- Научная электронная библиотека
- 5.6. Регулирование режимов работы вентилятора и реверсирование струи
- Большая Энциклопедия Нефти и Газа
- Регулирование — производительность — вентилятор
- Поддержание заданной производительности вентилятора в сети
- Основные методы обеспечения заданного режима работы вентилятора по производительности
- Возникающие проблемы
- Схема автоматического поддержания заданной производительности вентилятора
Научная электронная библиотека
5.6. Регулирование режимов работы вентилятора и реверсирование струи
Вентиляторные установки как главного, так и вспомогательного проветривания работают на сеть с переменными параметрами – сопротивлением и необходимым расходом воздуха. Основными причинами, вызывающими изменение этих параметров, являются: развитие фронта горных работ, увеличивающее потребность в воздухе в 1,5 – 2,0 раза; сезонные колебания температуры воздуха, вызывающие изменение внутришахтной депрессии на 10 – 15 % от номинальной; изменение утечек и подсосов воздуха в процессе эксплуатации горного предприятия; работа в ремонтные дни, когда потребное количество воздуха уменьшается на 30 – 50 %; изменение суточного ритма работ, производство массовых взрывов, требующих значительной интенсификации проветривания [1].
Изменение параметров сети вентиляторных установок приводит к необходимости регулирования режимов их работы во время эксплуатации. Принято считать целесообразными диапазонами регулирования производительности вентиляторных установок 1:2 и давления 1:3 с принятием дополнительных мер для интенсификации проветривания после массовых взрывов.
Известны следующие способы регулирования вентиляторов:
1. Дросселирование потока воздуха в линии нагнетания или всасывания.
2. Изменение частоты вращения рабочего колеса.
3. Изменение направления потока перед входом в рабочее колесо.
4. Поворот лопаток или отдельных частей лопаток рабочего колеса.
Рис. 5.8. Определение
рабочего режима вентилятора
Рис. 5.9. Характеристика вентилятора при дросселировании на всасывании
1. Дросселирование потока осуществляется введением в вентиляционную сеть дополнительного сопротивления (дросселя), устанавливаемого после нагнетательного патрубка вентилятора при нагнетательной вентиляции и перед всасывающим устройством вентилятора при всасывающей вентиляции. В первом случае регулирование сводится к изменению характеристики сети при неизменной характеристике вентилятора, при этом характеристики сети становятся круче (рис. 5.8.).
Подбирая величину сопротивления, можно перевести режим работы машины из точки а1 в точку а2 с другими параметрами давления и производительности, совпадающими с требуемыми или более близкими к ним. Во втором случае изменяется характеристика 1 вентилятора (рис. 5.9) при неизменной характеристике 3 сети. Новая характеристика вентилятора 2 будет лежать тем ниже, чем больше введенное сопротивление.
Изменяя степень сопротивления, можно получить ряд напорных характеристик. Таким образом, в данном случае изменение параметров режима достигается переводом вентилятора на новую характеристику. При характеристике 3 сети вентилятор имел режим работы в точке а. При введении сопротивления во всасывающую сеть его режим будет характеризоваться параметрами точки б.
2. Регулирование изменением частоты вращения ротора возможно при наличии регулируемого привода. Из теории подобия турбомашин известно, что при подобных треугольниках скоростей изменение частоты вращения колеса обусловливает изменение расходов по закону, близкому к линейному(Q’/Q = n’/n). Напоры при этом изменяются по закону, близкому к квадратическому, Н’/H =(п’/п)2. Изменяя в определенных пределах частоту вращения машины, можем получить ряд характеристик р = f (Q), каждая из которых будет лежать тем ниже, чем меньше частота вращения. В пределах полученного при этом поля характеристик (рис. 5.10) можно изменять расход и напор в любых соотношениях независимо от взаимной связи этих параметров, предписываемой характеристикой машины для расчетной частоты вращения.
Рис. 5.10. Универсальная характеристика турбомашины
3. Регулирование изменением направления потока на входе в рабочее колесо основывается на изменении скорости закручивания потока при входе в рабочее колесо и осуществляется специальным направляющим аппаратом. Этот аппарат представляет собой систему поворотных лопаток, устанавливаемых перед входом в колесо вентилятора. Посредством специального механизма все лопатки могут одновременно поворачиваться относительно своих радиальных осей. Профиль лопаток – плоский, плоско-выпуклый или дуговой. Лопатки изменяют направление воздушного потока, т. е. сообщают ему скорость закручивания. В результате этого изменяется напор вентилятора. Если в направляющем аппарате поток закручивается в направлении вращения колеса, давление и потребляемая мощность уменьшаются. При закручивании потока в обратную сторону давление возрастает.
Таким образом, изменяя направление потока в абсолютном движении на входе в колесо, можно получить ряд новых характеристик – Н =f (Q) для вентилятора при той же самой частоте вращения рабочего колеса. При регулировании этим способом изменение производительности и напора осуществляется переходом рабочей точки на новую характеристику машины, получаемую в результате закручивания потока перед колесом.
