Характеристика вентиляторной установки и технологическое условие работы

Общие сведения о вентиляторных установках главного проветривания

В настоящее время изготовляются вентиляторы главного и вспомогательного проветривания центробежного и осевого типа.

Центробежные вентиляторы выполняются правого или левого вращения и изготавливаются в двух исполнениях — односторонние и двусторонние. Осевые вентиляторы главного проветривания выполняются двухступенчатыми с четырьмя лопаточными венцами. По принципу передачи энергии потоку воздуха центробежные и осевые вентиляторы относятся к турбомашинам. Основу рабочего процесса турбомашин составляет силовое взаимодействие лопаток рабочих колес с обтекающим потоком.

Преимущества центробежных вентиляторов: монотонная кривая давления, что обеспечивает устойчивую работу вентиляторов; меньший, чем у осевых вентиляторов, уровень шума при тех же угловых скоростях; возможность получения больших, чем у осевых вентиляторов, давлений; доступность ротора для осмотра. Это повышает надежность, и увеличивает по сравнению с осевым их максимальный статический КПД. Недостатки: сложность реверсирования воздушной струи (с помощью обводных каналов); меньшая по сравнению с осевыми глубина регулирования по давлению — 0,52−0,55 (кроме машин с изменяемой частотой вращения ротора); больший момент инерции ротора (например, для ВОД-50 он составляет 103 000 кг-м2, а для ВЦД-47,5А — 206 000 кг-м2), что осложняет пуск машины; при больших подачах и низких давлениях необходимы малые частоты вращения, что в ряде случаев требует установки понижающего редуктора между вентилятором и двигателем; большие в поперечном сечении габариты.

Преимущество осевых вентиляторов — простота реверсирования воздушной струи; большая глубина регулирования по давлению (0,68−0,79) за счет поворота лопаток рабочих колес и направляющих аппаратов; малые в поперечном сечении габариты; большие в сравнении с центробежными средневзвешенные статические КПД (0,76 — 0,77 против 0,74 — 0,76 у большинства центробежных вентиляторов); удобство включения на последовательную работу.

Недостатки — седлообразная или с разрывами кривая давления, что характеризует неустойчивую работу вентиляторов, особенно при параллельном включении; сильный шум при работе со скоростями 90 — 95 м/с и более того уровень звукового давления 55−60 дБ, на расстоянии 150 м от установки, достигается уже при окружных скоростях 80−85 м/с; подшипники ротора недоступны для осмотра, что снижает надежность установки; большие габариты по длине; высокая чувствительность к точности балансировки ротора. Центробежные вентиляторы указанный выше уровень шума создают при окружных скоростях около 125 м/с.

Аэродинамические качества вентиляторов характеризуются подачей Q, статическим давлением pSV, статическим КПД зS и потребляемой мощностью N. Зависимости pSV=f (Q), N=f (Q) и зS = f (Q) при определенных углах установки рабочих колес, направляющих аппаратов или закрылков лопаток рабочих колес при постоянной частоте вращения называются аэродинамической характеристикой вентилятора. Аэродинамические характеристики вентиляторов строятся по данным аэродинамических испытаний и приводятся в виде сводного графика зависимостей, соответствующих различным углам установки лопаток рабочих колес, направляющих аппаратов, частотам вращения, с нанесением постоянных значений статических КПД. Аэродинамические характеристики осевых вентиляторов включают сводные графики характеристик для прямой и реверсивной работы.

Семейство характеристик образует поле рабочих режимов вентилятора. Область промышленного использования (рабочая область), выделяемая на сводном графике, ограничивается предельными (минимальной и максимальной) характеристиками вентилятора, линией статического КПД, равного 0,6, и графиками по устойчивости работы и по реверсированию с подачей 60% воздуха. Определение рабочих режимов вентиляторной установки производится совместным рассмотрением области промышленного использования вентиляторов и характеристики вентиляционной сети, представляющей собой зависимость между различными расходами воздуха и необходимыми для их осуществления давлениями. Точка пересечения характеристик сети и вентиляторной установки определяет режим работы, значения подачи и статического давления, а также мощность на валу вентилятора и его статический КПД.

Вентиляторные установки главного проветривания могут работать по всасывающей, нагнетательной и комбинированной схемам вентиляции.

В связи с большой энергоемкостью вентиляторных установок к ним предъявляют высокие требования, с одной стороны, отношении их правильной эксплуатации и работы в энергосберегающем режиме, с другой — экономичности самих машин. Повышение КПД вентиляторной установки даже на 1% дает значительную экономию.