Мощни центробежни вентилатори, предназначени за промишлени процеси с голямо количество прах

При вентилационна система с чист въздух изборът на центробежен вентилатор е относително лесен. Промишлените процеси с голямо количество прах са различни. Циментов прах, минерални частици, въглищна пепел, дървесни частици, клинкер и други абразивни материали могат непрекъснато да въздействат върху работното колело и корпуса. С течение на времето това може да причини ерозия на острието, натрупване на материал, вибрации, намален въздушен поток и неочаквани спирания.

Това е мястото, където центробежните вентилатори за тежък режим на работа стават важни. Те не са просто по-големи версии на стандартните индустриални вентилатори. Техният дизайн на работното колело, изборът на материал, разположението на вала, конфигурацията на лагера, защитата от износване и работната точка трябва да се вземат предвид в съответствие с действителните условия на процеса.

Натоварването с прах е по-важно, отколкото много купувачи очакват

Една от първите грешки при избора на вентилатор е гледането само на въздушния поток и налягането.

Например клиентът може да посочи:

Въздушен поток: 20 000 m³/h

Статично налягане: 3000 Pa

Температура: 80°C

На пръв поглед тези три стойности изглеждат достатъчни за избор на вентилатор. Те не са.

Ако газът съдържа 30–50 g/m³ абразивен минерален прах, механичните изисквания могат да бъдат напълно различни от вентилатор, работещ с чист въздух. Размерът на частиците, твърдостта, съдържанието на влага и дали вентилаторът е монтиран преди или след прахоуловителя могат да повлияят на крайния дизайн.

Следователно за центробежните вентилатори с тежък режим на работа състоянието на прах трябва да се третира като основен проектен параметър, а не като незадължителен детайл. Концентрацията на прах и характеристиките на частиците пряко влияят върху очакваното износване и подходящата конфигурация на работното колело.

Изберете работното колело според праха

Няма единична конструкция на работното колело, която да е идеална за всяко прашно приложение. За силно замърсен въздух обикновено се разглеждат дизайни с радиални лопатки, тъй като правите лопатки са по-малко склонни към натрупване на материал и могат да понасят абразивна работа. Националният институт за безопасност и здраве при работа на САЩ също определя центробежните вентилатори с радиални лопатки като подходящи за големи прахови натоварвания поради тяхната устойчивост на абразия и намалената склонност към натрупване на материал.

Извитите назад или наклонени назад работни колела могат да осигурят по-висока ефективност, но се нуждаят от по-внимателно разглеждане, когато големи количества прахови частици преминават директно през вентилатора. Ако вентилаторът е монтиран след ефективен прахоуловител, по-ниското натоварване на частици може да направи тези конструкции по-практични.

При тежки приложения центробежните вентилатори за тежък режим на работа могат също да използват подсилени лопатки, сменяеми износващи се облицовки, устойчиви на абразия материали или специално защитени водещи ръбове. Тези мерки увеличават първоначалните разходи, но могат да бъдат много по-евтини от смяната на работно колело на всеки няколко месеца.

Не пренебрегвайте разликата между инсталацията от мръсната страна и чистата страна

Положението на вентилатора може значително да промени механичното натоварване на оборудването. Помислете за система за събиране на прах с торбички. Ако вентилаторът е монтиран след филтъра, повечето от абразивните частици вече са отстранени, преди въздухът да достигне работното колело. Вентилаторът все още трябва да преодолее спада на налягането на натоварения филтър, тръбопроводи, амортисьори и друго оборудване, но директната ерозия на частиците е намалена.

Ако вентилаторът е монтиран преди колектора, работното колело обработва директно натоварения с прах газ. В тази подредба твърдостта на частиците, концентрацията, разпределението на размера и натрупването стават много по-важни.

Това разграничение трябва да се потвърди, преди да изберете центробежни вентилатори за тежък режим на работа. Вентилатор, който работи добре от чистата страна на филтъра, може да няма същия експлоатационен живот, когато се използва от мръсната страна.

Изчислете реалното системно налягане

Друг често срещан проблем е изборът на вентилатор според загубата на налягане само на едно оборудване.

Действителното изискване за налягане на вентилатора обикновено трябва да отчита цялата система:

Изисквано налягане на вентилатора = загуби на аспиратора + триене в канала + колена и клони + съпротивление на сепаратора + съпротивление на филтъра + загуби на изхода + оперативен марж

Да предположим например, че промишлена система за събиране на прах има:

Загуби на капака и входа: 450 Pa

Загуби в канала и коляното: 700 Pa

Устойчивост на циклони: 900 Pa

Съпротивление на ръкавния филтър: 1600 Pa

Загуби на изхода и стека: 350 Pa

Общото съпротивление вече е приблизително 4000 Pa, преди да се обмисли допълнителен проектен марж.