Глубина регулирования с помощью направляющего аппарата у центробежных вентиляторов меньше, чем у осевых вентиляторов.
4. Регулирование поворотом лопаток осуществляется в осевых вентиляторах, изменяя в определенных пределах угол установки лопаток рабочего колеса вентилятора, можем получить ряд характеристик р = f (Q), каждая из которых будет лежать тем ниже, чем меньше угол установки. В пределах полученного при этом поля характеристик (рис. 5.11.) можно изменять производительность и давление, и поворотом некоторых частей лопаток рабочего колеса в центробежных вентиляторах (рис. 5.12.).
Рис. 5.11. Аэродинамические характеристики осевого вентилятора
при различных частотах вращения приводного электродвигателя
Этот способ особенно целесообразен для случаев, когда основным регулируемым параметром является давление за вентилятором. При изменении угла θ установки лопаток paбочего колеса (рис. 5.12) изменяется угол атаки σ, что приводит к изменению циркуляции Г вокруг лопатки. С увеличением угла атаки циркуляция рабочего колеса и давление вентилятора растут [1].
Рис. 5.12. Регулирование поворотом закрылков лопаток рабочего колеса:
1 и 2 – коренной и покрывной диски; 3 – неподвижная часть лопатки;
4 – закрылок лопатки; 5 и 6 – положения закрылка соответственно
при отрицательном (θзакр ≤ 00) и положительном (θзакр ≥ 00) углах его установки
У центробежных вентиляторов конструктивно удается выполнить поворотными только хвостовые части лопаток – закрылки (см. рис. 5.12). При повороте закрылков 4 в сторону вращения рабочего колеса увеличиваются фактический диаметр D’’2 > D2 и угол выхода лопаток β2
(у назад загнутых лопаток).
При повороте закрылков 4 против вращения колеса его диаметр по лопаткам (D’’2 > D2), а также угол β2 уменьшаются. В первом случае давление, создаваемое вентилятором, увеличивается, а во втором случае – уменьшается.
Регулирование шахтных вентиляторов может вестись с использованием одновременно двух-трех способов, например, изменением положения лопаток направляющего аппарата и частоты вращения рабочего колеса.
Выбор того или иного способа регулирования вентиляторов должен решаться с учетом наибольшей его экономичности, простоты и удобства обслуживания.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Регулирование — производительность — вентилятор
Регулирование производительности вентиляторов имеет много общего с регулированием производительности турбокомпрессоров ( см. стр. [1]
Регулирование производительности вентилятора в основном аналогично регулированию центробежных насосов. Однако для регулирования вентиляторов часто применяют специальные направляющие аппараты, устанавливаемые перед рабочим колесом. Эффективность метода регулирования существенно зависит от типа вентилятора и режима его работы. [2]
Регулирование производительности вентилятора введением в сеть дополнительного сопротивления ( дросселирование) на практике применяется весьма часто. [3]
Регулирование производительности вентиляторов осуществляют шиберами или многостворчатыми клапанами, устанавливаемыми непосредственно на выхлопном патрубке вентиляторов. Шибера применяют для регулирования вентиляторов до 5-го номера включительно. При вентиляторах больших номеров применяют многостворчатые клапаны. [4]
Регулирование производительности вентиляторов и дымососов осуществляется направляющими лопатками, управляемыми автоматически или вручную. В целях вентиляции здания главного корпуса дутьевые вентиляторы забирают теплый воздух из-под верхнего перекрытия котельной. [5]
Регулирование производительности вентиляторов , дымососов котельных агрегатов электростанций, гребных и насосных установок может производиться также при помощи гидромуфт. [7]
Для регулирования производительности вентилятора на фланце засасывающего окна установлен специальный шиберный регулятор. [9]
Для регулирования производительности вентиляторов ( дымососов) промышленных котельных применяются поворотные шиберы и осевые направляющие аппараты. Регулирование посредством шиберов или заслонок наиболее просто, но наименее экономично. В связи с этим для регулирования производительности следует применять осевые направляющие аппараты. [10]
При регулировании производительности вентилятора путем изменения открытия боковых жалюзи аэродинамическая характеристика вентилятора должна быть плавной во всем диапазоне изменения производительности и не иметь разрыва или провала. [11]
Существуют различные способы регулирования производительности вентиляторов . [12]
Наиболее экономичным способом регулирования производительности вентилятора является изменение скорости вращения его рабочего колеса. Производительность вентилятора Ga и коэффициент производительности KG — Fnw пропорциональны скорости вращения га, а напор вентилятора Я и коэффициент напора Кн pay2 — квадрату скорости вращения. Поэтому при уменьшении скорости вращения га безразмерные величины Ga, Я-N и т ] остаются без изменения, а мощность, потребляемая вентилятором, уменьшается пропорционально кубу отношения скорости вращения к ее номинальной величине. [13]
Определим теперь экономичность регулирования производительности вентиляторов с помощью многоскоростного электродвигателя. [14]
Источник
Поддержание заданной производительности вентилятора в сети
В. Г. Караджи, канд. техн. наук, директор НИЦ ООО «ИННОВЕНТ»
Ю. Г. Московко, заместитель директора НИЦ ООО «ИННОВЕНТ»
Вентилятор выбирается на заданную производительность по воздуху, которую он должен обеспечивать при работе в составе приточной или вытяжной установки, вентиляционной системы. Производительность задается проектировщиком.
