Как подобрать радиальный вентилятор

Подбор вентилятора

Выбор типоразмера вентилятора сводится, как правило, к подбору вентилятора, потребляющего наименьшее количество энергии, то есть имеющего наибольший КПД в данной «рабочей точке». Иногда превалирующим является требование минимизации габаритов.

Подбор радиального вентилятора по заданным значениям производительности Q и полного давления p_v производится по сводному графику при этом выбирается вентилятор с характеристикой, ближе всего расположенной к заданным параметрам. Полученная точка со значениями Q и p_v принимается «рабочей точкой» вентилятора.

На графике индивидуальной характеристики выбранного вентилятора определяется рабочий режим («рабочая точка») в результате пересечения этой характеристики с прямой, параллельной линиям равного КПД, проходящей через точку заданного режима — это и есть основной метод подбора центробежного вентилятора.

По «рабочей точке» вентилятора производится окончательный расчет вентиляционной сети, при котором следует учитывать допуски на полное давление, установленные ГОСТ 5976-90 для характеристик радиальных вентиляторов. При подборе вентиляторов в пределах характеристик не рекомендуется использовать режимы работы, при которых КПД меньше 0,85 h_макс .

На графиках индивидуальных характеристик по выбранной «рабочей точке» находят обозначение типоразмера вентилятора.

По полученному обозначению вентилятора находят тип и установочную мощность двигателя, а также массу вентилятора.
При монтаже вентиляторов в помещениях с температурой выше плюс 40 О С и (или) на высоте над уровнем моря более 1000 м расчетную установочную мощность двигателей следует увеличить, руководствуясь указаниями ГОСТ 18374 (с допустимой для практики проектирования степенью точности).

Для выбранного типоразмера вентилятора определяют его габаритные, присоединительные и установочные размеры, а также шумовую характеристику.

Данные о динамических нагрузках на строительные конструкции от виброизолированных вентиляторов принимаются в зависимости от типоразмера виброизолятора и частоты вращения рабочего колеса и двигателя (только для 5-ой схемы).

При выдаче задания на динамический расчет строительных конструкций указывают:

• частоту вращения рабочего колеса вентилятора, n_в;
• частоту вращения двигателя, n_э (только для исполнения 5);
• план расположения и количество виброизоляторов;
• динамическую нагрузку на один виброизолятор при частоте вращения рабочего колеса;
• динамическую нагрузку на один виброизлятор при частоте вращения двигателя (только для исполнения 5).

Подбор взрывозащищенных радиальных вентиляторов для обеспечения условий взрывобезопасности должен проводиться в зависимости от категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности по действующим в установленном законом порядке нормам, категории и группы перемещаемой взрывоопасной смеси по ГОСТ 51330.11-99 и класса зоны взрывоопасного помещенияпо ПУЭ.

Категория производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности, категории и группы перемещаемой взрывоопасной смеси икласса зоны взрывоопасного помещения определяются в технологической или электротехнической части проекта и передаются подразделению или организации, разрабатывающей сантехническую часть проекта.

В случае, если перемещаемая взрывоопасная смесь не приведена в государственном стандарте, то определение категории и группы ее может быть произведено специализированной организацией.

Определение категории и группы взрывоопасной смеси организацией, не имеющей разрешения на такой вид деятельности, не допускается.

Подбор радиальных вентиляторов по условиям обеспечения взрывобезопасности рекомендуется производить в следующей последовательности:

• производится предварительный выбор типа вентилятора в зависимости от категории и группы температуры взрывоопасной смеси.
• Если перемещаемая среда содержит несколько взрывоопасных веществ, относящимся к различным классам и группам, то выбор вентиляторов производят по наивысшей категории и группе. Например, если одновременно перемещаются смеси IIВT4, то следует подбирать вентилятор для смеси IIВT4;

Подбор центробежного вентилятора по аэродинамическим, шумовым и другим параметрам, аналогичен подбору вентиляторов общего назначения.

Примеры подбора вентилятора

Пример 1 — Подбор вентилятора левого вращения при Q = 10 тыс. м 3 /ч,p_v = 500 Па:

• на сводном графике находится аэродинамическая характеристика, ближе всего расположенная к этим параметрам. В данном случае это ВР 80-75-6,3 с частотой вращения 950 об/мин;
• по графику индивидуальных характеристик определяется рабочий режим — координаты “рабочей точки” вентилятора. Q = 10 тыс. м 3 /ч, p_v = 520 Па, по которым производится окончательный расчет сети, находится полное обозначение по данному Руководству необходимой “рабочей характеристики” ВР 80-75-6,3, n =950 об/мин, 1,05Дн;
• определяется типоразмер двигателя – АИР100L6, мощностью N_У =2,2 кВт и масса вентилятора (с двигателем) — 158 кг ;
• габаритные, присоединительные и установочные размеры вентилятора и тип виброизоляторов
• определяется шумовая характеристика вентилятора. (суммарный уровень звуковой мощности на всасывании составляет 90 дБ, а на нагнетании – 93 дБ);
• динамическая нагрузка Р_ДИН на один виброизолятор

Пример 2 — Подбор взрывозащищенного вентилятора из разнородных металлов правого вращения при Q = 5 тыс.м 3 /ч, p_v = 700 Па для перемещения взрывоопасной смеси с содержанием окиси этилена и уайт-спирита:

