Пример 4. 15 регулирование с постоянной частотой вращения вала электродвигателя

Для случая, рассмотренного в примере 4.14, уменьшить производительность с помощью изменения частоты вращения:

; ;

кВт.

Экономия мощности 0,91 кВт, или 52,6%. При регулировании дросселированием уменьшение мощности было 6% (см. пример 4.14).

Существует два варианта изменения частоты вращения колеса нагнетателя.

Регулирование с постоянной частотой вращения вала электродвигателя. Изменение частоты вращения нагнетателя производится с помощью специальных муфт (гидравлических или электромагнитных). Еще один способ: применение ременного вариатора скоростей, но эти методы усложняют конструкцию нагнетателей и снижают КПД установки. Поэтому широкого применения в практике они не нашли.

Регулирование с переменной частотой вала электродвигателя. Электродвигатели с переменной частотой вращения (постоянного тока, многоскоростные с переменным числом работающих пар полюсов) дороги и сложны в эксплуатации. Поэтому насосы и вентиляторы комплектуются обычно наиболее простым типом двигателей: асинхронными с короткозамкнутым ротором. Изменение частоты их вращения может быть произведено путем изменения частоты электрического тока (так называемая инверторная технология). Часть насосов и вентиляторов выпускается со встроенным трех-, четырех-, пятипозиционными регуляторами, а некоторые и с плавными регуляторами. Принцип инверторной технологии может быть применен и для нагнетателей, неимеющих встроенных заводских регуляторов частоты тока путем подключения к двигателю специальных преобразователей.

Недостатком этой технологии является высокая стоимость регуляторов и некоторое снижение КПД двигателя.

4. Регулирование производительности вентиляторов с помощью направляющих аппаратов

Регулирование вентиляторов может производиться с помощью направляющих аппаратов, которые устанавливаются непосредственно перед вентилятором (рис. 4.42).

Направляющий аппарат представляет из себя систему поворотных лопаток. При изменении угла поворота лопаток изменяется угол входа воздуха в колесо, увеличивается коэффициент закручивания φ₁, что ведет к уменьшению теоретического давления (см. формулу Эйлера(2.6)). Кроме того, возникают дополнительные потери энергии в колесе. В итоге характеристика вентилятора изменяется (рис.4.43). Этот метод менее экономичен, чем регулирование частотой вращения, но экономичнее дросселирования.

Экономичность регулирования направляющим аппаратом зависит от конструкции вентилятора. В частности, для радиальных вентиляторов метод наиболее эффективен для конструкций с лопатками, загнутыми вперед. Достоинства данного метода: простота, возможность плавного автоматического регулирования. Но применяться он может в том случае, если вентилятор выпускается комплектно с направляющим аппаратом.

Рис. 4.42. Примеры конструкций направляющих аппаратов:а-аппарат осевой:б-упрощенный радиальный аппарат А.Г. Бычкова

Рис. 4.43. Регулирование направляющим аппаратом

5. Регулирование углом поворота лопаток колеса

Некоторые типы крупных осевых вентиляторов имеют автоматически поворачивающиеся лопатки, что позволяет изменять характеристику (рис. 4.44). Достоинство – возможность плавного регулирования. Недостаток – уменьшение коэффициента полезного действия. Поэтому этот метод по экономичности уступает плавному регулированию по инверторной технологии.

Рис.4.44. Влияние угла поворота лопаток на аэродинамические

характеристики вентилятора ВО-21 ВК(м):А1, А2-харак-

теристики вентиляционной сети

6. Другие способы регулирования

Периодическая остановка нагнетателя. Метод очень прост, но применим, если это допускает технология процесса.

Параллельная работа нескольких нагнетателей. Здесь регулирование производится за счет изменения числа работающих машин. Регулирование будет ступенчатым, и целесообразность такого способа требует тщательной проверки. Экономичность метода существенно увеличивается при применении нагнетателей со встроенными регуляторами скоростей. Тогда регулирование может быть приближено к плавному. Некоторые фирмы выпускают сдвоенные насосы в одном корпусе (рис. 4.45). При этом возможна работа как двух насосов одновременно (параллельно), так и одного. Наличие регулятора скоростей создает многоступенчатое регулирование. Пример характеристики такой конструкции производства фирмы Wilo приведен на рис. 4.46.

Рис.4.45. Схема сдвоенного насоса

Рис. 4.46. Характеристика сдвоенного насоса

Жирными линиями обозначены индивидуальные характеристики (при трех вариантах частот вращения), пунктиром – совместные характеристики (максимальная – 1, средняя – 2, минимальная – 3). Такие конструкции находят применение в системах отопления, позволяя приблизить регулирование теплоотдачи нагревательных приборов к оптимальному в условиях, когда температура подаваемой воды также регулируется.

Комбинированный метод (одновременное применение дросселирования и изменения частоты вращения) (рис. 4.47). Он позволяет обеспечить плавное регулирование нагнетателей со ступенчатыми регуляторами (см. также раздел 4.6.2).

Рис. 4.47. Схема комбинированного регулирования:1,2 – характеристики сети; А₁ – первоначальная рабочая точка;А₂ – рабочая точка после

регулирования; ΔР₂ – уменьшение давления нагнетателя

Из сказанного следует, что выбор метода регулирования зависит от конструкции оборудования и системы обеспечения микроклимата. Но, в свою очередь, выбор системы и оборудования должен производиться с учетом возможности регулирования в процессе эксплуатации.

В конечном счете, оптимальный метод регулирования нагнетателей может быть найден на основе технико- экономического сравнения выбора всей системы поддержания микроклимата в помещении.