Руководство по подбору радиальных вентиляторов

Общие сведения

Радиальный (центробежный) вентилятор Центримастер применяется для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, с температурой от -40 °С до +40 °С, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твёрдых примесей не более 100 мг/м3, при плотности воздуха 1,2 кг/м3 (ГОСТ 5976-90).
При соблюдении Общих положений обеспечения безопасности атомных станций и при наличии разрешения Госатомнадзора и других официальных документов могут применяться как оборудование для атомных станций (АС).
Вентиляторы могут быть изготовлены во взрывозащищенном варианте при соблюдении правил безопасности ПБ-03-590-03 и 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.
При использовании гибких соединительных воздуховодов из термостойких тканей вентиляторы общепромышленного назначения могут применяться для дымоудаления при максимальной температуре газа 400 °С в течение 120 минут.

 

Технические требования

Радиальный вентилятор Центримастер соответствует требованиям нормативных документов и конструкторской документации.

Варианты вентиляторов ЦЕНТРИМАСТЕР
В соответствии с ГОСТ 5976-90 вентиляторы изготавливаются в следующих конструктивных исполнениях:

• исполнение 1 – вентиляторы с непосредственным приводом GTLF-1, GTLB-1, GTHB-1;
  
• исполнение 4 – вентиляторы с ременным приводом одностороннего всасывания GTLF-3, GTLB-3, GTHB-3;
• исполнение 7 – вентиляторы с ременным приводом двустороннего всасывания GTLF-5, GTLB-5, GTHB-5.
  

Каждый из вариантов подразделяется по типоразмерам, которые могут быть оснащены одним из двух типов рабочих колес.

Основные параметры и характеристики

Вентиляторы обеспечивают производительность Q и полное давление Pv в пределах, указанных на сводных диаграммах. Вентиляторы GTLB(HB) относятся к вентиляторам низкого, а GTLF – среднего давления.
Для вентиляторов GTLF, потребляемая мощность которых при заданной скорости может значительно увеличиться при сдвиге рабочей точки в сторону большей производительности, необходимо регулировать (методом дросcелирования системы) положение рабочей точки в пределах мощности установленного электродвигателя. Это предотвратит возможные перегрузки и выход из строя электродвигателя.
Номера вентиляторов и номинальные диаметры их рабочих колёс по внешним кромкам лопаток выполнены по ГОСТ 10616. По направлению вращения вентиляторы выполняются согласно ГОСТ 22270:

• правого вращения – с рабочим колесом, вращающимся по часовой стрелке, – вид со стороны всасывания (для вентилятора двустороннего всасывания вид со стороны всасывания – противоположный по отношению к приводу);
• левого вращения – с колесом, вращающимся против часовой стрелки, – вид со стороны всасывания (для вентилятора двустороннего всасывания вид со стороны всасывания – противоположный по отношению к приводу).

Габаритные, установочные и присоединительные размеры вентиляторов приведены на развороте соответствующих типоразмеров. Там же можно найти вес вентиляторов и электродвигателей.

Устройство вентилятора

Радиальный вентилятор Центримастер состоит из следующих основных узлов: корпуса, входного конуса, рабочего колеса, опорной рамы и электродвигателя. 

КОРПУС ВЕНТИЛЯТОРА
Корпус вентилятора изготовлен из оцинкованной тонколистовой стали. Боковая часть корпуса штампуется в виде цельного элемента. Это обеспечивает точность положения впускного отверстия и мест монтажа опорной рамы. Входные углубления, выштампованные в боковых стенках, способствуют очень высокой жёсткости корпуса, что, в свою очередь, обеспечивает даже при высоких скоростях плавную работу вентилятора без вибраций. Боковины и направляющая корпуса соединяются с помощью испытанного «Питтсбургского метода фальцовки», обеспечивающего герметичные, прочные швы.

Питтсбургское соединение

Перемычка на выходе вентилятора («язык») сконструирована для достижения его наилучших аэродинамических параметров.

Перемычка («язык») на выходе вентилятора GTLB

ВХОДНОЙ КОНУС

Входной конус вентилятора GTLF – с загнутыми вперед лопатками – выштампован непосредственно в боковой части корпуса. В корпусе вентилятора GTLF взрывозащищенного исполнения для обеспечения искробезопасности предусмотрены алюминиевые кольца в углублении входного отверстия и в отверстии для вала электродвигателя. В вентиляторах GTLB (GTHB) – c загнутыми назад лопатками – входной конус продлён в направлении рабочего колеса, образуя определенное перекрытие в осевом направлении и небольшой радиальный зазор. Входной конус вентилятора GTLB существенно влияет на его КПД и создаваемый им шум. Входной конус для вентилятора общего назначения изготовлен из оцинкованной стали, а для взрывозащищенного исполнения – из медного или латунного сплава.

