Центробежный вентилятор мощностью 7,5 кВт, работающий на полную мощность со скоростью 3600 об/мин за нагнетательным клапаном, все равно будет потреблять около 85% мощности на своем валу, когда вы дросселируете его расход до 60%. Демпфер превращает избыточное давление в тепло, шум и вибрацию. Замените демпфер на регулятор скорости в той же рабочей точке, и потребляемая мощность снизится примерно до 25–30%. Именно эта цифра объясняет, почему центробежные вентиляторы с регулируемой скоростью используются почти в каждом энергоаудите предприятия.
Первый вывод: экономия редко достигается только за счет рабочего колеса. Они исходят из того, что крыльчатка, двигатель, привод и контур управления объединены в один пакет, поскольку вентилятор с регулируемой скоростью, который соответствует на бумаге, но не соответствует по стороне двигателя, будет перегреваться, вибрировать или работать в течение первого года. Ниже объясняется, почему и что следует проверить перед размещением заказа.
Что считается центробежным вентилятором с регулируемой скоростью
Центробежный вентилятор перемещает воздух, вращая крыльчатку внутри спирального корпуса. «Переменная скорость» просто означает, что поток воздуха регулируется путем изменения оборотов крыльчатки вместо закрытия заслонки или впускной лопатки. На рынке доминируют три схемы:
- VFD плюс трехфазный асинхронный двигатель. Самый распространенный маршрут примерно от 1 кВт и выше. Двухполюсный двигатель вращается со скоростью 3600 об/мин при 60 Гц и 3000 об/мин при 50 Гц; четырехполюсный двигатель вращается со скоростью 1800 или 1500 об/мин. Практический диапазон регулирования обычно составляет от 30% до 50% номинальной скорости.
- Двигатель EC или BLDC со встроенной электроникой. Двигатель и привод согласованы на заводе, что исключает целый класс ошибок конфигурации. Типично для небольших воздуходувок мощностью примерно менее 1 кВт.
- Ременная передача с регулируемым шкивом. Никакой электроники вообще. Скорость регулируется вручную при вводе в эксплуатацию, что полезно для точной настройки системы, которая затем будет работать в фиксированной точке.
Прямой привод исключает проскальзывание ремня, необходимость технического обслуживания ремня и обеспечивает точное считывание скорости. Ременная передача поглощает ударные нагрузки, допускает небольшие перекосы и позволяет смещать рабочую точку путем изменения передаточного отношения шкива. Ни то, ни другое не является автоматически лучшим; выбор соответствует рабочему циклу. Если вы хотите узнать, как эти двигатели наматываются, охлаждаются и собираются, прочтите этот обзор конструкция двигателя вентилятора охватывает основы.
Законы сродства: откуда на самом деле берется энергия
В стационарной системе поток воздуха изменяется прямо пропорционально скорости, статическое давление — в квадрате скорости, а мощность на валу — в кубе скорости. Уменьшение скорости вдвое не уменьшает мощность вдвое — оно сокращает ее примерно на одну восьмую.
| Скорость (% от номинальной) | Воздушный поток (%) | Статическое давление (%) | Мощность на валу (%) |
|---|---|---|---|
| 100 | 100 | 100 | 100 |
| 90 | 90 | 81 | 73 |
| 80 | 80 | 64 | 51 |
| 70 | 70 | 49 | 34 |
| 60 | 60 | 36 | 22 |
| 50 | 50 | 25 | 13 |
Реальные установки отклоняются от куба. Сопротивление системы, потери привода от 3% до 6%, падение эффективности двигателя, когда нагрузка падает ниже примерно 50%, а также минимальный расход воздуха, необходимый для процесса, — все это сглаживает кривую. Утечки в воздуховодах и крыльчатки увеличенного размера усугубляют ситуацию. Относитесь к закону куба как к потолку сбережений, а не как к прогнозу.