• по сводному графику находится аэродинамическая характеристика, ближе всего расположенная к заданному режиму. В данном случае это ВР 80-75-5 с частотой вращения 1390 об/мин, 0,95Дн;
• по индивидуальной характеристике определяются параметры рабочего режима по точке пересечения кривой давления и линии, параллельной линиям постоянного КПД. Получим Q = 5000 м 3 /ч, р_v= 700 Па. Установочная мощность двигателя равна 1,5 кВт;
• по исходным данным, полученным в письменной форме от технологов или электриков проектирующей организации (см. п. 3.10), устанавливается, что производство относится к категории А, взрывоопасная зона помещения к классу В-1а по классификации ПУЭ, а взрывоопасная смесь содержит пары уайт-спирита и окись азота;
• производится подбор взрывозащищенного вентилятора. Так как перемещаемая смесь содержит несколько взрывоопасных веществ, то выбор необходимо произвести по наивысшим категории и группе, для данного примера это IIBT3. Этим требованиям соответствуют вентиляторы ВР 80-75-5 из разнородных металлов и алюминиевых сплавов;
• в соответствии с примечанием к таблице 2, вентиляторы из алюминиевых сплавов не могут применяться для перемещения окиси этилена, поэтому принимается вентилятор ВР 80-75-5Р из разнородных металлов 0,95Дн, который разрешен для перемещения двух вышеприведенных взрывоопасных веществ;
• определяем тип двигателя АИМ90L4, его мощность 2,2 кВт и массу вентилятора 98 кг ;
• определяем габаритные, присоединительные и установочные размеры вентилятора и тип виброизолятора;
• определяется шумовая характеристика вентилятора. (суммарный уровень звуковой мощности на всасывании составляет 91 дБ, а на нагнетании – 94 дБ);
• динамическая нагрузка Р_ДИН на один виброизолятор

Пример 3 — Подбор теплостойкого радиального вентилятора, который при перемещении воздуха с температурой 200 0 С,который при Q = 3 тыс. м 3 /ч, долженсоздавать p_v200 = 500 Па:

• чтобы воспользоваться сводным графиком, приведем заданное полное давление к нормальной температуре (20 o С);

Pv20 = Pv200 (273+200) / (273 +20) = 1,614 * 500 =810 Па;

• по сводному графику находится вентилятор, аэродинамическая характеристика которого ближе всего расположена к точке заданного режима – это вентилятор В-Ц 14-46-3,15, Дн, n=1395 об/мин.
• по индивидуальной характеристике определяются параметры рабочего режима по точке пересечения кривой давления и линии, параллельной линиям постоянного КПД. Получаем Q = 3 тыс. м 3 /ч, pv20 = 800 Па.

Учитывая, что вентилятор при пробных пусках и контрольных проверках, будет работать при нормальной температуре (20 o С), необходимо комплектовать вентилятор двигателем мощностью 1,5 кВт.

Руководство по подбору радиальных вентиляторов

Радиальный (центробежный) вентилятор Центримастер применяется для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой от -40 °С до +40 °С, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твёрдых примесей не более 100 мг/м3, при плотности воздуха 1,2 кг/м3 (ГОСТ 5976-90).
При соблюдении Общих положений обеспечения безопасности атомных станций и при наличии разрешения Госатомнадзора и других официальных документов могут применяться как оборудование для атомных станций (АС).
Вентиляторы могут быть изготовлены во взрывозащищенном варианте при соблюдении правил безопасности ПБ-03-590-03 и предназначены для перемещения взрывоопасных газопаровоздушных смесей IIA, IIB и IIC категорий, групп Т1, Т2, Т3 и Т4 по классификации ГОСТ Р 51330.0-99, не вызывающих ускоренной коррозии материалов и покрытий проточной части вентиляторов, не содержащих взрывчатых веществ, добавочного кислорода, взрывоопасной пыли, липких и волокнистых материалов, а также окислов железа. Вентиляторы предназначены для обслуживания взрывоопасных зон помещений классов 1 и 2 по ГОСТ Р 51330.13-99.
При использовании гибких соединительных воздуховодов из термостойких тканей вентиляторы общепромышленного назначения могут применяться для дымоудаления при максимальной температуре газа 400 °С в течение 120 минут.

Технические требования

Радиальный вентилятор Центримастер соответствует требованиям нормативных документов и конструкторской документации.

Варианты вентиляторов ЦЕНТРИМАСТЕР
В соответствии с ГОСТ 5976-90 вентиляторы изготавливаются в следующих конструктивных исполнениях:

• исполнение 1 – вентиляторы с непосредственным приводом GTLF-1, GTLB-1, GTHB-1;
• исполнение 4 – вентиляторы с ременным приводом одностороннего всасывания GTLF-3, GTLB-3, GTHB-3;
• исполнение 7 – вентиляторы с ременным приводом двустороннего всасывания GTLF-5, GTLB-5, GTHB-5.

Каждый из вариантов подразделяется по типоразмерам, которые могут быть оснащены одним из двух типов рабочих колес.

Основные параметры и характеристики

Вентиляторы обеспечивают производительность Q и полное давление Pv в пределах, указанных на сводных диаграммах. Вентиляторы GTLB(HB) относятся к вентиляторам низкого, а GTLF – среднего давления.
Для вентиляторов GTLF, потребляемая мощность которых при заданной скорости может значительно увеличиться при сдвиге рабочей точки в сторону большей производительности, необходимо регулировать (методом дросcелирования системы) положение рабочей точки в пределах мощности установленного электродвигателя. Это предотвратит возможные перегрузки и выход из строя электродвигателя.
Номера вентиляторов и номинальные диаметры их рабочих колёс по внешним кромкам лопаток выполнены по ГОСТ 10616. По направлению вращения вентиляторы выполняются согласно ГОСТ 22270:

• правого вращения – с рабочим колесом, вращающимся по часовой стрелке, – вид со стороны всасывания (для вентилятора двустороннего всасывания вид со стороны всасывания – противоположный по отношению к приводу);
• левого вращения – с колесом, вращающимся против часовой стрелки, – вид со стороны всасывания (для вентилятора двустороннего всасывания вид со стороны всасывания – противоположный по отношению к приводу).

Габаритные, установочные и присоединительные размеры вентиляторов приведены на развороте соответствующих типоразмеров. Там же можно найти вес вентиляторов и электродвигателей.

