Високопроизводителни вентилатори с принудителна тяга за електроцентрали и промишлени котли

Котелът не може да поддържа стабилно горене, ако пещта не получава необходимото количество въздух за горене. В много промишлени котелни системи вентилаторът с принудителна тяга е отговорен за подаването на този въздух и поддържането на налягането, необходимо за горелката и пещта. Поради това вентилаторите с принудителна тяга за котли с висока производителност не се избират просто според мощността на двигателя. Въздушният поток, статичното налягане, температурата на газа, надморската височина, съпротивлението на системата, типът гориво и работният обхват трябва да бъдат взети под внимание, преди вентилаторът да бъде финализиран.

Започнете с въздушния поток и налягането, а не с мощността на двигателя

Една от най-честите грешки при избора на вентилатор на котела е стартирането с необходимата мощност на двигателя. По-добрият подход е първо да се определи необходимия обем и налягане на въздуха. Например, ако един котел изисква 30 000 m³/h въздух за горене при общо налягане от 3 500 Pa, вентилаторът трябва да бъде избран около тази работна точка, вместо първо да изберете двигател с мощност 30 kW или 37 kW. Вентилаторите с принудителна тяга на котлите с висока производителност трябва да работят близо до своята ефективна област при нормално натоварване, вместо да разчитат на дроселиране на клапата, за да компенсират прекалено големия вентилатор.

Когато изчисляват необходимия въздушен поток, инженерите трябва да вземат предвид потреблението на гориво на котела и изискването за излишен въздух. Едно опростено изчисление може да започне от теоретичното изискване за въздух за горене и след това да приложи необходимия коефициент на излишък на въздух. Окончателният проект на въздушния поток трябва също да включва подходящ резерв за работни колебания. Например, ако изчисленото изискване е 25 000 m³/h, изборът на вентилатор за 40 000 m³/h без проверка на действителната системна крива може да доведе до прекомерен въздушен поток, по-висок ток на двигателя и ненужна консумация на енергия. Поради това вентилаторите с принудителна тяга на котлите с висока производителност трябва да бъдат съобразени с действителната горивна система, а не да се избират само от въздушния поток.

Статичното налягане зависи от цялата въздушна система

Налягането на вентилатора често се подценява, тъй като се взема предвид само изискването за налягане на горелката. В действителна инсталация на котел въздухът преминава през входния канал, филтри, амортисьори, въздушен подгревател, шумозаглушители, колена, разширителни секции и система на горелка. Всеки компонент създава съпротива. Изискването за налягане на вентилаторите с принудителна тяга за високопроизводителни котли трябва да включва тези загуби при проектния въздушен поток.

Практическото изчисление трябва да посочи всяко съпротивление поотделно. Например, приемете, че горелката изисква 1200 Pa, предварителният нагревател на въздуха причинява загуба на 700 Pa, тръбопроводната система представлява 900 Pa, а други компоненти добавят още 400 Pa. Основното съпротивление на системата вече е около 3200 Pa. След като се позволи разумен работен марж, вентилаторът може да се наложи да достави приблизително 3500–3800 Pa при проектния въздушен поток. Този метод е много по-надежден от избора на вентилатор само от налягането на горелката.

Температурата има пряк ефект върху избора на вентилатор

Температурата на въздуха за горене също трябва да бъде определена преди да поръчате вентилатора. Ако вентилаторът работи с нормален околен въздух, дизайнът е сравнително лесен. Въпреки това, когато температурата на въздуха се повиши поради предварително загряване на въздуха или условия на процеса, плътността на газа намалява и действителната работна производителност на вентилатора се променя. Вентилаторите с принудителна тяга за котли с висока производителност трябва да бъдат проектирани според действителната входяща температура, а не просто стандартните атмосферни условия.

Например, вентилатор, работещ с 30 000 m³/h въздух при 20°C, не изпитва същата плътност на газа като вентилатор, обработващ същия обем при 120°C. Преобразуването на налягането, мощността на вала, разположението на лагерите и изискванията за охлаждане трябва да бъдат проверени съответно. Ако температурата е значително по-висока от нормалната, може да се наложи производителят да обмисли различно разположение на лагера, конструкция на вала, метод на уплътняване или конфигурация на охлаждане. Предоставянето на действителната работна температура на етапа на RFQ може да предотврати големи проблеми по-късно.