Сравнение вариантов привода и двигателя
Диапазон скоростей, который вы действительно можете использовать, зависит как от двигателя и привода, так и от рабочего колеса. В таблице ниже сравниваются схемы, которые чаще всего встречаются в системах вентиляции, охлаждения и технологического воздуха.
| Расположение | Практичный диапазон скоростей | КПД при частичной нагрузке | Типичное использование | Следите за |
|---|---|---|---|---|
| VFD с асинхронным двигателем | 100% до 30-50% | Высокая, минус 3-6% потеря привода | 1 кВт и выше, промышленные и коммерческие | Изоляция инвертора, токи на валу, гармоники, длина кабеля двигателя |
| EC или BLDC со встроенным приводом | 100% до 20-30% | Самый высокий при небольших размерах | Маленькие воздуходувки, компактные агрегаты | Ограниченный полевой ремонт; обычно заменяют, а не перематывают |
| Ременная передача, регулируемый шкив | 100% до 60-70%, вручную | Меньше, потеря ремня на 2–5 %. | Простая вентиляция, модернизация | Только ручная регулировка, износ ремня, выравнивание |
| Фиксированная скорость с демпфером или впускными лопатками | только 100% | Плохо работает при частичной нагрузке | Устаревшие системы, ожидающие обновления | Энергия тратится в виде тепла, повышенный шум, отсутствие реального диапазона регулирования |
Детали двигателя, которые решают, выживет ли воздуходувка
Номинальная мощность и размер корпуса — это простая часть спецификации. Это детали, которые отличают вентилятор, работающий десять лет, от вентилятора, который выключают каждые 18 месяцев.
Малый двигатель вентилятора с переменной частотой вращения YYK-60 1. Малый размер, большой выходной объем воздуха. Переменная частота вращения, малый Двигатель воздуходувки YYK-60 имеет небольшой размер. Это оптимизированная лопасть вихревого вентилятора с высокопроизводительным... Посмотреть продукт → - Минимальная постоянная скорость. Полностью закрытый двигатель с вентиляторным охлаждением охлаждается вентилятором на валу. Ниже примерно 30–40 % номинальной скорости вентилятор больше не перемещает достаточно воздуха по корпусу, поэтому температура обмотки повышается, даже если нагрузка упала. Запрашивайте минимальную постоянную скорость, а не только номинальную скорость.
- Класс изоляции и превышение температуры. Изоляция класса F с повышением температуры класса B является общепринятой промышленной основой. В помещении с горячим потолком или в блоке на крыше именно этот запас поддерживает обмотку в рабочем состоянии в августе.
- Подшипники. Шарикоподшипники с достаточным сроком службы L10 при фактической радиальной нагрузке, правильно предварительно нагруженные и экранированные, ведут себя намного лучше, чем самый дешевый доступный вариант. Подшипники скольжения подходят для непрерывной работы на низких скоростях, но никогда не должны работать всухую.
- Вал и монтажные допуски. Диаметр выступа вала, размер шпоночной канавки и общее указанное биение имеют значение, когда рабочее колесо крепится болтами непосредственно к валу. Чрезмерное биение проявляется в виде вибрации, возникающей один раз за оборот, которую не устраняет никакая балансировка.
- Режим работы инвертора. Двигатель, приводящий в действие ЧРП, должен быть рассчитан на это: изоляция обмоток рассчитана на быстрое переключение, а также план снижения тока подшипника для больших корпусов.
Перед заказом отправьте поставщику четыре числа: рабочую точку воздушного потока и статического давления, температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря, если она превышает 1000 м, и режим управления, который вы собираетесь использовать. Этот набор из четырех предотвращает большинство проблем несоответствия, возникающих после ввода в эксплуатацию.
Проблемы, возникающие после ввода в эксплуатацию
Большинство жалоб на вентиляторы с регулируемой скоростью вовсе не связаны с проблемами рабочего колеса. Они группируются вокруг пяти коренных причин, и только одна из них — механическая.
Рисунок 2: Распределение типичных проблем при вводе в эксплуатацию и проблем первого года эксплуатации вентиляторных установок с регулируемой скоростью.
Практические решения непривлекательны. Установите минимальную частоту вместо того, чтобы позволять приводу приближаться к 15 Гц. Запрограммируйте полосу пропуска на любую скорость, которая создает резонансный пик. Задайте для контура ПИД реалистичное время линейного изменения, чтобы вентилятор не гонялся за каждым небольшим колебанием давления. Кабели двигателя должны быть короткими, а если это не так, установите du/dt или синусный фильтр.
Области применения: охлаждение, вентиляция и обработка воздуха.