Устройство вентилятора

КОРПУС ВЕНТИЛЯТОРА
Корпус вентилятора изготовлен из оцинкованной тонколистовой стали. Боковая часть корпуса штампуется в виде цельного элемента. Это обеспечивает точность положения впускного отверстия и мест монтажа опорной рамы. Входные углубления, выштампованные в боковых стенках, способствуют очень высокой жёсткости корпуса, что, в свою очередь, обеспечивает даже при высоких скоростях плавную работу вентилятора без вибраций. Боковины и направляющая корпуса соединяются с помощью испытанного «Питтсбургского метода фальцовки», обеспечивающего герметичные, прочные швы.

Перемычка на выходе вентилятора («язык») сконструирована для достижения его наилучших аэродинамических параметров.

Перемычка («язык») на выходе вентилятора GTLB

ВХОДНОЙ КОНУС

Входной конус вентилятора GTLF – с загнутыми вперед лопатками – выштампован непосредственно в боковой части корпуса. В корпусе вентилятора GTLF взрывозащищенного исполнения для обеспечения искробезопасности предусмотрены алюминиевые кольца в углублении входного отверстия и в отверстии для вала электродвигателя. В вентиляторах GTLB (GTHB) – c загнутыми назад лопатками – входной конус продлён в направлении рабочего колеса, образуя определенное перекрытие в осевом направлении и небольшой радиальный зазор. Входной конус вентилятора GTLB существенно влияет на его КПД и создаваемый им шум. Входной конус для вентилятора общего назначения изготовлен из оцинкованной стали, а для взрывозащищенного исполнения – из медного или латунного сплава.

РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

Рабочее колесо GTLF имеет загнутые вперед лопатки и изготовлено из тонколистовой оцинкованной стали, оборудовано стальной или алюминиевой ступицей. Конструкция рабочего колеса обеспечивает высокую жесткость и прочность.

Рабочее колесо вентилятора GTLF-1, GTLF-3

Рабочее колесо вентилятора GTLF-5

Рабочее колесо GTLB имеет загнутые назад лопатки и изготовлено из чёрного металла, оборудовано стальной или алюминиевой ступицей. Данные рабочие колёса характеризуются высоким КПД.

Рабочее колесо вентилятора GTLB-1, GTLB-3, GTHB-3

Рабочее колесо вентилятора GTLB-5, GTHB-5

ВАЛЫ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ С РЕМЕННЫМ ПРИВОДОМ

Стальные валы отшлифованы бесцентровым методом и имеют шпоночные пазы для ременных шкивов (для вентиляторов с двусторонним всасыванием – с обеих сторон). Валы сконструированы с большим запасом прочности по старению материала, и их критическая частота вращения не менее чем на 40% больше максимальной скорости вентилятора.

ПОДШИПНИКИ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ С РЕМЕННЫМ ПРИВОДОМ

Вентиляторы оборудованы постоянно смазанными однорядными шарикоподшипниками с глубоким жёлобом, которые крепятся на валу конической монтажной втулкой. Каждый шарикоподшипник устанавливается в резиновом амортизаторе в корпус, закреплённый на жёсткой опоре из трех или четырех кронштейнов. Вентиляторы GTHB больших типоразмеров оборудованы подшипниковыми узлами, содержащими самоустанавливающиеся роликоподшипники, смонтированные на жёстком сварном подшипниковом кронштейне, изготовленном из полосы. Шарикоподшипники имеют постоянную смазку, а самоустанавливающиеся роликоподшипники оборудованы смазочными ниппелями.

ОПОРНЫЕ РАМЫ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ
Опорная рама вентилятора с непосредственным приводом состоит из опоры электродвигателя, закрепленной между двумя кронштейнами, установленными на опорные балки. Опорная рама крепится к корпусу вентилятора болтами с помощью приваренных с внутренней стороны корпуса гаек, что облегчает монтаж и демонтаж этих частей.
Опорные балки вентилятора с ременным приводом являются опорой для вентилятора, двигателя и ременной передачи. Вентилятор и двигатель закрепляются на общих опорных балках, имеющих увеличенную высоту для обеспечения максимально возможной жёсткости к изгибанию. Однако увеличенная высота балок не увеличивает общую высоту вентиляторного агрегата, так как нижняя часть корпуса вентилятора размещается между балками. Для обеспечения необходимого натяжения ремней и для их плавной работы вентиляторы снабжены механизмом регулирования натяжения ременной передачи.

Принадлежности вентиляторов и их условные обозначения

РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА GTRF – ременная передача (для вентилятора GTLF). GTRB – ременная передача (для вентиляторов СТLВ и GTHB).

Ременная передача состоит из ременных шкивов, клиновидного ремня или ремней и ограждения ремня. Для типоразмеров 040-071 в комплект входят также направляющие салазки. Втулка шкива выполнена конической разрезной, что облегчает монтаж и демонтаж. Ограждение ремня изготовлено из перфорированной оцинкованной тонколистовой стали или окрашенной сетки. Натяжение ремня может быть изменено без демонтажа ограждения. Выбор типоразмера ременной передачи осуществляется для каждой комбинации вентилятора и двигателя с учетом требуемой скорости так, чтобы подшипники двигателя и вентилятора имели долговечность не менее 40 000 часов, а долговечность ремня не менее 25 000 часов. Обычно ременная передача монтируется на заводе- изготовителе. Ременная передача должна быть заказана одновременно с вентилятором и двигателем, чтобы имелась необходимая информация для определения ее типоразмера.

ДВИГАТЕЛИ
Подходящие односкоростные и двухскоростные двига- тели показаны в таблицах, следующих за подробными диаграммами для каждого типоразмера вентилятора.

