Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и выбор электропривода вентилятора



Введение

Вентилятор - машина для подачи воздуха или др. газа при давлении не выше 12-15 кн/м2 (0.12-0.15 кгс/см2).

Вентиляторы служат для вентиляции зданий и рудников, для подачи воздуха в котельные и печные агрегаты и удаления из них дымовых газов, сушки материалов, охлаждения деталей машин и механизмов, создания воздушных завес, пневматического транспортирования сыпучих и волокнистых материалов, обеспечения некоторых технологических процессов, для охлаждения радиаторов, конденсаторов, подачи воздуха. Кроме промышленных вентиляторов, широкое распространение получили настольные и подвесные вентиляторы различных типов.

История создания и развития осевого вентилятора. Подобная конструкция была изобретена в Великобритании, его создание относится к первой половине XVIII века. Самый первый прообраз подобного вентилятора создавался в 1830 году. Изобретателем оказался Джон Барон. Изначально конструкция была необычной для современного человека. Она представляла собой пластину, которая приводилась в движение замысловатым сложным механизмом. И только на рубеже XIX и XX веков были придуманы привычные лопасти.

Цели и задачи

1) Закрепить, систематизировать и углубить теоретические знания, научить применять эти знания при решении производственно-технических задач, привить навыки к самостоятельной работе с учебной и справочной литературой.

2) Подробно рассмотреть поставленные цели и задачи.

3) Рассчитать и выбрать электропривод вентиляционных установок.



1. Теоретическая часть. Устройство и назначение вентилятора. Осевые вентиляторы

Осевым называется вентилятор, в котором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем. Рабочее колесо осевого вентилятора обычно устанавливается в обечайке или в цилиндрическом корпусе. Чаще всего лопастное колесо закрепляется непосредственно на выступающем конце вала электродвигателя, располагаемом в корпусе. Однако при больших размерах вентиляторов или при несовпадении числа оборотов вентилятора и электродвигателя предусматривается привод. В этом случае колесо крепится на валу вентилятора, удерживаемом двумя опорными подшипниками, а на конец вала насаживается шкив под клиновые ремни осевое рабочее колесо состоит из втулки относительно большого диаметра и прикрепленных к ней глухих или поворотных равномерно расположенных лопаток. Систему таких лопаток называют также лопаточным венцом. В лопаточном венце все лопатки, как правило, одинаковы и установлены под одним и тем же углом. Число лопаток в венцах может составлять от 2 до 30 в зависимости от типа вентилятора и его особенностей. Лопатки изготавливаются из металла или пластмасс, листовые и объемные, причем они могут быть монолитными (литыми) или пустотелыми. Втулки осевых вентиляторов выполняются сварными, литыми и штампованными. Штампуют одновременно лопатки и втулки, т. е. все колесо полностью. Лопатки к втулкам привариваются либо крепятся при помощи стержней. В последнем случае при регулировании можно менять угол поворота лопаток относительно плоскости вращения. С повышением быстроходности осевого вентилятора число лопаток уменьшают. Для улучшения аэродинамических характеристик лопатки осевых рабочих колес по мере приближения к втулке расширяют и закручивают.

В целях упрощения конструкции применяют и незакрученные лопатки постоянной ширины, что, однако, несколько ухудшает аэродинамические характеристики рабочих колес. В центре втулок располагают ступицы для посадки колеса на вал.

Лопатки могут быть симметричного или несимметричного профилей. Наиболее совершенную форму имеют лопатки со специальным несимметричным профилем, подобным профилю крыла самолета. Лопатки с симметричным профилем могут работать при любом направлении вращения. Вентиляторы с такими лопатками называются реверсивными. Если форма профиля несимметрична, то лопатки устанавливаются так, осевые нереверсивные вентиляторы, лопаточные колеса которых правильно вращаются по часовой стрелке по отношению к наблюдателю, находящемуся на стороне всасывания, называют правыми, а наоборот - левыми.

Осевой вентилятор, встраиваемый в вентиляционную сеть, имеет присоединительные фланцы. Если вентилятор забирает воздух из окружающего пространства, то на входе в вентилятор устанавливается входной коллектор.

В некоторых конструкциях осевых вентиляторов для снижения неравномерности воздушного потока на входе предусматриваются входные направляющие аппараты (ВНА).

В тех случаях, когда по условиям компоновки вентилятора передним

образуется неравномерный по сечению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность.

Для выпрямления закрученного потока непосредственно за осевым

колесом устанавливается спрямляющий аппарат (СА), состоящий из плоских или профилированных неподвижных лопаток. В СА динамическое давление преобразуется с некоторыми потерями в статическое. При этом без изменения характеристики мощности увеличиваются как полные давление и КПД, так и статические давление и КПД.

Для преобразования динамического давления в статическое, цилиндрический корпус на выходе потока из вентилятора снабжается осевым диффузором. Для увеличения давления выполняются многоступенчатые вентиляторы с последовательным по направлению потока воздуха расположением рабочих колес. К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях. 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.

Осевые вентиляторы выполняются по различным аэродинамическим схемам, под которыми 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.

Вентилятор осевой представляет собой вид вентиляционного оборудования, предназначенного для выведения загрязненного либо отработанного воздуха из помещения. Он используется для вентиляции жилых, а также промышленных помещений. А еще применяется для очистки воздуха в театрах, торговых центрах, концертных залах, библиотеках, других местах массового скопления людей.