РАБОЧЕЕ КОЛЕСО

Рабочее колесо GTLF имеет загнутые вперед лопатки и изготовлено из тонколистовой оцинкованной стали, оборудовано стальной или алюминиевой ступицей. Конструкция рабочего колеса обеспечивает высокую жесткость и прочность.

Рабочее колесо вентилятора GTLF-1, GTLF-3

Рабочее колесо вентилятора GTLF-5

Рабочее колесо GTLB имеет загнутые назад лопатки и изготовлено из чёрного металла, оборудовано стальной или алюминиевой ступицей. Данные рабочие колёса характеризуются высоким КПД.

Рабочее колесо вентилятора GTLB-1, GTLB-3, GTHB-3

Рабочее колесо вентилятора GTLB-5, GTHB-5

ВАЛЫ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ С РЕМЕННЫМ ПРИВОДОМ

Стальные валы отшлифованы бесцентровым методом и имеют шпоночные пазы для ременных шкивов (для вентиляторов с двусторонним всасыванием – с обеих сторон). Валы сконструированы с большим запасом прочности по старению материала, и их критическая частота вращения не менее чем на 40% больше максимальной скорости вентилятора.

ПОДШИПНИКИ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ С РЕМЕННЫМ ПРИВОДОМ

Вентиляторы оборудованы постоянно смазанными однорядными шарикоподшипниками с глубоким жёлобом, которые крепятся на валу конической монтажной втулкой. Каждый шарикоподшипник устанавливается в резиновом амортизаторе в корпус, закреплённый на жёсткой опоре из трех или четырех кронштейнов. Вентиляторы GTHB больших типоразмеров оборудованы подшипниковыми узлами, содержащими самоустанавливающиеся роликоподшипники, смонтированные на жёстком сварном подшипниковом кронштейне, изготовленном из полосы. Шарикоподшипники имеют постоянную смазку, а самоустанавливающиеся роликоподшипники оборудованы смазочными ниппелями.

ОПОРНЫЕ РАМЫ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ
Опорная рама вентилятора с непосредственным приводом состоит из опоры электродвигателя, закрепленной между двумя кронштейнами, установленными на опорные балки. Опорная рама крепится к корпусу вентилятора болтами с помощью приваренных с внутренней стороны корпуса гаек, что облегчает монтаж и демонтаж этих частей.
Опорные балки вентилятора с ременным приводом являются опорой для вентилятора, двигателя и ременной передачи. Вентилятор и двигатель закрепляются на общих опорных балках, имеющих увеличенную высоту для обеспечения максимально возможной жёсткости к изгибанию. Однако увеличенная высота балок не увеличивает общую высоту вентиляторного агрегата, так как нижняя часть корпуса вентилятора размещается между балками. Для обеспечения необходимого натяжения ремней и для их плавной работы вентиляторы снабжены механизмом регулирования натяжения ременной передачи.

Принадлежности вентиляторов и их условные обозначения

РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА GTRF – ременная передача (для вентилятора GTLF). GTRB – ременная передача (для вентиляторов СТLВ и GTHB).

Ременная передача состоит из ременных шкивов, клиновидного ремня или ремней и ограждения ремня. Для типоразмеров 040-071 в комплект входят также направляющие салазки. Втулка шкива выполнена конической разрезной, что облегчает монтаж и демонтаж. Ограждение ремня изготовлено из перфорированной оцинкованной тонколистовой стали или окрашенной сетки. Натяжение ремня может быть изменено без демонтажа ограждения. Выбор типоразмера ременной передачи осуществляется для каждой комбинации вентилятора и двигателя с учетом требуемой скорости так, чтобы подшипники двигателя и вентилятора имели долговечность не менее 40 000 часов, а долговечность ремня не менее 25 000 часов. Обычно ременная передача монтируется на заводе- изготовителе. Ременная передача должна быть заказана одновременно с вентилятором и двигателем, чтобы имелась необходимая информация для определения ее типоразмера.

ДВИГАТЕЛИ
Подходящие односкоростные и двухскоростные двига- тели показаны в таблицах, следующих за подробными диаграммами для каждого типоразмера вентилятора.

