_002.jpg/1280px-Inside_detail_of_DEMACO_DTC-1000_Treatment_Center_for_Fresh_Pasta_Production_(October_1995)_002.jpg)
Промышленные вентиляторы и воздуходувки — это машины, чья основная функция заключается в обеспечении и размещении большого потока воздуха или газа в различных частях здания или других конструкций. Это достигается вращением ряда лопастей, соединенных со ступицей и валом и приводимых в действие двигателем или турбиной . Расход этих механических вентиляторов варьируется от приблизительно 200 кубических футов (5,7 м 3 ) до 2 000 000 кубических футов (57 000 м 3 ) в минуту. Воздуходувка — это другое название вентилятора, который работает там, где сопротивление потоку в основном находится на выходной стороне вентилятора.
Существует множество применений для непрерывного потока воздуха или газа, который генерируют промышленные вентиляторы, включая сжигание , вентиляцию , аэрацию , транспортировку частиц, вытяжку, охлаждение, очистку воздуха и сушку , и это лишь некоторые из них. Обслуживаемые отрасли включают производство электроэнергии , контроль загрязнения , производство и обработку металла , производство цемента , горнодобывающую промышленность , нефтехимию , пищевую промышленность , криогенику и чистые помещения .
Большинство промышленных вентиляторов можно разделить на два основных типа: центробежные вентиляторы и осевые вентиляторы.
Центробежная конструкция использует центробежную силу, создаваемую вращающимся диском с лопатками, установленными под прямым углом к диску, для придания движения воздуху или газу и увеличения его давления. Сборка ступицы, диска и лопаток известна как колесо вентилятора и часто включает в себя другие компоненты с аэродинамическими или структурными функциями. Колесо центробежного вентилятора обычно находится в корпусе вентилятора в форме свитка, напоминающем раковину морского существа наутилуса с центральным отверстием. Воздух или газ внутри вращающегося вентилятора выбрасывается с внешней стороны колеса к выходному отверстию на самом большом диаметре корпуса. Это одновременно втягивает больше воздуха или газа в колесо через центральное отверстие. [1] Входные и выходные воздуховоды часто прикрепляются к корпусу вентилятора для подачи и/или выпуска воздуха или газа в соответствии с требованиями отрасли.
Существует множество разновидностей центробежных вентиляторов, диаметр рабочих колес которых может варьироваться от менее 3 см до более 16 футов (4,9 м).
Осевая конструкция использует осевые силы для достижения движения воздуха или газа, вращая центральную ступицу с лопастями, выступающими радиально от ее внешнего диаметра. Жидкость перемещается параллельно валу колеса вентилятора или оси вращения. Осевой вентилятор часто находится внутри короткого отрезка цилиндрического воздуховода, к которому могут быть подключены впускной и выпускной воздуховоды.
Осевые вентиляторы имеют рабочие колеса диаметром от менее фута (0,3 метра) до более 30 футов (9,1 м), хотя рабочие колеса осевых вентиляторов градирен могут превышать 82 фута (25 м) в диаметре.
В целом, осевые вентиляторы используются там, где главным требованием является большой объем потока, а центробежная конструкция — там, где требуется как поток, так и более высокое давление. Осевые вентиляторы обеспечивают огромный поток воздуха при низком давлении. Они втягивают воздух параллельно оси и выталкивают его прямо.
Существует несколько способов определения конструкции вентилятора для конкретного применения.
Для отраслей, где требования к применению не сильно различаются и применяемые конструкции вентиляторов имеют диаметр около 4 футов (1,2 метра) или меньше, можно выбрать стандартную или предварительно спроектированную конструкцию.
Если приложение включает более сложные спецификации или более крупный вентилятор, то проектирование на основе существующей конфигурации модели часто будет удовлетворять требованиям. Многие конфигурации моделей уже охватывают диапазон текущих отраслевых процессов. Выбирается соответствующая модель из каталога компании-производителя вентиляторов, и инженеры компании применяют правила проектирования для расчета размеров и выбора опций и материалов для желаемой производительности, прочности и рабочей среды.
Для некоторых применений требуется специальная индивидуальная конфигурация конструкции вентилятора, удовлетворяющая всем требованиям.
Все промышленные вентиляторы должны быть точно спроектированы для соответствия эксплуатационным характеристикам при сохранении структурной целостности. Для каждого применения существуют определенные требования к потоку и давлению. В зависимости от применения вентилятор может подвергаться воздействию высоких скоростей вращения, рабочей среды с едкими химикатами или абразивными воздушными потоками, а также экстремальных температур. Более крупные вентиляторы и более высокие скорости создают большие силы на вращающихся конструкциях; для безопасности и надежности конструкция должна исключать чрезмерные напряжения и возбуждаемые резонансные частоты. Программы компьютерного моделирования для вычислительной гидродинамики (CFD) и конечно-элементного анализа (FEA) часто используются в процессе проектирования в дополнение к лабораторным испытаниям модели. Даже после того, как вентилятор будет построен, проверка может продолжаться, используя тестирование производительности вентилятора для потока и давления, тестирование тензодатчиков для напряжений и испытания для регистрации резонансных частот вентилятора .
