А вы знаете как определить в какую сторону вращается корпусной вентилятор и куда направлен, создаваемый им, воздушный поток?
Все мы начинаем с малого и, как ни странно, до определенного момента для меня это было загадкой. Я чуть ли не подключал к вентилятору питание, чтобы проверить куда же дует воздух. 🙂
Пока в один день не стал рассматривать вентилятор внимательнее, тут и произошло удивительное открытие.
На корпус каждого вентилятора нанесены 2 стрелочки: одна из них указывает направление вращения лопастей вентилятора, а вторая — направление воздушного потока.
Вентиляторы являются неотъемлемой частью систем вентиляции, кондиционирования и обогрева. Они используются как в промышленных помещениях, так и в жилых домах для обеспечения лучшей циркуляции воздуха либо его вытяжки.
Пример вентилятора, используемого в промышленных помещениях
Этот прибор представляет собой устройство, состоящее из пропеллера и электродвигателя, который приводит их в движение. По типу установки они подразделяются на устанавливаемые внутри помещения и крышные. Как определить в какую сторону крутятся лопасти? Как изменить сторону вращения? Как определить частоту производимых оборотов? Именно об этом дальше и пойдёт речь.
Определение стороны вращения
Определить сторону движения крыльчатки очень просто. Зачастую направление вращения маркируют в виде стрелки. Стрелка указывает сторону, в которую вращается крыльчатка. Если по какой-то из причин обозначение направления движения отсутствует, то определение правильной стороны не составит труда и без этого.
Пример указателя направленности движения «улитки»
Для определения направления лопастей необходимо посмотреть конструкцию со стороны отверстия, через которое происходит всасывание воздуха. Если крыльчатка проворачивается по часовой стрелке и корпус типа «улитки» закручен по часовой стрелке – движение правое. Если обороты лопастей идут против часовой стрелки – сторона левая.
Как определить частоту вращения вентилятора?
Частота оборотов показывает его производительность установки. Для того чтобы вычислить частоту движения крыльчатки, применяется прибор под названием тахометр. Для более точного определения рекомендуется применять тахометры класса точность 0.5 или 1.
Тахометры различаются по месту установки и подразделяются на:
Также тахометры различаются по принципу действия. Они бывают механическими, магнитными, магнитно-индукционными и электронными.
Современный электронный тахометр в действии
Рассмотрим пример, указанный на картинке. С помощью лазерного луча, направленного на колесо, идёт измерение частоты вращения (rpm). Все данные отображаются на небольшом дисплее.
Как поменять направление вращения пропеллера?
Иногда случаются такие ситуации, когда нужно поменять сторону поворота лопастей. Для таких целей используются реверсивные вентиляторы. Их главным отличием является то, что реверсивный вентилятор предназначен для возможных изменений направления, а обычный – нет.
Большое распространение реверсивные модели получили на шахтных предприятиях. Они служат как для подачи воздуха, так и для его вытяжки.
Реверсивные осевые модели, используемые на шахтах
Изменение стороны движения осевых моделей осуществляется двумя основными способами:
- Без смены направления поворота.
- Со сменой направления поворота.
При применении второго способа без смены положения лопастей система работает не в полную силу. Колесо работает задней частью вперёд, из-за чего падает КПД. Для того чтобы получить 100% производительности при реверсе, необходимо изменить положение лопаток.
Для того чтобы поменять сторону вращения пропеллера, необходимо разобрать двигатель и поменять фазы:
- На однофазном двигателе на выходе мы имеем 4 провода. 2 провода на начало обмотки и 2 с конца. Для реверса необходимо перекинуть фазу и ноль с начала обмотки на конец.
- В случае с трёхфазным двигателем на выходе мы имеем 6 проводов. 3 на начало обмотки и 3 на её конец. Для реверса в трёхфазной сети нам необходимо поменять местами два любых провода на входе.
- Для реверса трёхфазного электродвигателя с подключением в однофазную сеть через пусковой конденсатор, необходимо поменять местами кабель, идущий на вход конденсатора с кабелем который не подключён к нему.