Рекомендации по выбору двигателя
Для вентиляторов с ременным приводом выбор двигателя осуществляется с помощью шкалы Рм вентиляторной диаграммы. Принимаются во внимание трансмиссионные потери, возникающие при применении стандартных ременных шкивов.
Для вентиляторов GTLB и GTHB, максимальная мощность которых находится в рабочем диапазоне вентилятора при заданной скорости, эта максимальная точка, а не мощность в рабочей точке, должна использоваться при определении величины Рм. Для вентиляторов GTLF, мощность которых призаданной скорости непрерывно увеличивается при увеличении производительности, сначала определяется Рм в рабочей точке. Если имеется какая-либо неуверенность в определении фактической рабочей точки, выбирается двигатель с номинальной мощностью на 15–20% больше, чем величина Рм, определенная из диаграммы.
Для вентиляторов с непосредственным приводом рекомендуемые односкоростные и двухскоростные двигатели указаны в таблицах, расположенных после вентиляторной диаграммы для каждого типоразмера вентилятора.
Для GTLF-1 указана только одна номинальная мощность двигателя для номинальной скорости, эта мощность достаточна для большей части рабочего диапазона.

Примечание. Если двигатель заказывается вместе с вентилятором, то он монтируется в вентилятор на заводе. Вентилятор проходит проверку на заводе, и поставщик принимает на себя гарантийные обязательства. Если поставщику не были предоставлены необходимые данные по двигателю, то правильный выбор ременного привода невозможен.

ПУСК ВЕНТИЛЯТОРА

Непосредственный пуск. Если двигатель выбран в соответствии с вышеизложенными рекомендациями, всегда может быть осуществлен непосредственный пуск. Для двухскоростных двигателей это относится к большей скорости. Для непосредственного пуска двухскоростного двигателя на меньших оборотах время пуска должно быть проверено, как показано в разделе «Методы пуска вентиляторов». Если время пуска слишком велико, выбирается двигатель с большей номинальной мощностью.
Пуск «звезда-треугольник». Если используется пуск «звезда-треугольник», выбирается двигатель, как показано в разделе каталога «Методы пуска вентиляторов».

ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ
Вентилятор может комплектоваться аппаратурой управления, смонтированной в отдельном электрическом шкафу. Шкафы управления электрические (по желанию заказчика) могут выпускаться как с использованием DIN-рейки для крепления модульных электрических элементов управления, так и без ее применения. Электрические шкафы по требованию заказчика могут иметь индивидуальные габаритные размеры.

ГИБКИЕ ВСТАВКИ GTLZ-11 – вход (стандартный вариант до 80 °С) GTLZ-12 – вход (теплостойкий материал до 400 °С) GTLZ-21 – выход (стандартный вариант до 80 °С) GTLZ-22 – выход (теплостойкий материал до 400 °С) Стандартные гибкие вставки изготовлены из ткани из стекловолокна с ПВХ покрытием. Гибкие вставки, изготовленные из теплостойкого материала, могут выдерживать 400 °С и предназначены для присоединения вентиляторов дымоудаления. Гибкие вставки GTLZ-11 и GTLZ-12 для закрепления на воздуховоде и на входе вентилятора снабжены двумя стальными зажимами. Выходные гибкие вставки GTLZ-21 и GTLZ-22 имеют фланцы с обоих концов. Фланцы изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали.

ФЛАНЕЦ ОБРАТНЫЙ GTLZ-24 фланец обратный. Фланец обратный изготовлен из оцинкованной тонколистовой стали.

ЗАЩИТНАЯ РЕШЕТКА GTLZ-13 (вход) и GTLZ-23 (выход) – защитная решетка. Промышленные правила безопасности требуют, чтобы вращающиеся элементы машин были оборудованы надежной защитой. Необходимо учитывать требования к безопасности, действующие в регионе установки оборудования. Открытый вход или выход вентилятора опасны и должны быть закрыты защитной решеткой.

Общий вид вентилятора

На рисунке представлен общий вид вентилятора со следующими комплектующими:

1. Электродвигатель
2. Гибкая вставка GTLZ-11
3. Гибкая вставка 400 °С GTLZ-12
4. Входная защитная решетка GTLZ-13
5. Гибкая вставка GTLZ-21
6. Гибкая вставка 400°С GTLZ-22
7. Фланец обратный GTLZ-24
8. Выходная защитная решетка GTLZ-23
9. Комплект виброизоляторов GTLZ-42 
10. Ременная передача для GT..3, GT..5
    

В комплект вентилятора входит:

• вентилятор;
  
• паспорт по ГОСТ 2.601.
  

По согласованию с потребителем в комплект вентилятора дополнительно могут входить следующие детали:

• гибкие вставки;
• защитные решетки;
• обратные фланцы для соединения вентилятора с воздуховодом;
• комплект виброизоляторов;
• шкаф управления.

