7. Эксплуатационные характеристики вентиляторов и дымососов

В энергетике используется понятие “эксплуатационный режим”, при котором установка работает большую часть времени. При таком режиме КПД вентилятора называют эксплуатационным.

h_э = h∙h_р , (7.1)

где h - КПД вентилятора на оптимальном режиме;

h_р - КПД вентилятора, который является переменной величиной, зависящей от нагрузки и способа регулирования вентилятора, и определяется соотношением

h_р = N_ид / N, (7.2)

где N_ид = N_исх (Q / Q_исх)³ - потребляемая мощность при пониженном расходе и регулировании без потерь (идеальном);

N - действительная потребляемая мощность при расходе и принятом способе регулирования;

N_исх - мощность, соответствующая точке пересечения характеристик сети и вентилятора при исходном V_исх.

Кроме эксплуатационного КПД пользуются кривыми сброса мощности для различных способов регулирования. На рис.7.1 приведены такие кривые для вентилятора 70-38-20 (ранее применявшееся обозначение 0,7-160). Более экономичным является регулирующее устройство, которое обеспечивает более быстрое уменьшение мощности (более медленное снижение КПД) по мере уменьшения производительности, т.е. имеет более крутую кривую сброса мощности.

Рис. 7.1. Кривые сброса мощности при регулировании вентилятора типа 70-38-20: 1 - дроссельное регулирование; 2 - осевой направляющий аппарат; 3 - гидромуфта; 4 - двухскоростной двигатель с направляющим аппаратом; 5 - идеальное регулирование

Акустические свойства вентилятора определяются его акус­тической или шумовой характеристикой.

Шумовой характеристикой вентилятора называют за­висимость суммарного уровня звуковой мощности L_w, создавае­мого вентилятором шума раздельно на сторонах всасывания, нагнетания и вокруг вентилятора, от его производительности. Уровень звуковой мощности, создаваемый тягодутьевым нагне­тателем, дБ, определяется по экспериментальной формуле

L_w = L + 10 Ig Q + 25 lg P + 50, (7.3)

где L - критерий уровня шума для тягодутьевых нагнетателей данного типа, дБ; для нагнетателей L обычно находится в пре­делах (45 ± 5) дБ (большая величина относится к осевым нагне­тателям);

Q - производительность, м³/с;

Р - развиваемое давле­ние, кПа.

Шумы вентиляторов и дымососов характеризуются высоким уровнем звуковой мощности, наличием высоких тонов, непрерывностью воздействия, которые в определенных условиях мо­гут распространяться на значительную территорию вокруг элек­тростанции. Наибольшее влияние оказывают дымососы, шум от которых может передаваться по внешним газоходам через устье дымовой трубы в окружающее пространство. Поэтому особого внимания заслуживают вопросы снижения шума от вентиляторов и дымососов ТЭЦ, расположенных в городах.

8. Выбор вентиляторов и дымососов

Исходными данными, необходимыми для выбора вентилято­ров и дымососов, являются расчетные значения производитель­ности Q_p и полного давления Р_р на номинальном режиме, плот­ность перемещаемой среды, а также барометрическое давление в месте предполагаемой установки нагнетателя.

Требуемые производительность Q и полное давление Р оп­ределяются тепловым и аэродинамическим расчетом котла на номинальном режиме работы, и их значения увеличивают­ся на коэффициент запаса К₁ и К₂ :

Q_р = К₁ ∙ Q ∙ 0,103/ Р_бар; (8.1)

Р_р = К₂ ∙ DР, (8.2)

где Q - расход газов или воздуха при номинальной нагрузке котлоагрегата, м³/с, определенный для абсолютного давления 0,103 МПа;

Р_бар - барометрическое давление в месте установки нагнетателя, МПа;

DР - перепад полных давлений в данном тракте согласно аэродинамическому расчету котлоагрегата, Па;

К₁, К₂ - коэффициенты запаса по производительности и полно­му давлению, для дутьевых вентиляторов и дымососов К₁ = 1,1; К₂ = 1,2.

Заводские стендовые характеристики дутьевых вентилято­ров, приведенные в каталогах и справочниках, построены для Р₀ - 0,103 МПа и Т_хар - 303 К, а характеристики дымососов - для Р₀ = 0,103 МПа и Т_хар = 373 и 474 К.

Для использования графического материала справочника расчетные значения полного давления P следует привести к условиям заводских характеристик по формуле

P_р.пр = кr ∙ Р_р, (8.3)

где ;

р_о - плотность перемещаемых газов при Т= 273 К

и барометрическом давлении 0,103 МПа, кг/м³;

Т -температура газа перед нагнетателем, К.

Для выбора вентиляторов (рис.8.1) и дымососов (рис.8.2) в каталогах приводят­ся рабочие области режимов, ограниченные характеристикой Р ~f(Q), которая соответствует нулевому углу установки лопа­ток направляющего аппарата, и линией минимально допустимо­го значения КПД.