Рекомендации по выбору двигателя
Для вентиляторов с ременным приводом выбор двигателя осуществляется с помощью шкалы Рм вентиляторной диаграммы. Принимаются во внимание трансмиссионные потери, возникающие при применении стандартных ременных шкивов.
Для вентиляторов GTLB и GTHB, максимальная мощность которых находится в рабочем диапазоне вентилятора при заданной скорости, эта максимальная точка, а не мощность в рабочей точке, должна использоваться при определении величины Рм. Для вентиляторов GTLF, мощность которых призаданной скорости непрерывно увеличивается при увеличении производительности, сначала определяется Рм в рабочей точке. Если имеется какая-либо неуверенность в определении фактической рабочей точки, выбирается двигатель с номинальной мощностью на 15–20% больше, чем величина Рм, определенная из диаграммы.
Для вентиляторов с непосредственным приводом рекомендуемые односкоростные и двухскоростные двигатели указаны в таблицах, расположенных после вентиляторной диаграммы для каждого типоразмера вентилятора.
Для GTLF-1 указана только одна номинальная мощность двигателя для номинальной скорости, эта мощность достаточна для большей части рабочего диапазона.

Примечание. Если двигатель заказывается вместе с вентилятором, то он монтируется в вентилятор на заводе. Вентилятор проходит проверку на заводе, и поставщик принимает на себя гарантийные обязательства. Если поставщику не были предоставлены необходимые данные по двигателю, то правильный выбор ременного привода невозможен.

ПУСК ВЕНТИЛЯТОРА

Непосредственный пуск. Если двигатель выбран в соответствии с вышеизложенными рекомендациями, всегда может быть осуществлен непосредственный пуск. Для двухскоростных двигателей это относится к большей скорости. Для непосредственного пуска двухскоростного двигателя на меньших оборотах время пуска должно быть проверено, как показано в разделе «Методы пуска вентиляторов». Если время пуска слишком велико, выбирается двигатель с большей номинальной мощностью.
Пуск «звезда-треугольник». Если используется пуск «звезда-треугольник», выбирается двигатель, как показано в разделе каталога «Методы пуска вентиляторов».

ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ
Вентилятор может комплектоваться аппаратурой управления, смонтированной в отдельном электрическом шкафу. Шкафы управления электрические (по желанию заказчика) могут выпускаться как с использованием DIN-рейки для крепления модульных электрических элементов управления, так и без ее применения. Электрические шкафы по требованию заказчика могут иметь индивидуальные габаритные размеры.

ГИБКИЕ ВСТАВКИ GTLZ-11 – вход (стандартный вариант до 80 °С) GTLZ-12 – вход (теплостойкий материал до 400 °С) GTLZ-21 – выход (стандартный вариант до 80 °С) GTLZ-22 – выход (теплостойкий материал до 400 °С) Стандартные гибкие вставки изготовлены из ткани из стекловолокна с ПВХ покрытием. Гибкие вставки, изготовленные из теплостойкого материала, могут выдерживать 400 °С и предназначены для присоединения вентиляторов дымоудаления. Гибкие вставки GTLZ-11 и GTLZ-12 для закрепления на воздуховоде и на входе вентилятора снабжены двумя стальными зажимами. Выходные гибкие вставки GTLZ-21 и GTLZ-22 имеют фланцы с обоих концов. Фланцы изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали.

ФЛАНЕЦ ОБРАТНЫЙ GTLZ-24 фланец обратный. Фланец обратный изготовлен из оцинкованной тонколистовой стали.

ЗАЩИТНАЯ РЕШЕТКА GTLZ-13 (вход) и GTLZ-23 (выход) – защитная решетка. Промышленные правила безопасности требуют, чтобы вращающиеся элементы машин были оборудованы надежной защитой. Необходимо учитывать требования к безопасности, действующие в регионе установки оборудования. Открытый вход или выход вентилятора опасны и должны быть закрыты защитной решеткой.

Общий вид вентилятора

На рисунке представлен общий вид вентилятора со следующими комплектующими:

1. Электродвигатель
2. Гибкая вставка GTLZ-11
3. Гибкая вставка 400 °С GTLZ-12
4. Входная защитная решетка GTLZ-13
5. Гибкая вставка GTLZ-21
6. Гибкая вставка 400°С GTLZ-22
7. Фланец обратный GTLZ-24
8. Выходная защитная решетка GTLZ-23
9. Комплект виброизоляторов GTLZ-42
10. Ременная передача для GT..3, GT..5

В комплект вентилятора входит:

• вентилятор;
• паспорт по ГОСТ 2.601.

По согласованию с потребителем в комплект вентилятора дополнительно могут входить следующие детали:

• гибкие вставки;
• защитные решетки;
• обратные фланцы для соединения вентилятора с воздуховодом;
• комплект виброизоляторов;
• шкаф управления.

ПРИМЕРЫ ПОДБОРА ВЕНТИЛЯТОРА

Радиальный вентилятор с ременным приводом

ТРЕБУЕТСЯ ПОДОБРАТЬ
радиальный вентилятор одностороннего всасывания с ременным приводом с загнутыми назад лопатками. Вход и выход вентилятора соединены с воздуховодами при помощи гибких вставок.

ДАНО:

• производительность по воздуху q=4 м3/с
• перепад полного давления в системе ∆ р=1420 Па
• температура воздуха t=20 0С
• плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3
• атмосферное давление p=760 мм рт. ст.
• установка вентилятора 00

РЕШЕНИЕ:
1. Из сводной диаграммы подходят вентиляторы типоразмеров GTLB-3-050, GTLB-3-063, GTLB-3-071. Выбирается вентилятор GTLB-3-063.

2. Наносится производительность q=4 м3/с и перепад полного давления ∆ р=1420 Па на подробную вентиляторную диаграмму.

Примечание. Так как обе стороны вентилятора соединены с прямыми участками воздуховодов тех же размеров, что и входное и выходное отверстие, то нет необходимости добавлять системные потери (в местах соединений). Выбранные аксессуары не создают дополнительного перепада давления.
Из диаграммы определяется скорость вентилятора (n), КПД (η) и уровень звуковой мощности по шкале А (LwA). n=1600 об/мин η=81,8% LwA=93 дБ (для разбивки на октавные полосы и пути прохождения звука см. таблицы ниже соответствующей диаграммы).