Контролът на вентилатора е също толкова важен, колкото и изборът на вентилатор

Натоварването на котела рядко остава постоянно през целия ден. Вентилатор, работещ на пълна скорост, докато котелът работи при частично натоварване, може да загуби значителна енергия. Поради тази причина високопроизводителните вентилатори с принудителна тяга на котли често се управляват със задвижвания с променлива честота или други системи за управление, които позволяват на въздушния поток да следва нуждите на котела.

За центробежните вентилатори законите за афинитет осигуряват полезна справка. Приблизително въздушният поток варира в зависимост от скоростта на вентилатора, налягането варира в зависимост от квадрата на скоростта, а мощността варира в зависимост от куба на скоростта. Това означава, че намаляването на скоростта на вентилатора може значително да намали консумацията на енергия. Например, ако вентилаторът работи на 80% от първоначалната си скорост, теоретичната му необходима мощност може да падне до около 51% от първоначалната стойност при сравними условия. Действителният резултат зависи от кривата на системата и работната точка, но принципът обяснява защо контролът на скоростта може да бъде много по-ефективен от непрекъснатото дроселиране на амортисьор.

Практически пример: Подобряване на FD вентилаторна система на бойлер

Помислете за промишлен котел, първоначално оборудван с вентилатор, проектиран за 35 000 m³/h при 4 000 Pa. По време на нормално производство обаче котелът изискваше само около 27 000 m³/h. Операторите контролираха въздушния поток главно през входящия амортисьор, докато двигателят работеше близо до пълна скорост. Резултатът беше по-висока от необходимата консумация на енергия и нестабилен въздушен поток по време на промени в натоварването.

За този тип приложение вентилаторите с принудителна тяга за котли с висока производителност трябва да се оценяват по-скоро спрямо действителния работен диапазон, отколкото максималното възможно натоварване. Ревизиран избор може да се насочи към нормалната работна точка, като същевременно се запази достатъчен капацитет за пиково потребление на котела. Ако системата за управление позволява работа с променлива скорост, вентилаторът може да намали скоростта, когато натоварването на котела намалява. Преди да направят промяната, техниците трябва да запишат въздушния поток, налягането на вентилатора, тока на двигателя, скоростта на вентилатора и натоварването на котела при няколко работни условия. Тези измервания осигуряват базовата линия, необходима за проверка дали новата конфигурация наистина подобрява производителността.

Изборът на двигател трябва да следва функцията на вентилатора

След като са известни въздушният поток, налягането, температурата, плътността на газа и ефективността на вентилатора, мощността на вала може да бъде оценена чрез връзката между въздушния поток, налягането и ефективността. Опростено изчисление е:

Мощност на вентилатора ≈ Q × ΔP / η

където Q е въздушният поток в m³/s, ΔP е налягането в Pa, а η представлява общата ефективност на вентилатора.

Например при 30 000 m³/h въздушният поток е приблизително 8,33 m³/s. Ако необходимото налягане е 3500 Pa и общата ефективност е 75%, очакваната мощност на вентилатора е приблизително 38,9 kW. Моторът не трябва да се избира точно при тази изчислена стойност. Обикновено се изисква подходящ сервизен запас, като същевременно се избягва прекомерното наддаване. Ето защо вентилаторите с принудителна тяга за котли с висока производителност трябва да се избират заедно с двигателя, вместо да се третират вентилаторът и моторът като независими компоненти.

Работното колело и изборът на материал имат значение при непрекъсната работа

Вентилаторът с принудителна тяга на котела може да работи с относително чист въздух, но работните условия все още могат да повлияят на работното колело. Прах, влага, корозия, висока температура и повтарящи се термични цикли могат да намалят експлоатационния живот. Следователно диаметърът на работното колело, профилът на лопатката, ъгълът на лопатката, скоростта на въртене и дебелината на материала трябва да се вземат предвид в зависимост от работната точка.

