Серия «Учебная библиотека АВОК Северо-Запад»
ГРИМИТЛИН А.М., ИВАНОВ О.П., ПУХКАЛ В.А.
НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ
в инженерном оборудовании зданий
Учебное пособие
Генеральный спонсор — GRUNDFOS
Спонсор — МОВЕН
Спонсор раздела «Компрессоры» — Atlas Copco
Спонсор раздела «Автоматизация инженерного оборудования зданий» — ТЕПЛОКОМ
Издательство «АВОК Северо-Запад»
Санкт- Петербург
2006
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Насосы, вентиляторы, компрессоры в инженерном оборудовании зданий /А.М. Гримитлин, О.П. Иванов, В.А. Пухкал. Учебное пособие. -СПб: Издательство «АВОКСеверо-Запад», 2006 г.
В учебном пособии рассмотрены классификация и конструкции машин для подачи жидкости и газов, кратко изложены основы теории этих машин. Показана область использования нагнетателей в системах отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и водоснабжения. Уделено внимание новым оригинальным конструкциям машин. Рассмотрены вопросы, связанные с выбором оборудования, и приведены примеры расчетов. Включены вопросы автоматизации инженерного оборудования зданий и сооружений.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и «Холодильная и криогенная техника и кондиционирование». Им могут пользоваться инженерно-технические работники, занятые проектированием и эксплуатацией инженерного оборудования зданий.
Рецензент: канд. техн, наук, доцент Г.Я. Крупкин.
Рекомендовано к изданию Экспертным советом НП «АВОК Северо-Запад».
© Гримитлин А.М., Иванов О.П., Пухкал В.А.
© Издательство «АВОК Северо-Запад»
ISBN 5-902146-09-0
2
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................6
1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ НАГНЕТАТЕЛЕЙ ............7
2.	НАСОСЫ.................................................10
2.1.	Классификация насосов..............................10
2.1.1.	Объемные насосы .............................10
2.1.2.	Динамические насосы..........................14
2.2.	Основные технические показатели насосов............17
2.3.	Центробежные насосы................................28
2.3.1.	Устройство и принцип действия. Классификация.28
2.3.2.	Конструкции центробежных насосов.............31
3.	ВЕНТИЛЯТОРЫ............................................51
3.1.	Классификация вентиляторов.........................51
3.2.	Основные параметры.................................55
3.3.	Радиальные вентиляторы.............................59
3.3.1.	Классификация................................59
3.3.2.	Конструкция радиальных вентиляторов..........61
3.3.3.	Основы теории радиальных вентиляторов........73
3.4.	Осевые вентиляторы.................................78
3.4.1.	Конструкция осевых вентиляторов..............78
3.4.2.	Основы теории осевых вентиляторов............87
3.5.	Канальные вентиляторы..............................91
3.6.	Крышные вентиляторы................................98
3.7.	Диаметральные вентиляторы.........................104
3.8.	Вентиляторы специального назначения...............106
3.9.	Аэродинамические характеристики вентиляторов......114
3.9.1.	Общие сведения об аэродинамических характеристиках .114
3.9.2.	Характеристики радиальных вентиляторов......119
3.9.3.	Характеристики осевых вентиляторов..........123
3.10.	Работа вентилятора в сети........................124
3.10.1.	Характеристика сети........................124
3.10.2.	Метод наложения характеристик..............125
3.10.3.	Параллельная работа вентиляторов...........126
3.10.4.	Последовательная работа вентиляторов.......127
3.10.5.	Регулирование работы вентиляторов..........129
4
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3.11.	Подбор вентиляторов............................131
3.12.	Практикум......................................133
4.	КОМПРЕССОРЫ.........................................143
4.1.	Поршневые компрессоры...........................143
4.2.	Ротационные компрессоры.........................150
4.2.1.	Пластинчатые компрессоры..................150
4.2.2.	Водокольцевые компрессоры.................151
4.2.3.	Компрессоры с восьмеричными роторами......152
4.2.4.	Винтовые безмасляные компрессоры..........155
4.2.5.	Спиральные компрессоры....................157
4.2.6.	Компрессоры винтовые с нагнетанием жидкости в камеру сжатия..................................158
4.3.	Турбокомпрессоры................................159
4.4.	Центробежные компрессоры........................160
5.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗДАНИЙ.... 162
5.1.	Основные понятия и определения .................162
5.2.	Автоматизация инженерного оборудования зданий на основе контроллеров СПЕКОН СК.....................167
5.2.1.	Контроллеры СПЕКОН СК.....................167
5.2.2.	Пример автоматизации индивидуального теплового пункта здания..........................178
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................179
ПРИЛОЖЕНИЕ!............................................180
Вентиляторы радиальные ВР-86-77..................... 180
Технические и аэродинамические характеристики........180
Генеральный спонсор crundfos'Vx
5
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ПРЕДИСЛОВИЕ
Неотъемлемой частью инженерного оборудования зданий и сооружений являются насосы, вентиляторы и компрессоры. Без них невозможна работа систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, холодоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, аспирации и пневмотранспорта.
В последнее десятилетие в России существенно расширился ассортимент применяемого в зданиях инженерного оборудования, однако в литературе эти изменения не нашли отражения. Авторы на примере ведущих производителей оборудования постарались восполнить этот пробел.
Авторы выражают признательность компаниям «GRUNDFOS», «МОВЕН», «Atlas Сорсо», «Теплоком» за предоставленные материалы, участие в написании пособия и поддержку в издании.
В подготовке настоящего издания принимали участие:
-	Чернокнижная Е.Г., ассистент отдела продаж компании «Atlas Сорсо» -раздел 4 «Компрессоры»;
-	Крумер Л.Р., инженер ЗАО «Теплоучет» - раздел 5 «Автоматизация инженерного оборудования зданий».
Авторы благодарны рецензенту кандидату технических наук Крупки-ну Г.Я. и кандидату технических наук Караджи В.Г. за высказанные замечания в процессе подготовки рукописи к изданию.
6
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
Гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию жидкости, называется нагнетателем. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды. К нагнетателям относятся насосы, вентиляторы и компрессоры.
Насос - устройство для напорного перемещения жидкости путем преобразования механической энергии двигателя в энергию жидкости.
Вентилятор - устройство для перемещения воздуха или других газов при степени повышения давления газа не более 1,15 (степень повышения давления £ = Рук/Рун, здесь - полное давление газа на выходе из машины; РГи - полное давление газа на входе в машину).
Компрессор - машина, предназначенная для сжатия и подачи воздуха или газа и имеющая степень повышения давления более 1,15.
Степень повышения давления вентилятора невелика, например, при £ < 1,15 плотность воздуха в вентиляторе повышается не более чем на 7%, поэтому воздух рассматривается как несжимаемая жидкость. Поскольку в вентиляторах не учитывается изменение плотности газа, теория вентиляторов и насосов едина. Некоторые отличия в методике расчета этих машин связаны с возможностью возникновения явления кавитации в насосах (вскипания жидкости вблизи поверхности рабочих лопастей и неподвижных элементов с последующими конденсацией пузырьков пара и, как следствие, гидравлическими ударами). В дальнейшем рассмотрены теоретические основы работы лопастных нагнетателей применительно к вентиляторам. Однако следует иметь в виду, что центробежные и осевые насосы описываются такими же закономерностями.
По принципу действия и конструкции нагнетатели можно разделить на объемные и динамические.
Объемные нагнетатели работают по принципу механического вытеснения жидкости твердым телом. Создающий давление рабочий орган нагнетателя совершает возвратно-поступательное или вращательное движение. Объемные нагнетатели, работающие при возвратно-поступательном движении рабочего органа, - поршневые - насосы и компрес
Генеральный спонсор crundfos'Vx
7
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
соры, плунжерные и диафрагменные насосы, при вращательном - ротационные - пластинчатые и зубчатые (шестеренные) и т.п..
Поршневые машины. Передача энергии происходит давлением в рабочих камерах, объемы которых периодически изменяются, и камеры попеременно сообщаются с входом и выходом нагнетателя.
Характерными особенностями такого типа машин являются:
*	возвратно-поступательное движение рабочего органа (поршня, плунжера или диафрагмы);
•	принудительное выталкивание жидкости путем перемещения рабочего органа;
*	прерывистая подача жидкости.
Возвратно-поступательное движение связано с появлением больших сил инерции, что вынуждает ограничивать среднюю скорость движения поршня. Для насосов характерны средние скорости поршня порядка (0,5 - 1) м/с, а для поршневых компрессоров - обычно не более 5 м/с.
Вместе с тем принудительная подача жидкости позволяет достигать больших давлений РГк даже при очень малой скорости поршня.
Ротационные машины. Ротационные машины сочетают некоторые особенности поршневых и лопастных машин и существенно отличаются от них по конструктивному выполнению.
Основные особенности ротационных нагнетателей:
*	движение рабочего органа (ротора) - вращательное, причем в некоторых случаях имеет место трение пластинок о внутреннюю поверхность корпуса;
*	сжатие жидкости принудительное;
*	подача непрерывная, но неравномерная.
Динамические нагнетатели. Передача энергии потоку происходит под действием сил инерции и трения в рабочих полостях нагнетателя, которые постоянно соединены с входом и выходом нагнетателя. К динамическим нагнетателям относятся лопастные нагнетатели (радиальные, центробежные, осевые, вихревые) и трения (струйные, дисковые).
Лопастные машины. К лопастным относят радиальные, центробежные, осевые и вихревые машины. Основным элементом таких машин является рабочее колесо с лопастями. Энергия вращающегося рабочего колеса передается вследствие динамического взаимодействия жидкости.
По устройству и воздействию на жидкость лопастные машины резко отличаются от поршневых:
8
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
-	движение рабочего органа (рабочего колеса) - вращательное, причем отсутствует трение рабочего колеса о корпус;
-	энергия жидкости сообщается за счет изменения момента количества движения под воздействием лопастей; принудительная подача жидкости отсутствует;
-	подача жидкости непрерывная и равномерная. Вращательное движение рабочего колеса в сочетании с отсутствием трения о корпус позволяют применять большие окружные скорости, доходящие в осерадиальных компрессорах до 400 - 500 м/с.
Кроме того, возникающие на лопастях силы, а следовательно, и сообщенная жидкости энергия пропорциональны квадрату окружной скорости. Следовательно, большие давления могут быть достигнуты либо при очень больших окружных скоростях, либо путем увеличения числа ступеней.
Струйные нагнетатели работают на принципе эжекции высокоскоростной струей рабочего газа или жидкости отсасываемой среды.
В системах отопления, тепло- и газоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха используются практически все основные типы нагнетателей. При этом к ним предъявляются следующие основные требования:
-	соответствие фактических параметров работы заданным расчетным значениям и соответствие каталожных характеристик нагнетателей фактическим;
-	минимальные затраты энергии в нагнетателях;
-	возможность регулирования подачи (производительности) и давления в определенных пределах;
-	устойчивость и надежность в работе;
-	простота монтажа;
-	бесшумность при работе.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
9
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
2.	НАСОСЫ
2.1.	Классификация насосов
Насосом называется гидравлическая машина, предназначенная для перемещения капельных жидкостей. В насосах механическая энергия двигателя преобразуется в энергию жидкости. Насосы являются неотъемлемой частью систем отопления, вентиляции, теплоснабжения, котельных установок, водоснабжения и др.
По принципу действия, независимо от свойств перемещаемой среды, насосы делятся на две основные группы: объемные и динамические.