Конструкция способствует направлению воздушного потока в том же направлении, что и всасывание. Вместе с простотой в производстве, такая особенность делает данный вид установки более распространенным. Полезна такая особенность некоторых вентиляторов, как реверсивность. Это значит, что вместе с направлением движения ротора происходит изменение направления воздушно-газового потока. (Приложение №1)

Осевые вентиляторы имеют целый ряд преимуществ: маленький объем энергопотребления, возможны несколько режимов работы, внутри находится система регулирования температуры, не нуждаются в площади большого размера для установки и обладают надежностью в работе. Благодаря производительности возможно рационализированы энергетических затрат.

Осевые вентиляторы общепромышленного типа.

Вентиляторы общепромышленного типа предназначены для перемещения воздуха, не содержащего твердых примесей и взрывоопасных веществ. Температура перемещаемого воздуха или газа воздействует не столько на колесо вентилятора, сколько на электродвигатель, поэтому предельная температура перемещаемой среды определяется практически нагревом обмоток двигателя и не должна превышать 50--60°С.

В тех случаях, когда в воздухе содержатся взрывоопасные примеси, устанавливаются осевые вентиляторы во взрывобезопасном исполнении. При этом колесо вентилятора выполняется из металла, не дающего искр при трении -- латуни, меди, алюминия.

В зависимости от схемы вентиляторов, угла установки лопастей их рабочих колес и относительного диаметра втулки их характеристики могут иметь различную форму. При малых углах установки лопастей (10-15°) характеристики давления обычно монотонны. При увеличении угла установки характерно появление максимума давления и седловины 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. 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 помпажа. 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 18 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.

Балансировка вентиляторов

По возможности, балансировка вентиляторов должна быть произведена на рабочей скорости вращения. При невозможности осуществления этого, можно выбрать для балансировки скорость, которая будет ближайшей к рабочей. Нужно избегать того, чтобы балансировка проводилась на критических скоростях, поскольку из-за значительной погрешности получившиеся величины не позволят получить эффективного результата.

Прежде, чем должна начаться балансировка, нужно удалить налипшую грязь с рабочих колес. Часто, после снятия грязи с вала либо рабочего колеса, выясняется, что дисбаланса нет.

Изготовитель вентиляторов отвечает за то, чтобы балансировка была проведена согласно нормативному документу. Балансировка проводится обычно на высокочувствительных и специально сконструированных станках, которые позволяют получить точную оценку. Изготовителем может проводиться балансировка сразу для нескольких элементов.



Процесс вибрации

Вибрацию, производимую вентилятором, включают важнейшие его технические характеристики. Она позволяет выявить качество конструирования и изготовления изделия. При повышенной вибрации можно утверждать о неправильной установке устройства, ухудшении технического состояния. По этой причине вибрация обычно измеряется при приемо-сдаточных испытаниях, перед пуском в эксплуатацию и при выполнении мониторинга технического состояния. Данные о вибрации используются в момент проектирования его опоры, систем подсоединения. Если измерения вибрации проводятся для оценки воздействия на воздуховод либо основание устройства, тогда точки измерений выбираются соответствующим образом.

Процесс измерения вибрации может быть дорогостоящими, иногда его стоимость превышает стоимость производства самого изделия. Поэтому ограничения на значения некоторых составляющих вибрации либо же параметров вибрации необходимо вводить лишь в случаях, когда их превышение свидетельствует о гарантированной неисправности вентилятора. Количество точек измерения вибрации должно быть ограничено, исходя из предполагаемого применения результатов измерений. Как правило, оценка вибрационного состояния требует проведение измерений вибрации на его опорах. То, к чему устройство крепится, называется основанием, оно составляет требуемую опору. Масса и жесткость основания выбирается так, чтобы обеспечить препятствие усилению вибрации, передаваемой через него.

Опоры различают двух типов:

1. Опора податливая. Система опоры сконструирована так, чтобы первая частота опоры располагалась ниже рабочей частоты вращения. При определении податливости опоры необходимо производить учет упругих вставок между вентилятором и конструкцией опоры. Податливость обеспечивается вывешиванием устройства на пружинах или установкой опоры на упругие элементы. Частота колебаний системы обычно составляет не более 25 % частоты, которая соответствует минимальной скорости вращения устройства, подвергаемого испытанию.

2. Опора жесткая. Система опоры сконструирована так, чтобы первая частота опоры находилась намного выше рабочей частоты. Жесткость основания устройства относительна. Основание может считаться жестким и массивным при амплитуде вибрации основания менее 25 % наибольшего значения итога измерений вибрации, которые выполнены на ближайшей подшипниковой опоре.

Масса и жесткость непостоянного основания, на которое в заводских условиях устанавливается устройство при испытаниях, может отличаться от условий установки на непосредственном месте эксплуатации. Поэтому предельные значения в заводских условиях применяются к узкополосной вибрации, а для испытаний уже на месте установки -- к широкополосной вибрации. Местом эксплуатации считается место окончательной установки прибора, для которого обозначены условия его работы.

Характеристики осевых вентиляторов

Действительные аэродинамические характеристики осевых вентиляторов зависят от схемы вентилятора, угла установки лопастей и относительного диаметра втулки. Вид характеристики определяется углом установки лопастей. При малых углах установки лопастей (10-15°) характеристики давления обычно монотонны. Увеличение угла приводит к появлению максимума давления и седловины, отчего вся характеристика делится на две ветви: левую - нерабочую и правую - рабочую. При параметрах работы вентилятора в области левой ветви на рабочем колесе 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 большем увеличении угла установки происходит разрыв характеристики давления.