Для того чтобы изменить направленность хода пропеллера вытяжной вытяжки (кухонной вытяжки) существует два действующих способа:
- Если в конструкции вытяжки установлен асинхронный электродвигатель, изменение производится с помощью перекидывания проводов (способ описан выше).
- В случае наличия фазосдвигающего конденсатора, изменение производится с помощью его перестановки. Для корректного исполнения данного способа рекомендуется обратится к услугам опытного электрика.
Подведём итог. Направленность хода колеса определяется либо по стрелке, нарисованной на корпусе или крыльчатке, либо по взгляду со стороны.
Для измерения частоты оборотов лопастей используется прибор под названием тахометр. Они бывают как старые механические, так и современные, считывающие информацию с помощью лазерного луча.
Для изменения стороны направления оборотов лопастей нам необходимо просто поменять необходимые контакты на электродвигателе. Если после смены стороны направления нет возможности поменять положение лопастей, то КПД и его производительность упадёт примерно на 30% от нормы (в зависимости от вида).
Все эти процедуры можно выполнить без особых усилий и своими руками.
Загнутые назад лопатки(крыльчатка В): объем воздуха, подаваемый вентилятором с загнутыми назад лопатками, значительно зависит от давления. Не рекомендуется для загрязненого воздуха. Этот тип вентилятора наиболее эффективен в узком спектре, находящемся в левой части кривой вентилятора. До 80% эффективности достигается при сохранении уровня низкого уровня шума вентилятора.
Отклонённые назад прямые лопатки: вентиляторы с такой формой лопаток хорошо подходят для загрязненного воздуха. Здесь можно достичь 70% эффективности.
Прямые радиальные лопатки (крыльчатка R): Форма лопаток предотвращает налипание загрязняющих веществ на лопастное колесо даже более эффективно, чем при использовании лопастного колеса Р. С этим типом лопаток достигается эффективность более 55%.
Загнутые вперед лопатки (крыльчатка F): Изменения давления воздуха оказывает незначительное воздействие на объем воздуха, подаваемый радиальными вентиляторами с загнутыми вперед лопатками. Крыльчатка F меньше, чем, например, крыльчатка В, и вентилятор занимает, соответствен-но, меньше места. По сравнению с крыльчаткой В, этот тип вентиляторов имеет оптимальную эффективность в правой части графика характеристик вентилятора. Это означает, что при предпочтении вентилятора с лопастным колесом F, а не В, можно выбрать вентилятор меньших габаритов. В этом случае можно достичь эффективности около 60%.
Осевые вентиляторы
Простейший тип осевых вентиляторов – пропеллерные вентиляторы. Свободно вращающиеся осевые вентиляторы этого типа имеют очень низкую эффективность, а потому большинство осевых вентиляторов встраивается в цилиндрический корпус. Кроме того, эффективность можно повысить, если укрепить направляющие лопасти непосредственно за лопастным колесом. Уровень эффективности может быть поднят до 75% без направляющих лопастей и до 85% с их использованием.
Рисунок 25: Прохождение воздушного потока через осевой вентилятор.
Диагональные вентиляторы
Радиальная крыльчатка вызывает увеличение статического давления в связи с центробежной силой, действующей в радиальном направлении. У осевой крыльчатки не возникает эквивалентного давления, поскольку воздушный поток является нормально осевым. Диагональные вентиляторы являются смешением радиальных и осевых вентиляторов. Воздух движется в осевом направлении, а затем в лопастном колесе он отклоняется на 45°. Радиальная составляющая скорости, которая увеличивается таким отклонением, вызывает некоторое увеличение давления посредством центробежной силы. Можно достичь эффективности до 80%.
Рисунок 26: Прохождение воздушного потока через диагональный вентилятор.
Диаметральные вентиляторы
В диаметральных вентиляторах воздух проходит напрямую вдоль рабочего колеса, и как входящий, так и исходящий потоки располагаются по периметру рабочего колеса. Несмотря на небольшой диаметр, рабочее колесо может подавать большие объемы воздуха, а потому пригодно для применения в небольших вентиляционных установках, например воздушная завеса. Уровень эффективности может достигать 65%.
