Тема 3.4 Характеристики. Регулирование центробежных вентиляторов

Характеристиками вентиляторов называют графики зависимостей напоров, мощности на валу и КПД от объёмной подачи.

Характеристики получаются непосредственным испытанием вентиляторов при постоянной частоте вращения и строятся для воздуха при = 1,2 кг/м.

При расчёте характеристик, построенных для нормальных условий и

= 50%, следует иметь в виду, что подача, напор и КПД остаются неизменными, а давление и мощность на валу изменяются пропорционально плотности газа, подаваемого вентилятором, т.е.

и .

Характеристики при переменной частоте вращения строятся по условиям подобия способом, указанным выше (раздел № 2).

На рис.3.4 и 3.5 даны типичные формы характеристик соответственно при п=const и п=var.

Рисунок 3.4 Размерная Рисунок 3.5 Размерная характеристика

характеристика вентилятора вентилятора при п=var

при п=const

В вентиляторостроении широко применяются безразмерные характеристики, общие для целой серии геометрически подобных машин. На рис.3.6 показана безразмерная характеристика вентиляторов Ц4 – 76, построенная по результатам испытаний модели с = 500 мм прип= 1200 об/мин.

Рисунок 3.6 Безразмерная характеристика вентилятора Ц4 – 76

Безразмерные характеристики очень удобны для расчёта рабочих параметров вентилятора из данной серии, имеющего диаметр рабочего колеса и работающего прип об/мин.

Расчёт ведёт по формула (раздел № 2)

; ;;

; ;;.

Формы характеристик вентиляторов определяются аэродинамикой их проточной части: в основном отношением , выходным углом лопастии формой её профиля. На рис.3.7 показаны три типа характеристик давлений вентиляторов. Из них интересна характеристика седлообразной формы1, свойственной вентиляторам с большим углом и малой радиальной протяжённость лопастей (малое).

ГОСТ и ведомственные указания запрещают эксплуатацию вентиляторов при . Это требование исключает из эксплуатации начальный участок седлообразной характеристики при малых подачах.

Работа вентиляторов с седлообразной формой характеристики на сеть со значительным статическим напором в ряде случаев является неустойчивой. Это обстоятельство указывает на нежелательное применение вентиляторов с седлообразной формой характеристики.

Рисунок 3.7 Характеристики вентиляторов: 1 – вентилятор СТД № 8; 2 – вентилятор Ц6 – 46; 3 – вентилятор ВРН № 4.

Регулирование подачи вентиляторов можно производить следующими способами:

1) изменением частоты вращения вала вентилятора;

2) дросселированием на входе и выходе вентилятора;

3) направляющими аппаратами различной конструкции на входе.

Первый способ требует применение электродвигателей с переменной частотой вращения (коллекторных или двухскоростных). Возможно применение двигателей с постоянной частотой вращения при включении между валами двигателя и вентилятора вариатора частоты вращения (обычно гидромуфты).

В обоих этих вариантах вентиляторная установка усложняется и удорожает, и поэтому такой способ регулирования применяется только для крупных вентиляторов в особо ответственных установках.

В некоторых случаях для привода вентиляторов применяют электродвигатели с фазовым ротором, в которых с помощью специальных контактных колец и реостата можно регулировать сопротивление в цепи ротора и таким образом изменять частоту вращения вала.

В настоящее время для регулирования подачи вентиляторов изменением частоты вращения приименяют приводные двигатели с тиристорными преобразователями частоты.

Этот метод регулирования подачи вентиляторов очень экономичен.

Второй способ применяется очень широко ввиду его конструктивной простоты. Вентиляторы малых и средних размеров, приводимые асинхронными короткозамкнутыми двигателями, регулируются этим способом.

Третий способ распространён для вентиляторов с большой подачей в шахтных установках, и особенно в стационарной теплоэнергетике (дутьевые вентиляторы, дымососы).

По затратам энергии на привод в режиме регулирования при одинаковых подачах указанные режимы не равноценны. Для любых типов вентиляторов худшим способом регулирования является дросселирование , дающее наибольшую затрату энергии. Сопоставление эффективности различных способов регулирования показано на рис. 3.8. Из графиков ясно, что при неглубоком регулировании подачи направляющие аппараты на входе и гидромуфта при почти эффективны; при глубоком регулировании установки си установки с гидромуфтой равноэффективны.

Рисунок 3.8 Изменение потребляемой мощности при различных способах регулирования: а – вентилятор ЦН – 53 с лопастями, отогнутыми назад; б – вентилятор ЦВ – 55 с лопастями, отогнутыми вперёд; 1 – дроссель; 2 – упрощённый направляющий аппарат; 3 – упрощённый осевой направляющий аппарат; 4 – осевой направляющий аппарат; 5 – гидромуфта; 6 – реостат в цепи ротора электродвигателя