Если на характеристике имеется глубокая впадина или разрыв, то режим работы при соответствующих производительностях становится неустойчивым и возникает опасность помпажных явлений, связанных с

сильными колебаниями расхода и давления, что в некоторых случаях может привести к выходу вентилятора из строя.

При использовании вентиляторов, имеющих характеристику с разрывом, наименьшая допустимая подача обусловливается положением точки разрыва, в то время как наибольшая - выбирается из условия обеспечения минимально возможного КПД.

Потребляемая мощность при увеличении производительности уменьшается или близка к горизонтальной линии. Поэтому пуск осевых вентиляторов необходимо выполнять при открытых дросселирующих устройствах, т.е. под нагрузкой.

Для вентиляторов, имеющих поворотные лопатки рабочих колес или

аппаратов, на аэродинамической характеристике приводятся кривые, соответствующие разным углам установки лопаток.

Особенности промышленных вентиляторов.

В зависимости от показателей представленных технических характеристик промышленных вентиляторов находится эффективность работы всей вентиляционной системы. Приборы данной категории применяются там, где необходимо подавать в помещения или удалять из комнат большие объемы воздуха - в многоквартирных домах, отелях, торговых центрах. Производительность промышленных установок может достигать 75 тыс. кубических метров в час. Наибольшее распространение получили три типа вентиляторов:

· осевые - устанавливаются в небольших зданиях и на малых предприятиях, обладают низкой производительностью;

· канальные - используются для эффективной вентиляции большого количества замкнутых помещений;

· центробежные - самые мощные из представленных установок, применяются на промышленных объектах;

· крышные - приспособленные для установки на бес чердачном покрытии здания

Технические характеристики промышленных вентиляторов должны соответствовать функциональному назначению здания. Правильный выбор оборудования, соблюдение режима и условий эксплуатации обеспечат эффективную вентиляцию и создание комфортного для работы микроклимата.

Конструкция осевых вентиляторов

Лопатки колеса изготовляются обычно из листовой стали и крепятся к втулке клепкой, сваркой или на болтах. Втулки вентиляторов выполняются точеными из литой или кованой стали (реже из чугуна). В центре втулки протачивается отверстие по диаметру вала электродвигателя для посадки колеса. Втулка крепится к валу чаще всего с помощью шпонки, для чего, во втулке предусматривается шпоночная канавка.

Выпускаемые заводами, осевые вентиляторы обычно смонтированы в обечайке вместе с комплектующим вентилятор электродвигателем. Последний крепится на специальной площадке, приваренной к обечайке. Вентиляторы крупного размера, рассчитанные на ременную передачу от электродвигателя, поставляются вместе с валом, подшипниками и приводным шкивом. (Приложение №2)

По направлению вращения осевые вентиляторы могут быть правыми или левыми. Правым считается вращение колеса по часовой стрелке при движении потока воздуха на наблюдателя.

Для определения направления вращения надо обратить внимание на лопатки. Одна сторона лопатки из листовой стали вогнута, другая --выпукла. При полых лопатках одна сторона -- плоская, другая--выпуклая. Правильным является такое направление вращения, при котором вогнутая или плоская сторона лопатки движется вперед.

Канальные вентиляторы

К канальным вентиляторам относятся радиальные вентиляторы, у

которых течение в рабочем колесе радиальное, а направления потока воздуха на входе и выходе вентилятора совпадают. При этом ось вращения колеса может быть расположена произвольно относительно оси канала (воздуховода). Канальные вентиляторы предназначены для встраивания в вентиляционную сеть и имеют присоединительные размеры под стандартные сечения круглых и прямоугольных воздуховодов.

Канальные вентиляторы общего назначения служат для перемещения воздуха и других газовых сред, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха и не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 10 мг/м3.

В воздухе не должно присутствовать взрывоопасных веществ. При применении электродвигателей с внешним ротором температура перемещаемой среды от минус 15 °С до максимальной температуры, указанной в паспорте вентилятора. Канальные вентиляторы предназначены для использования в системах приточно вытяжной вентиляции промышленных, культурно-зрелищных, общественно-административных и жилых зданий, устанавливаются непосредственно в вентиляционную сеть. Достоинствами канальных вентиляторов по сравнению с радиальными со спиральным корпусом являются

· канальные вентиляторы имеют аэродинамические характеристики, аналогичные радиальным вентиляторам низкого давления со спиральным корпусом

· простота и удобство монтажа в вентиляционной сети;

· не требуется предусматривать специальное основание для монтажа вентилятора

· вентилятор имеет меньшие габариты;

· в конструкциях вентиляторов с электродвигателем с внешним ротором сам электродвигатель размещается внутри рабочего колеса соответственно, лучше охлаждается перемещаемой средой, меньше шум вентилятора в окружающее пространство

· в конструкциях вентиляторов с электродвигателем с внешним ротором используется электродвигатель, управляемый изменением подводимого напряжения сети

· простота выполнения тепловой и звуковой изоляции корпуса вентилятора

Условно канальные вентиляторы можно разделить на следующие группы:

· вентиляторы в круглом корпусе (прямоточные);

· вентиляторы в прямоугольном корпусе

· вентиляторы в квадратном корпусе

· радиальные вентиляторы со спиральным корпусом, установленные дополнительно в прямоугольный корпус.

