книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

137

Напор и производительность каждого из раздельно работающих вентиляторов на сеть больше, чем при совместной работе, т.е.

§ 7.9. РЕГУЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Регулирование вентиляторов производится с целью уменьшения их производительности, так как они обычно выбираются для режи­ ма работы, соответствующего максимальной производительности.

Так же, как и в насосах, регулирование режимов работы вентиляторов осуществляется изменением сопротивления внешней сети (дроссельное регулирование) и изменением числа оборотов рабочего колеса. Кроме того, возможно регулирование с помощью направляющего аппарата.

Наиболее распространенным на вентиляторах небольшой мощ­ ности является дроссельное регулирование как самое простое и надежное в эксплуатации. Этот способ регулирования осущест­ вляется при помощи шибера, установленного на всасывающем или нагнетательном патрубках вентилятора. При дроссельном регули­ ровании в сети возникают дополнительные сопротивления, на преодоление которых непроизводительно расходуется часть напора вентилятора, а следовательно, и мощности. Работа вентилятора при полностью открытом шибере является экономичной.

Установка шибера на всасывающем или нагнетательном пат­ рубке практически обеспечивает одинаковую эффективность регу­ лирования, но с точки зрения расхода мощности выгоднее уста­ навливать его со стороны всасывания. Конструктивно шиберы вы­ полняются в виде поворотных заслонок, жалюзийных решеток и задвижек.

При регулировании изменением числа оборотов рабочего ко­ леса вентилятор всегда работает в оптимальном режиме. В этом случае развиваемый вентилятором напор расходуется только на преодоление сопротивления сети, на которую он работает. Изме­ нение числа оборотов вала вентилятора может быть осуществлено теми же способами, что и в центробежных насосах.

Регулирование направляющим аппаратом на входе в вентилятор в настоящее время находит широкое применение, особенно в мощ­ ных вентиляторных установках.

138

При этом способе регулирование осуществляется путем изме­ нения. скорости сш = ctcos of, за счет изменения угла of, входа потока на лопатки рабочего колеса. Это изменение угла of, до­ стигается поворотом лопаток направляющего аппарата.

Из уравнения теоретического напора вентилятора

и■‘■,гс",гсosd, ц,с(cosо(,

необходимости значительного уменьшения производительности вентилятора целесообразно приме­ нять дополнительное регулирование посредством электродвигате-

1 лей с изменяющимся числом оборотов (чтобы не очень сильно ме­ нять угол Ы, ).

' Различают осевые и радиальные направляющие аппараты. Осе­ вые аппараты (рис.7.13а) имеют лопатки, направленные по ра­ диусам входного патрубка вентилятора.

Радиальный направляющий аппарат (рис.7.136) оборудован ло­ патками, расположенными параллельно оси вала вентилятора.

Поворот лопаток в осевых и радиальных направляющих аппара­ тах осуществляется при помощи приводных механизмов. Управление такими механизмами производится вручную или дистанционно.

Правильная эксплуатация вентиляторной установки должна включать наблюдение за системой трубопроводов, двигателем,вен­ тилятором, подшипниками и проверку балансировки.

139

Перед пуском вентилятора необходимо убедиться в правиль­ ности центровки валов двигателя и вентилятора, прочности креп­ лений болтовых соединений, наличии смазки в подшипниках и ис­ правности электрооборудования.

Пускать центробежный вентилятор следует при закрытой за­ движке, так как потребляемая мощность при этом составляет

Рис.7.13. Схемы направляющих аппаратов: а) осевой; б) радиальный

30 - 40% номинальной. Нагрев подшипников свыше 60°С во время работы и наличие вибрации указывают на перекос валов, который следует немедленно устранить, остановив вентилятор.

§ 7.10. ШУМ И ВИБРАЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Шум вентиляторов является следствием механических и аэро­ динамических причин.

Механическими причинами шума является вибрация вращающихся и неподвижных деталей вентиляторов и трубопроводов, от которых получают колебания соприкасающиеся с ними частицы воздуха, в результате чего возникают звуковые волны. Вибрация - это след­ ствие неудовлетворительной балансировки ротора,.недостаточно точной регулировки подшипников, малой жесткости корпуса, воз­ духоводов или фундамента, а также следствие плохой амортиза­ ции. Уменьшение вибрационного шума достигается статической и динамической балансировкой ротора, увеличением жесткости кожу­ ха и воздуховодов, установкой вентиляторов и их двигателей на амортизаторы (виброизоляторы с пружинами, прокладки из эластич­ ных материалов, патрубки из прорезиненной ткани и др.). Свое­ временный контроль за креплением.вентилятора и его деталей пре­ дупреждает в процессе эксплуатации появление вибрации и шума.

іад

Причиной аэродинамического шума являются рабочие процессы. Интенсивность шума определяется характером движения воздуха в проточной части, наличием вихрей, срывный явлений, а также ве­ личиной окружной скорости рабочего колеса.

Практически установлено, что при постоянной скорости вра­ щении рабочего колеса наименьший шум возникает при режиме ра­ боты вентилятора, соответствующем максимальному значению к.п.д., причем с уменьшением к.п.д. и увеличением производительности шум увеличивается.

Вентиляторы с лопатками, загнутыми назад, работают с мень­ шим шумом, чем вентиляторы с другими типами лопаток.