Изборът на вентилатор въз основа на оценка от 2500–3000 Pa може да доведе до недостатъчен въздушен поток при действителните работни условия.

Ето защо центробежните вентилатори за тежък режим на работа трябва да бъдат избрани спрямо пълната крива на съпротивлението на системата, вместо просто да съответстват на искания от клиента въздушен поток към каталожния модел.

Примерен случай: Събиране на циментов прах

Помислете за циментов завод, който изисква приблизително 25 000 m³/h отработен въздух от процеса на смилане. Оригиналният вентилатор е избран основно според въздушния поток и мощността на двигателя.

След няколко месеца работа техниците откриха три проблема:

Вибрацията на вентилатора постепенно се увеличава.

Въздушният поток намаля.

Работното колело показа очевидно износване близо до входа на лопатката и външната част.

Проверката показа, че вентилаторът обработва абразивен циментов прах преди последния етап на филтриране. Прахът беше износил неравномерно повърхностите на лопатките, променяйки баланса на ротора. В същото време натрупването на прах увеличи ефективното съпротивление на системата.

Решението не беше просто да се инсталира по-голям двигател.

Инженерният екип първо потвърди действителния въздушен поток и налягане, след което прегледа концентрацията на прах и характеристиките на частиците. Беше избрана по-устойчива на абразия конфигурация на работното колело и уязвимите зони бяха подсилени със сменяема защита срещу износване.

Важният урок е, че увеличаването на мощността на двигателя не решава механичното износване. Вентилаторът първо трябва да бъде съобразен с действителния процес.

За приложения като смилане на цимент, обработка на клинкер, добив и обработка на минерали, центробежните вентилатори за тежък режим на работа трябва да се оценяват както от аеродинамична, така и от механична гледна точка.

Защитата от износване трябва да бъде проектирана там, където има значение

Добавянето на износоустойчив материал навсякъде не винаги е най-доброто решение.

По-практичен подход е да се идентифицират областите, които получават най-голямо въздействие на частиците.

В зависимост от приложението тези области могат да включват:

Водещи ръбове на лопатките на работното колело

Повърхности на острието

Задна плоча на работното колело

Входна секция на корпуса

Скрол корпус

Податливи на абразия зони на обръщане

Сменяемите износващи се пластини могат да бъдат полезни, когато има достъп за поддръжка. След като износващата се плоча достигне експлоатационния си лимит, техниците могат да сменят защитния компонент, вместо да сменят целия корпус.

За особено абразивни приложения производителите могат също да използват устойчива на абразия стомана, твърда наварка, подсилена конструкция на острието или сменяеми облицовки. Правилното решение зависи от твърдостта на частиците, скоростта, концентрацията и очакваните работни часове.

Целта не е всеки компонент да бъде ненужно тежък. Целта е да поставите правилната защита на правилното място.

Мощността на двигателя не е отправна точка

Клиент понякога изпраща запитване, казвайки:

„Имаме нужда от 160 kW центробежен вентилатор.“

Това не е достатъчно информация за правилен избор на вентилатор.

Мотор от 160 kW може да се използва с много различни комбинации от вентилатори в зависимост от въздушния поток, налягането, скоростта, температурата на газа, плътността на газа, ефективността и разположението на трансмисията.

За приложение с голямо количество прах доставчикът обикновено трябва да изисква най-малко:

Необходим въздушен поток

Статично или общо налягане

Нормална температура на газа

Максимална температура на газа

Концентрация на прах

Тип прах и характеристики на частиците

Газов състав

Условия на входа и изхода на вентилатора

Монтажна позиция на вентилатора

Необходими работни часове

Напрежение и честота на двигателя

Необходима надморска височина, когато е приложимо

Ограничения в пространството и поддръжката

Тези параметри позволяват вентилаторът да бъде избран от действителната работна точка, а не само от мощността на двигателя.

Проверете работната точка след инсталирането

Дори правилно проектираният вентилатор може да работи лошо, ако условията на системата се променят.

След въвеждане в експлоатация техниците трябва да запишат:

Обороти на вентилатора

Въздушен поток

Статично налягане

Ток на двигателя

Мощност на двигателя

Температура на лагера

Вибрация

Температура на газа

Да предположим, че първоначалната проектна точка е 20 000 m³/h при 3 500 Pa. След монтажа измерванията показват 24 000 m³/h само при 2 800 Pa.