Какими методами можно обеспечить заданный режим работы вентилятора по производительности? Какие проблемы возникают? На эти вопросы мы ответим в настоящей статье.
 |
Основные методы обеспечения заданного режима работы вентилятора по производительности
Известны следующие основные методы вывода вентилятора на требуемый режим по производительности в составе вентиляционной сети: дросселирование (искусственное введение в сеть дополнительного аэродинамического сопротивления), использование перед вентилятором входного направляющего аппарата, применение шкивоременной передачи между электродвигателем и вентилятором, использование частотного привода.
Дросселирование позволяет только увеличивать аэродинамическое сопротивление сети. Поэтому вентилятор должен быть подобран с некоторым запасом давления, чтобы он исходно вышел на несколько бóльшую производительность, чем расчетная. Этот метод очень часто используется на практике, однако он может оказаться очень затратным по потерям мощности.
Входной направляющий аппарат, в случае радиальных вентиляторов, позволяет только понижать аэродинамическую характеристику вентилятора, и поэтому исходно вентилятор также должен быть подобран с некоторым запасом давления для регулирования.
В случае осевых вентиляторов входной направляющий аппарат позволяет не только понижать, но и повышать в некоторых пределах аэродинамическую характеристику вентилятора. Следовательно, возможно не только снижение, но и повышение производительности вентилятора в сети. Для этого, однако, потребуется соответствующий запас установочной мощности вентилятора.
В целом входной направляющий аппарат является более эффективным устройством регулирования положения рабочей точки вентилятора в сети.
Шкивоременная передача позволяет, в принципе, обеспечить требуемую производительность вентилятора в сети подбором соответствующего соотношения диаметров ведущего и ведомого шкивов, то есть подбирается частота вращения рабочего колеса. Проблема в том, что это трудоемкий процесс. Чтобы упростить эти проблемы, вместо шкивоременной передачи используется частотный привод, который решает те же задачи, но проще в применении и легко перестраивается на требуемую частоту вращения рабочего колеса. Надо помнить только, что повышение частоты вращения выше расчетной исходной требует запаса мощности электродвигателя, допустимости работы электродвигателя и рабочего колеса на необходимых повышенных частотах. Особенность этого метода состоит в том, что, по законам аэродинамического подобия, производительность вентилятора пропорциональна частоте вращения, а полное давление вентилятора и сопротивление сети пропорциональны квадрату частоты вращения. Таким образом, изменение частоты вращения рабочего колеса хотя и приводит к изменению производительности и давления вентилятора, но положение рабочей точки на безразмерной аэродинамической характеристике вентилятора при этом не меняется. Это означает, что если вы исходно подобрали вентилятор так, что рабочая точка находится вне зоны высоких значений КПД, то регулирование частоты вращения не приведет к изменению первоначально выбранного значения КПД. Иначе говоря, применение частотного привода не устраняет проблемы правильного выбора типоразмера вентилятора и его рабочей точки.
Возникающие проблемы
Перейдем к рассмотрению проблем.
1. Первые проблемы возникают при наладке вентиляционной системы.
Приточные (или вытяжные) установки в составе вентиляционной системы при наладке требуют настройки на режим заданной производительности. Это достаточно сложный процесс, поскольку любые изменения аэродинамических сопротивлений элементов системы приводят к перераспределению расходов воздуха в системе и изменению режима работы вентилятора приточной установки по производительности. Практически при установке режимов работы, например, раздающих воздух устройств, клапанов и т. п., будет меняться сопротивление сети и, соответственно, режим работы вентилятора и других раздающих устройств. Поэтому процесс наладки сети есть процесс последовательных наладок-приближений к требуемому режиму. Он требует достаточно высокого уровня подготовки наладчиков, специальных приборов и умения ими грамотно пользоваться, значительного времени на проведение измерений и наличия в системе воздуховодов мест, где можно надежно измерить производительность установки или какой-либо ее ветви.
2. В процессе эксплуатации приточной системы происходит постепенное засорение воздушного фильтра (такая же ситуация возможна и в вытяжной системе при наличии в ней фильтра), что приводит к увеличению его аэродинамического сопротивления и, соответственно, к снижению производительности вентилятора приточной установки, по сравнению с первоначальным расчетным (рис. 1). Изменение производительности будет, конечно, зависеть от крутизны аэродинамической характеристики вентилятора вблизи рабочей точки. На заданной производительности установка будет работать только первоначально, при чистом фильтре.
 |
 |
