Вопрос - ответ - Вентилятор и вентиляционное оборудовение

Промышленные вентиляторы используют для забора отработанного или загрязненного воздуха из помещения по воздуходувам и подачи свежего извне. Также, в зависимости от типа вентилятора данные устройства могут применяться для обогрева и кондиционирования воздуха, а также для обдува радиаторов охлаждения различных устройств.

Вентиляторы классифицируются по таким параметрам как: конструкция и принцип действия; в зависимости от величины полного давления; в зависимости от направления вращения рабочего колеса; от состава перемещаемой среды и по месту установки.

По способу монтажу вентиляторы промышленного назначения подразделяются на: канальные (устанавливаемые непосредственно в воздуховоде) и крышные вентиляторы (размещаемые на кровле). Кроме того, вентиляторы могут разделяться по способу установки: обычные или которые монтируются на специальной опоре.

Вентиляторы осевые предназначены для перемещения воздуха в системах вентиляции зданий. Они могут использоваться как для непосредственной установки в канал воздуховода, так и для настенной установки. Как и у радиальных вентиляторов, характеристики осевых вентиляторов показывают зависимость давления и мощности на валу и КПД от подачи.

Вентиляторы данного типа состоит из двух основным компонентов: корпуса и осевого рабочего колеса с лопатками. Рабочее колесо, в свою очередь, находится на валу электродвигателя, монтируемого непосредственно в самом воздуховоде. Иногда схема исполнения «корпус — рабочее колесо — привод» дополняется спрямляющим аппаратом, который преобразует динамическое давление, связанное со скоростью закручивания потока за рабочим колесом, в статическое. Этот конструктивный элемент осевого вентилятора позволяет повысить его давление и КПД в области рабочих режимов в среднем на 15–20 %.

Осевые вентиляторы промышленного назначения имеют такие отличительные особенности, как: несколько режимов работы, наличие системы регулирования температурного режима, компактные размеры, высокой надежностью в работе и длительным сроком эксплуатации. Благодаря высокой производительности вентиляторов, с их помощью можно рационализировать энергетические затраты на производстве.

Обозначение типа осевых вентиляторов общего назначения установлено действующим в настоящее время ГОСТом 11 442–90. Оно должно состоять из буквы «В» («вентилятор»), «О» («осевой»), как и в случае с радиальными вентиляторами, стократной величины коэффициента полного давления и величины быстроходности на режиме максимально полного КПД, округленных до целого числа. Номер вентилятора определяет его размер, т. е. диаметр рабочего колеса, выраженный в дециметрах. В предыдущей редакции (ГОСТ 5976–73) осевые вентиляторы общего назначения имели обозначение типа, состоящее из одной лишь буквы «В».

Аксиальный вентилятор имеет другое название – осевой вентилятор. Конструктивно данное устройство представляет собой колесо из лопастей (крыльчатка), которые прикреплены к втулке под некоторым углом к плоскости вращения. Это кольцо установлено в цилиндрическом кожухе. При вращении лопастей они захватывают воздух и перемещают его в осевом направлении.

Радиальный или центробежный радиатор – это устройство, предназначенное для движения воздуха и газовых смесей в системах кондиционирования, вентиляции и отопления воздуха на производственных предприятиях, а так же в коммерческих и жилых помещениях.

Конструктивно радиальный вентилятор состоит из трех главных частей: колеса с лопатками, спирального кожуха и станины с валом и подшипниками. Для приведения вентилятора в движение используется электрический двигатель. Основным элементом радиального вентилятора является колесо, состоящее из лопаток, переднего и заднего дисков, а также ступицы. Количество лопаток и то, как они загнуты — вперед или назад зависит от цели использования центробежного вентилятора.

В зависимости от полного давления, создаваемого при перемещении воздуха, центробежные вентиляторы делят на 3 группы: Высокого давления — 3000 — 12 000 Па; Среднего давления — 1000 — 3000 Па;. Низкого давления — до 1000 Па. Колесо вентилятора может вращаться по часовой стрелке или против нее (если смотреть на устройство с той стороны, откуда всасывается воздух), а радиальный вентилятор называется правого или левого вращения соответственно.

Подбирая центробежный вентилятор, необходимо учитывать с какой средой он будет взаимодействовать и какую нагрузку может выполнять. Так, вентиляторы обычного исполнения используются для ввода-вывода воздушную струю температурой до 80С, не содержащего агрессивных и липких веществ, с содержанием пыли и твердых примесей до 100 мг/м3. Если необходимо перемещать воздух, в котором твердых взвесей больше 100 мг/м3, следует брать радиальные вентиляторы специального исполнения — пылевые взрывобезопасного исполнения и устойчивые к коррозии. Также, следует учитывать производительность центробежного вентилятора, то есть, сколько воздуха он может переместить за единицу времени. При расчете этого показателя необходимо учитывать потери или подсосы воздуха в воздуховодах.

