Руководство по подбору осевых вентиляторов

 

Общие сведения

Вентиляторы осевые одноступенчатые Аксипал FTDA, осевые крышные с диффузором FTDA-RD и осевые крышные с клапаном FTDA-RB (далее вентиляторы FTDA) предназначены для перемещения воздуха и других газов, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с содержанием пыли не более 10 мг/м3.
Вентиляторы осевые одноступенчатые Аксипал FTDE, осевые крышные с диффузором FTDE-RD и крышные с клапаном FTDE-RB (далее вентиляторы FTDE) предназначены для перемещения взрывоопасных газопаровоздушных смесей IIA, IIB и IIC категорий, групп Т1, Т2, Т3 и Т4 по классификации ГОСТ Р 51330.0-99, не вызывающих ускоренной коррозии материалов и покрытий проточной части вентиляторов, не содержащих взрывчатых веществ, добавочного кислорода, взрывоопасной пыли, липких и волокнистых материалов, а также окислов железа. Вентиляторы предназначены для обслуживания взрывоопасных зон помещений классов 1 и 2 по ГОСТ Р 51330.13-99.
Температура перемещаемой среды от -40 °С до +40 °С.
Вентиляторы FTDA и FTDE предназначены для эксплуатации в условиях макроклиматического района с умеренным климатом (исполнение У), категорий размещения 1, 2, 3 и 4 по ГОСТ 15150-69.
По требованию заказчика вентиляторы FTDA могут иметь другое климатическое исполнение, а также могут иметь исполнение для их эксплуатации при температуре до + 90 °С.
Вентиляторы FTDE предназначены для обслуживания взрывоопасных зон помещений классов В-1а, В-1б, В-1г по классификации «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ).
Вентиляторы комплектуются асинхронными электродвигателями с высотой оси вращения от 56 до 200 мм.
Вентиляторы могут монтироваться непосредственно в воздуховодах как на горизонтальных, так и на вертикальных участках.

Подбор осевых вентиляторов

Настоящее руководство содержит сводные и индивидуальные графики характеристик вентиляторов.
Сводные графики построены с учётом выпускаемой номенклатуры вентиляторов в зависимости от типоразмера и частоты вращения рабочего колеса.
Индивидуальные графики построены для каждого типоразмера в зависимости от частоты вращения и количества лопаток рабочего колеса.

На графике

Индивидуальный график характеристик вентилятора Аксипал

1 производительность Q,м3/час
2 полное давление Pv, Па
3 сплошными синими линиями показаны кривые характеристик работы вентилятора в зависимости от угла установки лопаток рабочего колеса с точностью до одного градуса
4 синей пунктирной линией показано динамическое давление без диффузора
5 синей пунктирной линией показано динамическое давление с диффузором
6 угол установки лопаток рабочего колеса 7 максимальное значение угла установки лопаток
рабочего колеса
8 сплошными зелёными линиями показаны кривые потребляемой вентилятором мощности, кВт
9 зелёными пунктирными линиями показаны уровни среднего звукового давления, дБ(А)

Подбор вентилятора начинают с определения его номера (размера) и синхронной частоты вращения. По заданным аэродинамическим характеристикам (производительноcти Q и полному давлению Pv) на сводных графиках определяют размер (номер) вентилятора и синхронную частоту вращения рабочего колеса вентилятора. При этом может учитываться оптимальный размер воздуховодов или проёмов в стенах или перекрытиях.
На соответствующем индивидуальном графике характеристик в точке пересечения координат производительности и полного давления (рабочей точке) находят кривую характеристик вентилятора для соответствующего угла установки лопаток рабочего колеса. Данные кривые проведены с интервалом установки угла лопаток в один градус.
Рабочая точка одновременно показывает потребляемую вентилятором мощность (в случае несовпадения рабочей точки и кривой потребляемой мощности необходимо провести интерполяцию) и средний уровень звукового давления.
Динамическое давление и динамическое давление с присоединённым диффузором находят на пересечении соответствующих наклонных прямых с вертикалью, проведённой от производительности Q (значения считывают на шкале полного давления Pv).
Вентиляторы Аксипал по заказу потребителя могут оснащаться электродвигателями как отечественного, так и зарубежного производства. В случае если фактические параметры эксплуатации вентилятора (температура, влажность, абсолютное атмосферное давление, плотность воздуха или фактические обороты вращения электродвигателя) отличаются от параметров, при которых составлены графики аэродинамических характеристик следует уточнить фактические аэродинамические характеристики вентилятора и потребляемую мощность по следующим формулам (ГОСТ 10616-90) и основным законам вентиляции:
Q=Q0•n/n0 (1)