За приложения, включващи абразивни частици или корозивен въздух, стандартната въглеродна стомана не винаги е най-доброто решение. В зависимост от работната среда работното колело може да изисква устойчива на износване конструкция, устойчив на корозия материал, защитно покритие или друг персонализиран дизайн. За вентилатори с принудителна тяга на котли с висока производителност изборът на материал трябва да се основава на действителния състав на газа и работната температура, а не просто на избора на най-здравия изглеждащ материал.

Въвеждането в експлоатация трябва да включва повече от проверка на ротация

След монтажа пускането в експлоатация трябва да се извършва систематично. Първо проверете основата, анкерните болтове, подравняването на вала, съединителя, смазването, състоянието на лагера, електрическите връзки и посоката на въртене. След това вентилаторът трябва да се стартира при контролирано работно състояние, докато техниците наблюдават вибрациите, температурата на лагерите, тока на двигателя, въздушния поток и налягането.

Полезна полева процедура е да се записват данните за вентилатора в няколко точки на натоварване, вместо да се прави само едно измерване. Например, измерванията могат да се записват при приблизително 50%, 75% и 100% натоварване на котела. Това създава оперативна справка за бъдещо отстраняване на неизправности. Ако вибрациите или токът на двигателя постепенно се увеличават в продължение на няколко седмици, техниците могат да сравнят новите показания с първоначалните данни за пускане в експлоатация. Високоефективните вентилатори с принудителна тяга за котли работят надеждно в дългосрочен план само когато инсталационните и работните данни се наблюдават след пускане в експлоатация.

Често срещаните проблеми обикновено започват извън вентилатора

Когато FD вентилаторът на котела не успее да постигне очаквания въздушен поток, смяната на вентилатора не трябва да бъде първата реакция. Действителният проблем може да бъде запушен филтър, прекомерно съпротивление на въздуховода, неправилна позиция на клапата, замърсяване във въздушния подгревател, съпротивление на горелката, приплъзване на ремъка, неправилно въртене на вентилатора или промяна в условията на работа на котела.

Например, ако скоростта на вентилатора и токът на двигателя остават нормални, но въздушният поток е спаднал, техниците трябва първо да сравнят текущото съпротивление на системата с първоначалните данни за пускане в експлоатация. Ако спадът на налягането през филтъра или въздушния подгревател се е увеличил значително, системата - не непременно вентилаторът - ограничава въздушния поток. Този диагностичен подход може да предотврати ненужната смяна на вентилатора и помага да се поддържа очакваната производителност на вентилаторите с принудителна тяга на високоефективните котли.

Избор на правилния вентилатор за електроцентрала или промишлен котел

За проект за нов котел RFQ трябва да предоставя достатъчно информация, за да може производителят да направи инженерно базиран избор. Най-малко необходимите данни трябва да включват въздушен поток, статично или общо налягане, входяща температура, газов състав, надморска височина, работна честота, захранване, изисквания за скорост на вентилатора, разположение на инсталацията, посока на въртене и предпочитан метод за управление.

За персонализиран проект също е полезно да предоставите капацитета на котела, вида на горивото, информация за горелката, оформлението на канала, загубата на налягане в подгревателя на въздуха и очаквания работен диапазон. С тези параметри производителят може да оцени заедно кривата на вентилатора, мощността на двигателя, дизайна на работното колело, разположението на лагерите, материала и метода на управление. Това е правилният инженерен подход за определяне на високопроизводителни вентилатори с принудителна тяга за котли за взискателни индустриални услуги.

Окончателна храна за вкъщи

Високопроизводителният вентилатор на котела не се определя от голям двигател или висок максимален въздушен поток. Реалната му производителност се определя от това колко точно вентилаторът отговаря на действителните условия на работа на котела. Правилните изчисления на въздушния поток и налягането, правилният избор на температура и материал, ефективен контрол на скоростта, подходящ размер на двигателя и дисциплинирано пускане в експлоатация допринасят за надеждната работа.

За електроцентрали и промишлени котли високоефективните вентилатори с принудителна тяга на котлите трябва в крайна сметка да се третират като част от цялостната система за въздух за горене. Когато вентилаторът е избран от реални работни данни, а не от един номинален параметър, е възможно да се постигне по-стабилно горене, по-ниска ненужна консумация на енергия и по-добра дългосрочна надеждност на оборудването.