2.1.1.	Объемные насосы
Объемные насосы работают по принципу механического вытеснения жидкости твердым телом. К ним относятся возвратно-поступатель
Рис. 2.1. Объемные насосы с возвратно-поступательным движением рабочих органов а - поршневой; б - плунжерный; в -диафрагменный 1 - поршень; 2 - плунжер; 3 -диафрагма
10
Генеральный спонсор — crundfos’/I
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ные (поршневые, плунжерные и диафрагменные) и роторные (шестеренные, пластинчатые, винтовые и т.п.) насосы.
Объемные насосы применяются при необходимости создавать большое давление и малую подачу. Они обладают высоким КПД, в большинстве случаев могут работать как самовсасывающие (т.е. без залива), подача их при изменении противодавления практически не изменяется.
Поршневые, плунжерные и диафрагменные насосы имеют прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочего органа (рис. 2.1).
Поршневые насосы. В поршневых насосах рабочим органом является поршень с уплотнительными кольцами, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра. Принципиальная схема поршневого насоса представлена на рис. 2.2. При движении поршня из крайнего левого положения вправо за счет разрежения открывается
Рис. 2.2. Принципиальная схема поршневого насоса
1 - поршень; 2 - цилиндр; 3 - шток; 4 - ползун; 5 - шатун; 6 - кривошип; 7 - вал кривошипа; 8 - всасывающий патрубок; 9 - всасывающий клапан; 10- рабочая камера;
11 - нагнетательный клапан; 12 - нагнетательный патрубок
всасывающий клапан, и жидкость поступает в цилиндр. Нагнетательный клапан в это время закрыт (прижат к седлу избыточным давлением в нагнетательной линии). Обратное движение поршня вызывает возрастание давления, вследствие чего всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетательный клапан; жидкость из цилиндра поступает в напорную линию. Для работы насоса его всасывающая линия и рабочая камера должны быть заполнены жидкостью. Для этого на всасывающей линии устанавливается обратный клапан.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
И
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Достоинствами поршневых насосов являются:
-	большой напор при небольшой подаче;
-	независимость напора Н от подачи Q и частоты вращения кривошипа/?;
-	сравнительно высокий КПД.
Недостатки поршневых насосов:
-	большие размеры и масса при больших подачах;
-	большие размеры фундаментов для их установки;
-	неравномерность подачи;
-	наличие клапанов и их износ при работе;
-	сложность конструкции;
-	тихоходность;
-	износ внутренней поверхности цилиндра поршневыми кольцами, что приводит к увеличению утечек жидкости и снижению КПД.
Поршневые насосы применяются главным образом в котельных установках для питания котлов, в системах отопления для заполнения и опорожнения, для гидравлических испытаний систем и оборудования.
Плунжерные насосы. Плунжер представляет собой продолговатый цилиндр и не имеет уплотнительных колец (рис. 2.1). Уплотнение в этом случае выполняется только в месте прохода плунжера, что конструктивно выполняется значительно проще. Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, поэтому их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений.
Диафрагменные насосы. В таких насосах используется упругость резиновой или стальной перегородки (диафрагмы). При всасывающем ходе плунжера вследствие разрежения, создаваемого в цилиндре, диафрагма выгибается в сторону цилиндра; в рабочей камере также создается разрежение и всасывается жидкость. При обратном ходе плунжера происходит выталкивание жидкости в нагнетательный трубопровод.
Шестеренные насосы. Шестеренные насосы предназначены для перекачивания нефтепродуктов и других жидкостей, обладающих смазывающей способностью, без механических примесей и не вызывающих коррозию рабочих органов насоса.
Конструктивно шестеренный насос состоит из двух шестерен, расположенных в корпусе (рис. 2.3). Одна из шестерен (ведущая) приводится в движение электродвигателем, а вторая (ведомая) получает вращение
12
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.3. Схема шестеренного насоса
1 - ведущая шестерня; 2,5- впадины (рабочие камеры);
3 - ведомая шестерня; 4 - корпус; 6 - зуб
от электродвигателя. Перекачиваемая жидкость захватывается зубьям и колес, отжимается к стенкам корпуса и перемещается со стороны всасывания на сторону нагнетания.
Шестеренные насосы применяются в гидравлических системах и в технологических линиях для подачи топлива и перекачивания нефтепродуктов.
Шестеренные насосы характеризуются высокими показателями надежности, экономичности, малым весом и
габаритами, простотой конструкции. Такие насосы позволяют получать высокие давления (16 МПа). Основные недостатки состоят в быстром износе рабочих органов, невысокой подаче и низком КПД.
Пластинчатые насосы. В цилиндрическом корпусе эксцентрично располагается массивный ротор с радиальными проточными пазами, внутри которых размещены пластины с пружинами (рис. 2.4). При вра
Рис. 2.4. Пластинчатые насосы однократного (а) и двукратного (б) действия 1,3 — рабочие камеры; 2 - точка контакта; 4 - ротор; 5 - пластина; 6 - корпус; 7 - паз;
8 - пружина: 9 - область всасывания; 10- область нагнетания
Генеральный спонсор crundfos'Vx
13
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
щении ротора пластины прижимаются к внутренней поверхности корпуса, захватывают на стороне всасывания жидкость и перемещают ее на сторону нагнетания.
Различают пластинчатые насосы однократного, двукратного и многократного действия. В пластинчатых насосах двукратного действия внутренняя поверхность корпуса имеет специальный профиль, что позволяет каждой пластине за один оборот вала дважды производить подачу жидкости (рис. 2.4).
К достоинствам насоса относятся высокая равномерность и независимость подачи от противодавления, реверсивность потока. Основные недостатки: чувствительность к наличию механических примесей в перемещаемой жидкости, быстрый износ кромок пластин, низкий КПД (до 50%).
2.1.2.	Динамические насосы
Динамические насосы включают лопастные (центробежные, осевые, вихревые) насосы и насосы трения и инерции (шнековые, струйные).
Центробежные насосы имеют наибольшее распространение в промышленности и в системах отопления и теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Поэтому они рассмотрены более подробно в разделе 2.3.
Вихревым насосом называется насос, в котором жидкость перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении. Они обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой. Благодаря этому вихревые насосы применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей, например, сжиженных газов.
Устройство вихревого насоса показано на рис. 2.5. Рабочая камера проточной части насоса выполнена в корпусе 2 и крышке корпуса 1 и представляет собой кольцевой канал, сообщающийся с входным и выходным патрубками насоса. Всасывающая и направляющая часть канала разделены перемычкой (отсекателем).
Перемещение жидкой среды по кольцевому каналу и придание ей необходимой энергии осуществляется рабочим колесом 3, которое представляет собой диск с радиально расположенными лопатками. Лопатки рабочего колеса захватывают жидкость из бокового пространства и отбрасывают ее к периферии колеса. Вследствие этого во вращающемся
14
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.5. Вихревой насос
1 - крышка корпуса; 2 - корпус; 3 - рабочее колесо; 4 - сальниковая набивка; 5 - нажимная букса; 6,8- крышка; 7 - кронштейн опорной стойки; 9 - вал насоса; 10- шарикоподшипниковые опоры; 11 - грундбукса; 12- прокладка;
13- напорный колпак; 14 - воздухоотвод
Генеральный спонсор crundfos'Vx
15
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.6. Схема работы вихревого насоса
1 - рабочее колесо; 2 - корпус; 3 - всасывающий патрубок; 4 - перемычка; 5 - напорный патрубок; 6 - вал; 7 - концентрический канал
колесе с двусторонним расположением ячеек и в окружающем колесо канале образуется пара продольных вихрей (рис. 2.6). Это приводит к непрерывному обмену частицами жидкости между ячейками и каналом, при котором и происходит передача энергии от колеса к жидкости.
Вихревые насосы при малой подаче развивают высокое давление (в 4-10 раз больше по сравнению с центробежными насосами), реверсив-ны, но имеют низкие значения КПД (до 45%).
Струйные насосы. Струйные насосы относятся к динамическим насосам трения. В струйных насосах (эжекторах) отсутствуют движущиеся детали. Наиболее распространены следующие типы эжекторов:
-	воздушные эжекторы - рабочей средой является воздух;
-	пароструйные эжекторы - рабочим газом является водяной пар;
-	водоструйные эжекторы (элеваторы) - рабочая среда - вода; создают давление 20 - 30 кПа, используются для деаэрации воды в водогрейных котельных и системах отопления.
Поток перекачиваемой жидкости перемещается за счет захвата (эжекции) откачиваемой среды высокоскоростной струей рабочего газа или жидкости (рис. 2.7). Рабочая жидкость поступает с большой скоростью из сопла через камеру смешения в диффузор, увлекая за счет поверхностного трения перекачиваемую жидкость. В наиболее узкой части диффузора скорость смеси рабочей и перекачиваемой жидкостей достигает наибольшего значения, а статическое давление потока становится наименьшим.
16
Генеральный спонсор — crundfos’/I
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.7. Схема эжектора
1 - трубопровод рабочей жидкости; 2 - сопло;
3 - камера всасывания; 4 - камера смешения;
5 -диффузор; 6 - напорный трубопровод
Пароструйные насосы применяют в
Перепад давлений в камере смешения и диффузоре обеспечивает подачу жидкости в камеру смешения из всасывающей линии. В диффузоре скорость потока уменьшается, но увеличивается потенциальная энергия давления, и жидкость под напором поступает в нагнетательный трубопровод, тех случаях, когда допустимы
смешение перекачиваемой жидкости с водой, образующейся при кон
денсации пара, и одновременно ее нагревание. Такие насосы часто ис
пользуют для подачи воды в паровые котлы.
Преимуществами струйных насосов являются отсутствие подвижных и вращающихся частей, простота конструкции, надежность работы, небольшие габариты и стоимость, простота эксплуатации. Они мало
чувствительны к загрязненным и агрессивным жидкостям.
Недостатками струйных насосов являются невысокие давления на выходе и низкие значения КПД (0,2-0,35), а также высокий шум при использовании пара в качестве рабочей жидкости.
2.2.	Основные технические показатели насосов
К основным показателям, характеризующим работу насоса, относятся подача (производительность) Q, напор (или давление) Н(Р), мощность N, коэффициент полезного действия Т] и высота всасывания h^.
Приведенные параметры являются общими для насосов всех видов, типов и конструкций.
Подача насоса - количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Подача насоса, выраженная в объемных единицах (Q, м3/с; м3/ч), - объемная подача, в весовых единицах (Qm, кг/с; т/ч) -массовая подача. Обычно в технических характеристиках указывается объемная подача, которая называется «подача насоса».
Объемная и массовая подача связаны соотношением
Q = QM! Р, М3/с,	(2.1)
гдер - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
17
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Напором насоса Н называется разность полных удельных энергий
Рис. 2.8. Схема установки насоса в сети
на выходе из насоса и на входе в насос. Или иначе, напор насоса представляет собой количество механической энергии, получаемое каждой единицей веса перекачиваемой жидкости на участке от всасывающего до нагнетательного патрубка.
Рассмотрим схему работы насоса в системе подачи жидкости из резервуара А в напор
ный резервуар Б (рис. 2.8).
Полный напор Н насоса равен разности гидродинамических напоров в сечении 2-2 на выходе из насоса и в сечении 1 -1 на входе в насос (в этих сечениях установлены манометр и вакуумметр), т.е.
Я = Я2-Ягм.
Принимая за плоскость сравнения 0-0 уровень поверхности жидкости в резервуаре А, получаем
+l\lY + vtl2-g,M-
H2=hec+zMaH+p2lY + v22ll-g,M-
H = (p2-p1)/y + Ah + (y2-v2)/2-g, м, (2.2)
где - вертикальное расстояние от уровня жидкости в резервуаре А до центра рабочего колеса, называемое геометрической высотой всасывания, м;
z . z - вертикальные расстояния от центра вакуумметра и манометра до оси насоса, м;
рр р, - абсолютные давления в местах установки приборов, Па;
18
Генеральный спонсор crundfos’/I
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
у - удельный вес жидкости, Н/м3;
vp v, - скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м/с; g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с2;
Ah = гман геак ~ разность отметок манометра и вакуумметра, м.
