Центробежный вентилятор

Обычный центробежный вентилятор представляет собой расположенное в спиральном кожухе колесо с рабочими лопастями, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие, попадает в каналы между лопастями и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается спиральным кожухом и направляется в его выпускное отверстие. Кожух также служит для преобразования динамического напора в статический. Для усиления напора за кожухом ставят диффузор. На рис. 2.5 представлен общий вид центробежного вентилятора.

 

Рис. 2.5 Общий вид центробежного вентилятора.

 

Обычное центробежное колесо состоит из лопастей, заднего диска, ступицы и переднего диска. Литую или точеную ступицу, предназначенную для насаживания колеса на вал, приклепывают, приворачивают или приваривают к заднему диску. К диску приклепывают лопасти. Передние кромки лопастей обычно крепят к переднему кольцу.

Вентиляторы специального назначения, например, пылевые, выполняют с консольным расположением лопастей без переднего кольца, а в некоторых случаях и без заднего диска (открытое колесо). Колеса чаще всего склепывают из листового металла (могут быть и литыми). Легкие колеса изготовляют штамповкой. Широкие колеса для прочности иногда снабжают тягами, соединяющими передние кольца со ступицами.

Спиральные кожуха выполняют из листовой стали и устанавливают на самостоятельных опорах, у вентиляторов малой мощности их крепят к станинам.

При вращении колеса воздуху передается часть подводимой к двигателю энергии. Развиваемое колесом давление зависит от плотности воздуха, геометрической формы лопастей и окружной скорости на концах лопастей.

Выходные кромки лопастей центробежных вентиляторов могут быть загнутыми вперед, радиальными и загнутыми назад. До недавнего времени делали в основном кромки лопастей загнутыми вперед, так как это позволяло уменьшить габаритные размеры вентиляторов. В настоящее время часто встречаются рабочие колеса с лопастями, загнутыми назад, потому что это позволяет поднять к.п.д. вентилятора.

При осмотре вентиляторов следует иметь в виду, что выходные (по ходу воздуха) кромки лопастей для обеспечения безударного входа всегда должны быть отогнуты в направлении, обратном направлению вращения колеса.

Для уменьшения потери на удар (так же, как и у насосов) при входе потока в спиральный кожух в некоторых конструкциях применяют входные направляющие аппараты. Диффузор, устанавливаемый за вентилятором, для повышения статического напора должен иметь скос по ходу закручивания потока воздуха в вентиляторе (т. е. быть направленным в сторону кожуха вентилятора).

Одни и те же вентиляторы при изменении частоты вращения могут иметь различную подачу и развивать различные давления, зависящие не только от свойств вентилятора и частоты вращения, но и от присоединенных к ним воздуховодов. При перемещении воздуха через воздуховод часть напора теряется на трение и в местных сопротивлениях, т. е. в самом вентиляторе, на входе и выходе из воздуховода, при переходе воздуха через уширения и сужения, фильтры, калориферы и т. д. Такие потери на нагнетающей части не ограничены, а на всасывании они не должны превышать атмосферного давления.

Зная потери и необходимую подачу воздуха, можно по каталогу подобрать вентилятор.

Станины вентиляторов отливают из чугуна или сваривают из стали. На станине в подшипниках (чаще всего шариковых) устанавливают также и валы. Колеса на валах укрепляют шпонками и стопорными болтами

Если вентиляторы используются с ременной передачей, то на валы между подшипниками консольно насаживают шкивы. Колеса на валы чаще всего насаживают консольно. Наиболее надежны и компактны малые вентиляторы, где колеса насажены непосредственно на валы электродвигателей.

Если наблюдать со стороны, противоположной всасыванию, то вентиляторы, в которых колеса вращаются по часовой стрелке, будут называться правыми, а против часовой стрелки — левыми. Правильным будет вращение колес по ходу разворота спиральных кожухов. При обратном вращении колес подача вентилятора резко падает, но реверсирования не происходит.

Положение кожуха принято обозначать литерами: кожух с расположением выходного отверстия вверх — литерой В, вниз — Н, вправо — П, влево — Л. Возможны промежуточные положения (под углом 45°): ВЛ, ВП, НЛ и НП. Кроме того, указывают направление вращения колеса.

Центробежные вентиляторы принято разделять на вентиляторы низкого давления [P<0,001 МПа (100 кгс/м²)], среднего давления [Р>0,004 МПа (400 кгс/м²)] и высокого давления [Р>> 0,004 МПа (400 кгс/м²)].

Вентиляторы, приспособленные для перемещения дымовых газов, называют дымососами, а для перемещения воздуха, засоренного механическими примесями, — пылевыми.