Стоимость вентилятора зависит от производительности, назначения, материала, из которого он изготовлен, места установки, наличия или отсутствия специального покрытия и других показателей.

Существует несколько основных видов вентиляторов, которые различаются по типу конструкции: осевые (аксиальные), центробежные (радиальные), диаметральные (тангенциальные), безлопастные (принципиально новый тип). Также, Также вентиляторы разделяют по способу исполнения: многозональные, канальные, крышные и потолочные.

В настоящее время многие производители выпускают высокоэкономичные осевые вентиляторы промышленного назначения, не требующие окраски, что значительно упрощает их дальнейшее обслуживание.

Пристенные вентиляторы дымоудаления устанавливаются на объектах различного функционального назначения. Благодаря универсальности использования данные установки можно монтировать непосредственно в обслуживаемом (т.е. защищаемом) помещении. Это является возможным благодаря специальной конструкции вентилятора: его огнестойкость, защитный кожух для электродвигателя, система охлаждения электродвигателя. И это не противоречит требованиям СП 7.13130.20013 п.7.12: « Вентиляторы для удаления продуктов горения следует размещать в отдельных помещениях с ограждающими строительными конструкциями с нормируемым пределом огнестойкости или непосредственно в защищаемых помещениях при специальном исполнении вентилятора ». Кроме того вентилятор может работать как с сетью воздуховодов системы вытяжной противодымной вентиляции, так и без сети. Вентилятор может быть размещен и вне здания — на наружной стене.

Главное преимущество таких моделей заключается в универсальности их использования и установки (внутри или снаружи помещения). Установка вентилятора не требует дополнительных работ, связанных с кровлей здания. При внутренней установке вентилятора необходимо предусмотреть дополнительный канал в стене для подачи воздуха, охлаждающего электродвигатель.

Пристенные вентиляторы могут быть широко использованы в любых отраслях, в том числе на строящихся промышленных объектах. При этом исполнение вентилятора должно быть взрывозащищенным. Применение взрывозащищенных вентиляторов особенно актуально на объектах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. При наличии сертификации по взрывозащите вентиляторы могут быть использованы для удаления продуктов горения из категорированных помещений и помещений зданий, расположенных на территории взрывоопасных установок.

Центробежные вентиляторы из алюминиевых сплавов, укомплектованные взрывозащитными электродвигателями, по уровню защиты от искрообразования относятся к вентиляторам с повышенной защитой, то есть к вентиляторам, в которых предусмотрены средства и меры, затрудняющие возникновение опасных искр. Вентиляторы предназначены для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей с температурой не выше 80º С, не вызывающих ускоренной коррозии проточной части вентиляторов, не содержащих взрывчатых веществ, взрывоопасной пыли, липких и волокнистых материалов с запыленностью не более 10 мг/м³.Температура окружающей среды должна быть в пределах от −40 до +45 °C. Вентиляторы с повышенной защитой от искрообразования предназначены для перемещения газопаровоздушных смесей 1-й и 2-й категории групп Т1, Т2, Т3 по классификации ПУЭ.

Многозональные центробежные вытяжные вентиляторы имеют специальный корпус, позволяющий подключить несколько всасывающих воздуховодов, вытягивающих воздух из разных зон. Зоной может быть отдельный вентканал, комната или даже часть большого помещения. Такие вентиляторы могут быть незаменимы на объектах, где следует сделать вытяжку из нескольких мест, а канал для выброса воздуха всего один. Многозональные вытяжные вентиляторы позволяют оптимизировать сеть воздуховодов, сократить количество дорогих фасонных изделий, используя при этом однотипные гибкие воздуховоды.

Энергосберегающие вентиляторы достигают максимальной эффективности свыше 70%. Таким образом, они потребляют лишь от 1/3 до 1/6 энергии, по сравнению с энергией, потребляемой другим обычным электродвигателем с экранированным полюсом. Но повышенная эффек- тивность влечет за собой уменьшение характерного для таких устройств нагрева в процессе работы, а, следовательно, в окружающее пространство выделяется меньше теплоты. Это дает дополнительную экономию энергии , поскольку с самого начала нужно закладывать меньшую мощность на охлаждение.