3. Продлевается линия, соответствующая производительности q=4 м3/с, вниз на диаграмму мощности до пересечения с кривой, соответствующей найденной в п. 2 скорости n=1600 об/мин. Точка пересечения проецируется вправо на шкалу P и определяется величина PM. PM=8 кВт – это минимальная рекомендуемая номинальная мощность двигателя для непосредственного пуска. Выбирается стандартный двигатель с номинальной мощностью не менее полученной величины. Если будет использоваться пуск «звезда-треугольник», может потребоваться двигатель с большей мощностью. Подробности расчета времени пуска см. в разделе «Методы пуска вентиляторов».

4. Если выбранный вентилятор не удовлетворяет требованиям, следует посмотреть другие типоразмеры вентиляторов. Вентилятор с большим типоразмером позволяет экономить энергию и имеет более низкий уровень звука.

5. Массо-габаритные характеристики представлены на развороте с вентиляторной диаграммой.

6. Код заказа: GTLB-3-063-3-1-1

• радиальный вентилятор (в код включена опорная рама);
• ременная передача 1600 об/мин (в код включено защитное ограждение);
• двигатель (выбран односкоростной двигатель мощностью 11 кВт, т. к. это наиболее близкий по мощности стандартный двигатель и его мощность больше величины PM=8 кВт, полученной в п. 3). Двигатель имеет 4 полюса, т. к. 1600 об/мин находится в интервале скоростей 460–2344.

Дополнительные принадлежности:

• Гибкая вставка на входе GTLZ-11-063
• Гибкая вставка на выходе GTLZ-21-063
• Фланец обратный GTLZ-24-063
• Виброизоляторы GTLZ-42-063 (4 шт.)

Радиальный вентилятор с непосредственным приводом

ТРЕБУЕТСЯ ПОДОБРАТЬ
радиальный вентилятор одностороннего всасывания с непосредственным приводом с загнутыми вперед лопатками. Вход вентилятора соединен с воздуховодом при помощи гибкой вставки, а выход открытый, с защитной решеткой.

ДАНО:

• производительность по воздуху q=2 м3/с
• перепад полного давления в системе ∆ р=583 Па
• температура воздуха t=20 0С • плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3 • атмосферное давление p=760 мм рт. ст.
• установка вентилятора 900

РЕШЕНИЕ:
1. На сводную диаграмму наносятся параметры воздуха q=2 м3/с и ∆ р=583 Па. В данном случае рабочая точка не попала ни на одну вентиляторную характеристическую кривую (т. е. кривую «типоразмер вентилятора – количество полюсов двигателя»), поэтому выбирается следующая большая по величине кривая 050-6-pole, где:

• 050 – типоразмер вентилятора;
• 6 – количество полюсов электродвигателя.

По таблице, находящейся рядом со сводной диаграммой, определяется страница с подробной вентиляторной диаграммой.

Примечание. В данном случае вентилятор будет монтироваться способом, отличающимся от показанного на вентиляторной диаграмме, поэтому необходимо добавить дополнительные перепады давления в виде потерь при соединении воздуховодов и аксессуаров. Эти дополнительные потери могут составлять несколько сотен паскалей и поэтому должны быть добавлены к внешнему перепаду давления в системе. Пример определения дополнительных потерь рассматривается в п. 2.

2. По шкале «Системные потери при соединении воздухо- водов и аксессуаров» определяются потери, которые должны быть прибавлены к перепаду полного давления в системе.
Перепад полного давления в системе ∆ р=583 Па. Защитная решетка на выходе ∆ р4=18 Па. Потеря давления на открытом выходе вентилятора pd+∆ р2=99 Па. От вентилятора требуется увеличение полного давления ∆ рt=700 Па.

3. Точка с параметрами q=2 м3/с и ∆ рt=700 Па наносится на подробную вентиляторную диаграмму. Если рабочая точка попадает на вентиляторную кривую для стандартного количества полюсов двигателя, то вентилятор будет иметь требуемую производительность. Из диаграммы определяется скорость вентилятора (n), КПД (η), уровень звуковой мощности по шкале А (LwA) и потребляемая мощность (P).

4. Если рабочая точка находится между двумя вентиляторными кривыми (как в данном случае), то она сдвигается вверх или вниз по рабочей линии до вентиляторной кривой. Рабочая линия имеет такой же наклон, что и линии КПД. В результате получается:

• на линии 6-pole: q=2,3 м3/с (т. е. +13%)
• на линии 8-pole: q=1,7 м3/с (т. е. -15%)

Выбирается один из вариантов (например, первый): 6-pole, q=2,3 м3/с, η=64,5%, LwA =90 дБ, P

Примечание. Чтобы уменьшить производительность до q=2 м3/с, необходимо увеличить сопротивление системы (например, с помощью дроссельного клапана в воздуховоде).

5. Массо-габаритные характеристики представлены на развороте с вентиляторной диаграммой.

6. Код заказа: GTLF-1-050-1-2-3

• радиальный вентилятор (в код включена опорная рама);
• двигатель (выбран 6-pole. По табл. 2 определяется код рекомендуемого двигателя 5,5 кВт на 1000 об/мин).

Дополнительные принадлежности:

• Гибкая вставка на входе GTLZ-11-050
• Защитная решетка на выходе GTLZ-23-050
• Виброизоляторы GTLZ-42-050 (4 шт.)

Используемые обозначения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

1. производительность по воздуху qv, м3/с (по оси х)
2. производительность по воздуху qv, м3/час (по оси х)
3. увеличение полного давления ∆pt, Па (по оси у)
4. КПД вентилятора η, %
5. уровень полной звуковой мощности LwA, дБ
   (см. пунктирную линию на графике)
6. потребляемая мощность для привода рабочего колеса, Р (кВт)
7. момент инерции рабочего колеса, J (кг•м2)
8. типоразмер вентилятора
9. динамическое давление на выходе, Pd
10. потери при свободном входе ∆p1, Па
11. потери при свободном выходе ∆p2+Pd, Па
12. потери давления на входной защитной решетке, ∆p3
13. потери давления на выходной защитной решетке, ∆p4

Шумовые хараткеристики

• в воздуховод на выходе вентилятора;
• в воздуховод на входе вентилятора;
• в окружающее пространство с воздуховодами на входе и выходе вентилятора;
• на выходе вентилятора без воздуховода.