ПРИМЕРЫ ПОДБОРА ВЕНТИЛЯТОРА

Радиальный вентилятор с ременным приводом

ТРЕБУЕТСЯ ПОДОБРАТЬ
радиальный вентилятор одностороннего всасывания с ременным приводом с загнутыми назад лопатками. Вход и выход вентилятора соединены с воздуховодами при помощи гибких вставок.

ДАНО:

• производительность по воздуху q=4 м3/с
• перепад полного давления в системе ∆ р=1420 Па
• температура воздуха t=20 0С
• плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3
• атмосферное давление p=760 мм рт. ст.
• установка вентилятора 00

РЕШЕНИЕ:
1. Из сводной диаграммы подходят вентиляторы типоразмеров GTLB-3-050, GTLB-3-063, GTLB-3-071. Выбирается вентилятор GTLB-3-063.

2. Наносится производительность q=4 м3/с и перепад полного давления ∆ р=1420 Па на подробную вентиляторную диаграмму.

Примечание. Так как обе стороны вентилятора соединены с прямыми участками воздуховодов тех же размеров, что и входное и выходное отверстие, то нет необходимости добавлять системные потери (в местах соединений). Выбранные аксессуары не создают дополнительного перепада давления.
Из диаграммы определяется скорость вентилятора (n), КПД (η) и уровень звуковой мощности по шкале А (LwA). n=1600 об/мин η=81,8% LwA=93 дБ (для разбивки на октавные полосы и пути прохождения звука см. таблицы ниже соответствующей диаграммы).

 

3. Продлевается линия, соответствующая производительности q=4 м3/с, вниз на диаграмму мощности до пересечения с кривой, соответствующей найденной в п. 2 скорости n=1600 об/мин. Точка пересечения проецируется вправо на шкалу P и определяется величина PM. PM=8 кВт – это минимальная рекомендуемая номинальная мощность двигателя для непосредственного пуска. Выбирается стандартный двигатель с номинальной мощностью не менее полученной величины. Если будет использоваться пуск «звезда-треугольник», может потребоваться двигатель с большей мощностью. Подробности расчета времени пуска см. в разделе «Методы пуска вентиляторов».

4. Если выбранный вентилятор не удовлетворяет требованиям, следует посмотреть другие типоразмеры вентиляторов. Вентилятор с большим типоразмером позволяет экономить энергию и имеет более низкий уровень звука.

5. Массо-габаритные характеристики представлены на развороте с вентиляторной диаграммой.

6. Код заказа: GTLB-3-063-3-1-1

• радиальный вентилятор (в код включена опорная рама);
• ременная передача 1600 об/мин (в код включено защитное ограждение);
• двигатель (выбран односкоростной двигатель мощностью 11 кВт, т. к. это наиболее близкий по мощности стандартный двигатель и его мощность больше величины PM=8 кВт, полученной в п. 3). Двигатель имеет 4 полюса, т. к. 1600 об/мин находится в интервале скоростей 460–2344.

Дополнительные принадлежности:

• Гибкая вставка на входе GTLZ-11-063
• Гибкая вставка на выходе GTLZ-21-063
• Фланец обратный GTLZ-24-063
• Виброизоляторы GTLZ-42-063 (4 шт.)

 

Радиальный вентилятор с непосредственным приводом

ТРЕБУЕТСЯ ПОДОБРАТЬ
радиальный вентилятор одностороннего всасывания с непосредственным приводом с загнутыми вперед лопатками. Вход вентилятора соединен с воздуховодом при помощи гибкой вставки, а выход открытый, с защитной решеткой.

ДАНО:

• производительность по воздуху q=2 м3/с
• перепад полного давления в системе ∆ р=583 Па
• температура воздуха t=20 0С • плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3 • атмосферное давление p=760 мм рт. ст.
• установка вентилятора 900

РЕШЕНИЕ:
1. На сводную диаграмму наносятся параметры воздуха q=2 м3/с и ∆ р=583 Па. В данном случае рабочая точка не попала ни на одну вентиляторную характеристическую кривую (т. е. кривую «типоразмер вентилятора – количество полюсов двигателя»), поэтому выбирается следующая большая по величине кривая 050-6-pole, где:

• 050 – типоразмер вентилятора;
  
• 6 – количество полюсов электродвигателя.

По таблице, находящейся рядом со сводной диаграммой, определяется страница с подробной вентиляторной диаграммой.

Примечание. В данном случае вентилятор будет монтироваться способом, отличающимся от показанного на вентиляторной диаграмме, поэтому необходимо добавить дополнительные перепады давления в виде потерь при соединении воздуховодов и аксессуаров. Эти дополнительные потери могут составлять несколько сотен паскалей и поэтому должны быть добавлены к внешнему перепаду давления в системе. Пример определения дополнительных потерь рассматривается в п. 2.