Вакуумметр показывает значение разрежения (вакуума) во всасывающем трубопроводеЯвж
Н«к = Ра 'Y-Pl //. ИЛИ Р1/Г= Ра'Г-Н^
а манометр
Нман =P2l'Y-Pal'Y’ ИЛИ PlIY = Нман + Р а1 Y
Тогда
Н = (Р2 - А) / / + ДА + (v2 - v2) 12 • g =
= +Нвак +Ah + (v2 -v2)/2 • g м.	(2.3)
При равенстве диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов и расположении манометра и вакуумметра на одном уровне полный напор насоса
Я = Ялин+Яеж.	(2.4)
При подборе насоса требуемый напор определяется по зависимости
Я = А№+AH + Awgc+AWH, м, или
Я = Яг+ЕА„,	(2.5)
где h№- геометрическая высота всасывания, м;
hH- геометрическая высота нагнетания, м;
Awgc- потери напора во всасывающем трубопроводе, м;
AWB- потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;
Н = h'v + hH- полная высота подъема жидкости, м;
SA = hwec + hWH- сумма гидравлических потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
19
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Давление насоса. Давление насоса связано с напором зависимостью
Р = Н у, Па, или
р = (/’2-Р1) + ДЛ-/ + (г;2 -Vi2)-p/2, Па.	(2.6)
Мощность. Под мощностью насоса N, кВт, понимается мощность, подводимая к валу насоса, т.е. энергия, передаваемая насосу от двигателя.
Под полезной мощностью насоса N„, кВт, понимается мощность, сообщаемая насосом перемещаемой жидкости
Nn = y-QH10~3, кВт,	(2.7)
или
Nn = /’•glO’3, кВт.	(2.8)
Мощность, подводимая к валу насоса, больше полезной мощности, так как в насосе неизбежны потери энергии. Отношение полезной мощности к мощности насоса называется коэффициентом полезного действия насоса
t] = N„/N.
Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери и зависит от его конструкции, режимов работы и вида перекачиваемой жидкости.
Мощность двигателя насосного агрегата N3, кВт, мощность, потребляемая электродвигателем насосного агрегата,
/-g-я = р-е ,кВт. (29)
ЧП. ЮОО-»7-»7„
где?7и- КПД передачи; при непосредственном соединении вала насоса с валом электродвигателя Т]п = 1.
Установочная мощность электродвигателя насоса 7V
N =^-М,кВт,	(2.10)
где - коэффициент запаса мощности, учитывающий случайные перегрузки двигателя; при мощности двигателя до 2 кВт принимается К= 1,5; от 2 до 5 кВт - К= 1,5 - 1,25; от 5 до 50 кВт - К= 1,25 - 1,15; от 50 до 100 кВт - К = 1,15 - 1,05; более 100 кВт - К= 1,05.
20
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Пример 1.
Определить установочную мощность электродвигателя для насоса, перекачивающего воду, при подаче Q = 0,01 м3/с, геометрической высоте всасывания /гес = 5 м, геометрической высоте нагнетания h = 24 м, потерях напора во всасывающем трубопроводе /?wec= 1 м; потерях напора в нагнетательном трубопроводе /гжв= 3 м и КПД насоса?; = 0,75.
Решение.
Напор насоса
Я = Авс+Ав+/и+^=5+24+1+3 = ЗЗм.
Полезная мощность насоса
Nn=r-Q‘H IO’3 =9970 0,01 -33 IO’3 =3,3кВт.
Мощность насоса
N = Nn	= 3,3 / 0,75 = 4,4 кВт.
Установочная мощность электродвигателя при непосредственном соединении его вала с валом насоса (т] = 1)
Ny = К3 • N/T]n = 1,3• 4,4/1 = 5,72 кВт.
Геометрическая высота всасывания. Вертикальное расстояние от уровня жидкости в приемном резервуаре до центра рабочего колеса насоса называется геометрической высотой всасывания h^. Для ее определения записывают уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1 (рис. 2.8)
2	2
zo+ — + ^- = zi+ — + T- + 2hwec, (2.11) Y 2 • g Y 2 • g
где/-удельный вес жидкости, Н/м3;
2Awec- сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе, м.
Принимая резервуар А достаточно больших размеров (соответственно, v0 ~ 0) и учитывая, что zr — z2 = hec, получают _	2
(212) Y 2-g
Снижение давления р1 в насосе до давления насыщения паров перекачиваемой жидкостиps при данной температуре приводит к кавитации. В этом случае давление со стороны лопаток рабочего колеса, обращенных в
Генеральный спонсор crundfos'Vx
21
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
сторону всасывающего отверстия насоса, падает ниже давления насыщения паров жидкости, вызывая образование пузырьков пара и растворенных в жидкости газов (жидкость «вскипает»). В зоне кавитации нарушается сплошность потока и может произойти прекращение подачи жидкости.
Попадая в области высокого давления в рабочем колесе, пузырьки быстротечно сжимаются, пар конденсируется, частицы жидкости движутся к центрам пузырьков со значительными ускорениями, происходит соударение частиц, в результате возникают местные гидравлические микроудары импульсного характера.
При схлопывании пузырьков повышается также температура в местах конденсации. В связи с этим кавитация сопровождается электрохимическими и термическими процессами с участием кислорода и растворенных в жидкости газов.
Схлопывание пузырьков у поверхностей насоса (лопастей, дисков рабочего колеса, корпуса насоса) вызывает кавитационную эрозию -выбивание частиц металла. Разрушение металла усиливается, если в перемещаемой жидкости содержатся твердые частицы.
Работа насоса в режиме кавитации сопровождается шумом, треском, ударами, вибрацией, падением напора, нестабильностью работы. При длительной эксплуатации насоса в таких условиях возможно его разрушение, поэтому кавитация в насосе недопустима. Наиболее уязвимыми деталями при кавитации являются подшипники, сварные швы и поверхности рабочего колеса.
Для предотвращения кавитации давление на входе в насос принимается несколько больше, чем давление насыщения паров, т.е.
Л=А+ДАа„,	(2.13)
где &рзап - кавитационный запас давления - гарантирующий от наступления кавитации запас давления.
Следовательно,
(2.14) Y	2 g
где kh3an = крзап/у- кавитационный запас напора.
Как следует из зависимости (2.14), для увеличения геометрической высоты всасывания необходимо уменьшить потери во всасывающем трубопроводе, скорость на входе в насос и давление
22
Генеральный спонсор — crundfos’Vi
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
насыщения паров. В связи с этим всасывающая линия выполняется максимально короткой, большого диаметра, с минимумом местных сопротивлений. Значение определяется температурой перемещаемой жидкости.
Максимальное допустимое значение /г^жс возможно при ps = 0 и, соответственно, Vj = 0, 2hwec = 0, т. е.
=Ра_ = Ра м Y Pg
При нормальном атмосферном давлении на уровне моря ра = 101,324 кПа для воды с плотностью р = 999,9 кг/м3 при температуре 0 °C максимальное допустимое значение вакуум метрической высоты всасывания составит
h" =101>324 10 =10 3м.
999,9-9,81
Для различных высот над уровнем моря геометрическая высота всасывания насосов не может быть больше значений, приведенных в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Максимальные допустимые значения геометрической высоты всасывания для воды с температурой О °C
Параметры	Значения параметров							
Высота над уровнем моря, м	0	100	200	400	600	800	1000	2000
ЛГс,м	10,3	10,2	10,1	9,8	9,6	9,4	9,2	8,4
В случае, если значение ps # 0, то необходимо учитывать зависимость давления насыщения паров от вида жидкости и температуры. Для воды значения ps! у приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Значения для воды в зависимости от температуры
Параметры	Значения параметров										
Температура воды, °C	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Ps/Y^	0,06	0,12	0,24	0,43	0,75	1,25	2,02	3,17	4,82	7,14	10,33
Высота всасывания центробежных насосов, работающих на холод-
Генеральный спонсор crundfos'Vx
23
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ной воде, обычно не превышает 6-7 м. Если по расчету получается Л^СО, то насос необходимо ставить ниже уровня воды в резервуаре (затопленный насос).
Учитывая, что
зависимость (2.14) можно преобразовать к следующему виду:
2
Heax=hec + ^- + ^hwec.	(2.15)
2 g
Таким образом, вакуум метрическая высота всасывания складывается из геометрической высоты всасывания, потерь напора во всасывающем трубопроводе и скоростного напора при входе в насос.
Допустимая вакуум метрическая высота всасывания всегда меньше высоты, определенной по зависимости (2.15), на кавитационный запас ААзаи, т.е.
=Нвж	(2.16)
Допустимая вакуумметрическая высота всасывания или кавитационный запас насоса приводятся в каталоге или паспорте. Возможно определение кавитационного запаса на основании взаимосвязи между кавитационным коэффициентом быстроходности и критическим кавитационным запасом, частотой вращения рабочего колеса, подачей насоса
(2.17)
(ДАХ/Ю)’"'
где С - кавитационный коэффициент быстроходности (по аналогии с и5-см. раздел 2.3.1);
ЛЙХ- критический кавитационный запас.
Численное значение С зависит от конструкции рабочего колеса и меняется в довольно узких пределах:
для обычных насосов-С = 800 — 1000;
для насосов с повышенными кавитационными свойствами (с расширенным входом) - С > 1300.
Кавитационный запас принимается равным
ЛЙ = (1,1-Н,3)ДЙ'5₽, м. зап v	' зап
(2.18)
24
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Подбор насосов. Все изложенное в разделе 3, касающееся характеристик нагнетателей, характеристик сети, пересчета характеристик нагнетателей, последовательной и параллельной работы нагнетателей, а также регулирования, относится и к центробежным насосам.
Насосы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках. Для выбора насоса необходимо знать его производительность Q и напорЯ. В разделе 2.3 рассмотрен пример подбора насоса по графическим характеристикам.
Пример 2.
Определить геометрическую высоту всасывания центробежного насоса, установленного по схеме, указанной на рис. 2.1, при следующих данных: подача	-£) = 0,06м3/с;
диаметр всасывающего трубопровода	- d = 0,25 м;
сумма потерь давления во всасывающем трубопроводе - LPwec = 1,4-104 Па; допустимая вакуумметрическая высота всасывания - Нвасд(т= 6 м.
Решение.
Средняя скорость движения воды во всасывающем трубопроводе
4-G	4 0,06 ,
——----------------= 1,22 м/с.
V1 n-d2 я-0,252
Сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе эес 1,4104
Ей =	=	™ = 1,43м.
wec pg 103-9,81
Геометрическая высота всасывания приЯ =Я
v2	1 222
h=H —%—Ей =6-------------1,43 = 4,5м.
вс вак 2 g	2-9,81
Пример 3.
Определить кавитационный запас насоса с обычными кавитационными свойствами при следующих данных:
подача	-Q — 0,004 м3/с;
частота вращения рабочего колеса - п = 2880 об/мин.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
25
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Решение.
Критический кавитационный запас при среднем кавитационном коэффициенте быстроходности С — 900 \4/3
= 10-
ДС,=ю-
2880 -70,004 Y3
900
= 1,19м.
Кавитационный запас насоса
Лй =1,3-ЛЙХ =1,3 1,19 = 1,55 м.
Пример 4.
Определить высоту расположения оси центробежного насоса над свободной поверхностью воды в баке при следующих условиях: подача	- £? = 0,002 м3/с;
диаметр всасывающего трубопровода	- d — 0,08 м;
частота вращения рабочего колеса	- п — 2880 об/мин;
сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе - Z/zwec = 0,5 м; температура перемещаемой воды	-1 — 60°C;
атмосферное давление на высоте 0 мот уровне моря - р =101,324 кПа.