Снижение аэродинамического шума достигается правильным вы­ бором типа вентилятора и его аэродинамической схемы. Ограничи­ вают окружные скорости рабочего колеса, принимают рациональную Форму "языка”, число и выходной угол лопаток и т.д. Большую роль играет снижение местных сопротивлений как в самом венти­ ляторе, так и в воздуховодах. По ГОСТ вентиляторы следует подбирать таким образом, чтобы их к.п.д. на любых режимах ра­ боты был бы не менее 0,9 от максимального значения. Иногда для снижения шума в воздуховодах применяют специальные глушители, состоящие из двойных стенок, пространство между которыми за­ полняется звукопоглотитѳлями.

Г л а в а 8

ОСЕВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

§ 8.1. СХЕМА УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Конструктивная схема осевого вентилятора показана на рис.8.1. Осевой вентилятор состоит из цилиндрического корпу­ са 2, с помещенным внутри него рабочим колесом б, имеющим ло­ патки 8. Колесо 6 консольно закреплено на валу двигателя А и со стороны входа потока воздуха закрыто обтекателем 7. В кор­ пусе могут быть установлены неподвижные лопасти направляюще­ го I и спрямляющего 5 аппаратов. Направляющий аппарат обеспе­ чивает осевой вход воздушного потока на лопасти рабочего коле-

I «

са. Покидая рабочее колесо, поток попадает в спрямляющий аппа­

радиальное перемещение частичек воздуха отсутствует, и считать, что поперечное сече­

т.е. осевая составляющая абсолютной скорости до входа на колесо равна осевой составляющей на выходе из него.

Обозначим:

иІ и иг - окружные ^переносные; скорости частиц воздуха при входе на рабочее колесо и выходе из него;

142

вдоль оси колеса, все время находится на одной и той же рас­

Н г~ g (С2и~с '

Из треугольников скоростей (см.рис.8.2)

Из уравнения (8.1) следует, что лопасть рабочего колеса не может быть плоской и что осевой вентилятор будет создавать

личных расстояниях от центра, имеют неодинаковые окружные ско­ рости. Вследствие этого лопатки с постоянной шириной и по­ стоянными углами входа и выхода, создают напор, изменяющийся по их длине. Это приводит к радиальному перемещению воздуха в проточной части вентилятора и снижению его к.п.д.

Для предотвращения радиального перетекания воздуха лопатки осевых вентиляторов выполняют с переменной по длине величиной разности ctg ßt - ctg ßz . Кроме того, из вихревой теории еле-

143

дует, что обеспечения постоянства напора по длине лопаток мож­ но достигнуть путем уменьшения их ширины от центра к периферии.

§ 8.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Характеристики осевых вентиляторов (рис.8.3), так же как и центробежных, дают зависимость напора, мощности и к.п.д. от производительности при постоянном числе оборотов рабочего ко­

ствует режиму работы вентилятора при нулевой производитель­ ности (.при закрытом шибере). Наименьшая величина мощности рас­ ходуется при наибольшей производительности, вследствие чего пуск осевого вентилятора должен производиться при полностью открытом шибере на напорном трубопроводе.

Характеристики к.п.д. вентилятора с рабочими лопатками, жестко закрепленными на ступице рабочего колеса, имеют резко выраженный максимум; при отклонении режима работы вентилятора от оптимального к.п.д. резко уменьшается.

Рабочий участок характеристики устанавливается в стабиль­ ной ее части правее точки Б (рис.8.3). Максимально допустимое давление (точка А) составляет 0,9 давления в точке Б. Допу­ скаемое пониженное значение к.п.д. составляет 0,9rjmax , ко­ торому соответствует точка В характеристики Q - H . Таким об-

144

разом, рабочая область производительности осевого вентилятора

^от ^min до ) лежит в пределах участка А - В характери­ стики Q - н .

В некоторых случаях осевые вентиляторы выполняют с поворот­ ными лопатками. При этом возмохно значительное изменение про­ изводительности без существенного снижения к.п.д.

Мощность на валу осевого вентилятора определяется по той де формуле, что и для центробежного. К.п.д. вентиляторов изменяет­ ся в пределах от 0,5 до 0,9 за счет гидравлических и механиче­ ских потерь; объемные потери в осевых вентиляторах практически отсутствуют.

Законы пропорциональности центробежных вентиляторов приме­ нимы также и для осевых.

Регулирование производительности осевых вентиляторов может производиться изменением числа оборотов, поворотом рабочих ло­ паток, направляющим аппаратом и с помощью дросселирования.

Наиболее эффективен первый способ. Регулирование работы осевого вентилятора поворотом лопаток рабочего колеса дости­ гается изменением угла их поворота от 0 до 45°. При этом каж­ дую лопатку поворачивают отдельно на требуемый угол; устройства для одновременного поворота лопаток не нашли применения по причине их сложности. Регулирование работы направляющим аппа­ ратом осуществляется так же, как и в случае центробежного вен­ тилятора.

Дроссельное регулирование неэкономично, потому что при по­ нижении производительности этим путем мощность возрастает (рис.8.3). Поэтому расход энергии на единицу объема перемещаемой среды при регулировании этим способом несколько увеличивается.

Лопатки осевых вентиляторов могут быть аэродинамического профиля - с закрученной (винтовой) лопастью и упрощенные - с цилиндрической лопастью постоянной ширины и постоянным углом установки по длине. Последние проще в изготовлении, но имеют низкий к.п.д. и меньший коэффициент давления.

Для обеспечения более эффективной работы осевой вентилятор следует устанавливать на прямолинейном участке воздухопровода и не рекомендуется его устанавливать непосредственно после расширяющихся участков. Установка за диффузором цилиндрическо­ го участка трубы также повышает эффективность работы осевого вентилятора. Стыки между цилиндрической частью кожуха вентиля­ тора и диффузором должны быть гладкими.