Первые три группы вентиляторов имеют рабочее колесо без спирального корпуса

Вентиляторы в круглом корпусе (прямоточные). В конструкции вентиляторов используются электродвигатели с внешним ротором, имеющие встроенную систему термической защиты.

Радиальные рабочие колеса, изготовленные из оцинкованного стального листа или из пластмассы, смонтированы непосредственно на внешнем роторе электродвигателя и сбалансированы вместе с ним по двум плоскостям динамически и статически.

Для выравнивания воздушного потока на выходе из вентилятора могут быть установлены выравнивающие лопатки.

Корпус вентилятора выполняется из ударопрочной трудно воспламеняющейся пластмассы, из оцинкованного стального листа или из алюминия. Присоединение вентилятора к каналам (воздуховодам) выполняется с помощью хомутов, имеющих на внутренней части уплотнительную подкладку.

Вентиляторы в прямоугольном корпусе представляют собой радиальное рабочее колесо, встроенное в воздуховод. Размеры вентилятора соответствуют размерам воздуховода. При этом образуются две полости: всасывания и нагнетания.

Рабочие колеса с загнутыми вперед или назад лопатками, изготовленными из оцинкованного стального листа или из алюминия, крепятся на внешнем роторе электродвигателя подсоединение вентилятора к сети воздуховодов производится на фланцах с помощью гибкой вставки. Данный тип вентилятора имеет достаточно высокий уровень шума, поэтому, как правило, на стороне всасывания и нагнетания при проектировании сети требуется предусматривать пластинчатые шумоглушители

Для снижения уровня шума, излучаемого в окружающее пространство, такие вентиляторы могут иметь исполнение в шум поглощающем корпусе

Вентиляторы в квадратном корпусе предназначены не только для встраивания в сеть воздуховодов, но и в качестве нагнетателя в приточных или вытяжных установках систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В таких вентиляторах используется радиальное рабочее колесо без спирального корпуса. Рабочее колесо крепится на внешнем роторе или на оси стандартного электродвигателя. В каталогах фирм производителей часто такие вентиляторы называют вентилятором «со свободно вращающимся колесом»

Пример вентилятора в квадратном корпусе типа ВККМ производства ОАО «МОВЕН» (Приложение №3)

Условное обозначение канального вентилятора ВККМ включает в себя:

· название вентилятора

· типоразмер корпуса вентилятора, равный поперечному сечению присоединяемого вентиляционного канала в сантиметрах

· номинальный диаметр рабочего колеса по внешним кромкам лопаток в дециметрах

· модификацию рабочего колеса (относительный диаметр);

· количество полюсов и сеть питания электродвигателя (Е - однофазная, Д - трехфазная);

· тип исполнение корпуса - при правом исполнении «П» (сервисное обслуживание производится справа), если слева, то не указывается.

Например, ВККМ 45/3,15-1,1/4Д/П: ВККМ - Вентилятор Канальный Квадратный «МОВЕН»; 45 - размеры поперечного сечения воздуховода, см; 3,15-1,1- диаметр номинального рабочего колеса по внешним кромкам лопаток (дм) и относительный диаметр рабочего колеса (от номинального - 3,15); 4 - количество полюсов электродвигателя; Д - трехфазная сеть питания; П - правое исполнение корпуса.

Канальные вентиляторы ВККМ могут использоваться для подсоединения к воздуховодам различного сечения: квадратного, круглого, прямоугольного. Рекомендуется оставлять прямой участок воздуховодов примерно11,5метра сразу после вентилятора походу движения воздуха.

Это позволяет уменьшить дополнительное сопротивление системы воздуховодов на выхлопе и тем самым избежать снижения производительности вентилятора. Вентиляторы ВККМ на торцах имеют жесткие квадратные присоединительные фланцы, соответствующие стандартным размерам квадратных воздуховодов

Канальные вентиляторы ВККМ могут эксплуатироваться в перевернутом положении или с вертикальной ориентацией оси электро-

двигателя. Вентиляторы ВККМ35 монтируются в разрыв воздуховодов

и не требуют специального крепления, если подсоединение осуществляется непосредственно к воздуховоду. Вентиляторы больших типоразмеров должны крепиться к строительным конструкциям отдельно.

Типовые варианты монтажа канальных вентиляторов во всех случаях в элементах крепления должны применяться виброизолирующие прокладки. Подключение вентилятора к сети выполняется с помощью гибких вставок, а крепление к строительным конструкциям выполняется отдельно от сети.

При монтаже вентилятора для удобства обслуживания необходимо располагать его таким образом, чтобы был обеспечен сервисный доступ к стенке корпуса ВККМ с распределительной коробкой электроподключения

Для снижения шума при работе вентилятора разработана конструкция шум защищённого вентилятора ВККМ-Ш, представляющая собой жесткий каркас из алюминиевого профиля, состыкованного уголками, облицованный звукопоглощающими панелями. Вентиля торная установка крепится внутри корпуса на виброизоляторах. Установка представляет собой раму, на которой размещается электродвигатель с рабочим колесом.