2. По шкале «Системные потери при соединении воздухо- водов и аксессуаров» определяются потери, которые должны быть прибавлены к перепаду полного давления в системе.
Перепад полного давления в системе ∆ р=583 Па. Защитная решетка на выходе ∆ р4=18 Па. Потеря давления на открытом выходе вентилятора pd+∆ р2=99 Па. От вентилятора требуется увеличение полного давления ∆ рt=700 Па.

3. Точка с параметрами q=2 м3/с и ∆ рt=700 Па наносится на подробную вентиляторную диаграмму. Если рабочая точка попадает на вентиляторную кривую для стандартного количества полюсов двигателя, то вентилятор будет иметь требуемую производительность. Из диаграммы определяется скорость вентилятора (n), КПД (η), уровень звуковой мощности по шкале А (LwA) и потребляемая мощность (P).

4. Если рабочая точка находится между двумя вентиляторными кривыми (как в данном случае), то она сдвигается вверх или вниз по рабочей линии до вентиляторной кривой. Рабочая линия имеет такой же наклон, что и линии КПД. В результате получается:

• на линии 6-pole: q=2,3 м3/с (т. е. +13%)
• на линии 8-pole: q=1,7 м3/с (т. е. -15%)

Выбирается один из вариантов (например, первый): 6-pole, q=2,3 м3/с, η=64,5%, LwA =90 дБ, P~3,1 кВт.

Примечание. Чтобы уменьшить производительность до q=2 м3/с, необходимо увеличить сопротивление системы (например, с помощью дроссельного клапана в воздуховоде).

5. Массо-габаритные характеристики представлены на развороте с вентиляторной диаграммой.

6. Код заказа: GTLF-1-050-1-2-3

• радиальный вентилятор (в код включена опорная рама);
• двигатель (выбран 6-pole. По табл. 2 определяется код рекомендуемого двигателя 5,5 кВт на 1000 об/мин).
  

Дополнительные принадлежности:

• Гибкая вставка на входе GTLZ-11-050
• Защитная решетка на выходе GTLZ-23-050
• Виброизоляторы GTLZ-42-050 (4 шт.)

Используемые обозначения

На нижеследующих вентиляторных диаграммах представлены графики вентиляторов GT при плотности воздуха 1,2 кг/м3.

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

 

1. производительность по воздуху qv, м3/с (по оси х)
2. производительность по воздуху qv, м3/час (по оси х)
3. увеличение полного давления ∆pt, Па (по оси у)
4. КПД вентилятора η, %
5. уровень полной звуковой мощности LwA, дБ
   (см. пунктирную линию на графике)
6. потребляемая мощность для привода рабочего колеса, Р (кВт)
7. момент инерции рабочего колеса, J (кг•м2)
8. типоразмер вентилятора
9. динамическое давление на выходе, Pd
10. потери при свободном входе ∆p1, Па
11. потери при свободном выходе ∆p2+Pd, Па
12. потери давления на входной защитной решетке, ∆p3
13. потери давления на выходной защитной решетке, ∆p4

Шумовые хараткеристики

Уровень звуковой мощности по шкале А (Lwa) на выходе вентилятора с присоединенными воздуховодами на входном и выходном отверстиях определяется из вентиляторных диаграмм.
На развороте каждого типоразмера вентилятора приведена таблица шумовых характеристик в четырех характерных направлениях распространения звука, а именно:

 

• в воздуховод на выходе вентилятора;
  
• в воздуховод на входе вентилятора;
• в окружающее пространство с воздуховодами на входе и выходе вентилятора;
• на выходе вентилятора без воздуховода.

Для определения уровня звуковой мощности по октавным полосам в характерном направлении распространения звука используется формула
Lwokt(s) = LWA + Kokt(s), где Kokt – поправочный коэффициент для уровня звуковой мощности (см. таблицы «Шумовые характеристики»).
Уровень звуковой мощности по шкале А в характерном направлении распространения звука определяется по формуле
LWA(s) = LWA + (LwA(s) - LWA), где (LwA(s) - LWA ) – поправочный коэффициент
(см. таблицы «Шумовые характеристики»).
Общий уровень звуковой мощности в характерном направлении распространения звука определяется по формуле
Lwt(s) = LWA(s) + (Lwt(s) - LWA(s)), где (Lwt(s) - LWA(s)) – коэффициент из таблиц «Шумовые характеристики».
При определении шумовых характеристик следует учитывать расхождение в обозначении некоторых величин между данным каталогом и российским ГОСТом.