сро улги. Нао университет имени шакарима города семей Инженернотехнологический факультет

• Название: Нао университет имени шакарима города семей Инженернотехнологический факультет
• Дата: 31.05.2022
• Размер: 160.65 Kb.
• Имя файла: сро улги.docx
• Тип: Реферат; #559152

НАО «УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ»
Инженерно-технологический факультет
Кафедра «Техническая физика и теплоэнергетика»

Нагнетатели и тепловые двигатели
СРО №2

Методы регулирования работы вентиляторов

Выполнил:		Проверил:
__________ (подпись)	Мануленко А.И. (Ф.И.О. студента)	Преподаватель: Алдажуманов Ж.К (Ф.И.О. преподавателя)
__________ (оценка)	__________ (дата)	__________ (подпись)	__________ (дата)

Семей

2022

Содержание

Введение

Вентилятор — устройство для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа, при большей разнице давлений используют компрессор).

Основное применение: системы принудительной приточно-вытяжной и местной вентиляции зданий и помещений, обдув нагревательных и охлаждающих элементов в устройствах обогрева и кондиционирования воздуха, а также обдув радиаторов охлаждения различных устройств.

Вентиляторы обычно используются для перемещения воздуха — для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создаёт силу противодействия, действующую на ротор.

В общем случае вентилятор — ротор, на котором определённым образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух. Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:
- осевые (аксиальные)

- центробежные (радиальные)

- диаметральные (тангенциальные)

- безлопастные (принципиально новый тип) [1].

1 Нагнетательный вентилятор: принцип действия и примеры моделей

Радиальные представляют собой роторы, на которые навешены специальные лопасти, вращающиеся с постоянной скоростью для привлечения воздуха внутрь помещения. Они служат для транспортировки воздушно-газовой смеси из заборника до места назначения. Это может быть плохо проветриваемое помещение или специальное оборудование, для работы которого требуется определенная газовая смесь.

Спиральный корпус состоит из специальных сплавов алюминия повышенной прочности. Особо крупные – имеют по два-три корпуса, для защиты от вибрации. Внутри стоят электрические двигатели с защитой от взрывов и защитой от искрообразования. Они приводят в работу лопасти вентилятора, которые тоже помещаются в специальный защитный кожух.

При производстве к ним предъявляются определённые требования.

Рабочее колесо, используемое в системе, проходит тщательную балансировку.

Используемые детали в производстве колес должны быть жесткими и прочными.

Наивысшие показатели достигается, когда в колесе используют сварочное соединение между деталями. Однако, такой способ соединения используется только в том случае, когда у комплектующих идентичный срок износа. Наиболее оптимальный и распространённый вариант – это клепанные колеса, то есть части внутри колеса скреплены собой заклёпками. Это более трудоемкий вариант, чем предыдущий, но он отличается повышенной прочностью.

Чаще всего, при использовании радиальных вентиляторов наблюдается износ лопастей из-за тяжелой нагрузки на рабочие колеса: их производят из более прочного материала, чем диски. Соответственно, при износе лопаток, замену произвести проще при клепанном соединении, чем при сварочном. Именно поэтому этот способ наиболее распространён.

В химической они используются для проветривания помещений и удаления вредных токсичных газовых отходов, которые возникают в ходе производства. Как правило, используются сразу два типа. Вытяжной вентилятор удаляет все вредные примеси вместе с воздухом из помещения, в то время как радиальный доставляет чистый воздух в помещение.

В различных торговых центрах или помещениях, где требуется вентиляция больших площадей они используются в комплексе с другими типами вентиляторов. Это так называемые вентиляционные системы.

На автозаводах – в двигателе внутреннего сгорания для его охлаждения [2].

2. Способы регулирования работы вентиляторов
2.1 Изменением частоты вращения вала вентилятора

Работа вентилятора обеспечивается при его вращении. Частота вращения осевого вентилятора принимается равной 1,0... 1,4 от номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя, центробежные вентиляторы могут вращаться с частотой до 8000 мин-1. От частоты вращения зависит основной показатель работы вентилятора — производительность по расходу воздуха.

Приводы вентиляторов могут быть неуправляемые (или нерегулируемые) и управляемые (или регулируемые).