Решение.
Критический кавитационный запас при среднем кавитационном коэффициенте быстроходности С = 900 \4/3
= 10-
АЛХ=Ю-
2880-70,002
900
х4/3
= 0,75 м.
Кавитационный запас насоса
Лй = 1,3 • ДЙХ, = 1,3 • 0,75 = 0,98 м.
Средняя скорость движения воды во всасывающем трубопроводе 4-Q 4-0,002 п л , - —— ~-------------------------= 0,4 м/с.
V. -----7 -------7
я я 0,08
Геометрическая высота всасывания равна
h =р^-ы -jL-u =р±-Р±-ы -
вс	зап л	w.ec	зап
2 g	Y Y
^2
---М.
Pg Pg 2 g
2 g
Y
Ра Р:
26
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Физические свойства воды при температуре t — 60°C:
- плотность	- р = 983,2 кг/м3;
-давление насыщения -ps = 1,9946-104Па.
Значение геометрической высоты всасывания при 7/вяк= Нвак доп
.	101,32440s 1,9946 104 Л по 0,42 Л л
h=-----------------------------0,98---------0,4 =
вс 983,2-9,81 983,2-9,81	2-9,81
= 10,51-2,07-0,98-0,01-0,4 = 7,05м.
Пример 5.
Определить напор насоса, имеющего следующие характеристики:
подача	-0 = 0,008 м3/с;
диаметр всасывающего трубопровода - d} = 0,125 м;
диаметр нагнетательного трубопровода - d2 = 0,100 м;
показания манометра	- 7^ан= 48 м;
показания вакуумметра	- Нка = 5м;
расстояние по вертикали между центрами
манометра и вакуумметра	- Д/г = 0,2 м.
Решение.
Средняя скорость движения воды во всасывающем и нагнетательном трубопроводах
4-0 _ 4-0,008
V, = —=-------------- = 0,65 м/с;
7i-d2 л 0,125
4-0	4 0,008
n-d2 ~ я -0,1002
= 1,02 м/с.
Напор насоса
^=^aH+^+^+(v2-v2)/2-g =
= 48 + 5 + 0,2 + (1,022— 0,652) / 2 • 9,81 = 53,23 м.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
27
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
2.3. Центробежные насосы
2.3.1. Устройство и принцип действия. Классификация
Центробежные насосы используются для циркуляции воды в системах теплоснабжения, водяного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, питания котлов, подачи воды в камеры орошения и во многих других случаях.
Основными элементами, общими для всех разнообразных конструкций центробежных насосов, являются (рис. 2.9): всасывающий патрубок, рабочее колесо с лопатками, корпус спиральной формы и напорный патрубок.
Всасывающий патрубок соединяет корпус насоса с всасывающим трубопроводом, напорный патрубок - с напорным трубопроводом. Рабочее колесо насоса жестко насажено на вал, представляет собой единую отливку и имеет передний и задний диски с изогнутыми лопастями между ними. Корпус насоса не является осесимметричным; между внешним обводом колеса и корпусом имеется спиральная камера (спиральный отвод), по которой жидкость плавно отводится от рабочего колеса в напорный трубопровод.
Рис. 2.9. Конструкция одноступенчатого центробежного насоса
1 - всасывающий патрубок; 2 - рабочее колесо с лопатками; 3 - корпус; 4 - напорный патрубок; 5 - спиральный отвод
28
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Жидкость при вращении рабочего колеса под действием центробежных сил движется от его центра к периферии и далее поступает в спиральную камеру, напорный патрубок и напорный трубопровод. В спиральном отводе скорость снижается, и происходит частичное преобразование кинетической энергии в потенциальную. В центральной части колеса образуется вакуум, под действием которого происходит поступление жидкости в насос из всасывающего трубопровода. При вращении колеса обеспечиваются непрерывное движение жидкости и ее поступление в сеть.
Центробежные насосы относятся к лопастным. Классификация и сравнение различных конструктивных типов лопастных насосов проводятся по обобщенному критерию - коэффициенту быстроходности
",=3>65--^ <210> £1
где Q - подача, м3/с;
Н— напор, м;
п - частота вращения рабочего колеса, об/мин.
Зависимость (2.19) характеризует не насос в целом, а одно рабочее колесо. Рабочее колесо с двусторонним входом следует рассматривать как два параллельно соединенных колеса, и в зависимость (2.19) подставляется величина Q/2. Для многоступенчатых насосов с последовательным соединением рабочих колес подставляется напор, деленный на число ступеней, т.е. подставляется напор от одной ступени.
В зависимости от значений п рабочие колеса подразделяются на 5 основных типов (рис. 2.10, табл. 2.3).
Рис. 2.10. Рабочие колеса различных по быстроходности насосов
Генеральный спонсор crundfos'Vx
29
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 2.3
Классификация насосов по коэффициенту быстроходности
Тип рабочего колеса	Наименование типа рабочего колеса	Коэффициент быстроходности, ns	Соотношение размеров колеса D2/D0 (рис. 2.1)
1	Центробежные тихоходные	40-80	2,5
2	Центробежные нормальные	80- 150	2
3	Центробежные быстроходные	150-300	1,8-1,4
4	Диагональные	300-600	1,2-1,1
5	Осевые (пропеллерные)	600- 1800	0,8-0,6
С увеличением значений коэффициента быстроходности увеличивается подача и снижается напор насоса, меньше диаметры рабочих колес и отношения DjDff меньше размеры и массы насосов. Форма колеса постепенно переходит из радиальной в осевую, направление потока приближается к оси насоса, увеличивается относительная ширина лопастей на выходе из колеса, больше КПД насосов. Тихоходные насосы имеют малые подачи при больших напорах, а быстроходные - большие подачи при малых напорах.
В современной технике применяются лопастные насосы различных типов, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностями и эксплуатационными данными.
Классификация центробежных насосов проводится по следующим признакам:
-	по развиваемому напору - низконапорные (Н= 20 - 60 м) и высоконапорные (Н> 60 м);
-	по величине подачи - малые (Q< 0,2 м3/с) и крупные (Q > 0,2 м3/с);
-	по числу ступеней - одноступенчатые (с одним рабочим колесом) и многоступенчатые (с последовательным соединением рабочих колес);
-	по числу потоков в насосе - однопоточные, двухпоточные и многопоточные;
-	по конструкции рабочих колес - с открытым колесом, состоящим из втулки и лопаток; с полуоткрытым колесом, имеющим задний диск со стороны, противоположной входу жидкости в колесо; с закрытым колесом, имеющим с обоих боков диски; с односторонним
30
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с одной стороны; с двухсторонним входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с двух сторон рабочего колеса;
-	по числу лопастей (лопаток) рабочего колеса - двухлопастные и многолопастные;
-	по входу жидкости в насос - с боковым входом, с осевым входом; с двухсторонним входом;
-	по условиям отвода жидкости из насоса - со спиральным отводом, с кольцевым (цилиндрическим) отводом и с направляющим аппаратом;
-	по расположению оси вращения рабочих органов - горизонтальные и вертикальные;
-	по способу разъема корпуса - с горизонтальным разъемом, с вертикальным разъемом и секционные;
-	по назначению и роду перекачиваемой жидкости - для перекачки воды, нефти, бензина, холодных и горячих нефтепродуктов; сжиженных газов; фекальные; артезианские и др.;
-	по способу соединения с двигателем - приводные, имеющие соединение непосредственно, через муфту или гидромуфту; моноблочные;
-	по расположению насоса - погружной, скважинный, с трансмиссионным валом;
-	по требованиям эксплуатации - обратимый; реверсивный; регулируемый, дозировочный,ручной;
-	по условиям всасывания -самовсасывающий и заливной;
-	по расположению рабочих органов и конструкции опор - консольный, моноблочный, с выносными опорами, с внутренними опорами;
-	по месту установки насоса - стационарный, передвижной, встроенный.
2.3.2. Конструкции центробежных насосов
Различные типы современных центробежных насосов можно рассмотреть на примере продукции компании GRUNDFOS - ведущего мирового производителя насосного оборудования.
Циркуляционные бессальниковые (с «мокрым ротором») насосы для систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
31
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Все насосы с мокрым ротором (рис. 2.11) по области применения условно разделены на несколько групп:
-	насосы ALPHA+, UPS/UPSD, UP/UPD серия 100 - ориентированы на коттеджное строительство (Q - до 10 м3/час; Н-до 12 м);
-	насосы UPS/UPSD серия 200 - ориентированы на промышленное применение (Q - до 70 м3/ч; Н- до 18 м);
-	насосы MAGNA UPE/UPED серия 2000 - насосы со встроенным частотным регулированием; рекомендуются для систем отопления с переменным расходом (Q - до 90 м3/час; Н-до 12 м).
Насосы могут быть трехскоростные (UPS) или с электронной бесступенчатой регулировкой частоты вращения (ALPHA+, MAGNA). Причем ALPHA+ и ALPHA Pro уже совмещают в себе оба типа регулирования (ступенчатое и бесступенчатое). Флагманы этого типа насосов ALPHA Pro и MAGNA, к тому же, являются первыми насосами с классом энергопотребления A ENERGY PROJECT.
Примечание: Классификация энергопотребления раньше использовалась для маркировки бытовой техники, автомобилей и осветительных ламп. С 2005 года такая классификация вводится и для циркуляционных насосов. Классификация энергопотребления представлена шкалой, состоящей из 7 уровней: А - самая высокая энергоэффективность; В - высокая энергоэффективность; С - энергопотребление ниже среднего; D - средний уровень энергопотребления; Е - энергопотребление выше среднего уровня; F - низкая энергоэффективность; G - самая низкая энергоэффективность. Средний уровень энергопотребления циркуляционных насосов - D.
Рис. 2.11. Циркуляционные бессальниковые насосы а - ALPHA; б - UPS серия 100; в - UPS серия 200; г - MAGNA
32
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Термин «бессальниковые» можно считать российским, т.к. в России достаточно долго с другими видами уплотнений были малознакомы. Типичные же насосы, как правило, содержали сальник. По этой причине, когда в Россию стали попадать первые зарубежные насосы с другими (по сути) видами уплотнений, попытка как-либо их идентифицировать привела к простой идее: если насосы с привычными уплотнениями называются сальниковыми, то насосы с отсутствием таковых назвали соответственно. Справедливости ради нужно отметить, что ограниченному кругу российских специалистов бессальниковые насосы (или как их называют «насосы с мокрым ротором») были известны достаточно давно. Другое дело, что технология производства и реализация этого типа насосов до сих пор находится в «зачаточном состоянии».
Насосы с «мокрым ротором» имеют камеру ротора (водная среда) и статор (воздушная среда), разделенные между собой гильзой из нержавеющей стали. Название «мокрый ротор» появилось вследствие особенности конструкции камеры ротора. Дело в том, что внутренняя полость гильзы (она же камера ротора) заполнена перекачиваемой средой, которая вымывает продукты износа керамических пар подшипников и частично охлаждает корпус насоса. Таким образом, ротор постоянно находится в воде. Такая конструкция позволила исключить торцевые (аналогичные сальниковым по сути, но разные по конструкции) уплотнения как таковые.
Конструктивная схема бессальникового насоса типа UPS представлена на рис. 2.12. Рабочее колесо 2 закрепляется на валу 3 ротора 7 электродвигателя. Вал 3 имеет центральный канал 10 для отвода воздуха из полости защитного экрана 8. Выпуск воздуха производится при открытии пробки 11. Профильный экран 8 обеспечивает защиту от попадания воды к статору 9 электродвигателя. Корпус насоса изготавливается из чугуна, бронзы или нержавеющей стали. Присоединительные патрубки 13 выполнены на резьбе (малые типоразмеры) или на фланцах.