Рисунок 27: Прохождение воздушного потока через диаметральный вентилятор.
Независимо от конструкции вентилятора воздушного (с осевым или центробежным вентилятором) производителю обычно предусматривает определенное направление вращения вентилятора.
Для того чтобы работал в оптимальном режиме, рекомендованном в техпаспорте, при определении направления вращения вентилятора необходимо следовать предписаниям разработчика.
Таким образом, обдувающий вентилятор поток воздуха выбирается конструктором для улучшения переохлаждения и увеличения теплообмена с учетом направления движения хладагента и охлаждающего его потока воздуха согласно принципу противотока.
В итоге получается, что указанное конструктором направление потока воздуха конденсатора должно строго соблюдаться, поскольку, в противном случае, его мощность будет ниже предусмотренной. Если мощность конденсатора снизится, то это станет причиной значительного снижения полного температурного перепада, сопровождающегося неисправностью «слишком слабый конденсатор» (в особенности в первые дни потепления) (рис. 26.11).
Если оборудован осевым вентилятором, то при вращении в обратную сторону изменится направление потока воздуха, проходящего через него, что и приведет к вышеописанным признакам.
Устранить данный дефект достаточно непросто, поскольку в конденсаторе с осевым вентилятором направление движения воздуха зависит только от направления вращения двигателя.
В случае, когда конденсатор оборудован центробежным вентилятором, то направление циркуляции воздуха не зависит от направления вращения двигателя. Данная закономерность объясняется тем, что в центробежном вентиляторе всасывание происходит в центре улитки, независимо от направления вращения. При вращении центробежного вентилятора в обратную сторону направление потока воздуха остается неизменным, но его расход резко снизится, что приведет к появлению признаков неисправности «слишком слабый конденсатор» (рис. 26.12).
Исходя из этого, осуществлять контроль вращения вентилятора необходимо визуально и в случае с осевым вентилятором не следует полагаться только на направление движения воздуха.
Отдельно следует сказать о конденсаторе, оборудованном осевым вентилятором, который не защищен от действия сильных ветров. Дело в том, что когда конденсатор остановлен, сильный порыв ветра может поменять направление вращения его лопастей. Если вентилятор начал вращаться в обратном направлении, возможно несколько вариантов развития ситуации:
- вентилятор снабжен трехфазным двигателем. Известно, что вращение трехфазного двигателя зависит от схемы подключения его обмоток к электрической сети. Если по причине ветра двигатель начал вращаться в обратном направлении, то пусковой момент сопротивления вентилятора резко увеличивается. Причем это повышение будет зависеть от скорости вращения вентилятора в обратном направлении, что станет причиной увеличения времени запуска.
Преимущественно, трехфазный двигатель затормаживает вращение вентилятора в обратном направлении и заставляет его вернуться в правильный режим, несмотря на возникающую при этом электрическую перегрузку, термореле не срабатывает;
- вентилятор оборудован однофазным двигателем. В данном варианте пусковой момент преимущественно слабый и возникает вероятность того, что после включения в сеть вентилятор станет вращаться в том же направлении, что и в выключенном состоянии – в обратном. Таким образом, располагая конденсатор воздушного охлаждения, следует предусмотрительно учитывать преобладающее направление ветров, чтобы избежать возникновения проблем в дальнейшем.
Если возникают сомнения, то лучше использовать трехфазные двигатели вместе с центробежными вентиляторами.