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания. Для этих целей, как правило, используют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям.

Вентиляторы монтируются на кровле зданий, площадь которой, как правило, не используется. Это позволяет отказаться от оборудования специальных помещений для размещения вентиляторов дымоудаления, и, как следствие, увеличить полезную площадь помещений. Кроме того, вентиляторы данного типа размещаются на шахте из строительного исполнения, что во многих случаях позволяет отказаться от прокладки вертикального воздуховода. Также явным преимуществом является то, что выброс воздуха производится непосредственно из вентилятора в окружающую среду, и нет необходимости использовать воздуховод для отвода продуктов горения от вентилятора.

При выборе конструкции корпуса вентилятора необходимо учитывать одно из требований нормативной документации: выброс в атмосферу следует предусматривать на высоте не менее 2 м от кровли из горючих материалов; допускается выброс продуктов горения на меньшей высоте при защите кровли негорючими материалами на расстоянии не менее 2 м от края выбросного отверстия.

Крышные радиальные вентиляторы выпускаются в двух исполнениях: с выбросом воздуха вверх и с выбросом в сторону. Такие вентиляторы устанавливаются на кровле зданий и служат для удаления возникающих при пожаре дымовоздушных смесей и одновременного отвода тепла за пределы помещения. Вентиляторы могут перемещать газы с температурой до 400 °С и до 600 °С в течение не менее 120 минут. Преимуществом вентилятора с выбросом в стороны является его относительно низкая стоимость. Достоинство вентилятора с выбросом вверх – более высокое расположения отметки выброса продуктов горения относительно уровня кровли. Представители этого типа предназначены для удаления образующихся при пожаре дымовоздушных смесей, не содержащих взрывоопасных материалов. Применяются в стационарных аварийных системах вытяжной вентиляции.

При расчете и подборе вентиляторов дымоудаления следует учитывать то, что все характеристики, представленные в каталоге производителя, соответствуют нормальному атмосферному давлению и температуре воздуха 20 o С. Для пересчета характеристик вентилятора на температуру удаляемого дыма, необходимо давление умножить на коэффициент 293/(273+Т), где Т – значение температуры удаляемого дыма в o С. При подборе вентилятора для одной рабочей точки подходят, как правило, несколько вентиляторов. Как один из вариантов следует выбрать тот вентилятор, у которого меньше номинальная мощность двигателя, если эта характеристика актуальна. В противном случае рекомендуется принимать тот вентилятор, размер которого меньше - с целью удешевления его стоимости.

Необходимо также помнить, что в разных точках рабочей кривой вентилятор потребляет разную мощность, то есть номинальная мощность двигателя зависит от характеристики сети.

Для управления работой вентилятора данного типа используется специальный щит управления. Сигнал для включения вентилятора приходит на щит управления со щита пожарной автоматики. Как правило, вентилятор дымоудаления используется только в противодымной вентиляции, но иногда может применяться в системах общеобменной вентиляции. В этом случае применяется частотный преобразователь, который, при получении сигнала со щита пожарной автоматики, увеличивает скорость вращения вентилятора. Данная схема достаточно выгодна, поскольку позволяет отказаться от дополнительной системы общеобменной вентиляции, используя только систему дымоудаления.

Если несколько вентиляторов включаются параллельно от сети электроснабжения таким образом, что ток линии данной компоновки находится в диапазоне от 16 до 75А, такая компоновка должна соответствовать требованиям стандарта IEC 61000-3-12 при условии, что напряжение питания при коротком замыкании - Ssc в точке подключения потребительской системы к коммунальной системе электроснабжения, будет более, чем или равно 120 кратному номинальному выходному напряжению компоновки. Инженер по установке обязан обеспечить, при необходимости проконсультировавшись с оператором сети электроснабжения, подключение устройства только к точке соединения с величиной Ssc, которое больше, чем или равно 120 кратному номинальному выходному напряжению компоновки.

Проверку на безопасность промышленных вентиляторов рекомендуется выполнять не реже, чем 2 раза в год. При этом, специалист визуально должен проверить: вентилятор на повреждение, защитный корпус от случайного контакта с посторонними предметами, крепление вентилятора, монтаж соединительных кабелей и их целостность, монтаж защитного заземляющего соединения, изоляцию кабелей.

