Промишлени осови вентилатори

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 4, 2013

Осовите вентилатори са често използвано решение за различни промишлени приложения поради постиганата от тях висока ефективност и добрите им аеродинамични характеристики.

Те са биват предпочитани при необходимост от преместване на големи количества въздух при ниско налягане. При необходимост осовите вентилатори могат да осигурят също и високо налягане и високи скорости на въздушния поток.

Те са широко използвани както във вентилационни инсталации, така и в индустриално оборудване като охладителни кули, например.

Конструктивни особености
Осовите вентилатори се отличават със сравнително проста конструкция, включваща основно два елемента – осово работно колело и кожух. Работното колело е с различен брой лопатки, които обикновено варират от 2 до 12.

Задвижването на вентилаторите обикновено е посредством електродвигател, които е вграден в самия вентилатор. Самото работно колело обикновено се монтира на вала на електродвигателя. Характерно за този тип вентилатори е, че потокът въздух, постъпващ във въртящото се работно колело, не променя направлението си на движение и то се запазва успоредно на оста на въртене, поради което посоката на движение на засмуквания и нагнетявания въздух съвпадат.

Осовите вентилатори в сравнение с другите конструкции вентилатори се отличават с редица предимства.

Сред тях, освен сравнително елементарна конструкция, е и високата надеждност, която до голяма степен се дължи на факта, че електродвигателите, използвани за задвижване на вентилаторите, обикновено са оборудвани със защита от претоварване и намотките са с допълнителна защита срещу влага.

Широкото им използване в промишлеността се дължи и на постигания висок коефициент на полезно действие и на добрите им аеродинамични характеристики.
В зависимост от състава на преместваната среда, материалите от които са изработени и предназначението им, осовите вентилатори обикновено се подразделят на осови вентилатори с общо и такива със специално предназначение.

Осовите вентилатори с общо предназначение обикновено са изработени от въглеродна стомана и се използват основно за придвижване на чист или нискозапрашен въздух и други невзривоопасни газове с температура до 40 °С, несъдържащи взривоопасни вещества, лепкави и влакнести материали.

Ограниченията по отношение на температурата на потока са свързани със запазване на подходящи условия за охлаждането на намотките на електродвигателя, които биват обтичани от преминаващия поток.

Към осовите вентилатори със специално предназначение се отнасят вентилаторите, използвани за транспортиране на взривоопасни и агресивни газове, вентилаторите за мини и вентилаторите, използвани за тунелна вентилация, осовите вентилатори за охладителни кули, вградените в технологично оборудване и други.

Взривозащитени и противодимни осови вентилатори
Осовите взривозащитени вентилатори са широко използвани за транспортиране на газови взривоопасни смеси с температура до 40 °С, несъдържащи лепкави вещества и влакнести материали. Сред изискванията към пренасяните газовите потоци са и да не са корозионно агресивни към използвания материал за вентилатора и да не съдържат прах и други твърди примеси.

За изработването им се използват различни материали. Често корпусът е от стомана, а лопатките на работното колело са от алуминий, пластмаса и други.
Противодимните осови вентилатори са предназначени основно за отделяне на димни газове и за подаване на въздух в противопожарни вентилационни системи.

Основно тяхно приложение е отвеждането на отделящите се при пожар димни газове, които не съдържат взривоопасни или лепкави вещества и влакнести материали.
Сред основните изисквания към противодимните вентилатори е те да могат да преместват въздушни потоци с температура в диапазона от 400 до 600 °С.

Обикновено е необходимо противодимният вентилатор да е в състояние да изсмуква димни газове с температура от порядъка на 400 °С в продължение на 120 минути. При температура на димните газове от порядъка на 600 °С е необходимо да осигури безпроблемно изсмукване за период не по-малък от 90 минути.

По отношение на околната среда противодимните вентилатори обикновено следва да са устойчиви на вариации на температура в диапазона от -40 до +40 °С. Този диапазон се съобразява с конкретните климатични условия.

Използването на противодимни вентилатори позволява при възникване на пожар бързо, лесно и ефективно да се контролира разпространението на дима и да се организира неговото своевременно отвеждане. Тези вентилатори намират приложение както в противодимните вентилационни инсталации на промишлени и производствени сгради, така и при изграждането на подобни инсталации в административни, обществени и жилищни сгради.

Добре е да се има предвид обаче, че противодимните вентилатори не са подходящи и за преместване на корозионно агресивни въздушни потоци, които биха могли да предизвикват ускорена корозия на материала. Не е желателно използването им и за въздушни потоци, съдържащи взривоопасни вещества, както и лепкави и влакнести материали.