Типы вентиляторов и их подтипы являются отраслевым стандартом, признанным всеми основными производителями вентиляторов. [2]
Любой из этих подтипов вентиляторов может быть изготовлен с долговечной, устойчивой к эрозии футеровкой.
Airfoil ( воздушный профиль ) – вентиляторы с полыми лопатками с аэродинамическим профилем, используемые в широком спектре применений во многих отраслях промышленности, предназначены для использования в воздушных потоках, где требуется высокая эффективность и бесшумная работа. Они широко используются для непрерывной работы при температуре окружающей среды и повышенных температурах в приложениях с принудительной и вытяжной вентиляцией в металлургической, химической, энергетической, бумажной, горно-обогатительной, стекольной, ресурсосберегающей , мусоросжигательной и других отраслях промышленности по всему миру.
Обратная кривая – эти вентиляторы имеют эффективность, почти такую же высокую, как и конструкция с аэродинамическим профилем. Преимущество заключается в том, что их изогнутые пластинчатые лопатки одинарной толщины предотвращают возможность накопления частиц пыли внутри лопатки, как это может произойти с перфорированными аэродинамическими лопатками. Прочная конструкция обеспечивает работу с высокой скоростью вращения, и поэтому этот вентилятор часто используется в приложениях с высоким давлением.
Назад наклоненные – Эти вентиляторы имеют простые плоские лопасти, наклоненные назад, чтобы соответствовать схеме скорости воздуха, проходящего через колесо вентилятора, для высокоэффективной работы. Эти вентиляторы обычно используются в больших объемах, относительно низконапорных, чистых воздушных приложениях.
Радиальная лопатка – плоские лопатки этого типа расположены радиально. Эти прочные вентиляторы обеспечивают высокое давление при средней эффективности. Они часто оснащены эрозионно-стойкими вкладышами для продления срока службы ротора. Конструкция корпуса компактна, что позволяет минимизировать требования к площади пола.
Радиальные наконечники – эти вентиляторы имеют колеса, которые загнуты назад, но немного иначе, чем вентиляторы с загнутыми назад лопатками. Вентиляторы с загнутыми назад лопатками имеют колеса, лопатки которых загнуты наружу, в то время как лопатки вентиляторов с радиальными наконечниками загнуты внутрь и радиальны на своих кончиках (отсюда и название «радиальный наконечник»), при этом все еще находятся в конфигурации с загнутыми назад лопатками. Их кривизна также может рассматриваться как радиальная на кончиках, но постепенно наклоненная к направлению вращения. Эта прочная конструкция используется в приложениях с высокой скоростью потока, когда требования к давлению довольно высоки и необходима устойчивость к эрозии. Она обеспечивает среднюю эффективность. Распространенное применение – грязная сторона рукавного фильтра или осадителя. Конструкция более компактна, чем вентиляторы с аэродинамическим профилем, загнутые назад или наклоненные назад.
Лопастное колесо – это открытая конструкция рабочего колеса без кожухов. Хотя эффективность невелика, этот вентилятор хорошо подходит для применений с чрезвычайно высокой пылевой нагрузкой. Он может быть предложен с заменяемыми в полевых условиях лопастными вкладышами из керамической плитки или карбида вольфрама . Этот вентилятор также может использоваться в высокотемпературных приложениях.
Прямой изгиб – это рабочее колесо с «беличьей клеткой» создает самый высокий объемный расход (для заданной скорости окружности) среди всех центробежных вентиляторов. Поэтому оно часто имеет преимущество, предлагая наименьший физический пакет, доступный для данного применения. Этот тип вентилятора обычно используется в высокотемпературных печах. Однако эти вентиляторы могут использоваться только для транспортировки воздуха с низкой пылевой нагрузкой, поскольку они наиболее чувствительны к накоплению частиц, а также из-за большого количества лопаток, которые требуются для колес с прямым изгибом.
Промышленные вытяжные вентиляторы – это относительно недорогие, среднепроизводительные вентиляторы с круто наклонными плоскими лопатками для вытяжки газов, транспортировки стружки и т. д.
Предварительно спроектированные вентиляторы (PE) – серия вентиляторов с различными формами лопастей, которые обычно доступны только в стандартных размерах. Поскольку они предварительно спроектированы, эти вентиляторы могут быть доступны с относительно короткими сроками поставки. Часто предварительно спроектированные роторы с различными формами лопастей могут быть установлены в общий корпус. Они часто доступны в широком диапазоне требований к объему и давлению для удовлетворения потребностей многих приложений.