Тази разлика заслужава разследване.

Възможните причини включват по-ниско от очакваното съпротивление на системата, положение на клапата, модификации на въздуховода, условия на филтъра, неправилна скорост на вентилатора или неточно първоначално изчисление на системата.

Ако вентилаторът работи над предвидената работна точка, токът на двигателя също може да се увеличи. В тази ситуация простото затваряне на клапа без разбиране на системата може да скрие истинския проблем.

Поддръжката трябва да се фокусира върху промените в тенденциите

За прашните индустриални вентилатори поддръжката не трябва да зависи само от фиксиран календар.

По-добрият подход е да се следят тенденциите.

Например, ако вибрациите са останали около 3 mm/s в продължение на няколко месеца и внезапно се повишат до 5 mm/s, техниците трябва да проучат, преди вентилаторът да достигне състояние на сериозна повреда.

Полезните точки за проверка включват:

Износване на работното колело

Неравномерна ерозия на острието

Натрупване на прах

Състояние на лагера

Подравняване на валовете

Състояние на съединителя

Основни болтове

Опън на ремъка, ако е задвижван с ремък

Износване на жилища

Входящи и изходящи връзки

Натрупването на прах върху работното колело е особено важно. Неравномерното натрупване може да създаде дисбаланс на ротора дори когато оригиналното работно колело е било динамично балансирано.

Не пренебрегвайте влагата и лепкавия прах

Не всеки прах се държи като сух минерален прах.

Влагата може да причини полепване на фини частици по работното колело. С течение на времето това може да доведе до неравномерни отлагания и вибрации.

Например, вентилатор, който обработва сух материал, може да работи нормално в продължение на месеци. Ако температурата на процеса падне под точката на оросяване, може да възникне кондензация вътре в системата. След това прахът става лепкав и започва да се натрупва върху ротора.

В този случай простото увеличаване на устойчивостта на износване на материала на острието може да не реши проблема.

Инженерното решение може да изисква по-добър контрол на температурата, изолация, дренаж, промени в процеса или дизайн на работно колело, който е по-малко податлив на натрупване.

Това е още една причина центробежните вентилатори за тежък режим на работа да се избират според действителния процес, а не само според името на праха.

Контролен списък за практически избор

Преди да поръчате мощен вентилатор за прашен процес, препоръчвам да потвърдите следната информация с инженера по процеса:

Изпълнение на въздуха

Въздушен поток: m³/h, CFM или m³/s

Статично налягане или общо налягане

Проектна работна точка

Минимални и максимални условия на работа

Газово състояние

Нормална температура

Максимална температура

Газов състав

Плътност

Влажност

Състояние на прах

Тип прах

Концентрация

Размер на частиците

Твърдост на частиците

Съдържание на влага

Лепкави или абразивни характеристики

Вентилаторна конструкция

Тип работно колело

Материал

Защита от износване

Диаметър на вала

Подреждане на лагерите

Устройство за задвижване

Достъп за проверка

Електрическа система

Мощност на двигателя

Напрежение

Честота

Метод на стартиране

Необходими RPM или VFD работа

Монтаж

Положение на вентилатора спрямо прахоуловителя

Ориентация на входа и изхода

Диаметър на канала

Налично място за монтаж

Разрешение за поддръжка

Условия на околната среда

Пълен лист с данни в началото на проекта може да предотврати много проблеми по-късно.

Последни мисли

Индустриалните приложения с голямо количество прах са трудни за вентилаторите, тъй като проблемът не се ограничава до въздушния поток. Абразията, натрупването на материал, температурата, устойчивостта на системата, вибрациите и изискванията за поддръжка си взаимодействат помежду си.

Поради това подходящите центробежни вентилатори за тежък режим на работа трябва да бъдат избрани според действителните условия на процеса. Един по-силен двигател сам по себе си не прави вентилатора тежък, а по-дебелият корпус сам по себе си не гарантира дълъг експлоатационен живот.

За циментови заводи, минни дейности, преработка на биомаса, обработка на въглища, обработка на метали, системи за смилане и промишлено събиране на прах, най-надеждният подход е да се започне с пълната работна точка и характеристиките на праха, след което да се определи типа на работното колело, материала, защитата от износване, устройството на задвижването и конфигурацията на двигателя.

Този подход може да изисква повече инженерна работа, преди да бъде направена поръчката, но обикновено струва много по-малко, отколкото справянето с многократна смяна на работно колело, прекомерни вибрации, неочакван престой и лошо събиране на прах след монтажа.