Димососи та вентилятори

Димососи та вентилятори, що забезпечують подачу в топку повітря, необхідного для організації процесу горіння, називаються дутьовими вентиляторами. Вентилятори, призначені для видалення продуктів згоряння та подолання опорів газового тракту котельної установки, називають димососами.

Димососи та вентилятори для промислових парових та водогрійних котлів - це відцентрові машини, які бувають одностороннього та двостороннього всмоктування.

На рис. 12-3 наведено конструкцію димососа одностороннього всмоктування уніфікованої серії типу 0,55-40-1 із загнутими назад лопатками. Димососи та вентилятори цієї серії в залежності від конструктивного виконання діляться на дві групи. Машини менших типорозмірів ДН (димососи) та ВДН (дутьові вентилятори) № 8; 9; 10; 11,2 та 12,5 випускаються з посадкою робочого колеса безпосередньо на вал електродвигуна, як показано на рис. 12-3. Димарі розраховані на тривалу роботу при температурі продуктів згоряння дс 250 °С.

Великі типорозміри ДН і ВДН (№ 15, 17, 19 і 21) мають власні підшипники (корпуси яких охолоджуються водою) та з'єднуються з валом електродвигуна за допомогою муфти. Димарі розраховані на тривалу роботу при температурі продуктів згоряння до 200 °С.

Позначення типу димососа та вентилятора прийнято проводити залежно від його аеродинамічної схеми. Перша цифра позначення вказує відносний діаметр входу машини. Під цією величиною розуміють відношення діаметра вхідного отвору диску робочого колеса до зовнішнього діаметра робочого колеса. Друга цифра означає кут лопаток на виході з робочого колеса. Номер машини відповідає діаметру робочого колеса дециметрах.

Основними величинами, що характеризуютьроботу вентилятора (димососа), є: продуктивність (м 3 /с або м 3 /год), повний напір (Па), споживана електродвигуном потужність (кВт), частота обертання (об/хв) та ККД по повному нагору (%).

Під повним напором машини розуміють різницю повних напорів у вихлопному та всмоктувальному патрубках (Па)

Повні натиски (Па) у вихлопному та всмоктувальному патрубках машини визначаються за рівняннями:

Після підстановки в рівняння (12-17) повних напорів у вихлопному та всмоктувальному патрубках машини отримаємо

де Н вс д, Н вих д-динамічні натиски на вході в машину і на виході з неї (завжди позитивні), Па; Н вс ст, Н вих ст - статичні натиски на вході і на виході машини (при тиску, що перевищує атмосферне, знак "плюс", при розрідженні - знак "мінус"), Па.

За відсутності всмоктувального тракту у вентилятора повний напір (Па) підраховується за формулою

Продуктивність та повний напір димососа (вентилятора) пов'язані між собою залежністю, яка називається напірною характеристикою. Кожна машина в залежності від її аеродинамічної схеми при постійній швидкості обертання має напірну характеристику, що визначається експериментально. Напірні характеристики машин наводяться у каталогах заводів-виробників.

Залежність опору газового чи повітряного тракту котельної установки від витрати продуктів згоряння чи повітря називається характеристикою мережі. Всі димососи та вентилятори створюють повний напір, що відповідає опору газового чи повітряного тракту, на який він працює. Тому робочому режиму димососа (вентилятора) відповідає точка перетину напірної характеристики машини з характеристикою мережі. Димосос (вентилятор) у робочій точці має найбільшу продуктивність при роботі на цю мережу.

Будь-якеЗміна опору мережі призводить до зміни продуктивності машини.

На рис. 12-4 показана напірна характеристика машини та характеристика мережі. Точка 1 характеризує робочий режим машини та відповідно її номінальну продуктивність QH і повний напір Нн.

Стійкість роботи машини, що має висхідну ділянку, яка у ряді випадків вироджується в розрив напірної характеристики, можлива лише за наявності єдиної точки перетину напірної характеристики з характеристикою мережі. Робота машини на висхідній ділянці напірної характеристики (на рис. 12-4 не показаний) можлива, якщо забезпечується умова однозначності режиму. Однак чим ближче кут нахилу характеристики машини до кута нахилу характеристик мережі в точці їх перетину, тим більшими будуть коливання режиму, спричинені змінами характеристик мережі та машини.

