работа вентилятор­ных установок тоннельной вентиляции сопровождается поршневым воздействием транспортных средств (поез­дов метрополитена и железнодорожных поездов, авто­мобильного транспорта).
Потолочные вентиляторы (фены) обычно применяют для турбулизации воздушной среды в помещениях, но иногда их используют для создания локального души-рующего эффекта (в тех случаях, когда обеспечить тре­буемую подвижность воздуха вследствие его перемеши­вания невозможно).
По направлению вращения лопастного колеса венти­ляторы могут быть правыми и левыми. Если смотреть со стороны входа воздуха, то у вентиляторов правого вращения колесо вращается по часовой стрелке.
Номер вентилятора определяет его размер, т. е. диа­метр рабочего колеса, выраженный в дециметрах.
Номенклатура осевых вентиляторов, выпускаемых нашей промышленностью для использования в промыш­ленных и гражданских зданиях, довольно ограничена и включает вентиляторы типа В-06-300(№ 4; 5; 6,3; 8; 10 и 12,5) и В-2, 3—130 (№ 8; 10 и 12,5). Из разнород­ных металлов выпускаются вентиляторы лишь типа В-06-300 (№ 5; 6,3; 8; 10 и 12,5). В крышной модифи­кации выпускается осевой вентилятор с колесом ЦЗ-04 (№ 4; 5 и 6,3). При этом рабочее колесо вращается в горизонтальной плоскости; приводом служит верти­кально расположенный электродвигатель.
Потолочные вентиляторы выпускаются двух типов — «Союз» (ВПК-12, ВПК-15 и ВПК-18) и «Зангезур» (ВПМ 1—100).
Номенклатура шахтных вентиляторов и вентилято­ров тоннельной вентиляции довольно обширна и приве­дена в специальных справочных руководствах. Отличи­тельной особенностью этих вентиляторов (по сравне­нию с вентиляторами общего назначения) является вы­сокая подача. Например, вентилятор типа ВОМД-24 (осевой двухступенчатый реверсивный с диаметром ра­бочих колес), применяемый для реверсивной вентиляции метрополитена, имеет подачу: при прямом ходе — 70 000—250 000 м3/ч, при реверсивном — 60 000—200 000 м3/ч.
На рис. 4.30 показаны различные варианты конст­руктивных схем соединения осевых вентиляторов с электродвигателем. В схеме 2условия входа воздуха на рабочее колесо хуже, чем в схеме /, поскольку электродвигатель расположен перед колесом. Схемы 3 и 5 применяются в тех случаях, когда по правилам техники безопасности или по технологическим сообра­жениям электродвигатель нельзя устанавливать в по­токе перемещаемой среды. Если по конструктивным соображениям, невозможно установить электродвигатель внутри корпуса вентилятора, то применяется схема 4. В случае когда частоты вращения электродвигателя и рабочего колеса вентилятора не совпадают, применяет­ся схема 6.
В связи с осевым направлением потока непосредст­венное присоединение нагнетателя к трубопроводу яв­ляется самым простым конструктивным решением. При входе в корпус чаще всего устанавливается очерченный плавной кривой коллектор. Если же перед нагнетате­лем имеется достаточно длинный трубопровод (такого же диаметра, что и корпус), то коллектор, естественно, становится ненужным. Следует заметить, что при очень длинных трубопроводах (LTp > 5d)
Для вентиляторных установок, работающих на вса­сывание, присоединительными элементами к сети мо­гут быть:
входная коробка или входное колено для присоеди­нения вентилятора к каналу, идущему от устья венти­ляционной шахты;
выходная часть, состоящая из примыкающего к вен­тилятору диффузора и поворотного участка за ним. Иногда за диффузором устанавливается шумоглуши­тель.
Насосы с диаметром лопастей более имеют под­вод в виде колена, небольшие насосы — камерный под­вод.