Следствием такой конструкции явилось множество существенных преимуществ:
-	отсутствие уплотнений;
-	бесшумность;
-	компактность;
-	малый вес;
-	отсутствие затрат на обслуживание, так как в нем нет необходимости.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
33
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Основные характеристики этого типа насосов:
-	температура перекачиваемой среды - до 110 - 120 °C;
-	максимальные давления - до 10 бар.
Моноблочные насосы с соосным расположением напорного и всасывающего патрубков одинакового диаметра «ин-лайн».
В тех случаях, когда нет возможности использовать «мокрый ротор», применяются насосы серий «ТР» со стандартным электродвигателем и торцовым уплотнением вала (рис. 2.13). Они являются типичными представителями последнего поколения стандартных насосов серии IN-LINE (соосные патрубки одинакового диаметра).
Все насосы являются одноступенчатыми центробежными, с соосными патрубками, электродвигателем и торцовым уплотнением вала. Конструкция этих насосов с «сухим» ротором делает их менее чувстви-
Рис. 2.12. Конструктивная схема бессальниковых насосов UPS
1 - корпус насоса; 2 - рабочее колесо; 3 - вал; 4 - подшипник; 5 - подшипниковая пластина;
6 - кольцо упорного подшипника; 7 - «мокрый» ротор электродвигателя; 8 - защитный экран статора электродвигателя; 9 - статор электродвигателя; 10- канал для отвода воздуха из насоса; 11 - пробка с прокладкой для выпуска воздуха; 12 - клеммная коробка;
13- патрубки для присоединения трубопроводов
34
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тельными к включениям в перекачиваемой среде по сравнению с подобными насосами с «мокрым» ротором.
Насосы сконструированы так, чтобы их можно было снять с трубопровода без разборки элементов системы. Следовательно, даже для самых больших насосов сервисные работы могут быть проведены одним человеком.
Большинство типоразмеров насосов могут поставляться как в одинарном (ТР и ТРЕ), так и в сдвоенном исполнении (TPD и TPED) со стандартными двигателями либо с двигателями со встроенными частотными преобразователями (ТРЕ и TPED) до 22 кВт.
По конструкции насосы ТР делятся на четыре группы:
•	ТР серии 100 с трубной резьбой и фланцами - с трубной резьбой Rp 1” (DN 25), Rp 11/2” (DN 32), фланцами DN 40 и мощностью двигателя от 0,12 до 0,25 кВт;
•	ТР серии 200 с фланцевым присоединением - с размерами фланцев от DN 32 до DN 100 и мощностью двигателя от 0,12 до 2,2 кВт;
•	ТР серии 300 с фланцевым присоединением - с размерами фланцев от DN 32 до DN 150 и мощностью двигателя от 0,25 до 30 кВт;
•	ТР серии 400, PN 10 с фланцевым присоединением - с размерами фланцев от DN 100 до DN 250 и мощностью двигателя от 30 до 90 кВт.
ТР серии 100 и ТР серии 200 — одноступенчатые центробежные насосы с патрубками в линию. Всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковые диаметры.
Уплотнение вала насоса — механическое одинарное неразгруженное. Вал насоса жестко соединен с валом электродвигателя при помощи муфты.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
35
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.14. Конструктивная схема насосов серии ТР 1 - корпус насоса; 2 - рабочее колесо;
3 - вал; 4 - муфта; 5 - фонарь
Конструкция насоса позволяет снять головную часть насоса (двигатель, фонарь и рабочее колесо) без полного демонтажа насоса с трубопровода (рис 2.14). Сдвоенные насосы представляют собой две параллельно соединенные головные части в одном корпусе. Встроенный обратный клапан сдвоенного насоса открывается потоком перекачиваемой жидкости и препятствует обратному току жидкости через резерв-
ныи насос.
Радиальные и осевые усилия воспринимаются подшипниками электродвигателя, поэтому дополнительные подшипники в насосной части не требуются.
Компактная конструкция с расположением патрубков в линию позволяет монтировать насос непосредственно на трубопровод. Эти насосы также выпускаются в сдвоенном исполнении (два насоса в одном корпусе). В этих насосах реализованы все последние мировые достижения гидравлики и электрики. Так, например, рабочее колесо находится непосредственно на валу, что позволило исключить муфту и связанные с ней особенности эксплуатации и обслуживания, а последние разработки в области эффективности электродвигателей вывели насосы этого типа на новые вершины в области экономии электроэнергии.
Основные характеристики этого типа насосов:
-	температура перекачиваемой среды - до 150 °C;
-	максимальные давления - до 25 бар;
-	расход - до 4500 м3/час;
-	напор-до 170 м.
Консольные и консольно-моноблочные насосы (рис. 2.15).
Консольно-моноблочный одноступенчатый центробежный на-
36
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.15. Консольные и консольно-моноблочный насосы
сос типа NB приведен на рис. 2.15. Конструкция насоса позволяет снимать электродвигатель и рабочее колесо без демонтажа корпуса насоса с трубопровода (рис. 2.16). Спиральный корпус насоса имеет осевой всасывающий и радиальный напорный патрубки. В нижней части корпуса расположена резьбовая пробка сливного отверстия.
Напорный патрубок имеет штуцер для подсоединения манометра. Фонарь соединяет корпус насоса и электродвигатель и снабжен винтом для удаления воздуха. Между корпусом насоса и фонарем установлено уплотнительное кольцо круглого сечения. Соединительная муфта расположена в центральной части фонаря. Вал выполнен из нержавеющей стали. В муфте вала цилиндрической формы предусмотрено два отвер-
2	7	3	1	8
5	11	9	6	10
Рис. 2.16. Консольно-моноблочный насос серии NB
1 - фонарь: 2 - корпус насоса; 3 - винт для удаления воздуха: 4 - пробка: 5 - пробка сливного отверстия; 6 - гайка; 7 - рабочее колесо; 8 - вал; 9 - уплотнительное кольцо круглого сечения: 10- торцовое уплотнение
Генеральный спонсор crundfos'Vx
37
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
стия под штифты. Закрытое рабочее колесо (чугунное или бронзовое) обеспечивает высокую эффективность работы.
Все насосы динамически разгружены, а рабочие колеса гидравлически сбалансированы от осевой нагрузки. Направление вращения - по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.
При горизонтальном монтаже клеммная коробка не должна располагаться под двигателем. При монтаже в вертикальном положении электродвигатель должен находиться вверху.
Основные характеристики насосов:
-	перекачиваемые среды - чистые, с нормальной вязкостью жидкости без абразивных или длинноволокнистых включений и веществ, агрессивных по отношению к материалу деталей насоса; температура жидкости - от минус 10 °C до плюс 140 °C;
-	максимальное давление, выдерживаемое корпусом при температуре до плюс 120 °C - 16 бар.
Стандартные насосы NK предназначены для подачи чистых или незначительно загрязненных жидкостей без абразивных или длинноволокнистых включений и веществ, агрессивных по отношению к материалу деталей насоса.
Схема одноступенчатого, консольного, центробежного насоса NK с горизонтальным расположением вала, осевым всасывающим и радиальным напорным патрубками приведена на рис. 2.17. Насос и электродвигатель смонтированы на общей стальной раме. Благодаря технологичности конструкции (муфты с проставкой) демонтаж подшипникового узла, включая рабочее колесо и вал насоса со стороны привода, может выполняться без демонтажа корпуса насоса.
Подшипниковый узел включает в себя два прочных антифрикционных подшипника, смазанных консистентной смазкой на длительный срок службы. Водоотражающее кольцо на валу препятствует проникновению в корпус подшипников просачивающейся воды. Вариант уплотнения вала с сальниковой набивкой предусматривает наличие втулки из нержавеющей стали.
Технические характеристики насоса:
-	максимальная подача - 2000 м3/ч;
-	максимальный напор - 150 м;
-	температура-от минус 10 °C до плюс 140 °C;
-	максимальное давление - Юбар.
38
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2. /7. Конструктивная схема консольного центробежного насоса серии NK
1 - корпус насоса; 2 - корпус подшипников; 3 - рабочее колесо; 4 - вал; 5 - торцовое уплотнение; 6 - установочная гайка; 7 - шарикоподшипник; 8 - пробка; 9 - пробка для слива; 10- уплотнительное кольцо круглого сечения; 11 - распорная втулка к торцовому уплотнению; 12 - крышка корпуса; 13- шайба гроверная; 14 - шайба для фиксации рабочего колеса; 15- пружинное кольцо; 16- призматическая шпонка рабочего колеса
Высоконапорные многоступенчатые насосы
Визитной карточкой компании GRUNDFOS являются вертикальные многоступенчатые насосы серии CR - модульной конструкции, имеющие до 36 ступеней, каждая из которых включает в себя рабочее колесо и направляющий аппарат (рис. 2.18, 2.19). Насос состоит из основания и головной части. Промежуточные камеры и цилиндрический кожух соединены между собой, а также с основанием и головной частью насоса при
Генеральный спонсор crundfos'Vx
39
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.18. Многоступенчатые центробежные насосы CR 1 - электродвигатель; 2 - головная часть насоса; 3 - торцовое уплотнение вала; 4 - стяжные болты;
5 - основание; 6 - плита основания
помощи стяжных болтов. В основании имеются соосно расположенные всасывающий и напорный патрубки (конструкция типа «ин-лайн»). Все насосы оснащены торцовым картриджным уплотнением вала, не требующим технического обслуживания. Электродвигатель стандартный.
Насосы могут использоваться как отдельно, так и в составе установки повышения давления, в которой каскадно (автоматически включается и отключается по мере необходимости) работает от 2 до 6 параллельно подключенных насосов, в зависимости отзаданного режима водопотреб-ления. Эти насосы на сегодняшний день находятся на вершине мировой эволюции многоступенчатых насосов и являются бесспорными фаворитами в области высоких технологий. Среди уникальных особенностей этих насосов можно отметить наличие картриджного торцового уплотнения, самый высокий кпд (81% для CR 90), уникальную запатентованную систему защиты «по сухому ходу» LiqTec™, разнообразие материалов
40
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
проточной части (чугун, нержавеющая сталь, титан), специальное исполнение для температур до 180 °C и др.
Основные характеристики этого типа насосов:
-	температура перекачиваемой среды - -20 - 120 °C; (-40 - 180° С - специальное исполнение);
-	расход - до 120 м3/час;
-	напор - до 200 м (390 м - специальное исполнение).
Погружные насосы для дренажа
и канализации (рис. 2.20). Насосы GRUNDFOS для водоотведения можно разделить на три группы по области применения:
-	дренажные (условный проход насоса или максимальный размер твердых примесей 10-12 мм). При этом рабочее колесо полуоткрытое, многоканальное;
-	для перекачки загрязненной воды (условный проход 35 - 50 мм). Рабочее колесо - свободно-вихревое (перекачиваемая жидкость не проходит через рабочее колесо, что значительно снижает его износ);
-	для перекачки сточных вод (услов-
ный проход 65, 80, 100 мм и более). Рабочее колесо свободно-вихревое или канальное (от одного до четырех каналов).
Для производительности до 15 - 20 м3/ч применяются нержавеющие погружные насосы серии GRUNDFOS КР, АР. Более мощные насосы изготавливаются из чугуна. Все насосы комплектуются встроенной в обмотку тепловой защитой, а профессиональные канализационные насосы имеют реле контроля влажности в масляной камере торцового уплотнения и в электродвигателе.