Нарушена целостность ремня вентилятора
Определить направление вращения улитки вентилятора очень просто. Нужно посмотреть на вентилятор со стороны всасывающего отверстия (как показано на рисунке и на фотографии). Если рабочее колесо вращается по часовой стрелке и, соответственно, корпус "улитки" закручен тоже по часовой стрелке- то направление вращения правое. Если против часовой стрелки – левое. Угол поворота тоже определить нетрудно – за начало отсчета взято положение выходного отверстия вертикально вверх, это ноль градусов. Далее, по часовой стрелке для правых и против часовой стрелки для левых, с кратностью в сорок пять градусов отсчитываются углы разворота улитки. Следует знать, что такое определение вращения характерно для общепромышленных вентиляторов. Например, для дымососов и тягодутьевых вентиляторов все наоборот! Необходимо быть очень внимательными при определении направления вращения. Если Вы сомневаетесь в точном определении направления вращения Вашего вентилятора – проконсультируйтесь у наших менеджеров!
Направление вращения рабочего колеса обусловливает "закрученность" корпуса улитки вентилятора, оно бывает правым или левым. Какое направление считается правым, а какое – левым, показано ниже на рисунке.
Направление вращения вентилятора очень важно выбрать правильно, так как в систему вентиляции монтируют вентилятор определенного направления вращения и угла разворота. Для небольших агрегатов направление вращения может быть неважным, угол поворота улитки выставляется при монтаже вентилятора в систему вентиляции. Чем больше вентилятор, тем большее значение приобретает направление вращения и угол разворота улитки, так как улитка большого вентилятора состоит из двух и более частей, монтаж и демонтаж улитки с неправильным углом разворота будет затруднителен, а в некоторых системах вентиляции – невозможен. Улитка большого агрегата состоит из нескольких частей не только для удобства транспортировки, но и для удобства обслуживания. Улитка расстыковывается таким образом, чтобы при монтаже/демонтаже машины можно было сначала установить на фундамент часть корпуса, потом установить рабочее колесо, а потом поставить вторую часть улитки. Таким образом, чтобы заменить рабочее колесо тоже не требуется полный демонтаж, достаточно снять лишь одну часть корпуса улитки.
Вентилятор – приводимое двигателем устройство для создания потока воздуха или иных газов. Вентиляторы используются в системах кондиционирования, вентиляции, обогрева, пневмотранспорта, с их помощью организуется движение воздушных потоков в котлах, охлаждаются радиаторы двигателей внутреннего сгорания, создается тяга в пылесосах, системах охлаждения и сушки.
Вентиляторы создают относительно невысокое избыточное давление (разрежение), обычно не превышающее 12 кПа. Для создания более высоких давлений вместо вентиляторов используют воздуходувки и компрессоры.
Существуют два наиболее распространенных типа вентиляторов:
а) центробежные (радиальные);
Есть еще и вентиляторы диаметральные, вентиляторы диагональные, но к настоящему времени широкого распространения в промышленных вентиляционных системах они не получили, поэтому и рассматривать мы их пока не будем.
Центробежный ( или радиальный) вентилятор имеет расположенное в спиральном корпусе рабочее колесо, при вращении которого газ, поступающий через входное отверстие, попадает в каналы между лопатками, под действием возникающей центробежной силы перемещается в спиральный кожух и направляется в выпускное отверстие. Направление потока газов при этом изменяется на 90 0 .
Лопатки центробежных вентиляторов могут быть трех типов: радиальные (прямые), загнутые вперед и загнутые назад; соответственно различаются и технические характеристики вентиляторов и, как следствие, их назначение.
Вентиляторы с радиальными лопатками часто применяются для перемещения запыленных газовоздушных сред.
Вентиляторы с загнутыми назад лопатками могут работать на более высоких скоростях вращения.
Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, обеспечивают большую (по сравнению с другими типами) производительность и давление.
Общепринято разделение вентиляторов по нескольким показателям:
По величине создаваемого при перемещении воздуха полного давления:
Вентиляторы низкого давления (до 1 кПа);
Вентиляторы среднего давления (до 3 кПа);
Вентиляторы высокого давления (до 12 кПа).
В зависимости от состава перемещаемой среды и условий:
Обычные – для воздуха (газов) с температурой до 80°С;
Коррозионностойкие – для агрессивных сред;
Термостойкие – для воздуха с температурой 80-200 °С;
Взрывобезопасные и искрозащищенные – для взрывоопасных сред;
Пылевые – для запыленного воздуха (твердые примеси в количестве более 100 мг/м³).