Многозональный вентилятор предназначен для одновременного удаления воздуха из нескольких зон (помещений). Многозональные центробежные вытяжные вентиляторы имеют специальный корпус, позволяющий подключить несколько всасывающих воздуховодов, вытягивающих воздух из разных зон. Зоной может быть отдельный вентканал, комната или даже часть большого помещения. Такие вентиляторы могут быть незаменимы на объектах, где следует сделать вытяжку из нескольких мест, а канал для выброса воздуха всего один. Многозональные вытяжные вентиляторы позволяют оптимизировать сеть воздуховодов, сократить количество дорогих фасонных изделий, используя при этом однотипные гибкие воздуховоды.

Перегрев электронных компонентов вентилятора или двигателя может происходить по нескольким причинам: температура окружающей среды слишком высокая; недостаточное охлаждение вентилятора; недопустимый эксплуатационный режим. Возможным способом устранения могут стать следующие действия: уменьшение температуры окружающей среды, возврат устройства в исходное положение, уменьшая при этом входной сигнал управления до 0.

Данная ситуация может возникнуть вследствие разбалансирования вращающихся частей. Если она возникла, следует прочистить устройство. Если разбалансировка продолжает наблюдаться после прочистки, необходима замена устройства.

Данный случай может возникнуть в случае механической блокировки двигателя, или из-за перебоев электроснабжения. Чтобы устранить неисправность, потребуется отключение вентилятора от электроснабжения и устранение блокировки. После этого необходимо проверить питающее напряжение сети электроснабжения, восстановить подачу питания и подать управляющий сигнал.

Если устройство не используется в течение некоторого времени, например, при нахождении на складе, рекомендуется подключение устройства, по крайней мере, на 2 часа, чтобы дать испариться любому конденсату и обеспечить работу подшипников.

Для 3-фазных типов устройств и типов с действующей коррекцией коэффициента мощности (PFC), разрешаются только универсальные (типа B) защитные устройства по остаточному току (RCD). Для 1-фазных типов без коррекции коэффициента мощности, может использоваться универсальное защитное устройство по остаточному току (типа А). Подобно преобразователям частоты, защитные устройства по остаточному току не могут обеспечить безопасность персонала во время эксплуатации устройства.

При отсутствии предохранительного устройства и защитных функций есть опасность получения травм персонала. Основные правила эксплуатации вентиляторов промышленного назначения: использование приборов только с зафиксированной защитой и защитной решеткой. Защита должна выдерживать кинетическую энергию лопасти вентилятора. Вентилятор должен иметь надлежащее закрепление. Если обнаружено отсутствие или неэффективность защитной функции, вентилятор следует отключить и произвести восстановление защитных функций или закрепление на поверхности.

По направлению вращения рабочего колеса вентиляторы изготавливаются: левого вращения и правого вращения. Вентилятор левого вращения – это вентилятор с рабочим колесом, вращающимся по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя; Вентилятор правого вращения – это вентилятор с рабочим колесом, вращающимся против часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя.

Существует почасовая кратность воздухообмена по типам помещения: Банки 2-4 обменов/час, офисы 5-7, кинотеатры и театры - 7-9, фабрики профессиональные кухни ресторанов - 15-12, бары, кафе, пивные залы - 9-11, литейные и металлообрабатывающие цеха - 20-40, гаражи и авторемонтные мастерские - 6-8, лаборатории (только обмен воздуха) - 5-10, красильные цехи (промышленные) - 25-40, красильные мастерские (химчистки) - 15-25, туалеты (общественные) - 10-12, столовые на предприятиях - 5-9, больницы/клиники - 4-6.

Производительность - это расход воздуха, который может переместить вентилятор за определенный промежуток времени, м3/час.

Динамическое давление Pd - это кинетическая энергия потока, отнесенная к 1 м3 воздуха. Это давление всегда положительное и определяется в зависимости от скорости воздуха в воздухопроводе. Статическое давление Ps - это потенциальная энергия 1 м3 воздуха в рассматриваемом сечении, это давление потока воздуха на стенки воздуховода, перпендикулярно им. Это давление положительно тогда, когда оно больше атмосферного. Полное давление Pv - это сумма статического Ps и динамического Pd давления.

В конструкциях коррозионно-стойких вентиляторов, предназначенных для перемещения агрессивных смесей, применяются материалы, стойкие к этим смесям (нержавеющая сталь, титановые сплавы, винипласт, полипропилен), либо их проточная часть напыляется антикоррозионными покрытиями. Такими материалами являются нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т и титановый сплав ВТ 1-0. Область применения вентиляторов из нержавеющей стали резко ограничена их недостаточно высокими антикоррозионными свойствами. Для ряда агрессивных сред срок службы этих вентиляторов составляет 4 - 6 мес, а иногда и меньше.

Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха с различными механическими примесями, называются пылевыми. В обозначение этих вентиляторов добавлена буква П. Пылевые вентиляторы предназначены для перемещения невзрывоопасных неабразивных пылегазовоздушных смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистой стали обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой не выше 80 °С, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов и с содержанием механических примесей в перемещаемой среде до 1 кг/м3. Пылевые вентиляторы применяются для удаления древесных стружек, металлической пыли от станков, а также в системах пневмотранспорта зерна и для других целей.

Вентиляторы из титанового сплава могут использоваться во всех средах, где происходит пассивация поверхности в результате образования окислов, гидридов и сульфоокисных соединений титана. Такие вентиляторы нельзя применять в газовоздушных средах, содержащих пары фтористоводородной и плавиковой кислот, фтора и брома, а также сухие хлор и йод. Однако следует отметить, что решить проблему борьбы с коррозией титановые вентиляторы не могут, так как промышленность выпускает их в ограниченном количестве.

В зависимости от полного давления, создаваемого при номинальном режиме, в соответствии с ГОСТ 5976 - 73 с изм. вентиляторы подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления. Вентиляторы низкого давления создают полное давление до 1000 Па. К ним относятся вентиляторы большой и средней быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Допустимая окружная скорость для таких колес не превышает 50 м/с. Вентиляторы среднего давления создают полное давление до 3000 Па. Лопатки этих вентиляторов могут быть загнуты как по направлению вращения колеса, так и против направления его вращения. Максимальная окружная скорость рабочего колеса может достигать 80 м/с. Вентиляторы высокого давления создают полное давление свыше 3000 Па.

К вентиляторам средней быстроходности относятся как вентиляторы с колесом барабанного типа с загнутыми вперед лопатками и большим диаметром входа, у которых коэффициенты давления близки к максимально возможным (j~3), а КПД достигает лишь 0,73, так и вентиляторы, имеющие рабочие колеса значительно меньшей ширины с загнутыми назад лопатками, небольшими коэффициентами давления (j~1) и КПД, достигающим 0,87.

Вентиляторы общепромышленного применения предназначены для подачи воздуха в вагранки, печи, вентиляционные системы зерновых элеваторов и глубоких шахт, в установки пневмотранспорта эжекционного типа. Температура перемещаемой газовоздушной смеси не выше 80 °С, запыленность до 100 мг/куб.м.

Какой присоединительный элемент к сети используется для вентиляторов, работающих на всасывание?

Для вентиляторных установок, работающих на всасывание, присоединительными элементами к сети могут быть: входная коробка или входное колено для присоединения вентилятора к каналу, идущему от устья вентиляционной шахты; выходная часть, состоящая из примыкающего к вентилятору диффузора и поворотного участка за ним. Иногда за диффузором устанавливается шумоглушитель.

Вентиляторы тоннельной вентиляции служат для удаления выделяющихся в процессе эксплуатации теплоты, влаги, пыли и газов, а также поддержания в транспортных тоннелях требуемых метеорологических условий и химического состава воздуха. Работа вентиляторных установок тоннельной вентиляции сопровождается поршневым воздействием транспортных средств (поездов метрополитена и железнодорожных поездов, автомобильного транспорта).

Для перемещения взрывоопасных примесей применяют вентиляторы, выполненные из разнородных металлов: проточная часть выполнена из стали (рабочее колесо) и латуни (в корпусе имеется обечайка в зоне расположения рабочего колеса). При этом перемещаемая среда не должна иметь температуру выше 40°С, вызывать ускоренную коррозию материалов проточной части вентиляторов, содержать пыль и другие твердые примеси в количестве более 10 мг/м3, а также взрывоопасную пыль, липкие и волокнистые материалы.

По назначению осевые вентиляторы делят на вентиляторы общего назначения и специальные. Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения чистого или мало запыленного воздуха, не содержащего взрывоопасных веществ, липкой, волокнистой и цементирующей пыли и агрессивных веществ при температуре до 40°С. Температурный предел принят из тех соображений, что при более высоких температурах значительно ухудшаются условия теплоотдачи обмоток электродвигателя, находящегося обычно в потоке перемещаемого газа. К специальным вентиляторам относят вентиляторы, не используемые в обычных системах обще обменной вентиляции гражданских и промышленных зданий. Это вентиляторы, используемые для перемещения взрывоопасных и агрессивных примесей, шахтные вентиляторы и вентиляторы тоннельной вентиляции, потолочные вентиляторы, вентиляторы градирен, вентиляторы, встроенные в технологическое оборудование, и т. д.