Для определения уровня звуковой мощности по октавным полосам в характерном направлении распространения звука используется формула
Lwokt(s) = LWA + Kokt(s), где Kokt – поправочный коэффициент для уровня звуковой мощности (см. таблицы «Шумовые характеристики»).
Уровень звуковой мощности по шкале А в характерном направлении распространения звука определяется по формуле
LWA(s) = LWA + (LwA(s) — LWA), где (LwA(s) — LWA ) – поправочный коэффициент
(см. таблицы «Шумовые характеристики»).
Общий уровень звуковой мощности в характерном направлении распространения звука определяется по формуле
Lwt(s) = LWA(s) + (Lwt(s) — LWA(s)), где (Lwt(s) — LWA(s)) – коэффициент из таблиц «Шумовые характеристики».
При определении шумовых характеристик следует учитывать расхождение в обозначении некоторых величин между данным каталогом и российским ГОСТом.

Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию вентиляторы (радиальные вентиляторы с двигателем,вытяжные и нагнетательные вентиляторы, турбовентиляторы и др.).

Для решения задачи перемещения воздушно-газовых смесей в промышленности применяют различные газодувные машины. Условно их можно разделить на две группы по степени повышения давления перемещаемой среды. К первой группе относят машины способные незначительно повышать давление – вентиляторы, газодувки. Во вторую группу относят машины способные создавать высокие значения давления перемещаемой среды – компрессоры.

Рассмотрим подробнее машины служащие для перемещения воздушно-газовых смесей на примере вентиляторов.

Общее описание

Вентиляторами называются машины, предназначенные для перемещения различных воздушно-газовых смесей с увеличением степени их давления до максимального значения 12-15 кПа. Отличительными чертами вентиляторов являются простая одноступенчатая конструкция и работа с малыми окружными скоростями вращения вала. Вентиляторы состоят из корпуса, рабочего колеса с лопатками, установленного на вал внутри корпуса, и привода. В качестве привода вентиляторов используют электродвигатели.

Широкое применение вентиляторы нашли как в быту, так и в промышленности. К промышленным вентиляторам предъявляются определенные требования ввиду более жестких условий эксплуатации. Помимо соответствия параметрам проводимого технологического процесса промышленные вентиляторы должны соответствовать высоким требованиям надежности конструкции и безопасности.

Вентиляторы применяют для транспортирования различных воздушно-газовых смесей, которые могут отличаться критическими температурами, абразивными свойствами, содержанием пыли и влаги. Поэтому существенным критерием при изготовлении вентиляторов является правильный выбор материального исполнения.

Принцип действия вентилятора

В общих чертах принцип работы вентиляторов можно описать следующим образом:

Работа вентилятора заключается в том, что перемещаемая рабочая среда, с начальной величиной давления и скоростью потока, проходит через входное отверстие и попадает на рабочее колесо, установленное внутри корпуса. Рабочее колесо вентилятора зафиксировано на валу с помощью ступицы. Оно приводится в движение от привода. Во время вращения рабочего колеса перед ним создается разряжение, за счет которого происходит всасывание воздушно-газовой смеси. Далее перемещаемая среда проходит по рабочему колесу, которое сообщает ей энергию от привода, и подается через выходное отверстие. На выходе из вентилятора рабочая среда получает приращение давления и скорости потока за счет энергии переданной рабочим колесом.

Технические характеристики. Производительность, напор, мощность

Машины, используемые в промышленных целях для перемещения различных жидкостей и воздушно-газовых смесей, схожи по конструкции. Поэтому имеют идентичные основные технические параметры работы.

В зависимости от области применения и эксплуатационных условий производят широкий спектр вентиляционных машин, выбор которых заключается в определении основных технических параметров таких как:

1. Производительность Q – определяет количество воздушно-газовой смеси перемещаемое в единицу времени. Производительность вентиляторов может варьироваться от 1 до 1 000 000 м 3 /с. Рассчитывается следующим образом:

где:
V – объем перемещаемого потока рабочей среды [м 3 ];
t – время.

2. Напор – представляет собой количество энергии, переданное перемещаемой воздушно-газовой среде при ее прохождении через вентилятор. Напор вентилятора принято выражать через единицы давления. Полное давление, создаваемое вентилятором, складывается из статической и динамической составляющих:

где:
Р_п – полное давление [Па];
Р_ст – статическое давление [Па];
Р_дин – динамическое давление (Р_дин = ρω 2 /2) [Па];
ω – средняя скорость рабочей среды [м/с];
ρ – плотность рабочей среды [кг/м 3 ].

3. Мощность характеризует количество энергии, которая требуется для перемещения рабочей среды. Разделяют на подводимую и полезную. Подводимая мощность это энергия, передаваемая от привода к вентилятору, а полезная мощность отображает реальное значение энергии, расходуемое на перемещение рабочей среды. Значение подводимой мощности больше чем полезной это объясняется различными потерями при передаче энергии.

Мощность вентилятора определяется из следующего выражения:

где:
Q – производительность вентилятора [м 3 /с];
Р – давление создаваемое вентилятором [Па];
ŋ – КПД вентилятора.

4. Наряду с вышеперечисленными основными технологическими параметрами вентиляторов немаловажную роль имеют следующие второстепенные показатели: климатическое исполнение, уровень допустимого шума при эксплуатации, габаритные размеры, коррозионная стойкость и другие. Данные характеристики оказывают весомый вклад при выборе вентиляторов.

Типы, классификация промышленных вентиляторов

Общая классификация вентиляторов проводится по направлению движения потока перемещаемой рабочей среды. В соответствии с ним существуюет два основных типа вентиляторов, применяемых для промышленных целей:

• осевые;
• радиальные (центробежные).

