Задвижване на вентилатори

Предимства и недостатъци на директното и индиректното задвижване

   Вентилаторите са сред най-широко използваните хидравлични машини. Намират широко приложение в различни сфери на индустрията като енергетика, металургия, химическа промишленост. Явяват се основен елемент на отоплителни, вентилационни и климатични инсталации. По своето предназначение вентилаторите представляват работни хидравлични машини, с които се транспортират въздушни потоци, газови и парни среди, праховъздушни смеси и други. Обикновено се подразделят основно на осови и центробежни. Както е известно, в осовите вентилатори потокът въздух, постъпващ във въртящото се работно колело, не променя своето направление на движение и то се запазва успоредно на оста на въртене. При центробежните вентилатори въздухът постъпва във вентилатора, движейки се по оста на въртене, но променя посоката си и излиза, насочен радиално (отклонява се на 90о). Според начина си на задвижване, вентилаторите биват с директно задвижване, когато електродвигателят е вграден в самия вентилатор и със задвижване посредством предавка, като обикновено се използва ремъчна предавка. Изборът на директно или индиректно задвижван вентилатор оказва влияние върху ефективността на системата, нейната надеждност, експлоатационни характеристики. И двата начина имат своите предимства и недостатъци и докато в някои специфични приложения се препоръчва използването на вентилатори с определен начин на задвижване, то в други приложения има възможност за избор между двата.

Видове задвижващи механизми
Задвижването на вентилатора определя ротационната скорост на работното колело на вентилатора и степента, до която тази скорост може да варира. При директно задвижваните вентилатори директното свързване на работното колело на вентилатора към вала на електродвигателя на практика означава, че скоростта на работното колело на вентилатора е идентична с ротационната скорост на двигателя. При този начин на задвижване, скоростта на вентилатора може да варира само ако скоростта на двигателя може да бъде регулирана. При индиректното задвижване обикновено се използва ремък, пренасящ механичната енергия от двигателя към вентилатора. Ремъкът свързва ремъчните шайби, монтирани върху вала на работното колело и върху вала на електродвигателя. Съотношението на диаметъра на шайбата на вала на електродвигателя към диаметъра на ремъчната шайба на работното колело определя скоростта на въртене на работното колело на вентилатора. Обикновено скоростта на работното колело при ремъчно задвижваните вентилатори е точно определена, освен ако не се получи приплъзване на ремъка, което може да доведе до намаляване на скоростта на работното колело на вентилатора.

Директно или индиректно задвижване
Предимствата и недостатъците на директното и индиректното задвижване са широко дискутирана тема сред специалистите в областта. Сред характеристиките на ремъчното задвижване е възможността за регулиране на скоростта на двигателя, въпреки че загубите на ефективност варират от средно 15% за малките електродвигатели, до към 4% за големите. Ремъчно задвижваните вентилатори също така изискват редовна поддръжка. С износването на ремъка, около вентилатора се натрупва прах, което рефлектира в по-бързото замърсяване на филтрите във въздухообработващите централи, а при липсата на филтри, качеството на въздуха се влошава.
При директно задвижваните вентилатори, тъй като работното колело е свързано директно с вала на двигателя, не се наблюдават загубите, характерни за ремъчно задвижваните вентилатори. Също така, липсата на ремък, ремъчни шайби и лагери за вала, изисква по-малко поддръжка. По-малкото въртящи се елементи при директно задвижваните вентилатори рефлектира и в по-малки вибрации, предизвиквани от вентилатора.
Обикновено в специализираната литература се посочва, че в повечето случаи за центробежни вентилатори се препоръчва използването на ремъчно задвижване, тъй като ремъчната предавка дава няколко предимства като по-малките първоначални разходи, възможност за използване на по-високоскоростни двигатели, възможно е съобразяване на скоростта с необходимия обем въздух и статично налягане, и възможност за регулиране на скоростта чрез промяна на ремъчните шайби. По отношение на директното задвижване, от друга страна, в литературата е отбелязано, че когато е възможно, е добре да се избере директното задвижване. Основанията за това се предимствата на директното задвижване, свързани с по-малките съпътстващи разходи за аксесоари като ремъчни шайби, лагери и валове. Отбелязано е също, че при ремъчното задвижване се получават загуби в спирачната мощност, а смяната на ремъка е свързано с допълнителна нагласа и допълнителни производствени разходи. Директно задвижваните вентилатори също така показват значително по-ниски вибрационни характеристики в сравнение с ремъчно задвижваните центробежни вентилатори.
И за директно задвижваните вентилатори, и за индиректно задвижваните вентилатори потенциален източник на повреда се явява двигателят. Но докато за директно задвижваните с двигателя в общи линии слабите звена се изчерпват, то за индиректно задвижваните съществуват още няколко потенциално слаби места - ремък, ремъчни шайби, лагери и т. н.

Енергийни загуби
При повечето центробежни вентилатори, задвижвани с ремъчни предавки, се наблюдават загуби на енергия при предаването й от двигателя към вентилатора. Независимо от ефективността на дизайна, изпълнението и конфигурацията, включваща правилно инсталиране, поддържане при ремъчно задвижваните вентилатори средно около 10% от енергията се губи. В немалко случаи, при недобро конфигуриране тези загуби могат да бъдат и по-високи.
Двигателите като цяло, и при директно, и при индиректно задвижваните вентилатори, са източник на енергийни загуби.
Трудностите при регулирането на тяхната скорост също е сред причините за по-високите енергийни разходи. Възможност за ограничаване на тези загуби и повишаване на ефективността на системата е използването на честотни преобразуватели, които дават възможност за управление на скоростта на вентилатора. Могат да се използват и при директно, и при индиректно задвижваните вентилатори. Използването на честотни преобразуватели значително повишава енергийната ефективност на системата като цяло. Те дават възможност, посредством намаляване на скоростта на двигателя при намаляване на натоварването и необходимото количество въздух, да се намали консумацията на електроенергия. При промяна в обитаемостта на сградата, скоростта на вентилатора се променя в зависимост от натоварването.
За задвижване на вентилаторите могат да се използват и хидравлични или магнитни съединители, които позволяват управление на скоростта на работното колело на вентилатора независимо от скоростта на двигателя. В този случай управлението на скоростта на вентилатора често е интегрирано в автоматични системи за поддържане на необходимата скорост на работното му колело.