При построении эффективной рабочей характеристи­ки нагнетателя следует учитывать наличие различных колен и коробок, с помощью которых нагнетатель при­соединяется к сети.
В зависимости от схемы вентиляторов, угла уста­новки лопастей их рабочих колес и относительного диаметра втулки их характеристики могут иметь раз­личную форму (рис. 4.31). При малых углах установки лопастей (10—15°) характеристики давления обычно монотонны (кривая /).
При увеличении угла установки характерно появле­ние максимума давления и седловины (кривая 2) отчего вся характеристика делится на левую — нерабочую и правую — рабочую ветви. При работе на левой ветви могут образовываться вращающиеся срывные зоны, угловая скорость которых отли­чается от скорости вращения рабочего колеса, что при­водит к возникновению переменных нагрузок на лопа­сти и вибрации. При еще больших углах установки происходит разрыв характеристики давления (кри­вая 3).
Если на характеристике имеется глубокая седлови­на или разрыв, то режим работы при соответствующих подачах становится неустойчивым и возникает вероят­ность помпажных явлений, связанных с сильными коле­баниями подачи и давления, что в некоторых случаях может вывести вентилятор из строя.
При использовании нагнетателей, имеющих харак­теристику с разрывом, наименьшая допустимая подача обусловливается положением точки разрыва, в то вре­мя как наибольшая — выбирается из условия обеспече­ния минимально допустимого значения КПД. Это об­стоятельство приводит к уменьшению диапазона подач, который возможен для данного вентилятора. Работа вентилятора в области, расположенной правее макси­мума давления, исключает опасность как появления вращающихся срывных зон, так и возникновения пом-пажа.
В условиях эксплуатации часто требуется, чтобы установка обеспечивала такой диапазон режимов ра­боты, который невозможно получить с помощью харак­теристики, соответствующей фиксированным углам уста­новки лопастей вентилятора и принятой частоте враще­ния рабочего колеса. В этих условиях выполняется ре­гулирование вентилятора одним из следующих способов:
1) изменение частоты вращения лопастного колеса;
2) поворот лопастей рабочего колеса; 3) поворот лопа­ток входного направляющего аппарата; 4) дросселиро­вание.
Последний способ регулирования, как и для ра­диальных вентиляторов, самый неэкономичный, так как затраты мощности мало изменяются при уменьшении подачи.
Применение способа регулирования поворотом ло­пастей рабочего колеса определяется двумя фактора­ми: безопасностью работы и экономичностью (при па­раллельном включении учитывается также устойчивость работы).
Осевые вентиляторы с поворотными лопастями ко­лес обладают способностью значительной (до 50%) ре­гулировки подачи, с сохранением при этом оптималь­ного значения КПД. Однако при этом способе регули­рования требуется вентилятор особой конструкции, поз­воляющей изменять в известных пределах угол уста­новки лопастей его рабочего колеса. Практически изме­нение угла поворота происходит в диапазоне от 15 до 45°.
Регулирование поворотом лопаток направляющего аппарата является довольно эффективным способом регулирования, так как при этом достигается значитель­ное изменение потребляемой вентилятором мощности. Этим пользуются при запуске в работу больших вен­тиляторов: перед пуском НА устанавливают в положе­ние, соответствующее наибольшему снижению мощности. Однако нужно отметить, что применение этого способа регулирования оправдано только при достаточно боль­ших углах установки лопастей рабочего колеса (более 30°). При малых углах установки изменение характе­ристик давления нагнетателей незначительно и эффект регулирования подачи резко снижается.
Регулирование поворотом лопаток спрямляющего ап­парата (СА) не рекомендуется, так как оно сводится к
простому дросселированию и не влияет на мощность нагнетателя.
Регулирование изменением частоты вращения лопа­стного колеса, хотя и является самым экономичным способом регулирования, применяется очень редко из-за сложности практического осуществления приводного устройства.
Наиболее рациональный способ регулирования в каждом конкретном случае выбирается с учетом всех показателей.