В осевых вентиляторах, как следует из названия, поток рабочей среды движется вдоль осевой линии или вала вентилятора.

В радиальных вентиляторах рабочая среда движется по лопаткам от центра рабочего колеса к краю, за счет центробежной силы возникающей при вращении, затем по спиральному корпусы выходит через нагнетательный патрубок.

Радиальные вентиляторы

Радиальные вентиляторы прочны, способны генерировать относительно высокие давления с высокой эффективностью и подходят для эксплуатации в жестких условиях.

Радиальные вентиляторы представляют собой агрегат, состоящий из спирального корпуса, вала, рабочего колеса с лопатками и привода. Вентилятора устанавливаются на несущей раме (станине).

Спиральный корпус вентилятора чаще всего изготавливается из листов стали, которые соединены сваркой или клепками. При работе в области высокого давления корпус вентилятора отливается целиком. Для придания жесткости спиральный корпус вентилятора, изготовленный из листов стали, дополнительно усиливают поперечными полосами или оребрением. С целью уменьшения уровня шума возникающего при работе вентилятора корпус закрывают специальными шумопоглащающими панелями или заключается в короб.

Главным рабочим органом радиальных вентиляторов является рабочее колесо, в результате вращения которого и происходит перемещение рабочей среды. Обычно оно состоит из заднего и переднего дисков, ступицы и лопаток. В зависимости от условий эксплуатации существует несколько модификаций рабочего колеса:

• бездисковые – используются для транспорта сред с содержанием твердых включений;
• однодисковые – преимущественно служат для перемещения рабочих сред с содержанием твердых примесей;
• двухдисковые (барабанные, кольцевые, с коническим передним диском) – применяются для перемещения чистых рабочих сред в широком диапазоне создаваемых давлений;
• трехдисковые – используются в вентиляторах с двухсторонним всасыванием.

Ступицы необходимы для крепления рабочего колеса на вал. Их отливают или вытачивают из заготовок.

Неотъемлемой частью рабочего колеса являются лопатки. Они крепятся к диску и ступице. Методы крепления лопаток напрямую зависят от требуемой прочности и жесткости конструкции, а также экономической целесообразности. Наиболее надежным способом крепления является сварка, ее применение выгодно при одинаковом сроке службы всех компонентов рабочего колеса. В случае, когда из за условий эксплуатации лопатки изнашиваются быстрее дисков, применяют соединение клепками или на шипах. От формы лопаток зависят эффективность и рабочие характеристики вентилятора.

Типы лопаток устанавливаемых на рабочее колесо:

• изогнутые вперед;
• радиальные;
• радиальные загнутые вперед;
• плоские наклоненные назад;
• изогнутые назад;
• изогнутые назад аэродинамического профиля.

Важным фактором, влияющим на эффективность работы вентилятора, является зазор между рабочим колесом и входным патрубком. Он не должен превышать 1% от диаметра рабочего колеса.

Привод вентилятора может быть реализован следующим образом:

• прямым соединением рабочего колеса с электродвигателем;
• соединение через гибкую муфту;
• соединение клиноременной передачей.

Для радиальных вентиляторов используют несколько композиционных схем крепления рабочего колеса и соединения с приводом.

В случае вентиляторов с большими размерами рабочих колес рекомендуется соединение с помощью муфт или ременной передачи. Наибольшее распространение получило консольное соединение вала рабочего колеса с приводом, т.е. соединение вала рабочего колеса установленного в опорный подшипниковый узел, который вынесен за корпус вентилятора. К положительным сторонам данной схемы относят отсутствие механических потерь при передаче и возможность установки на небольшой площади, а отрицательной стороной является ограничение по размеру рабочего колеса. Установка вала рабочего колеса между двумя опорными подшипниками считается более надежной и способна обеспечить стабильный режим работы вентилятора. Недостатком данной схемы является трудность монтажа вентилятора на воздуховод ввиду усложнения конструкции. Для вентиляторов двухстороннего всасывания консольное соединение с приводом не применяется.

Классификация радиальных вентиляторов

Основная классификация радиальных вентиляторов заключается в разделении по следующим эксплуатационным и конструктивным признакам:

• низкого давления (до 1000 Па);
• среднего давления (от 1000 до 3000 Па);
• высокого давления (свыше 3000 Па).

Количеству сторон всасывания:

• односторонние;
• двухсторонние.

Направлению вращения рабочего колеса (со стороны привода):

• правого вращения – движение рабочего колеса по часовой стрелке;
• левого вращения – движение рабочего колеса против часовой стрелки;

Положение выходного патрубка:

Выходной патрубок вентилятора общего назначения может быть установлен в семи положениях, каждое смещено на 45 градусов относительно предыдущего. Положение, предусматривающее установку выходного патрубка, под углом 225 градусов не производится, ввиду сложности реализации присоединения к трубопроводу.

Пространственная ориентация выходного патрубка вентиляторов специального назначения может принимать положения через каждые 15 градусов в интервале от 0 до 345 градусов (для мельничных вентиляторов) и от 0 до 255 градусов (для дутьевых вентиляторов).

В зависимости от характеристик перемещаемой среды радиальные вентиляторы разделяют на следующие категории по назначению:

• общего;
• специального.

Вентиляторы общего назначения применяются для перемещения неагрессивных воздушно-газовых смесей, без содержания твердых включений и пыли, с температурой не превышающей 200 о С. К таким относятся вентиляторы, применяемые для осуществления приточно-вытяжной вентиляции (крышные).

Также для осуществления промышленных целей производят большое количество вентиляторов специального назначения. Они используются для перемещения различных воздушно-газовых сред отличающихся высокими рабочими температурами, абразивными и коррозионными свойствами, содержанием твердых примесей, высокой степенью взрывоопасности и т.д. К данному классу можно отнести следующие вентиляторы:

• коррозионностойкие;
• пылевые;
• взрывозащищенные;
• дутьевые;
• шахтные;
• мельничные.

Для каждого из типов вентиляторов подбирается материальное исполнение, отвечающее эксплуатационным условиям и способное обеспечить надежную, безаварийную работу в штатном режиме.