Канальные радиальные вентиляторы со спиральным корпусом, установленные в прямоугольный корпус как правило, имеют вентилятор двухстороннего всасывания с электродвигателем с внешним ротором. Корпус выполняется в виде трехслойной панели: между двумя листами из оцинкованной стали располагается звукоизоляционный материал. Внутренний металлический лист имеет перфорацию для эффективного снижения шума. Для обслуживания вентилятора одна из сторон корпуса выполнена в виде съемной крышки. Подключение к сети выполняется аналогично канальным вентиляторам в круглом корпусе.

Крышные вентиляторы

Крышными называются вентиляторы, конструктивно приспособленные для установки на бес чердачном покрытии здания. Крышные вентиляторы устанавливаются вне помещений на покрытии производственных и общественных зданий вместо большого числа вытяжных шахт или аэрационных фонарей. В отличие от обычных вентиляторов вал их имеет вертикальное положение, а рабочие колеса вращаются в горизонтальной плоскости.

В зависимости от назначения крышные вентиляторы подразделяются на вытяжные и приточные. В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются только вытяжные крышные вентиляторы

По направлению потока газа на выходе из рабочего колеса крышные вентиляторы делятся на радиальные и осевые

По характеру перемещаемой среды крышные вентиляторы различают: вентиляторы общего назначения (из углеродистой стали) и коррозионностойкие.

Крышные радиальные и осевые вентиляторы общего назначения (из углеродистой стали) предназначены для удаления из помещений воздуха и невзрывоопасных газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха. Содержание пыли в воздухе, удаляемом радиальными крышными вентиляторами, не должно превышать 100 мг/м3 осевыми - 10 мг/м3 (так как электродвигатель расположен в потоке удаляемого воздуха). Запрещается применять крышные вентиляторы при наличии в воздухе липких и волокнистых материалов.

Температура воздуха, перемещаемого крышными радиальными вентиляторами общего назначения, не должна превышать 50 °C, осевыми - 40 °C. Температура окружающей среды в местах установки крышных вентиляторов определяется, исходя из допустимого диапазона температур для электродвигателей, которыми комплектуются вентиляторы.

Радиальные крышные вентиляторы по конструктивным признакам

Подразделяют:

· в зависимости от направления выхода воздуха :

· с выходом вниз, в стороны, вверх, вверх и вниз

· в зависимости от способа привода :

· с установкой рабочего колеса непосредственно на вал электродвигателя, с приводом посредством клиноременной передачи;

· в зависимости от способа передачи динамических усилий на поддерживающие конструкции:

· виброизолированные, невиброизолированные

Осевые крышные вентиляторы по конструктивным признакам подразделяют:

· в зависимости от направления и скорости воздуха: с выходом в стороны; вверх; вверх и вниз; факельный;

· в зависимости от взаимного расположения рабочего колеса и электродвигателя: с рабочим колесом, устанавливаемым после электродвигателя; с рабочим колесом, устанавливаемым перед электродвигателем

· в зависимости от способа передачи динамических усилий на несущие конструкции: виброизолированные; невиброизолированные.

Крышные осевые вентиляторы должны соответствовать схемам исполнения: К, К+СА или ВНА+К. Рабочее колесо вентилятора должно устанавливаться непосредственно на вал электродвигателя.

Рассмотрим устройство и работу в системах вентиляции наиболее распространенных радиальных крышных вентиляторов. Радиальный крышный вентилятор общего назначения (из углеродистой стали) состоит из следующих основных узлов: рабочего колеса; входного патрубка (коллектора); корпуса (колпака); электродвигателя;основания

Рабочее колесо вентиляторов насажено на вал электродвигателя, закрепленного на под моторной плите, которая устанавливается на стойках основания. К основанию крепится коллектор, предназначенный для плавного ввода воздуха в рабочее колесо. Кожух защищает электродвигатель от атмосферных осадков. Нижняя коническая часть колпака является корпусом, преобразующим часть скоростного напора в полезный статический и направляющий поток выходящего воздуха.

Радиальные крышные вентиляторы ВКРМ производства ОАО «МОВЕН» изготавливаются невиброизолированные (ВКРМ-3,15-01- ВКРМ-6,3-01)и виброизолированные(ВКРМ-8-02,ВКРМ-12-02). Имеют рабочее колесо с лопатками, загнутыми назад.

Крышные вентиляторы устанавливаются строго вертикально на специальные железобетонные или стальные стаканы. Крепление вентилятора к стакану осуществляется закладными болтами с обязательным креплением каждого болта двумя гайками. Между вентилятором и стаканом предусматривается резиновая прокладка. Радиальные крышные вентиляторы могут работать как с сетью воздуховодов, так и без сети. При применении вентилятора без сети необходимо предусматривать поддон для сбора и удаления конденсата, который одновременно служит защитой от случайного попадания посторонних предметов в помещение при монтажных, демонтажных и ремонтных работах. Поддон крепится к железобетонному стакану до установки вентилятора. Необходимо предусматривать отвод конденсата от поддона. Для сокращения утечек теплого воздуха из помещения при неработающем вентиляторе на входе в вентилятор без сети воздуховодов может устанавливаться само открывающийся клапан. Клапан должен легко открываться под действием воздушного потока при включении вентилятора и закрываться под действием силы тяжести полотна клапана. Клапан или первое звено воздуховода крепятся непосредственно к вентилятору до его установки. Воздуховоды следует дополнительно крепить к строительным конструкциям, чтобы нагрузки от них не передавались на вентилятор для децентрализованных установок обще обменной вытяжной вентиляции без сети воздуховодов (при статическом давлении PSV = 0) могут применяться как радиальные, так и осевые крышные вентиляторы для установок с сетью воздуховодов (в том числе и для систем местных отсосов), аэродинамическое сопротивление которых находится в пределах статического давления PSV создаваемого вентилятором, могут применяться только радиальные крышные вентиляторы. Подбор вентиляторов производится по аэродинамическим характеристикам. Воздух, удаляемый крышными вентиляторами, выбрасывается непосредственно в атмосферу, поэтому аэродинамические характеристики крышных вентиляторов строятся в координатах Q PSV (производительность - статическое давление).