Воздуходувки высокого давления — это воздуходувки высокого давления и малого объема, используемые для подачи воздуха для горения в печах или для подачи «выдувного» воздуха для очистки и/или сушки.
Воздуходувки без пульсаций – эти воздуходувки высокого давления с малым объемом имеют пониженную тенденцию к «пульсации» (периодическому изменению расхода) даже при значительно сниженных скоростях вентилятора. Это позволяет использовать экстремальный диапазон (низкий расход) без значительной пульсации.
Механические воздуходувки для рекуперации пара. Эти специально разработанные центробежные вентиляторы предназначены для повышения температуры и давления насыщенного пара в замкнутой системе.
Воздуходувки для кислотного газа - Эти воздуходувки очень тяжелой конструкции подходят для входного давления от полного вакуума до 100 фунтов на кв. дюйм. Материалы выбираются с учетом коррозионной стойкости к обрабатываемым газам и частицам.
Специальные воздуходувки для технологических газов . Эти воздуходувки предназначены для нефтехимических процессов под высоким давлением.
Высокотемпературные осевые вентиляторы – это вентиляторы большого объема, предназначенные для работы при низком сопротивлении потоку в промышленных конвекционных печах. Они могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Чрезвычайно прочные, они чаще всего используются в высокотемпературных печах (до 1800 градусов по Фаренгейту).
Трубчатые осевые вентиляторы – это осевые вентиляторные агрегаты с рабочими колесами, расположенными в цилиндрических трубах, без впускных и выпускных заслонок.
Осевые вентиляторы – эти осевые вентиляторы обладают более высоким напором благодаря наличию неподвижных лопаток.
Осевые вентиляторы с переменным шагом – Лопасти этих осевых вентиляторов регулируются вручную, что позволяет изменять угол наклона лопасти. Это позволяет работать в гораздо более широком диапазоне соотношений объема и давления. Лопасти периодически регулируются для оптимизации эффективности путем подгонки шага лопасти под изменяющиеся условия применения. Эти вентиляторы часто используются в горнодобывающей промышленности.
Осевые вентиляторы с изменяемым шагом на ходу – они похожи на «осевые вентиляторы с изменяемым шагом», за исключением того, что они включают внутренний механизм, который позволяет регулировать шаг лопастей во время движения ротора вентилятора. Эти универсальные вентиляторы обеспечивают высокоэффективную работу во многих различных точках работы. Эта возможность мгновенной регулировки лопастей является преимуществом, которое возможно только с осевыми вентиляторами.
Вентиляторы охлаждения (также называемые «вентиляторами градирни») — это осевые вентиляторы, обычно большого диаметра, для низкого давления и больших объемов воздушного потока. Применяются в мокрых механических градирнях, конденсаторах пара с воздушным охлаждением, теплообменниках с воздушным охлаждением, радиаторах или аналогичных системах с воздушным охлаждением.
Вентиляторы смешанного потока - Модели потока газа, которые создают эти вентиляторы, напоминают комбинацию осевых и центробежных моделей, хотя колеса вентиляторов часто выглядят похожими на центробежные колеса. Существуют различные типы вентиляторов смешанного потока, включая газонепроницаемые вентиляторы высокого давления и воздуходувки.
Струйные вентиляторы используются для ежедневной вентиляции и удаления дыма в случае пожара (250 ® C/120 мин). Эти промышленные вентиляторы имеют симметричные лопасти рабочего колеса; 100% реверсивные с низким уровнем шума, двигатели IP55, класс изоляции H (версия для удаления дыма). Применение для вентиляции подвалов и туннелей и т. д.
Существует несколько способов управления расходом воздуха вентилятором, например, временное уменьшение расхода воздуха или газа; они могут применяться как к центробежным, так и к осевым вентиляторам.
Изменение скорости - Все описанные выше типы вентиляторов могут использоваться в сочетании с приводом переменной скорости. Это может быть регулируемый частотный контроллер переменного тока, двигатель постоянного тока и привод, привод паровой турбины или гидравлический привод переменной скорости («гидравлический привод»). Регулирование потока с помощью переменной скорости обычно более плавное и эффективное, чем с помощью управления заслонкой. Значительная экономия энергии (при снижении стоимости эксплуатации) возможна, если приводы вентиляторов с переменной скоростью используются для приложений, требующих работы с уменьшенным потоком в течение значительной части срока службы системы.
Промышленные заслонки . Эти устройства также позволяют регулировать объемный расход воздуха вентилятора во время работы с помощью панелей, чтобы направлять поток газа или ограничивать области входа или выхода.
Доступны различные варианты амортизаторов:
Заслонки с жалюзийным коробом на входе
Радиальные заслонки на входе
Регулируемые заслонки на входе (VIV)
Вихревые заслонки
Заслонки на выходе