Pv = Pv0 • (n/n0 )2 (2)

N=N0•(n/n0)3 , (3)

где Q – фактическая производительность, м3/час или м3/с;

Pv – фактическое полное давление, Па;
N – фактическая потребляемая мощность, кВт;

n – фактические обороты электродвигателя, об/мин;

Q0 – производительность, взятая из графика, м3/час или м3/с;

Pv0 – полное давление, взятое из графика, Па;

N0 – потребляемая мощность, взятая из графика, кВт;

n0 – обороты электродвигателя, взятые из графика, об/мин.
В случае экслуатации вентиляторов при температуре, превышающей 40 °С, следует иметь в виду, что при повышении температуры на каждые 10 °С потребляемая мощность электродвигателя снижается на 10%. Таким образом, при температуре +90 °С потребная мощность электродвигателя должна быть в два раза больше, чем найденная по графикам аэродинамических характеристик. Класс нагревостойкости изоляции электродвигателя должен быть не ниже класса «F».

 

Пример подбора вентилятора

ТРЕБУЕТСЯ ПОДОБРАТЬ
вентилятор на следующие параметры воздушной сети:
ДАНО:

• производительность Q = 8280 м3/час
• полное давление Pv =130 Па
• температура перемещаемого воздуха t = 20 ^оС
• плотность перемещаемого воздуха ρ = 1,2 кг/м

РЕШЕНИЕ:

1. По сводным графикам аэродинамических характеристик для заданных величин производительности и полного давления выбираем оптимальный размер вентилятора и синхронную частоту вращения из удовлетворяющих условиям подбора вариантов. Таковым оказывается вентилятор FTDA-050, оснащённый электродвигателем с синхронной частотой вращения n0 = 1450 об/мин при частоте питающей сети 50 Гц.
2. На графике индивидуальных характеристик вентилятора FTDA-050 с частотой вращения рабочего колеса n0 = 1450 об/мин (рабочее колесо с четырьмя лопатками, например) отмечаем рабочую точку вентилятора, которая лежит на пересечении координат Q0 = 8280 м3/час и Pv0 = 130 Па. Определяем угол установки лопаток рабочего колеса. Он равен 250. Проведя интерполяцию, получаем значение потребляемой мощности N0 = 0,46 кВт. По разделу «Комплектация электродвигателями» настоящего Руководства определяется возможность комплектации данного вентилятора электродвигателем мощностью N = 0,55 кВт и частотой вращения n = 1500 об/мин. Для установки по разделу «Справочные данные» выбирается электродвигатель АИС 80А4 мощностью N = 0,55 кВт и фактической частотой вращения n = 1360 об/мин.
3. Фактические аэродинамические параметры вентилятора и потребляемая мощность, уточнённые по формулам (1, 2 и 3), будут следующими:
   Q = 8280 • (1360/1450) = 7766 м3/час;
   32 P =130•(1360/1450) =114,4Па;
   v N = 0,46 • (1360/1450 )3 = 0,38 кВт.
4. Поскольку фактическая частота вращения электродвигателя значительно отличается от частоты вращения рабочего колеса вентилятора, для которого построены графики, необходимо пересчитать характеристики вентилятора с требуемых значений на те, которые нужно откладывать на графике. Используя формулы (1 и 2) и преобразуя выражения относительно величин с индексом «0», получаем:
   Q0 = 8280 • (1450/1360) = 8828 м3/час; Pv0 = 130 • (1450/1360 )2 = 148 Па. Находим и отмечаем на том же графике условную рабочую точку. Определяем угол установки лопаток: 280. Потребляемая мощность по графику: N0 = 0,55 кВт. Фактическую потребляемую мощность находим по формуле (3):
N = 0,55 • (1360/1450 )3 = 0,45 кВт.
5. Обозначение подобранного вентилятора: FTDA-050-4-28 с электродвигателем АИС 80А4 мощностью N = 0,55 кВт и частотой вращения n = 1360 об/мин.
6. По рисунку и таблице определяем габаритные и присоединительные размеры вентилятора.