Центробежные вентиляторы

Это вентиляционная установка, которая позволяет перемещать воздух, пары, газы и дым с температурой до 500єС. Главная особенность центробежного вентилятора - возможность выводить волокнистые, липкие и другие вещества в любых концентрациях. Такая функциональность сделала центробежный вентилятор практически незаменимым на промышленных производствах.

Система центробежной конструкции являет собой нагнетательный механизм с радиальной архитектурой, который способен генерировать давление любого диапазона. Предназначен для транспортировки одно- и многоатомных газов, в том числе химически «агрессивных» соединений. (Приложение №4)

Конструкция «облачена» металлическим/пластиковым корпусом, который называют защитным кожухом. Оболочка защищает внутреннюю камеру от пыли, влаги и других веществ, которые могут негативно влиять на работу агрегата. Качественное вентиляционное изделие всегда имеет определённый класс защиты. Степень защиты оболочки (Ingress Protection) - единый международный стандарт качества изделия, который определяет уровень защищенности оборудования от влияния окружающей среды. Механизм приводится в движение электрическим мотором или двигателем внутреннего сгорания (характерно для промышленных вентиляторов). Самым распространённым методом является электродвигатель, который вращает вал с крыльчаткой. Известно несколько вариантом передачи вращательного движения от мотора на импеллер: эластичная муфта; клиноременная передача; бесступенчатая передача (гидравлическая или индуктивная муфта скольжения). Учитывая существование огромного количества фирм-производителей, которые создают уникальные системы с самыми разными динамическими параметрами, в распоряжении потребителей довольно обширный ассортимент вентиляторов.

В корпусе имеются два магистральных канала: входной и выходной. Газовая смесь входит в первый канала перемещается в камеру, там обрабатывается, после чего выходит в другой. (Приложение №5)

В результате усиленной работы разработчиков имеем широкий спектр применения таких машин, в том числе:

· системы вентиляции и отопления в частных и многоэтажных домах;

· подача и очистка воздуха для нежилых зданий;

· фильтрационные системы в сельском хозяйстве;

· выполнение технологических процессов в лёгкой и тяжёлой промышленности разнообразного направления.

Существуют также варианты применения воздуходувок в системах пожаротушения и сверхбыстрой замены воздуха в замкнутом пространстве. Такие вентиляторы работают с высокотемпературными газовыми смесями, что обязывает производителей включать в техническую документацию информацию о соответствии своего оборудования международным стандартам. Проверенная и простая конструкция центробежного механизма имеет ряд явных преимуществ:

· высокая надёжность и непревзойдённая производительность;

· лёгкость и доступность обслуживания оборудования;

· безопасность интеграции и эксплуатации агрегатов;

· минимальные расходы на энергоресурсы и ремонт, в случае выходя из строя.

Кроме того, воздуходувки отличаются довольно низким шумовым порогом, что позволяет их применять в бытовых условиях. Центробежные вентиляторы также имеют исключительно долгий срок службы за счёт отсутствия прямого соприкосновения рабочих частей механизма в рабочей камере.

Типы центробежных вентиляторов.

В современном производстве используют несколько видов вентиляторов, которые отличаются по типу конструкции:

1. Крыло - широко применяется во многих отраслях промышленности. Этот тип ЦВ являет собой вентилятор с аэродинамическими лопастями, которые обеспечивают бесшумную и высокоэффективную работу. Вентиляционная установка этого типа в основном применяется на предприятиях, для которых требуется непрерывная вентиляция в условиях повышенной температуры, а также в вытяжных и нагнетательных системах, в металлургии, в химической и бумажной промышленности, на производстве электроэнергии, при сжигании отходов и переработке ресурсов.

2. Обратно загнутые лопасти - эти ЦВ работают не менее эффективно, чем предыдущий тип. Главное преимущество вентиляторов заключается в том, что загнутые лопасти предотвращают накопление разных частиц и пыли, которые содержатся в продуваемом воздухе. Также вентилятор имеет прочную конструкцию и высокие показатели работы. Поэтому ЦВ с обратно загнутыми лопастями часто применяется в условиях с высоким давлением.

3. Наклоненные назад лопасти - вентилятор имеет обычные лопасти, но они слегка наклонены назад. Такая конструкция обеспечивает высокую скорость прохода воздуха. Обычно ЦВ этого типа используют для обработки большого объема воздуха и при низком давлении.

4. Радиальные лопасти - у вентилятора этого вида лопасти плоские и расположены радиально. Характеристики центробежных вентиляторов с радиальными лопастями немного хуже, чем у предыдущих видов. Такие машины обеспечивают высокое давление со средней эффективностью. Они имеют маленькие размеры, поэтому их удобно размещать на любом производстве.