Характеристика мережі Б перетинає напірну характеристику машини в точках 3, 4 і 6. Точка 6 лежить робочому ділянці напірної характеристики відповідає розрахунковому режиму. Точка 4 відповідає нездійсненному режиму, так як найменші короткочасні коливання опору мережі приведуть до режиму роботи машини в точці 3 або 6. Для переходу від режиму 3 до режиму 6 потрібно короткочасне зниження опору тракту, при якому характеристика проходитиме через точку 2, торкаючись характеристики машини у точці її мінімуму. Навпаки, перехід від роботи в розрахунковому режимі 6 до роботи в режимі 3 може статися при короткочасному підвищенні опору тракту (наприклад, що відповідає характеристиці А ліворуч від точки 5). Параболу, що проходить через точку 5 і початок координат, називають межею помпажу, тобто сталої роботи машини. Стійка робота машини забезпечується при проходженні характеристики мережі (Г)нижче западини напірної характеристики машини та перетині її тільки в одній точці.

Парові та водогрійні котли промислових підприємств працюють зі змінними навантаженнями, що призводить до необхідності регулювати продуктивність тягодуттьових машин. Регулювання продуктивності тягодутьєвих машин має бути надійним, простим та забезпечувати збереження високого ККД машини в умовах змінного режиму.

Регулювання продуктивності тягодутьєвих машин можливо здійснити двома принципово різними способами: зміною характеристики мережі чи впливом на напірну характеристику машини.

Зміна характеристики мережі досягається шляхом введення в мережу додаткового опору у вигляді шибера, що змінює площу поперечного перерізу газоповітропроводу на вході в машину. Збільшення опору мережі при закриванні шибера призводитиме до зниження продуктивності машини.

Впливати на напірну характеристику машини можна шляхом зміни частоти її обертання. Продуктивність машини змінюється приблизно пропорційно частоті обертання, повний напір - пропорційно квадрату її, а потужність, що споживається електродвигуном - пропорційно кубу частоти обертання:

Регулювання продуктивності машини за допомогою шибера найбільш просто і надійно, але дуже неекономічно. Регулювання зміною частоти обертання складно, але забезпечує високу економічність роботи машини за змінних режимів.

На рис. 12-4 показана напірна характеристика машини, характеристика мережі та розглянуті обидва зазначені способи регулювання продуктивності. Нехай точка 1 характеризує робочий режим машини і її номінальну продуктивність Qn і повний напір Hн. При зниженні паропродуктивності парогенераторапотрібно зменшити витрату повітря, що подається в топку, з QH до Qi. Тоді опір мережі також знизиться і при витраті Qi характеризуватиметься точкою а. При витраті Qi вентилятор розвиватиме натиск, що характеризується точкою б. Отже, при дросельному регулюванні буде губитися натиск, що дорівнює відрізку ао.

При регулюванні зміною частоти обертання напірна характеристика машини зміниться і пройде через точку а, тобто буде досягнуто відповідність між напором, машиною, що розвивається, і опором мережі. Вочевидь, що з регулюванні зміною частоти обертання машини втрати напору внаслідок дроселювання потоку відсутні. Розгляд двох способів регулювання дозволяє зробити висновок, що найбільш ефективним буде спосіб, що впливає на зміну напірної характеристики машини.

Регулювання зміною частоти обертання може бути здійснено за допомогою спеціальних електродвигунів, гідромуфт та електромагнітних муфт. Однак ці способи не знайшли поширення, оскільки вони дорогі та складні в експлуатації. Широкого поширення набули осьові напрямні апарати внаслідок своєї простоти, дешевизни, надійності та достатньої економічності.

Осьовий напрямний апарат, встановлений на машині, показано на рис. 12-3. Він складається з обічайки, яка кріпиться до вхідного патрубка машини. Усередині обичайки встановлені поворотні лопатки, змінюючи кут установки яких можна змінити ступінь закрутки потоку, що надходить в машину. Осьовий напрямний апарат при зниженні продуктивності машини використовує надмірний натиск на закрутку потоку. Таке використання напору корисне, тому що звільняє машину від витрати енергії на закрутку потоку, що входить до неї. Недоліком напрямних апаратів є мала глибинарегулювання. Напрямний апарат ефективно працює при зниженні продуктивності машини до 50% номінальної. При подальшому зниженні продуктивності напрямний апарат працює як звичайний шибер. Для збільшення глибини регулювання напрямними апаратами встановлюють двошвидкісні електродвигуни. Таким чином, напрямний апарат здійснює комбінацію розглянутих вище способів регулювання, оскільки впливає на напірну характеристику машини та змінює характеристику мережі.