Автоматическая работа одного или нескольких насосов осущест-
Рис. 2.19. Конструктивная схема вертикальных многоступенчатых насосов серии CR
1 - головная часть насоса; 2 - фланец электродвигателя; 3 - вал; 4 - рабочее колесо; 5 - камера; 6 - цилиндрический кожух; 7 - уплотнительное кольцо круглого сечения для цилиндрического кожуха; 8 - основание; 9 - щелевое уплотнение; 10- торцовое уплотнение вала; 11 - втулка подшипника;
12 - втулка упорного подшипника
Генеральный спонсор crundfos'Vx
41
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.20. Погружные насосы модели S
вляется с помощью шкафа управления и реле уровня (чаще - поплавковые выключатели). Канализационные насосы используются как в погружном, так и в сухом исполнении. Насосы серии SE при сухом монтаже не требуют рубашки охлаждения (теплота от электродвигателя отводится в перекачиваемую жидкость).
Основные характеристики этого типа насосов:
-	температура перекачиваемой среды-0-40 °C;
-	расход - до 2500 м3/час;
-	напор-до 100 м.
Установки повышения давления (на примере установки Hydro 2000 производства фирмы GRUNDFOS).
Установки повышения давления Grundfos Hydro 2000 используются в системах водоснабжения и в технологических установках, харак
теризующихся недостаточным напором и неравномерностью водопот-ребления.
Установка Grundfos Hydro 2000 состоит из 2 - 6 насосов, соединяемых параллельно, устанавливаемых на общей плите основания и оснащенных всей необходимой арматурой и шкафом управления Grundfos Control 2000 (рис. 2.21). Максимальное количество насосов в установке-8.
В зависим ости от функций и режима работы установки Hydro 2000 подразделяются на 3 основные группы: Hydro 2000 S, Hydro 2000 F (рис. 2.22), Hydro 2000 Е. Рассмотрим функции некоторых типов установок:
-	Hydro 2000 MS - все насосы нерегулируемые - поддержание давления в пределах допуска; требуется мембранный бак большого объема;
-	Hydro 2000 ME - все насосы регулируемые - поддержание постоянного давления, частотное регулирование возможно даже в случае выхода из строя одного насоса;
-	Hydro 2000 МЕН - устанавливаются 2 регулируемых насоса, а остальные насосы нерегулируемые (типа CR) с полной производительностью - поддержание постоянного давления, при неисправности одного насоса регулирование давления ограничено;
42
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.2/. Установка повышения давления Hydro 2000 1 - шкаф системы автоматического управления Control 2000; 2 - датчик давления;
3 - напорный трубопровод (нержавеющая сталь); 4 - запорный клапан; 5 - всасывающий трубопровод (нержавеющая сталь); 6 - обратный клапан;
7 - плита основания (нержавеющая сталь); 8 - насос CR(Е);
9 - манометр; 10- фирменная табличка
Генеральный спонсор crundfos'Vx
43
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.22. Установка Hydro 2000 MF
-	Hydro 2000 MES - один насос регулируемый, остальные насосы - нерегулируемые - поддержание постоянного давления; при поломке частотного преобразователя регулирование давления происходит по каскадному принципу.
Для подбора насосов любого типа разработана программа GRUNDFOS WinCAPS. С помощью WinCAPS можно подобрать насосы в соответствии с параметрами системы, выполнить анализ работы его при различных условиях и получить подробную информацию о каждом насосе в отдельности. Программа включает в себя также и чертежи.
Подбор насосовдля систем отопления.
В системе отопления с терморегуляторами рекомендуется применять:
•	при тепловом потоке системы 50 кВт и более - насос с регулируемой частотой вращения. Насосы, устанавливаемые в циркуляционных контурах систем отопления с котлами мощностью более 25 кВт, должны иметь не менее трех ступеней регулирования скорости вращения и обеспечивать потребление электроэнергии в точном соответствии с теплопотерями здания, обусловленными наружной температурой воздуха;
44
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
•	при тепловом потоке системы до 25 кВт - насос с регулируемой частотой вращения; для насоса с постоянным числом оборотов необходимо предусматривать перемычку между подающим и обратным трубопроводами с автоматическим перепускным клапаном либо автоматическим регулятором давления.
Системы отопления должны иметь не менее двух циркуляционных насосов, соединенных параллельно, либо один сдвоенный насос. Один из этих насосов является резервным.
При этом расчетные параметры насосов определяют двумя способами:
-	стопроцентного резервирования - один насос рабочий, второй -резервный. Переключение с одного на второй для равномерного изнашивания происходит автоматически через 24 часа. Каждый насос при данном режиме эксплуатации подбирают на подачу всего расчетного расхода теплоносителя. Для работы в системах со сменным гидравлическим режимом оба насоса рекомендуется оборудовать устройствами автоматического изменения частоты вращения двигателя для наиболее полного соответствия гидравлической характеристике системы в режиме работы с частичной нагрузкой;
-	пиковой нагрузки - спаренные насосы подбирают на пятидесятипроцентную расчетную нагрузку системы на каждый насос. При невысоких тепловых нагрузках работает один насос. Цикл смены рабочего и резервного насоса составляет, как правило, 24 часа. Управляет насосами устройство автоматического переключения и регулирования частоты вращения. В режиме максимального теплопотребления оба насоса работают параллельно.
В небольших системах отопления (например, коттеджи) резервировать насос необязательно. Можно хранить резервный насос на складе.
При выборе насоса рабочая точка должна находиться в зоне максимального КПД. Если несколько насосов отвечают проектным характеристикам системы, необходимо выбирать насос меньшей мощности.
Характеристики насосовдля систем отопления приведены для воды. При использовании антифризов, например, водогликолевой смеси, следует учитывать отличие плотности.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
45
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Пример.
Подобрать циркуляционный насос для системы отопления, характеризуемой рабочей точкой с параметрами:
расход теплоносителя (подача насоса) -£) = 50м3/ч;
потери давления в системе отопления -	= 120 кПа.
Решение.
Напор насоса при средней плотности теплоносителя в системе
отопления р = 970 кг/м3
Pg
120-103
970 9,81
= 12,6м.
Принимаем к установке два моноблочных насоса «ин-лайн» стопро
центного резервирования (один насос рабочий, второй — резервный) типа ТРЕ (с регулируемой частотой вращения).
Пользуясь сводным графиком полей характеристик насосов типа ТРЕ (рис. 2.23), находим подходящий типоразмер насоса. Необходимо
46
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.23. Сводный график полей характеристик насосов типа ТРЕ
П поставляются только в одинарном исполнении.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
47
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
учитывать, что при регулировании подачи от Q до QMaKC. режим насоса не должен выходить из поля его характеристик.
На индивидуальной характеристике насоса типа ТРЕ 80 определяем рабочую точку А (рис. 2.24) и принимаем насос ТРЕ 80-180/2. Установочная мощность электродвигателя насоса - Ny = 3,0 кВт.
Подбор насосовдля систем кондиционирования воздуха.
Система кондиционирования воздуха здания включает в себя ряд основных блоков (рис. 2.25):
-	центральную установку кондиционирования воздуха с воздухоохладителями. Центральные установки обеспечивают обработку первичного наружного воздуха;
-	фэнкойлы - агрегаты, включающие вентилятор, теплообменник, фильтр для очистки воздуха и пульт управления;
-	охлаждающие балки - системы радиационного охлаждения помещений;
-	водоохлаждающую холодильную машину (чиллер) - источник холода в теплый период года;
-	градирню - для отвода теплоты от конденсатора холодильной машины;
-	систему утилизации теплоты - для эффективного использования энергии в здании. Теплота, отводимая в конденсаторе, может быть использована для подогрева воды в системе горячего водоснабжения здания;
-	бак-аккумулятор - для аккумулирования холода, достаточного для обеспечения минимального интервала между выключением и включением компрессора чиллера, или для обеспечения постоянного расхода холодоносителя в первичном контуре и меняющегося в соответствии с требованиями потребителя расхода во вторичном контуре;
-	систему подпитки - для компенсации утечек холодоносителя и поддержания статического давления. Система подпитки может быть скомбинирована с системой деаэрации.
Бак-аккумулятор, насосы первичного контура, насосы вторичного контура, система подпитки, а также запорная, регулирующая и предохранительная арматура обычно объединяются в единый блок - насосную станцию (гидромодуль). Некоторые модели чиллеров выпускаются со встроенным гидравлическим блоком.
48
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Генеральный спонсор grundfos
Градирня
Система утилизации теплоты
Фэнкойлы
Охлаждающие балки
Воздухоохладители центральных кондиционеров
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.25. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха здания
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Каждый гидравлический контур системы кондиционирования воздуха имеет циркуляционные насосы. Так как перепады температуры воды, циркулирующей в контурах, невелики, то необходимы более мощные насосы, чем для систем отопления.
На первоначальном этапе необходимо выбрать тип насоса и соответствующую характеристику. Выбор типа насоса в зависимости от расчетных значений параметров работы (подачи и напора) выполняется по сводным характеристикам сучетом необходимости, выбранного способа и диапазона регулирования расхода жидкости в циркуляционном контуре. Дальнейший подбор аналогичен подбору насосов для систем отопления.
Использование частотного преобразователя позволяет автоматически поддерживать заданную величину некоторых технологических параметров (перепад давления, расход жидкости, а также температуру жидкости) и обеспечивает максимальную эффективность работы системы и минимальное энергопотребление.
Рассмотрим возможные варианты выбора насосов первичного контура системы кондиционирования воздуха. Регулирование контура выполняется по датчику температуры холодоносителя с защитой от обмерзания испарителя.
Вариант 1. Насос (рабочий и резервный) с постоянной частотой вращения. Скорость насоса регулируется вручную до достижения требуемого расхода. Более точное регулирование расхода холодоносителя осуществляется при помощи регулировочного клапана.
Вариант 2. Установка насосов (рабочего и резервного) с частотным регулированием. Насосы с частотным регулированием работают в той рабочей точке, которая соответствует потребностям системы в данный момент времени. Рекомендации по выбору типа насоса приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Рекомендуемые типы насосов с частотным регулированием для систем кондиционирования воздуха
Подача насоса, м3/ч	Тип насоса
0-300	ТРЕ
300- 1000	NK + внешний частотный преобразователь
300-3000	ТР + внешний частотный преобразователь
1000-3500	HS + внешний частотный преобразователь
50
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3.	ВЕНТИЛЯТОРЫ
3.1.	Классификация вентиляторов
Вентиляторами называют гидравлические машины с рабочим органом в виде лопаточного колеса, предназначенные для перемещения воздуха или другого газа при потерях давления в сетях не свыше 15000 Па. Степень повышения давления воздуха в вентиляторах невелика и не оказывает какого-либо существенного влияния на процесс в них. Поэтому при исследовании работы и расчете вентилятора принято считать, что газ не сжимается.
Вентиляторы подразделяются на типы в зависимости от конструкции и принципа действия, полного давления, развиваемого вентилятором, способа установки и условий работы.
По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на два основных типа - радиальные и осевые. Применяются также модификации радиальных вентиляторов - диаметральные, диагональные, прямоточные, дисковые и др. Наибольшее применение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха и для производственных целей нашли радиальные, осевые и диаметральные вентиляторы.
Радиальным вентилятором называют вентилятор, у которого направление меридиональной составляющей скорости потока газа на входе в рабочее колесо параллельно, а на выходе из рабочего колеса перпендикулярно оси его вращения. Рабочим органом в радиальном вентиляторе является вращающееся радиальное колесо.
Перемещаемая среда, двигаясь в осевом направлении через всасывающий коллектор, попадает на вращающееся рабочее колесо, снабженное лопатками, изменяет направление движения к периферии колеса, закручивается в направлении вращения, поступает в спиральный корпус, а затем через отверстие выходит в выходной канал.