Осовите вентилатори, предназначени за подаване на въздух в помещенията, се използват за създаване на надналягане и предотвратяване на проникването на дим в стълбищните клетки и в асансьорните шахти, което дава възможност за евакуация на хората при пожар.

Вентилация на подземни мини и транспортни тунели
Осовите вентилатори се използват и за осигуряване на добра вентилация в подземни мини. Сред изискванията към конструкцията на вентилаторите, използвани за местна вентилация на подземни мини, е те да са взривобезообапсни, компактни и с малко тегло. Необходимо е да осигуряват устойчива работа в широк диапазон от изменение на дебита въздух, да са лесни за обслужване и мобилни.

Вентилаторите, използвани за подаване на пресен въздух в близки до повърхността галерии, обикновено се монтират на повърхността и осигуряват цялото количество въздух, преминаващо през вентилационната мрежа.
Вентилаторите, използвани за вентилиране на автотранспортни и железопътни тунели, са предназначени основно за отвеждане на отделящите се в процеса на експлоатация на тунела вредности като топлина, влага, прах и газове.

Също така те поддържат в тунела необходимите метеорологични условия и химичен състав на въздуха.
Все по-широко приложение при вентилацията на тунели се използват струйни вентилационни системи, базирани на реверсивни струйни вентилатори. Струйните вентилатори представляват аксиални вентилатори със свободна входяща и изходяща част. Те се поставят на тавана или в ниши в горната част на тунела.

Реверсивните струйни вентилатори променят автоматично посоката на действие в зависимост от посоката на естественото въздушно течение в тунела. Разполагат се в групи от 1 до 4 броя в едно напречно сечение. 

За градски тунели изхвърлянето на замърсения въздух често се реализира с големи осови вентилатори, разположени в близост до изхода в смукателни въздуховоди, като по този начин се постига поддържане на емисиите от вредни вещества на изхода в приемливи нива. За по-дълги тунели с надлъжната вентилация по-често се използва секционна надлъжна вентилация.

В този случай дължината на тунела е подразделена на няколко секции. В края на всеки сектор замърсеният тунелен въздух се изхвърля през тръби с помощта на аксиални вентилатори и в същото време се подава свеж въздух в съседната секция. С тези мерки може да бъде по-добре контролиран и възникнал огън в тунела.

Струйните вентилатори все по-често са използвани и при вентилацията на подземни паркинги и гаражи. Според специалисти при добро проектиране на системите струйните вентилационни системи могат да се използват не само за вентилиране на въглероден оксид и изсмукване на пушек, но и за насочване на дима в случай на пожар.

Използвани методи за регулиране на дебита
Параметрите, характеризиращи работата на един вентилатор, са добре познати и включват дебит (обемен дебит), ефективна (полезна) мощност, консумирана мощност, динамично налягане, статично налягане, пълно налягане. За всеки вентилатор дебитът се определя еднозначно от работната му точка. В практиката обаче често се налага дебитът на вентилатора да бъде променен.

Регулирането на дебита на при осовите вентилатори обикновено е чрез изменение на честотата на въртене на работното колело, посредством промяна на ъгъла на лопатки на работното колело, чрез промяна на ъгъла на лопатките на направляващия апарат, чрез дроселиране.

Дроселирането е метод, който се счита за не особено ефективен. Той е лесно приложим, но води до хидравлични загуби.
Регулирането на дебита посредством промяна на ъгъла на монтаж на лопатките на работното колело е често използван метод.

Използването му в практиката се определя от икономичността и безопасността при работа. Постига се сравнително добро регулиране при запазване на добро К.П.Д. В този случай обаче е необходимо конструкцията на вентилатора да позволява изменение на ъгъла на монтаж на лопатките. На практика изменението на ъгъла обикновено варира в граните от 15 до 45о.

Регулирането на дебита чрез промяна на ъгъла на лопатките на направляващия апарат е широко използван метод за управление на вентилатори с фиксиран ъгъл на лопатките. Той се счита за сравнително ефективен метод, тъй като се достига значително изменение на консумираната от вентилатора енергия.

Добре е да се има предвид обаче, че използването на този метод на регулиране се счита за подходящо при достатъчно голям ъгъл на монтаж на лопатките на работното колело, обикновено над 30о. При малък ъгъл ефектът от регулирането рязко намалява.
Регулирането посредством изменение на честотата на въртене на работното колело се приема за един от най-икономичните методи. Той обаче е сравнително рядко използван в практиката поради трудното му реализиране.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top