Так для проточной части вентиляторов коррозионностойкого исполнения применяют нержавеющие стали, титан и его сплавы, большое распространение получили различные полимерные материалы.

Из-за высокого содержания твердых включений в перемещаемой среде детали и узлы пылевых вентиляторов отличаются высокой надежностью. Поэтому их изготавливают из материалов стойких к абразивному воздействию.

Взрывозащищенные вентиляторы изготавливают из мягких материалов (алюминий и его сплавы) во избежание образования искр при соударении или трении подвижных частей.

Специфика работы дутьевых вентиляторов заключается в перемещении воздушно-газовых

смесей с высокими температурами, поэтому для них применяют различные жаростойкие стали.

Осевые вентиляторы

Конструкция осевых вентиляторов характеризуется простотой и малыми габаритными размерами. Их часто использую там, где не возможно применение радиальных вентиляторов, ввиду ограниченного пространства установки. Осевые вентиляторы состоят из цилиндрического корпуса, рабочего колеса с лопатками и привода.

Корпус осевого вентилятора выполнен в виде цилиндра. Внутренний диаметр корпуса подбирается таким образом, чтобы обеспечить свободное вращение рабочего колеса. При этом максимальное расстояние между корпусом и лопатками рабочего колеса не должен превышать 1,5 % длины лопатки. Для улучшения аэродинамических свойств и уменьшения гидравлических потерь в конструкцию вентилятора вносят изменения, устанавливая следующие дополнительные элементы: коллектор на входном патрубке, входной и выходной обтекатель на ступице рабочего колеса, и диффузор на выходе.

Рабочее колесо осевого вентилятора состоит из лопастей и ступицы. Крепление лопаток к ступице идентично креплению, используемому в рабочем колесе радиального вентилятора. Количество лопастей варьируется от 2 до 16. При изготовлении рабочего колеса осевого вентилятора применяют сварку, литье или штамповку.

Лопасти рабочего колеса устанавливаются под разным углом по отношению к плоскости вращения, что позволяет эффективно регулировать процесс подачи воздушно-газовых смесей. В осевых вентиляторах возможно изменение направления потока рабочей среды за счет изменения направления вращения рабочего колеса. Это осуществимо с помощью применения реверсивных рабочих колес, с изменяемым углом наклона лопаток, или нереверсивных, просто перевернув их. Конструкция осевых вентиляторов позволяет быстро произвести установку.

Привод осевых вентиляторов осуществляется через прямое соединение с валом двигателя, муфту или с помощью ременной передачи. В качестве привода преимущественно используют электродвигатели. На выбор схемы соединения с приводом влияют эксплуатационные условия и характеристики перемещаемой среды. Для чистых, не агрессивных сред характерна установка электродвигателя в потоке рабочей среды. В случае высокого содержания влаги или твердых включений принято выносить привод из потока рабочей среды.

Классификация осевых вентиляторов

Выделяют три основных типа осевых вентиляторов:

• лопастного типа;
• лопастного типа в цилиндрическом корпусе;
• с направляющими лопатками.

Лопастной тип – простейший вариант осевого вентилятора. Представляет собой рабочее колесо без корпуса, установленное на вал электродвигателя. Данный тип вентилятора обычно работает на низких частотах вращения и умеренных температурах. Отличаются высокой производительностью и низкими значениями создаваемого давления. Лопастные вентиляторы часто используются в помещениях в качестве вытяжных вентиляторов. Для наружного применения включаются в системы воздушного охлаждения и градирен. КПД этого типа примерно 50% или менее.

Второй тип вентиляторов имеет лопастное рабочее колесо заключенное внутрь цилиндрического корпуса. Частота вращения рабочего колеса выше, чем у лопастного типа, что позволяет развивать более высокие значения давления на выходе 250 — 400 Па. Значение КПД достигает 65%.

Осевые вентиляторы с направляющими лопатками имеют схожую конструкцию с предыдущим типом, но с дополнительной установкой направляющих лопаток на входном отверстии. Это решение повышает эффективность за счет направления и выпрямления потока рабочей среды. В результате, они способны развивать довольно высокое давление на выходе до 500 Па. Данный тип соответствует высоким стандартам энергоэффективности.

Область применения

Вентиляторы являются одними из наиболее распространенных типов машин применяемых во многих областях промышленности и быту. Их назначением является перемещение воздушно-газовых смесей, которое в основном используется для осуществления приточно-вытяжной вентиляции. Но помимо вентиляции существует множество областей и процессов, в которых они могут быть использованы, например:

• химическая промышленность (осушка, подача технологических газов);
• металлургическая промышленность;
• системы охлаждения;
• машино- и судостроение (испытания на аэродинамических стендах);
• сельское хозяйство;
• энергетика;
• строительство;
• системы аспирации;
• пневмотранспорт.

Сравнение радиальных и осевых вентиляторов

В основу работы осевого и радиального вентиляторов положены различные принципы действия. В осевом вентиляторе, поток рабочей среды движется от входного к выходному патрубку вдоль оси вала, а в радиальном поток от входного патрубка движется вдоль оси вала и затем, изменяя направление, движется к выходному патрубку перпендикулярно оси.

Радиальные вентиляторы наиболее широко применимы в промышленных процессах ввиду большого количества модификаций и областей применения. Они способны работать в обширном диапазоне производительностей и создаваемых давлений. Однако конструкция радиального вентилятора более громоздка и требует большой площади для установки.

Осевые вентиляторы отличаются простотой конструкции, малыми габаритными размерами, а также экономичностью и способностью обеспечить перемещение больших объемов рабочей среды на небольшие расстояния. Довольно часто привод осевых вентиляторов располагается внутри корпуса, что накладывает ограничения на рабочую среду по содержанию пыли и допустимой температуре. Скорость вращения рабочего колеса осевых вентиляторов выше, чем у радиальных вентиляторов. Эта особенность делает их более шумными.