 

Основные законы вентиляции

1. 1. Изменение частоты вращения при постоянном диаметре рабочего колеса
   • Расход воздуха зависит от частоты вращения прямо пропорционально.
   • Давление пропорционально частоте вращения в квадрате.
   • Мощность пропорциональна частоте вращения в кубе.
     
2. Изменение диаметра вентилятора (только для геометрически подобных вентиляторов) при постоянной частоте вращения
   
   • Расход воздуха пропорционален диаметру рабочего колеса в кубе.
     
   • Давление пропорционально диаметру рабочего колеса в квадрате.
     
   • Мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса в пятой степени.
     
3. Изменение плотности воздуха при неизменной частоте вращения и постоянном диаметре рабочего колеса
   
   • Давление пропорционально плотности воздуха.
     
   • Мощность пропорциональна плотности воздуха.
     
4. Динамическое давление
   
   где ρ – плотность воздуха, кг/м3, V – расход воздуха, м3/с.
   
   
5. Полное давление
   
   
6. Мощность на валу вентилятора
   
   

 

Свободные графики производительности

Сводные графики характеристик вентиляторов Аксипал с размерами рабочих колёс от 355 до 630 мм

Сводные графики характеристик вентиляторов Аксипал с размерами рабочих колёс от 710 до 1250 мм

 

Определение шумовых характеристик

Уровни звукового давления представленных вентиляторов определены в результате испытаний в соответствии с французским стандартом NF S 31-021. Этот стандарт определяет уровни звуковой мощности по шкале А.
Для этого сначала с помощью шумомера необходимо измерить уровень звукового давления Lp по шкале А и его октавные составляющие в 3-х точках полусферической поверхности в соответствии с прилагаемым эскизом.

Эти измерения производятся в испытательной лаборатории на вентиляторе, встроенном в небольшую по длине систему воздуховодов.
Уровень звуковой мощности Lw рассчитывается по следующей формуле: Lw = Lp + 10 log 2 πrs2, где rs – радиус полусферической поверхности, на которой производятся замеры по указанному выше стандарту. Величина 10 log 2 πrs2 зависит от размера вентилятора и приведена в таблице.

Общая величина уровня звукового давления по 3-м замеренным точкам 3, 5 и 6 дана на приведённых в руководстве характеристиках вентиляторов.
Для точного расчёта ослабления шума вентилятора в системе воздуховодов необходимо иметь уровни звуковой мощности по октавным полосам частот, также определённым по шкале А. Эти октавные уровни можно определить путём прибавления к общему уровню звуковой мощности поправок из таблицы 9. Эту же таблицу можно использовать для определения октавных уровней звукового давления путём прибавления соответствующих поправок к общей величине уровня звукового давления.
Указанные общие уровни звуковой мощности и давления даны с точностью 3 дБ, а октавные уровни – 5 дБ.
Необходимо помнить, что уровень звуковой мощности для данного конкретного источника шума является объективной физической величиной, в то время как уровень звукового давления зависит во многом от характеристики окружающих поверхностей, их типа, формы и размеров.

Комплектация электродвигателями

Рекомендуемые варианты комплектации вентиляторов АКСИПАЛ в общепромышленном и взрывозащищённом исполнениях

 

Примечания: ыn – синхронная частота вращения электродвигателя; n0 – частота вращения рабочего колеса по графику. * – угол установки лопаток рабочего колеса, обеспечивающий работу вентилятора без перегрузки электродвигателя в любой рабочей точке графика.

Индивидуальные графики

Индивидуальные графики аэродинамических и шумовых характеристик вентиляторов FTDA и FTDE, которые построены опытным путём при следующих условиях:

• температура воздуха + 20 °С;
• влажность воздуха 65%;
• абсолютное атмосферное давление 760 мм ртутного столба;
• плотность воздуха 1,2 кг/м3;
• нормальное направление потока воздуха: всасывание со стороны рабочего колеса, выброс со стороны электродвигателя;
• вентилятор оборудован входным конусом (без защитной сетки), когда сторона всасывания свободна, или вентилятор присоединён входом и выходом к воздуховодам.

Кроме основных аэродинамических характеристик графики содержат характеристики динамического давления вентиляторов со свободным выходом и с диффузором на входе и выходе.