Неуправляемый привод вентилятора обусловливается его конструкцией, частота вращения вентилятора постоянна и зависит от передаточного отношения привода. Такие приводы в основном являются механическими. К ним относятся ременные приводы (с плоским или клиновым ремнем) и шестеренчатые. Преимущество ременного привода заключается в его способности гасить динамические нагрузки, возникающие при работе двигателя.

Управляемые (регулируемые) приводы обеспечивают изменение частоты вращения вентилятора или его отключение в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Исходя из характеристики применяемого принципа регулирования приводы управления вентилятором можно разделить на приводы пропорционального управления и приводы с изменением периодичности включения вентилятора. Такие приводы могут быть гидродинамическими, гидростатическими, электромагнитными, электрическими и др.

Вентилятор и водяной насос на большинстве двигателей устанавливаются на одном валу и вращаются одним приводом, лишь на отдельных двигателях вентилятор и водяной насос имеют раздельные приводы. Независимо от применяемого привода вращение вентилятора производится от носка коленчатого вала. (За исключением приводов, осуществляемых электродвигателем, и гидростатических) [3].
2.2 Дросселирование на входе и выходе вентилятора

Изменение подачи вентилятора дросселированием осуществляется с помощью шибера на всасывающей или напорной линии, устанавливаемого не ближе двух калибров диаметра воздухопровода к вентилятору. Этот способ применяется очень широко ввиду его конструктивной простоты.

Направляющие аппараты различных конструкций используются для изменения режимов работы вентиляторов с большой подачей (дутьевые вентиляторы, дымососы).

Известны различные типы направляющих аппаратов: осевой, упрощенный, радиальный, цилиндрический, встроенный и др.

Управляющий аппарат устанавливается на входе в вентилятор. Воздух, проходя через направляющий аппарат, закручивается лопатками тем сильнее, чем больше угол их установки. При этом меняются регулировочные характеристики.

Рисунок 2.1 – Регулировочные характеристики центробежного вентилятора [4]
На рис 2.1 приведены регулировочные характеристики Q-Р центробежного вентилятора, полученные при различных углах установки лопаток направляющего аппарата (НА) (α_НА = -20…60º). Увеличение углов α_НА приводит к уменьшению производительности – давления, мощности и КПД вентилятора.

Закручивание потока против направления вращения колеса (α_НА <0) нерационально, т. к. при этом происходит увеличение мощности без существенного повышения давления, создаваемого вентилятором. На регулировочных характеристиках обычно приводят линии равных значений КПД для оценки области экономичного регулирования.

Наиболее эффективно изменение частоты вращения вала рабочего колеса вентилятора с помощью частотного преобразователя за счет изменения частоты электрического тока.

На практике, благодаря простоте технической реализации, применяется также параметрическое регулирование частоты вращения вала рабочего колеса вентилятора изменением подводимого к электродвигателю напряжения при неизменной частоте (50 Гц). Однако этот метод применим лишь на электродвигателях с высоким сопротивлением ротора, т. к. обычные асинхронные электродвигатели не могут регулироваться таким способом. Если вентилятор по производительности и напору не удовлетворяет заданным условиям, то вместо одного можно установить два или несколько вентиляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно [4].
2.3 Регулирование направляющим аппаратом различных конструкций на входе

В нагнетателях большой мощности — вентиляторах, компрессорах и в редких случаях в насосах — применяется особый способ регулирования подачи направляющим лопаточным аппаратом, который располагается перед входом в рабочее колесо нагнетателя.

Этот способ основан на уравнении Эйлера. Второй член правой части этого уравнения оценивает влияние тангенциальной составляющей oсь абсолютной скорости, т.е. закрутки потока при входе, на напор, развиваемый нагнетателем, и, следовательно, на его подачу. Значение с1и определяется углом входа потока в межлопастные каналы рабочего колеса, поэтому, изменяя угол входа специальными поворотными лопатками, получим различные значения Q, т. е. возможность регулировать нагнетатель.

На рис. 2.2, а показана конструктивная схема осевого направляющего аппарата центробежного вентилятора. Рисунок 2.2, б дает представление о радиальном направляющем аппарате.

Из рис. 2.2, а видно, что конструкция осевого направляющего аппарата на входе более удобна при осевом подводе потока к машине (вентиляторы типа ВД). Осевые направляющие аппараты следует располагать в непосредственной близости от входа в колесо (чем ближе, тем лучше). Только в этом случае достигается эффективное регулирование [5].