В испарительных охладителях и воздухоохладителях воздуходувка и насос циркуляции воды выполняют одну задачу: перемещают большой объем воздуха при низком статическом давлении, сохраняя при этом уровень шума, достаточно низкий для спальни или офиса. Запуск вентилятора на пониженной скорости в ночное время или в мягкую погоду снижает как расходы на электроэнергию, так и уровень шума, поэтому частотно-регулируемые приводы стали стандартом для более крупных охладителей.
Двигатель воздушного охладителя с преобразованием частоты YYK-250 Двигатель воздушного охладителя Алюминиевый корпус YYK-250 Посмотреть продукт → Та же логика применима к промышленным очистителям воздуха и к общей вентиляции: фильтр перегружается, сопротивление системы возрастает, а вентилятор с фиксированной скоростью просто пропускает меньше воздуха. Устройство с регулируемой скоростью поддерживает постоянный поток воздуха, увеличивая обороты по мере засорения фильтра, а затем возвращаясь к низкой скорости после замены фильтра. Это преимущество контроля, а не только энергетическое.
Сушка и технологический воздух: постоянный крутящий момент на низкой скорости
Линии сушки и охлаждения часто нуждаются в умеренном, стабильном потоке воздуха в течение длительного рабочего цикла, а не в высоком пике. Здесь двигатель выбирается для непрерывной работы на частичной скорости с запасом по температуре, позволяющим выдерживать часы при частоте 40 Гц в теплом корпусе. Двигатель вентилятора среднего давления, соединенный с приводом, дает оператору линии единую ручку управления потоком воздуха, при этом процесс остается в рамках кривой сушки, а не включается и выключается.
Охлаждение и сушка Средний вентилятор YYK-60 Введение продукта: Посмотреть продукт → В этом случае окупаются две особенности спецификации: подобрать двигатель для наихудшего случая окружающей среды, а не для условий, указанных на паспортной табличке, и подтвердить интервал смазки подшипников для фактического диапазона скоростей, поскольку двигатель, который работает тихо при частоте 60 Гц, может издавать вой при частоте 35 Гц, если подшипники работают на пределе.
Часто задаваемые вопросы
Получает ли каждый центробежный вентилятор пользу от регулируемой скорости?
Нет. Если система действительно работает на проектной точке каждый час в году, вентилятор правильного размера с фиксированной скоростью и высокоэффективным двигателем может быть более дешевым и простым решением. Переменная скорость окупается при перемещении рабочей точки: работа при частичной нагрузке, ночные отключения, загрузка фильтра или сезонные изменения погоды.
Насколько низко я могу запустить вентилятор, прежде чем двигатель станет проблемой?
Для двигателя TEFC с самоохлаждением запланируйте рабочую частоту от 30% до 40% от номинальной и подтвердите эту цифру у поставщика двигателя. Ниже этого либо примите пониженную непрерывную мощность, либо укажите принудительную вентиляцию.
Можно ли добавить ЧРП к существующему двигателю вентилятора?
Иногда. У старых двигателей может отсутствовать инверторная изоляция, а длинные кабели двигателя могут создавать скачки напряжения и подшипниковые токи. Обычными вариантами являются du/dt-фильтр, синус-фильтр или просто замена двигателя на инверторный блок. Прежде чем приступать к модернизации, сделайте арифметику.
Сколько энергии я действительно сэкономлю?
Это зависит от того, сколько часов вы проводите при частичной нагрузке. Снижение скорости со 100% до 80% в теории означает около 49% мощности на валу и обычно от 35% до 45% на практике, если учитывать потери в приводе и КПД двигателя.
Получение правильной спецификации с первого раза
Центробежный вентилятор с регулируемой скоростью — это системное решение. Выберите рабочее колесо для рабочей точки, двигатель для самой низкой скорости, на которой он фактически будет работать, привод для двигателя и контур управления для процесса. Соедините эти четыре, и экономия энергии станет побочным продуктом хорошей инженерии, а не обещанием в техническом описании.
Если у вас уже есть рабочая точка — расход воздуха, статическое давление, окружающая среда и режим управления — отправьте ее через нашу страница контактов и мы можем подобрать его к корпусу двигателя, который выдерживает частичную скорость, а не только номинальную.
Дом 
+86-13968277871