В осевом вентиляторе меридиональная составляющая скорости потока газа на входе в рабочее колесо и на выходе из него параллельна оси его вращения. Рабочим органом осевого вентилятора является лопаточное рабочее колесо пропеллерного типа. Поток движется пре
Генеральный спонсор crundfos'Vx
51
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
имущественно в направлении оси вращения и некоторое закручивание приобретает лишь при выходе из колеса.
Диаметральный вентилятор - вентилятор, у которого направление меридиональной скорости потока газа на входе и выходе из рабочего колеса перпендикулярно оси его вращения. Рабочим органом диаметрального вентилятора является радиальное колесо с загнутыми вперед лопатками.
По условиям работы, определяющим материал корпуса и рабочего колеса, а также исполнение защиты электропривода, вентиляторы изготавливают:
•	общего назначения - для перемещения обычных сред - неагрессивных газов с температурой до 80 °C и запыленностью до 100 мг/м3;
•	специального исполнения - теплостойкие, коррозионностойкие, пылевые, взрывозащищенные и др.
Вентиляторы общего назначения для обычных сред предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению куглеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов. Содержание пыли и других твердых примесей не должно превышать: 100 мг/м3 - для вентиляторов с расположением привода вне корпуса вентилятора; 10 мг/м3 - с расположением привода в потоке перемещаемой среды. Температура перемещаемой среды не должна превышать: 80 °C - при расположении привода вне корпуса вентилятора; 60 °C - для радиальных вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде; 50 °C - для вентиляторов с расположением электродвигателя в перемещаемой среде.
Вентиляторы специального исполнения:
•	теплостойкие - для перемещения газа с температурой от 80 до 200 °C;
•	коррозионностойкие - для перемещения агрессивных газов с температурой до 80 °C и запыленностью до 100 мг/м3;
•	пылевые вентиляторы - для перемещения газов с температурой до 80 °C и запыленностью более 100 мг/м3 или для пневматического транспортирования сыпучих и волокнистых материалов;
•	взрывозащищенные - для перемещения взрывоопасных смесей и
52
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
для работы во взрывоопасной среде.
По создаваемому полному давлению при номинальном режиме работы вентиляторы делятся на три типа:
	низкого давления - до 10ОО Па;
•	среднего давления - от 10ОО до 3000 Па;
•	высокого давления - от 3000 до 12000 Па.
По числу рабочих колес осевые и радиальные вентиляторы могут быть одно- или многоступенчатыми. Увеличение числа ступеней (что соответствует их последовательному соединению) приводит практически к пропорциональному увеличению давления, развиваемого вентилятором приданной производительности.
По способу установки вентиляторы делятся на:
•	обычные - устанавливаются на опоре - фундаменте, раме и т.п.;
•	канальные - устанавливаются в сети воздуховодов (в канале);
•	крышные - конструктивно приспособлены для установки на покрытии здания.
В зависимости от компоновки вентиляторы могут быть разделены на переносные, полустационарные и стационарные.
Переносные вентиляторы изготовляются, как правило, с односторонним входом и имеют цельную конструкцию (корпус и электродвигатель монтируются на общей стойке).
Полустационарные вентиляторы делают с одно- и двухсторонним всасыванием. Ходовая часть и электродвигатель этих вентиляторов монтируются на общей раме. Корпус присоединяется к раме или устанавливается непосредственно на фундаменте с расположением выходного отверстия в любом нужном направлении. Характерной особенностью конструкции полустационарных вентиляторов является то, что осмотр и ремонт их производятся без отсоединения от сети.
Стационарными выполняются крупные шахтные и рудничные вентиляторы и дымососы ТЭЦ и наиболее крупные вентиляторы общего назначения.
Конструктивной особенностью стационарных вентиляторов является то, что корпус, ходовая часть, стойка и электродвигатель взаимно связаны только фундаментом. Корпус стационарного вентилятора устанавливается только в одном определенном положении. Стационарные вентиляторы менее металлоемки, но монтаж их более сложен и требует больших первоначальных затрат. Такие установки предусматриваются
Генеральный спонсор crundfos'Vx
53
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
только при большом сроке их службы. Осмотр и ремонт их осуществляются без отсоединения от сети.
В зависимости от возможности изменять направление движения перемещаемой среды вентиляторы делятся на реверсивные и нереверсивные. Реверсивные вентиляторы могут изменять направление потока при изменении направления вращения рабочего колеса. К реверсивным относятся некоторые типы осевых вентиляторов. Радиальные вентиляторы нереверсивны, т.е. при изменении направления вращения рабочего колеса сохраняется направление перемещения среды.
В зависимости от возможности регулирования производительности по воздуху различают вентиляторы регулируемые и нерегулируемые.
Классификация вентиляторов по критерию быстроходности. Взаимосвязь основных параметров работы вентиляторов определяется на оптимальном режиме (при максимальном значении КПД) безразмерным числом - критерием быстроходности.
Для вентиляторов критерий быстроходности определяется при стандартной плотности воздухар,=1,2 кг/м3 и называется быстроходность:
^1/2
О -п ”?=(Pv/9,8)3/4’ где Q - производительность вентилятора, м3/с; п - частота вращения рабочего колеса, об/мин; Р - полное давление, развиваемое вентилятором, приведенное к плотности стандартного воздухар0, Па.
Использование п позволяет не только классифицировать вентиляторы, но облегчает их подбор и расчет. Однако следует отметить, что если типом вентилятора однозначно определяется пу, то эта величина сама по себе не определяет тип вентилятора. Например, одинаковые значения помогут соответствовать радиальному вентилятору с лопастями, загнутыми как назад, так и вперед.
Осевые нагнетатели по сравнению с радиальными (центробежными) создают при прочих равных условиях меньшее давление (знаменатель в формуле меньше), и присущее им значение побольше.
Область применения радиальных вентиляторов соответствует и <100, а осевых - /^>100. Ориентировочное деление вентиляторов по быстроходности и области их применения приведено в табл. 3.1.
(3.1)
54
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.1
Критерии быстроходности вентиляторов
Вентиляторы	Быстроходность, пу
Радиальные одноступенчатые и двухступенчатые с очень узким колесом для давлений 12000 - 15000 Па	6-12
Радиальные одноступенчатые и двухступенчатые с колесом небольшой ширины для давлений 10000 - 12000 Па	12-30
Радиальные высокого давления	10-30
Радиальные одностороннего всасывания низкого и среднего давления с лопатками колес, загнутыми вперед	30-60
То же с лопатками колес, загнутыми назад	50-80
Радиальные двухстороннего всасывания	80-120
Осевые вентиляторы с листовыми сильно кручеными лопатками и со спрямляющим аппаратом для давлений до 1000 Па	150-200
Осевые вентиляторы с листовыми сильно кручеными лопатками для давлений до 600 Па	200-250
Осевые вентиляторы с листовыми лопатками для давлений до 300 Па, с профильными лопатками для давлений до 1000 Па	300-400
3.2.	Основные параметры
Геометрические параметры. Для обеспечения широких пределов в производительности вентиляторы проектируют сериями, состоящими из нескольких разных по размерам, но обычно геометрически подобных номеров. В соответствии с ГОСТ 10616-90 «Вентиляторы радиальные и осевые. Размеры и параметры» размеры вентиляторов характеризуются его номером. За номер вентилятора принимается значение, соответствующее диаметру рабочего колеса D, измеренному по внешним кромкам лопаток и выраженному в дециметрах. Например, вентилятор с D = 200 мм обозначается № 2, D = 630 мм - № 6,3 и т.д. (табл. 3.2). Допускаются модификации радиальных вентиляторов с изменением диаметров рабочих колес на величину ±10%, получаемых путем перемещения лопаток или изменением их размеров при неизменных остальных размерах проточной части.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
55
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.2
Номера радиальных и осевых вентиляторов в зависимости от диаметра рабочих колес (ГОСТ 10616-90)
Номер вентилятора	D, мм	Номер вентилятора	D, мм
1	100	5	500
1,12	112	5,6	560
1,25	125	6,3	630
1,4	140	7,1	710
1,6	160	8	800
1,8	180	9	900
2	200	10	1000
2,24	224	11,2	1120
2,5	250	12,5	1250
2,8	280	14	1400
3,15	315	16	1600
3,55	355	18	1800
4	400	20	2000
4,5	450		
Аэродинамические параметры. Основными аэродинамическими параметрами вентиляторов являются производительность, полное, динамическое и статическое давления, мощность вентилятора, его полный и статический КПД.
Производительность (объемный расход) вентилятора, Q, м3/с -объемное количество газа, поступающего в вентилятор в единицу времени, отнесенное к условиям входа в вентилятор.
Полное давление вентилятора, Pv, Па - разность абсолютных полных давлений потока при выходе из вентилятора и перед входом в него при определенной плотности газа (/э0=1,2 кг/м3) - определяется по зависимости
Л=/>„!-Р„.Па.	(3.2)
где Ро, - абсолютное полное давление потока при выходе из вентилятора, Па; Р - абсолютное полное давление потока перед входом в вентилятор, Па.
56
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Полное давление вентилятора Р расходуется на преодоление полного сопротивления сети.
Динамическим давлением вентилятора, Pdy, Па, называется динамическое давление потока при выходе из вентилятора, рассчитанное по средней скорости в выходном сечении вентилятора
/ „	2
(33)
гдер - плотность газа, кг/м3;
средняя скорость потока на выходе из вентилятора, м/с;
wH=^, м/с,	(3.4)
г н
здесь FH - площадь выходного отверстия вентилятора, м2.
Статическим давлением вентилятора, Psv, Па, называется разность между полным и динамическим давлением
,,па.	(3.5)
Мощность, потребляемая вентилятором, N, кВт, - мощность на валу вентилятора без учета потерь в подшипниках и элементах привода.
Полезная мощность вентилятора, Ny, кВт, - мощность, передаваемая потоку газа, проходящего через вентилятор
Nv=PyQ-10-3,KBi.	(3.6)
Полезная мощность меньше, чем мощность на валу, на величину потерь мощности в вентиляторе. Эти потери учитываются коэффициентом полезного действия (КПД) вентилятора.
За полный КПД вентилятора, т], принимается отношение полезной мощности вентилятора к мощности, потребляемой вентилятором
За статический КПД вентилятора, t]s, принимается отношение полезной статической мощности вентилятора, Nsy, к мощности, потребляемой вентилятором
= psvQ	(3.8)
N 1000 ЛГ	' '
гдеЛ’ч =Psl;Q'10r3 - полезная статическая мощность вентилятора, кВт.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
57
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ности. Габаритностьопределяется по размерным или безразмерным параметрам
(Рг/9,$"в
----^7/2----.	(3.17)
Z)?=0,56--^72.	(3.18)
3.3.	Радиальные вентиляторы
3.3.1.	Классификация
Единая общепринятая классификация радиальных вентиляторов до сих пор не разработана. Однако их можно классифицировать по отдельным признакам: назначению, создаваемому давлению, быстроходности, компоновке и т.д.
По назначению радиальные вентиляторы делятся на две группы: вентиляторы общего назначения и вентиляторы специального назначения.
Вентиляторы общего назначения предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха с температурой до 80 °C, не содержащих пыли и других твердых примесей в количестве более 100 мг/м3, атакже липких веществ и волокнистых материалов. Для вентиляторов двухстороннего всасывания с расположением ременной передачи в перемещаемой среде температура перемещаемой среды не должна превышать 60 °C.
Вентиляторы общего назначения получили наибольшее распространение в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для производственных целей.
Серийно выпускаются вентиляторы общего назначения из углеродистой стали номеров от 2,5 до 20.
Вентиляторы специального назначения применяются для работы в системах пневмотранспорта; для перемещения среды, содержащей агрессивные вещества, газов с высокой температурой, газопаровоздушных взрывоопасных смесей и т.д.