Рисунок 2.2 - Конструктивная схема центробежной машины: а — с осевым направляющим аппаратом на входе; б — с радиальным направляющим аппаратом на входе; 1 — направляющие лопатки; 2 — рабочее колесо [5]
3 Поддержание заданной производительности вентилятора

В случае осевых вентиляторов входной направляющий аппарат позволяет не только понижать, но и повышать в некоторых пределах аэродинамическую характеристику вентилятора. Следовательно, возможно не только снижение, но и повышение производительности вентилятора в сети. Для этого, однако, потребуется соответствующий запас установочной мощности вентилятора.

В целом входной направляющий аппарат является более эффективным устройством регулирования положения рабочей точки вентилятора в сети.

Шкивоременная передача позволяет, в принципе, обеспечить требуемую производительность вентилятора в сети подбором соответствующего соотношения диаметров ведущего и ведомого шкивов, то есть подбирается частота вращения рабочего колеса. Проблема в том, что это трудоемкий процесс. Чтобы упростить эти проблемы, вместо шкивоременной передачи используется частотный привод, который решает те же задачи, но проще в применении и легко перестраивается на требуемую частоту вращения рабочего колеса. Надо помнить только, что повышение частоты вращения выше расчетной исходной требует запаса мощности электродвигателя, допустимости работы электродвигателя и рабочего колеса на необходимых повышенных частотах. Особенность этого метода состоит в том, что, по законам аэродинамического подобия, производительность вентилятора пропорциональна частоте вращения, а полное давление вентилятора и сопротивление сети пропорциональны квадрату частоты вращения. Таким образом, изменение частоты вращения рабочего колеса хотя и приводит к изменению производительности и давления вентилятора, но положение рабочей точки на безразмерной аэродинамической характеристике вентилятора при этом не меняется. Это означает, что если вы исходно подобрали вентилятор так, что рабочая точка находится вне зоны высоких значений КПД, то регулирование частоты вращения не приведет к изменению первоначально выбранного значения КПД. Иначе говоря, применение частотного привода не устраняет проблемы правильного выбора типоразмера вентилятора и его рабочей точки.

Для автоматического поддержания заданной производительности вентилятора по воздуху или для регулирования производительности по заданному алгоритму может быть использовано устройство, функциональная схема которого показана на рис. 3.1



Рисунок 3.1 - схема автоматического поддержания заданной производительности вентилятора в составе вентиляционной системы:

1 – приемник статического давления на входном коллекторе радиального вентилятора; 2 – приемник статического давления в канале перед вентилятором; 3 – дифференциальный датчик давления; 4 – источник опорного сигнала давления (задатчик требуемого расхода воздуха); 5 – измерительный вольтметр (индикатор расхода воздуха); 6 – усилитель – формирователь разностного сигнала давления (сигнал ошибки расхода воздуха); 7 – электродвигатель вентилятора; 8 – ПИД-регулятор частоты вращения электродвигателя; 9 – регулируемый частотный привод [6].
Устройство автоматического поддержания заданной производительности вентилятора по воздуху должно работать как полностью автономно, так и в составе системы управления вентиляционной установкой [6].

Заключение

К основным методам регулирования вентиляторов можно отнести:

- дросселирование потока воздуха в линии нагнетания или всасывания.

- изменение частоты вращения рабочего колеса.

- изменение направления потока перед входом в рабочее колесо
Выбор того или иного способа регулирования вентиляторов должен решаться с учетом наибольшей его экономичности, простоты и удобства обслуживания.

Список использованной литературы

1 Вентилятор. Date Views 05.03.2022 ru.wikipedia.org/wiki/Вентилятор.

2 Нагнетательный вентилятор: принцип действия и примеры моделей. Date Views 05.03.2022 bvzd.ru/vopros/nagnetatelnyy-ventilyator-kak-vybrat-pravilnuyu-model.

3 Привод вентилятора. Date Views 05.03.2022 studref.com/380639/tehnika/privod_ventilyatora.

4 Характеристика сети. Рабочая точка. Выбор вентиляторов.. Date Views 05.03.2022 helpiks.org/9-56169.html.

5 Регулирование направляющим аппаратом на входе в рабочее колесо.. Date Views 05.03.2022 studme.org/137890/tehnika/regulirovanie_napravlyayuschim_apparatom_vhode_rabochee_koleso.

6 Поддержание заданной производительности вентилятора в сети. Date Views 05.03.2022 abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4723.