Обычные, устанавливаемые на специальной опоре (раме,фундаменте и т.д.);
Канальные, устанавливаемые непосредственно в воздуховоде;
Крышные, размещаемые на кровле.
Такое разделение весьма условно. Скажем, вентилятор низкого давления ВЦ 4-75 может создавать полное давление более 2 кПа, а ВЦ 14-46 (среднего давления) не всегда дотягивает до тех же 2 кПа. И на кровле можно устанавливать не только крышные вентиляторы, но и любые другие, лишь бы кровля была достаточно прочной. А пылевые вентиляторы замечательно работают и с чистым воздухом.
Вот конструктивное исполнение вентиляторов строго регламентировано. Согласно ГОСТ 5976-90, радиальные вентиляторы (кроме канальных) могут выпускаться в 7 исполнениях.
Наиболее распростанены (в порядке убывания):
– исполнение 1 (рабочее колесо монтируется непосредственно на валу электродвигателя). Достоинтства налицо: минимум деталей, минимум работы по сборке, минимум затрат на приобретение, компактность. Есть и недостатки. Рабочие колеса вентиляторов больших номеров (8 и выше) имеют достаточно большую массу и вся эта масса воздействует на подшипники электродвигателя. Чтобы сделать профилактику двигателя и добраться до его подшипников, нужно полностью разобрать (а затем вновь собрать) вентилятор. На рабочем месте сделать это далеко не всегда просто.
– исполнение 5 (рабочее колесо расположено консольно на валу промопоры, привод посредством клиноременной передачи). Широко распространено для привода пылевых вентиляторов, вентиляторов высокого давления, а также вентиляторов больших номеров (8 и выше). Достоинства: подшипники электродвигателя воспринимают меньшую радиальную нагрузку, возможность обеспечения работы двигателя в номинальном режиме подбором диаметров шкивов. Недостатки: увеличенные габариты и масса, повышенная трудоемкость обслуживания и цена.
– исполненгие 3 (рабочее колесо расположено консольно на валу промопоры, муфтовая передача). Применяется, в основном, для привода вентиляторов, работающих в специфических условиях (повышенные температуры, агрессивная среда и т.д.). Преимущества: радиальные нагрузки на двигатель не передаются, возможна организация защиты подшипников промопоры от воздейстия перемещаемой среды (температура, влажность, агрессивность). Недостатки примерно те же, что и в исполнении 5, хотя узлов меньше (нет натяжного устройства, ремней, ограждения проще).
Тем же ГОСТ 5976-90 и ГОСТ 22270-76 устанавливается направление вращения и угол разворота спирального корпуса вентилятора.
По определению, вентиляторы могут быть правого вращения (колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания) и левого вращения (колесо вращается против часовой стрелки, если смотреть со стороны всасывания).
Казалось бы, все понятно и четко определено. Но нет! Есть разновидность вентиляторов, для которых и направление вращения, и угол разворота определяют совсем иначе. Это – тягодутьевые машины (дымососы и дутьеваые вентиляторы), работающие преимущественно в котельных. У них направление вращения определяют со стороны привода, а угол разворота 0 0 – выхлоп направлен в сторону внизу. Почему так и кому это было нужно – вопрос.
Несколько слов о вентиляторах осевых.
Осевой вентилятор имеет расположенное в цилиндрическом корпусе рабочее колесо, состоящее из ступицы с закрепленными на ней лопастями. При вращении колеса воздух (газ) перемещается вдоль оси вращения.
Осевые вентиляторы могут иметь различные конструкции рабочего колеса и кожуха (корпуса), а также различаются формой и числом лопастей. В некоторых случаях (например, у обычного комнатного вентилятора) кожух отсутствует. Сечение лопастей может быть профилированным (объемным), но в большинстве случаев лопасти представляют собой плоские или изогнутые пластины. Изготавливают лопасти из пластмассы, алюминия или стали.