5. Загнутые вперед лопасти - компактные прочные вентиляторы, предназначены для больших объемов воздуха в условиях повышенного давления.

6. Гребное колесо - конструкция без внешнего корпуса. Вентиляторы такой конструкции могут выпускаться со сменными лезвиями на лопатках из карбида вольфрама или керамической плитки.

7. Промышленные вытяжки - вентиляторы средней эффективности с крутонаклонными плоскими лопастями. Установка такого типа применяется для отвода газов.

8. Конструируемые из готовых блоков - набор центробежных вентиляторов с разными типами лезвий крыльчатки стандартного размера. Для создания ЦВ такого типа готовые блоки устанавливают в общий корпус. Производители выпускают стандартные блоки с разными рабочими возможностями, что значительно расширяет сферы их потребления.

Разновидности центробежных вентиляторов.

Имея различные критерии, кулера радиальные могут быть классифицированы следующим образом:

· по направленности движения воздушных потоков (вытяжные и двустороннего всасывания);

· по величине воздушного давления (низкий уровень, средний уровень, высокий уровень);

· по направлению вращений (правостороннее вращение, левостороннее вращение).

Диапазон использования данных устройств достаточно широк и распространяется на бытовые сферы, и на сферы промышленного деяния. Использование радиального кулера в той или иной области обусловливает его полное давление.

Все существующие механизмы обозначаются согласно ГОСТУ такими условными знаками:

«В» - название изделий (вентилятор);

«Ц» или «Р» - разновидность механизма (центробежные, радиальные);
Целое число, обозначающее размер коэффициента указывающего на полное давление;

НУ - число быстроходности;

D - величина наружного диаметра рабочего колесика, которая является и номером изделия.

К примеру, вы приобрели устройство, имеющий буквенно-цифровое обозначение ВЦ-86-75-6,0 - это обозначает следующее - кулер центробежный, характеризуется полным давлением с коэффициентом 0,86, его быстроходность составляет 75, а диаметр рабочего колеса равен 600 миллиметрам. (Приложение №6)

Отличие вентиляторов в зависимости от движения рабочих колес.

Как уже упоминалось, имеются кулера с движением рабочих колес в разные направления -- правосторонние и левосторонние. Радиальные вентиляторы с правым вращением имеют отличие от тех, которые с левым движением. Первые вращаются за часовой стрелкой, а вторые - в сторону противоположную.

В кулерах с двухсторонними всасываниями воздуха направление движения воздушного потока определяется с той стороны, которая расположена против привода.

Способы закрепления рабочих колес также имеют различия. Есть те, которые приводятся в движение с помощью электрического двигателя, и работающие на клиноременных передачах.

Особенности рабочего цикла.

Рассмотрим общий принцип работы центробежной воздуходувки радиальной конструкции. Отметим, что специалисты различают две основные конструкции вентилятора: с осевым и радиальным размещением входного отверстия, куда всасывается воздушный поток. Это влияет в первую очередь на вариант монтажа вентилятора в систему и практически не влияет на общую производительность.

Вентилятор радиального типа может работать как с обычным воздухом, который он забирает из пространства, так и с потоковым воздухом что идёт через воздухопровод (эффект баланса областей с разным давлением)

Осевое входное отверстие характерно для нагнетательных воздуходувок общего применения. Радиальное размещение входа потока характерно для воздуходувок магистрального использования. На первом этапе рабочего цикла вентилятора поток воздуха перемещается на поверхность быстро вращающегося импеллера. Лопатки крыльчатки разделяют воздух на небольшие объёмы, которые перемещаются внутрь рабочей камеры. Здесь происходит накапливание воздушной массы, то есть происходит непосредственное сжатие воздушной массы в малый объём. Сама конструкция корпуса агрегата имеет свои особенности. Известны две наиболее распространённые формы корпуса: округлые и спиралевидные. Округлая форма корпуса характерна для вентиляторов, которые перемещают огромное количество воздуха за короткое время выполнения процесса. Спиралевидная форма присуща вентиляторам, которые дополнительно производят сжатие воздушного объёма и генерацию среднего и высокого давления. На втором этапе происходит нагнетание воздуха в рабочей камере. Как известно, при постоянном объёме с увеличением общей массы молекул газа увеличивается количество столкновений молекул, а значит и увеличивается их скорость. Следовательно, давление газа также увеличивается.

Большое значение имеет форма и количество лопастей. Все без исключения варианты импеллеров тестируются в аэродинамических трубах для определения оптимальных условий эксплуатации.

На заключительном этапе происходит отвод сжатого газа из рабочей камеры к выходному отверстию. Дальше воздух переходит в центральный воздуховод и перемещается в указанном направлении. Процесс разрежения происходит с точностью наоборот. Воздух забирается от воздушного трубопровода или замкнутого пространства, где необходимо создать разреженную область, и выводится в окружающую среду или другое ограниченное пространство. Спецификация центробежного вентилятора Компрессорные системы характеризуются целым рядом конструкционных и динамических отличий, которые необходимо учитывать при их подборе и внедрении в систему вентиляции. К спецификации относят:

· непосредственно саму конструкцию воздуходувки;

· тип двигателя;

· блок управления;

· размещение крыльчатки и передачу вращательного движения от мотора;

· угол расположение входного и выходного патрубка;

· материал из которого выполнены детали изделия, его габариты и вес.