По значениям Q и Р_пр в области режимов выбирается кон­кретный типоразмер вентилятора и дымососа. Как правило, на расчетные параметры можно выбрать несколько типоразме­ров. Поэтому рабочая точка (Q_p, Р_рпр) наносится в рабочей об­ласти заводской характеристики предварительно выбранного вентилятора и дымососа (см. рис. 6.5) и должна располагаться ближе к кривой характеристики

Р = f(Q), построенной для пол­ностью открытого направляющего аппарата, снизу от нее, по возможности вблизи максимального КПД, не менее 90 % макси­мального значения КПД по характеристике.

Для вентиляторов осевого типа расчетная точка с парамет­рами Q_p и Р_р.пр должна располагаться на кривых с положитель­ными углами поворота створок направляющего аппарата. Если точка не лежит на характеристике Р=f(Q) то необходимо про­извести регулирование одним из возможных способов, чтобы характеристика прошла через расчетную точку.

Для нахождения параметров работы вентиляторов и дымосо­сов на заданную сеть без регулирования необходимо на характе­ристику выбранного вентилятора и дымососа наложить характе­ристику сети и найти точку пересечения. Характеристика сети обычно имеет вид квадратичной параболы, одной точкой ко­торой является точка с координатами (V, Р_р.Пр), а другие точки получают из соотношения

P_i = P_р.пр (Q_i /Q_р)² , (8.4)

задаваясь значениями Q_i вблизи Q_p .

Рис.8.2. Области режимов дымососов ДН и ДНх2 при Т = 273 К и Р = 0,193 МПа, регулируемых

основным направляющим аппаратом

Рис.8.1. Характеристики Q – Р дутьевых вентиляторов типов ВДН, ВДН-II, ВДН-IIу

Оптимальный вариант выбирается на основании анализа ряда технико-экономических показателей сравниваемых венти­ляторов и дымососов, к которым относятся: максимальный КПД на расчетном режиме, эксплуатационная экономичность (способ и глубина регулирования); совершенство конструкции и удобство обслуживания; масса и габаритные размеры; изно­состойкость и склонность к заносу рабочего колеса летучей зоной.

Потребляемая в расчетном режиме мощность, кВт, определя­ется по графическим характеристикам или по формуле

, (8.5)

где h - КПД по аэродинамической характеристике в точке V_p, Р_р.пр.

Расчетная мощность электродвигателя определяется по по­требляемой с запасом N_дв = 1,05 N.

В табл. 8.1 приведены основные параметры тягодутьевых машин

Пример. Выбрать дымосос для удаления дымовых газов расходом Q=20 м³/с при t = 160^о С из котла при перепаде полных давлений в тракте DР = 2512 Па. Среднее барометрическое давление в месте установки дымососа р_бар = 0,1 МПа.

Определяем расчетный режим дымососа с учетом коэффициента запаса:

= 22,66 м³/с;

Р_р = К ₂ × D Р = 1,2 × 2512 = 3015 Па.

Расчетные значения полного давления Р приводим к условиям заводской ха­рактеристики (воздух, r_о = 1,293 кг/м³, Р_о = =0,103 МПа и t_xap = 100 ^оС), найдя предварительно коэффициент:

= 1,194,

где r_о.г = 1,295 кг/м³ - плотность дымовых газов при 0^оС.

Приведенные параметры расчетного режима составят

Q = 20,66 м³/с;

р_р-пр = К_р Р_о = 1,194 × 3015 = 3600 Па.

По значениям Q_р = 22,66 м^э/с (81 576 м³/ч) и Р_р-пр = 3600 Па на сводном графике рабочих областей дымососов (см. рис. 8.1) выбираем дымосос ДП-17 (D₂ = 1700 мм, п = 980 об/мин.

Переносим рабочую точку (Q , P_р.пр) на индивидуаль­ную характеристику дымососа ДН-17 (рис. 8.1).

Определяем КПД дымососа (h = 82 %), угол поворота направляющего аппарата (D q = - 5°), мощность на режиме

(D q =0^о – N = 100 кВт).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Нагнетатели и тепловые двигатели /В.М. Черкасский и др., - М.: Энергия, 1997. - 384 с.

2. Дымососы котельные и специального назначения. Отраслевой каталог. 02-03. -М.: Институт промышленных каталогов “Инпромкаталог”, 2008 -120 с.

3. Дымососы и вентиляторы. Каталог II-79.-М.:

ООО“ НИИЭинформэнергомаш” , 1979.

4. Дымососы и вентиляторы. Каталог 15-80. -М. :

ООО“ НИИЭинформэнергомаш”, 1979.

5. Дымососы котельные и специального назначения. Отраслевой каталог.-М.:ФГУП “Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (ВНИИАМ)”, 2003. - 88 с.

П Р И Л О Ж Е Н И Я

СУББОТИН Владимир Иванович