Осевые вентиляторы по сравнению с центробежными конструктивно проще, имеют больший кпд, высокопроизводительны, но не обеспечивают больших давлений.
По назначению осевые вентиляторы делят на вентиляторы общего назначения и специальные.
Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения чистого или мало запыленного воздуха, температура которого не должна превышать 40 0 С. Такое температурное ограничение вызвано тем, что электродвигатель, как правило, расположен в потоке перемещаемого газа, а предельное значение температуры окружающей среды для электродвигателей как раз и составляет 35-40 0 С. Выбор осевых вентиляторов общего назначения невелик – наиболее широко распространены вентиляторы типов В 06-300 и В 2,3-130, а также их более поздние модификации.
К специальным осевым вентиляторам относят вентиляторы, используемые для перемещения взрывоопасных и агрессивных газовоздушных сред, шахтные вентиляторы и вентиляторы тоннельной вентиляции, потолочные вентиляторы, птичные, вентиляторы градирен, вентиляторы, встроенные в технологическое оборудование, и т. д.
КАК ЗАКАЗАТЬ ВЕНТИЛЯТОР?
В идеальном случае при заказе необходимо указать тип вентилятора, его номер, каким электродвигателем его укомплектовать, направление вращения и угол разворота корпуса. И если с последними двумя вопросами все более-менее ясно, то с остальными нужно немножко разобраться.
Во-первых (как самое простое), номер вентилятора . Номер определяет диаметр рабочего колеса в дециметрах. То есть у вентилятора ВЦ 4-75-3,15 диаметр рабочего колеса составляет 315 мм, а у дымососа ДН-11,2 – 1120 мм.
Тип вентилятора. Если Вам необходим вентилятор на замену вышедшего из строя или Вы строите систему, аналогичную имеющейся – перепишите табличку на старом вентиляторе. Если ее нет – обмерьте рабочее колесо (наружный диаметр, количество лопаток, диаметр и длину посадочного отверстия в ступице). Можно еще указать внутренние размеры всасывающего и нагнетательного патрубков. Обычно этого оказывается достаточно для определения типа вентилятора.
В случае проектирования (монтажа) новой вытяжной, приточной или технологической системы вентиляции необходимо знать производительность и полное давление, которые должен обеспечить вентилятор. Производительность – это объем воздуха, удаляемого (нагнетаемого) из проветриваемого помещения или рабочего места. Выражается обычно в м 3 /час. Полное давление в общем случае должно компенсировать сопротивление проходу воздуха в воздуховодах и сетевом оборудовании (клапаны, заслонки, воздухонагреватели, фильтры, шумоглушители и т.д.). Единица измерения полного давления – Па.
В справочной литературе и почти на всех сайтах (в том числе и на нашем) предприятий, занимающихся вентиляторами, приводятся их аэродинамические характеристики .
Аэродинамические характеристики представляют собой набор прямых и кривых линий. С осями просто: горизонтальная ось – производительность вентилятора в м 3 /час, вертикальная – полное давление в Па. Необходимую рабочую точку (производительность-давление) находим на жирной кривой (которая и является характеристикой вентилятора), затем определяем мощность электродвигателя, частоту его вращения и (скорее для себя) кпд вентилятора. Параметры электродвигателя (мощность и частота вращения) указаны на ближайших тонких кривых, расположенных над характеристикой вентилятора. Кпд вентилятора – наклонные прямые линии.
Все аэродинамические характеристики вентиляторов приведены для стандартных условий.
Стандартными условиями считаются следующие (ГОСТ 10616-90):
Температура воздуха – 293 К (20 0 С);
Атмосферное давление – 101,34 кПа;
Плотность воздуха – 1,2 кг/м 3 ;
Относительная влажность воздуха – 50%.
Поэтому, если условия эксплуатации вентиляторов отличаются от стандартных (почти всегда), необходимо это учитывать.
Следует сказать, что выполнить расчет сетей и учесть все потери давления с высокой точностью почти невозможно, поэтому вентиляторы лучше выбирать с запасом по давлению на 10-20%.