1.3.2. Характеристики и регулирование подачи центробежных вентиляторов
Характеристиками вентиляторов называют графики зависимостей напоров, мощности на валу и КПД от объемной подачи. Характеристики получают по результатам непосредственных испытаний вентиляторов при постоянной частоте вращения и строят для воздуха с = 1,2 кг/м3.
Регулирование подачи вентиляторов можно производить:
1. Изменением частоты вращения вала вентилятора;
2. Дросселированием на входе и выходе вентилятора;
3. Направляющим аппаратом различных конструкций на входе.
Первый способ требует применения электродвигателей с переменной частотой вращения (коллекторных или двухскоростных). Возможно применение двигателей с постоянной частотой вращения при включении между валами двигателя и вентилятора как вариатора частоты вращения (обычно гидромуфты). В обоих вариантах вентиляторная установка усложняется и удорожается, 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 применяют приводные двигатели с теристорными преобразователями частоты.
Второй способ применяется очень широко ввиду его конструктивной простоты. Например, вентиляторы малых и средних размеров, приводимые асинхронными короткозамкнутыми двигателями, регулируются этим единственно доступным для них способом.
Третий способ распространен для вентиляторов с большой подачей в шахтных установках и, особенно в станционной теплоэнергетике (дутьевые вентиляторы, дымососы).
По затратам энергии на привод в режимах регулирования при одинаковых подачах указанные способы неравноценны.
Для любых типов вентиляторов худшим способом регулирования является дроссельный, требующий наибольших затрат энергии.
1.3.3. Конструктивное выполнение вентиляторов общего назначения
Конструкция вентилятора определяется его аэродинамической схемой, под которой понимается схематический чертеж его проточной части с указанием основных размеров в долях наружного диаметра колеса.
Конструктивная форма и размеры вентилятора определяются его подачей, давлением и частотой вращения.
Формы рабочих колес вентиляторов даны на рисунке 2.
Рисунок 2 – Формы рабочих колес центробежных вентиляторов
а – барабанная; б – кольцевая, в, г – с коническими покрывающими дисками;д, е – соответственно однодисковых и бездисковых.
Формы, показанные на рис. 2а, б, свойственны вентиляторам низкого давления с лопатками, загнутыми вперед; формы, приведенные на рис. 2б–г, характерны для вентиляторов низкого, среднего и высокого давлений с лопатками, загнутыми назад.
Форма, показанная на рис. 2г, применяется для колес большой подачи и находит применение, в частности, для дутьевых вентиляторов и дымососов ТЭС.
Открытые однодисковые и бездисковые колеса форм (рис. 2д, е) применяются в пылевых вентиляторах, служащих для подачи смесей газов с твердыми частицами, например в системах пылеприготовления ТЭС.
В вентиляторах применяются все три типа лопастей.
По назначению вентиляторы подразделяются на следующие группы: вентиляторы общего назначения (Ц); вентиляторы дутьевые (БД); дымососы (Д); вентиляторы горячего дутья (ВГД); вентиляторы мельничные (ВМ); вентиляторы специального назначения.
По направлению вращения рабочего колеса различают вентиляторы правого вращения (колесо вращается по направлению движения часовой стрелки, если смотреть со стороны привода) и левого вращения. По направлению выхода газа вентиляторы изготовляются с различными положениями корпуса.
Вентиляторы общего назначения по полному давлению, создаваемому при номинальном режиме, подразделяются на вентиляторы низкого (до 1 кПа), среднего (от 1 до 3 кПа) и высокого (свыше 3 кПа) давления.
К вентиляторам низкого давления относятся вентиляторы средней и большой быстроходности. Рабочие колеса этих вентиляторов имеют широкие листовые лопатки. Окружная скорость вращения колес составляет менее 50 м/с.
Вентиляторы низкого давления используются в вентиляционных системах.
Вентиляторы среднего давления имеют окружную скорость до 80 м/с, лопатки этих вентиляторов выполняются как загнутыми вперед, так и назад и применяются как в вентиляционных, так и технологических установках различного назначения.
Вентиляторы высокого давления имеют окружную скорость свыше 80 м/с, лопатки загнуты назад.
Широкое применение в промышленности получили вентиляторы общего назначения, которые используются для перемещения воздуха и неагрессивных газов с температурой до 80 °С, не содержащих вредных веществ, волокнистых материалов, а также твердых примесей в количестве более 100 мг/м3. Это одноступенчатые со спиральными корпусами и горизонтально расположенной осью вращения машины, которые имеют рабочие колеса диаметром от 200 до 3150 мм (указаны на рисунке 3) и обеспечивают производительность до 30 м3/с и давление до 11 кПа.
Рисунок 3 – Центробежный вентилятор общепромышленного назначения:
1 – входной патрубок; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 – вал; 5 – стойка; 6 – подшипники; 7 – шкив; 8 – фланец выходного патрубка.
Вентиляторы общего назначения маркируются аналогично центробежным вентиляторам. Например, вентилятор с диаметром рабочего колеса 800 мм, имеющий при максимальном КПД р = 0,86 и ns = 70, обозначается Ц4–70 №8. Вентиляторы общего назначения выпускаются по четырем основным аэродинамическим схемам: Ц4–70, Ц4–76, Ц14–46, Ц10–28.