Специалисты также обращают внимание на соответствие изделий международным нормам: стандарты ISO/IEC и ГОСТ, маркировки IP, директивы ATEX и т. д.

К динамическим особенностям относят технические параметры производительности воздуходувки: генерируемое давление и коэффициент перепада давления, скорость и максимальная температура потока, частота вращения вала и уровень звукового давления, КПД и мощность двигателя.

Нагнетаемое давление - максимальное значение, которое способен создать вентилятор во время работы в номинальном режиме. Объёмный расход воздуха - количество газовой смеси, которая перемещается за единицу времени (производительность). Обычно вычисляется в м3/ч для отечественных производителей, литр/мин - для зарубежных. Частота вращения - количество полных оборотов крыльчатки за единицу времени. Вычисляется в шт/с или Гц. Нужно помнить, что уровень нагрузки воздушного вентилятора не должен превышать 75% от максимального. Работая длительное время в режиме перегрузки с большой частотой вращения, вентилятор перегревается и может быстро выйти из строя. Звуковое давление - уровень шума от вращающихся деталей и трение воздуха металл. Измеряется на расстоянии 3 метра от источника, когда он работает в режиме максимальной нагрузки. Шум необходимо учитывать при выборе постоянно работающего вентилятора.

Большинство оборудования оснащается поглотителями шумов и фоновых звуков. Нормы для шума: не более 50 дБа для бытовых помещений и не более 75 дБа для промышленных! Одним из устройств с мизерным уровнем шума является безлопастный вентилятор.

Коэффициент полезного действия вентилятора является произведением трёх нижеуказанных коэффициентов:

· потери в потоке воздуха;

· утечки через зазоры в конструкции;

· механический КПД изделия.

Для центробежных вентиляторов общий КПД находится в пределах от 0.7 до 0.85, в осевых (канальных) - не более 0.95. Выбирая радиальный вентилятор необходимо учитывать коэффициент запаса электродвигателя 1.2. То бишь подбирать мощность электромотора на 20% больше от необходимой. Подбор агрегата согласно требований. Процесс подбора вентиляционного оборудования для промышленного объекта (рабочего цеха, ангара) довольно интересный и замысловатый процесс, который должен делать специалист. Для обычных квартир и частных домов уже существуют готовые решения. В общем случае (для 2-3 комнатной квартиры) имеем следующую архитектуру системы вентиляции. В жилых комнатах монтируются проветриватели. Количество зависит от размеров помещений и числа жильцов. В кухне и санузле интегрируются вытяжные диффузоры плюс прокладываются воздуховоды к приточно-вытяжной установке. Центробежный вентилятор включает блок управления, фильтр-систему для очистки воздуха, электродвигатель и непосредственно сам радиальный вентилятор.

Нынешний рынок вентиляционного оборудования представлен широким спектром фирм зарубежного производства Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA. Изделия от этих компаний будут отличным решением для задач вентиляции любого масштаба. Не уступают им в качестве производства и надёжности оборудования отечественные бренды Вентс, Элком, Домовент и Веза. Если есть сомнения в точности произведённых расчётов или с выбором конкретной модели, рекомендуем обратиться в службу поддержки любой из компаний. Если вы являетесь владельцем частного 1-2 этажного дома, производственного или коммерческого здания подобной площади (ресторан, склад, столовая, кафе, офис), при выборе оборудования необходимо учитывать объём помещений, кратность обмена воздуха, длину и сечение магистральных трубопроводов.

Обязательно обращайте внимание на дополнительный функционал центробежных вентиляторов и возможность интеграции в разнообразные системы кондиционирования. Так, радиальные воздуходувки могут оснащаться вспомогательными компонентами:

· регулируемыми таймерами и интервальными переключателями, фотодатчиками и детекторами влажности;

· регуляторами скорости и индикаторами состояний;

· датчиками перегрузки электродвигателя и отсутствия электрического питания сети;

· пружинными вибропоглотителями или резиновыми виброизоляторами.

Использование центробежных конструкций.

Конструкции такого образца бывают напольные и настольные. Их мобильность обеспечивает простоту в эксплуатации, а также легкость в установке. Применение таких механизмов возможно в любых местах, в которых имеется доступ к электропитанию.

Частные дома или квартиры обычно оснащают ванные комнаты, санузлы или кухни данной техникой. Это способствует поддержанию нормальной влажности воздуха, а также избавлению от неприятных запахов. Размещают такие конструкции в соединенных с шахтами для вентилирования отверстиях. Иногда центробежные вентиляторы и их применение зависит от того, насколько высокими влагозащитными свойствами они обладают.

На вредном производстве, когда есть необходимость быстрого удаления загрязненного воздуха, используются прямоточные центростремительные установки.

Любая промышленность не сможет обойтись без такого рода комплектующего. А выбирать их следует исходя из сферы дальнейших применений и назначений.

Такое оборудование очень важную нишу занимает в процессе промышленного производства. Это и очищение воздуха, и создание благоприятных условий труда для рабочих предприятия. Механизмы в промышленной зоне не требуют особого ухода, необходимо будет только периодически смазывать их и следить за износом деталей.

Что необходимо знать о сборке и монтаже вентиляторов.

Как и у любого другого устройства, у радиальных приборов есть свои особенности установки. При монтаже данного устройства специалисты рекомендуют оборудовать корпус гнущейся вставкой, для снижения вибрации в момент использования прибора.