Вентиляторы должны иметь плавный бесшумный ход, рабочие колеса — правильное вращение. Лопасти рабочих колес не должны иметь вмятин, прогибов или разрывов, рабочие колеса — биения или смещения по валу при вращении. Рабочие колеса вентиляторов следует отбалансировать, при правильной балансировке рабочее колесо останавливается в разных положениях и не возвращается в исходное. Рабочие колеса должны легко поворачиваться от руки и не задевать кожухов. Гайки болтов, крепящих вентиляторы, надежно затягивают. Для надежного крепления болтов применяют контргайки.

Зазор между кромкой всасывающего конуса центробежного вентилятора и кромкой переднего диска колеса в радиальном направлении для вентиляторов Ц4-70 и Ц4-76 не должен превышать 1% диаметра колеса, радиальный зазор между задним диском колеса и стенкой улитки — 4% диаметра колеса. Для вентилятора Ц14-46 радиальный зазор между кромкой всасывающего конуса и колесом не должен превышать 0,5%, между задним диском колеса и улиткой — 10% диаметра колеса. Те же зазоры для вентилятора Ц8-18 составляют соответственно 1 и 3%, а для Ц17-40 — 1 и 5%. Для осевых вентиляторов 06-300 зазор между обечайкой и кромками лопастей должен быть не более 3% диаметра колеса.

При эксплуатации необходимо проводить осмотр подшипников вентилятора и заменять в них смазку не менее двух раз в год (см. главу 2).

Оси вентиляторов и электродвигателей, соединенных муфтами, должны находиться на одной прямой. Валы вентиляторов и электродвигателей, соединенных с помощью ременной передачи, должны быть строго параллельны. Средние линии полотен шкивов вентилятора и электродвигателей должны совпадать.

Всасывающие отверстия вентиляторов, не присоединенные к воздуховодам, должны иметь защитные металлические решетки с ячейками размером 25—30 мм.

При наличии шума в вентиляторе в процессе его работы в результате износа подшипников, ослабления растяжек рабочего колеса, попадания посторонних предметов, а также при возникновении вибрации вентилятора необходимо выключить электродвигатель, установить причину шума или вибрации вентилятора и принять меры к их устранению.

Систематически следует очищать рабочие колеса и внутренние поверхности кожухов вентиляторов от пылевых и иных отложений. Для облегчения очистки в кожухах должны быть сделаны люки с герметическими крышками. Сроки очистки вентиляторов устанавливаются инструкциями.

При перемещении вентиляционными установками воздуха, содержащего вредные вещества, оказывающие воздействие на металл, необходимо систематически следить за состоянием защитного покрытия рабочих колес и внутренних поверхностей кожухов. Сроки восстановления покрытия устанавливаются инструкцией.

Характеристики вентиляторов выражают связь между основными параметрами его работы. Полная характеристика вентилятора при постоянной частоте вращения вала (n = const) выражается зависимостями между подачей Q и давлением Р, мощностью N и к. п. д. Зависимости P(Q), N(Q) и T(Q) обычно строят на одном графике. По ним подбирают вентилятор. Характеристику строят на основе испытаний. На рис. 2.6 представлена аэродинамическая характеристика центробежного вентилятора ВЦ-4-76-16 [7].

Рис. 2.6 Аэродинамическая характеристика вентилятора ВЦ-4-76-16.

Производительность вентилятора составляет 70000 м³/ч или 19,4 м³/с. Частота вращения вала вентилятора - 720 об/мин. или 75,36 рад/сек., мощность приводного асинхронного двигателя вентилятора составляет 37 кВт.

Вентилятор нагнетает наружный атмосферный воздух в тепловую завесу. В результате теплообмена воздуха с горячей водой, пропускаемой через трубки теплообменника ВТЗ, происходит нагрев проходящего воздуха.

Рассмотрим схему регулирования режима работы вентилятора ВЦ4-76 №16. На рис. 2.7 приведена функциональная схема вентиляторного агрегата при регулировании частотой вращения.

 

Рис. 2.7 Функциональная схема вентиляторного агрегата, регулируемого изменением частоты вращения асинхронного двигателя (w).

 

Мощность асинхронного короткозамкнутого двигателя составляет 37 кВт.

Передаточную функцию вентилятора можно представить в виде коэффициента усиления, который определяется исходя из аэродинамической характеристики вентилятора (рис. 2.6). Коэффициент усиления вентилятора в рабочей точке равен 1,819 м³ /с.

 

 

Рис. 2.8 Математическая модель центробежного вентилятора.