Эти вентиляторы, в свою очередь, можно разделить на пылевые, коррозионностойкие, искрозащищенные, тягодутьевые, малогабаритные, судовые, шахтные, мельничные и т.д.
Генеральный спонсор crundfos'Vx
59
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Технические данные и область применения таких вентиляторов более подробно приведены в разделе 3.8.
Вентиляторы общего назначения по величине полного давления, создаваемого при номинальном режиме, подразделяют на вентиляторы низкого, среднего и высокого давления.
Вентиляторы низкого давления. Создают полное давление до 10ОО Па. К ним относятся вентиляторы средней и большой быстроходности, у которых рабочие колеса имеют широкие листовые лопатки. Максимальная окружная скорость таких колес не превышает 50 м/с. Вентиляторы низкого давления широко используются в вентиляционных системах.
Вентиляторы среднего давления. Создают полное давление в диапазоне от 1000 Па до 3000 Па. Эти вентиляторы имеют лопатки, загнутые как по направлению вращения колеса, так и против направления его вращения. Максимальная окружная скорость достигает 80 м/с. Вентиляторы применяются в вентиляционных и технологических установках различного назначения.
Вентиляторы высокого давления. Создают полное давление свыше 3000 Па. Рабочие колеса вентиляторов высокого давления, как правило, имеют лопатки, загнутые назад, так как они более эффективны. Окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с. Поэтому в случае применения широких колес (вентиляторы средней быстроходности) применяют профильные лопатки с плоским или слегка наклонным передним диском.
Полное давление более 10000 Па могут создавать лишь вентиляторы малой быстроходности с узкими рабочими колесами, напоминающими компрессорные. Их окружная скорость при соответствующем конструктивном исполнении может достигать 200 м/с. Такие вентиляторы находят применение в системах с небольшими расходами воздуха и значительным сопротивлением.
По быстроходности радиальные вентиляторы могут быть разделены на вентиляторы малой (п = 11 ч-30), средней (п = ЗОч-бО) и большой (п = 60ч-81) быстроходности.
Вентиляторы малой быстроходности. Имеют малые диаметры входа, довольно узкие рабочие колеса, небольшую ширину и раскрытие спирального корпуса. Лопатки колеса могут быть загнуты вперед и назад. Чем ниже быстроходность вентилятора, тем меньше форма лопатки влияет на его аэродинамическую характеристику. Максимальный КПД этих вентиляторов не превышает 0,8.
60
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Вентиляторы средней быстроходности. Значительно отличаются своими геометрическими и аэродинамическими параметрами. Среднюю быстроходность имеют вентиляторы с колесом барабанного типа и большим диаметром входа, у которых коэффициенты давления близки к максимально возможным (ip ~ 3). У этих вентиляторов достигнут максимальный КПД 7/тах ~ 0,73. Такую же быстроходность имеют вентиляторы с загнутыми назад лопатками и небольшими коэффициентами давления (ip ~ 1). Максимальный КПД этих вентиляторов может достигать 0,87.
Вентиляторы большой быстроходности. Имеют широкие рабочие колеса с небольшим числом загнутых назад лопаток. Коэффициенты давления ip < 0,9. Эти вентиляторы могут иметь близкие к максимально возможным значения КПД ~ 0,9.
В зависимости от количества всасывающих отверстий различают радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания.
3.3.2.	Конструкция радиальных вентиляторов
Радиальный вентилятор состоит из лопаточного рабочего колеса, помещенного в спиральный корпус (рис. 3.1). В некоторых конструкциях вентиляторов дополнительным устройством является станина с валом и подшипниками. При вращении колеса воздух, поступающий через входной патрубок, проходит между лопатками рабочего колеса, собирается спиральным корпусом и направляется в выходной патрубок.
Спиральный корпус, как правило, представляет собой конструкцию, изготовленную из листового металла. Очень крупные вентиляторы имеют корпуса, состоящие из двух или трех частей, скрепленных на фланцах болтами. Боковые стенки корпуса, если не придать им дополнительной жесткости, могут вибрировать. Для устранения вибрации стенки оребряют металлическими полосами.
Основной рабочий элемент - лопастное колесо - состоит из лопаток, заднего основного диска, втулки (ступицы) и переднего кольца (рис. 3.2).
Рабочее колесо радиального вентилятора двухстороннего всасывания состоит из двух рабочих колес обычного радиального вентилятора, являющихся зеркальным отображением одного другим, с одним общим задним диском. Такой вентилятор фактически представляет собой два параллельно работающих односторонних радиальных вентилятора с двумя входными патрубками и спиральным корпусом в 2 раза большей
Генеральный спонсор crundfos'Vx
61
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.1. Радиальные вентиляторы
1 - входной патрубок (коллектор); 2 - выходной патрубок; 3 - корпус; 4 - электродвигатель; 5 - станина; 6 - рабочее колесо
ширины вентилятора одностороннего всасывания. В связи с этим номинальная производительность такого вентилятора и потребляемая мощность могут в 2 раза превышать соответствующие параметры одностороннего вентилятора при одном и том же диаметре и частоте вращения рабочего колеса. Применение высокорасходных вентиляторов двухстороннего всасывания позволяет уменьшить диаметр рабочего колеса, а следовательно, габаритные размеры и массу вентиляторной установки. Особенно целесообразно использование двухсторонних вентиляторов при их работе на нагнетание со свободным входом.
Варианты конструктивного исполнения рабочих колес представлены на рис. 3.3:
62
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
а) вентиляторы одностороннего всасывания
с лопатками, загнутыми вперед
с лопатками, загнутыми назад
б) вентиляторы двухстороннего всасывания
с лопатками, загнутыми вперед
с лопатками, загнутыми назад
Рис. 3.2. Рабочие колеса радиальных вентиляторов 1 - лопатки; 2 - основной диск; 3 - ступица; 4 - передний диск
Генеральный спонсор crundfos'Vx
63
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
а - барабанное рабочее колесо, лопатки загнуты вперед, ширина колес достигает 0.5D, окружная скорость колес - до 30 - 40 м/с;
б - кольцевое рабочее колесо, ширина колес находится в пределах (0,2 ч- 0,4) D, окружная скорость-до 60 м/с;
в - колеса с коническим передним диском - обладают большой прочностью и жесткостью, окружная скорость - до 85 м/с;
г - трехдисковые колеса - применяются в вентиляторах двухстороннего всасывания;
д - однодисковые колеса - применяются в пылевых вентиляторах и в вентиляторах высокого давления, лопатки присоединяются к диску и ступице;
е - бездисковые колеса - применяются в пылевых вентиляторах, лопатки присоединяются непосредственно к ступице.
Рабочее колесо должно быть тщательно отбалансировано. Жесткость и прочность рабочего колеса зависят от конструкции и материала, ширины рабочего колеса и во многом определяются способом соединения лопаток с дисками. Наиболее жесткая и прочная конструкция колеса получается при сварном соединении лопаток с дисками.
В зависимости от величины угла выхода лопатки рабочего колеса (рис. 3.4) принято называть загнутыми назад (/?2<90°), радиально оканчивающимися (/?2=90°) и загнутыми вперед (/?2>90°). Лопатки могут быть листовыми и профильными.
Для подвода перемещаемой среды, поступающей в вентилятор, служит входной патрубок (коллектор). В современных вентиляторах предусматриваются коллекторы достаточно сложных конфигураций, но для
Рис. 3.4. Типы лопаток радиальных вентиляторов а - лопатки, загнутые назад ([>.,<90°); б - лопатки, загнутые вперед ([’>.,>90°); в - лопатки, радиально оканчивающиеся ([>.,=90’); г - профильная лопатка; а-в- листовые лопатки
64
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
серийных вентиляторов обычно изготавливаются из полосы, свернутой в конус. Различные конфигурации входных коллекторов вентиляторов показаны на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Входные патрубки (коллекторы) вентиляторов а - цилиндрический; б - конический; в - тороидальный; г,д,е- комбинированные
Величина зазора между входным патрубком и передним диском колеса оказывает существенное влияние на КПД вентилятора. С увеличением зазора количество воздуха, перетекающего через него со стороны нагнетания на сторону всасывания, возрастает, и производительность вентилятора уменьшается.
Вентиляторы соединяются с электродвигателями одним из следующих способов:
рабочее колесо вентилятора закрепляется непосредственно на валу электродвигателя;
с помощью эластичной муфты;
клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением;
регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические или индукторные (электрические) муфты скольжения.
В зависимости от соединения вентилятора с приводом ГОСТ 5976-90 предусматривает семь конструктивных исполнений (рис. 3.6):
1-е - рабочее колесо вентилятора посажено непосредственно на вал электродвигателя;
2-е - вал рабочего колеса укреплен в подшипниках и соединен муфтой с электродвигателем;
3-е - вал рабочего колеса укреплен в двух подшипниках на станине и соединен муфтой с электродвигателем;
4-е - вал рабочего колеса укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;
Генеральный спонсор crundfos'Vx
65
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Исполнение 1
исполнение 2
исполнение 3
Исполнение 4
Исполнение 7
Рис. 3.6. Конструктивные схемы соединения вентиляторов с электродвигателями (по ГОСТ5976-90)
5-е - вал рабочего колеса укреплен в двух подшипниках со стороны клиноременной передачи и соединен с электродвигателем клиноременной передачей;
6-е - вентилятор двухстороннего всасывания; вал рабочего колеса укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем муфтой;
7-е - вентилятор двухстороннего всасывания; вал рабочего колеса укреплен в двух подшипниках и соединен с электродвигателем клиноременной передачей.
Исполнение 1 применяется для вентиляторов небольших размеров. При этом благодаря отсутствию потерь в передаче достигаются компактность установки, ее надежность, относительная бесшумность, а также экономичность.
Исполнение 3 рекомендуется при совпадении частот вращения электродвигателя и вентилятора, имеющего рабочее колесо большого диаметра или большой массы.
Исполнения 2 и 4 в отечественном вентиляторостроении широкого применения не получили, так как передняя опора и подшипник, установленные во входном патрубке, затрудняют вход воздуха в вентилятор.
Исполнение 5 нашло широкое применение, что объясняется простотой присоединения вентилятора к сети и тем, что в случае необходимости можно легко и быстро проводить замену приводных ремней.
66
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Исполнения 6 и 7 применяются для вентиляторов двухстороннего всасывания. При этом обеспечивается большая жесткость конструкции (рабочее колесо расположено между подшипниками), но определенные сложности вызывает присоединение к вентилятору всасывающих воздуховодов. Поэтому эти схемы исполнения чаще всего применяются при воздухозаборе непосредственно из помещения или при установке вентилятора в камере или корпусе.
Вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания изготавливают правого и левого вращения. Если смотреть со стороны входа воздуха, то вентилятор, рабочее колесо которого вращается по часовой стрелке, называется вентилятором правого вращения, против часовой стрелки - левого вращения. На вентилятор двухстороннего всасывания следует смотреть со стороны всасывания, свободной от привода.
Для вентиляторов общего назначения ГОСТ 5976-90 устанавливает семь положений корпуса, определяемых углом поворота относительно исходного нулевого положения (вертикального). Углы поворота корпуса отсчитывают по направлению вращения рабочего колеса в соответствии с рис. 3.7. Положения корпуса Пр 225° и Л 225° отсутствуют, что объясняется трудностью присоединения сети к такому вентилятору.
Обозначения положений корпуса, применяемое в России, отличается от рекомендаций EUROVENT (рис. 3.7). По рекомендациям EUROVENT направление вращения рабочего колеса определяется при взгляде со стороны привода. Вентиляторы правого вращения (условное обозначение RD) - рабочее колесо, если смотреть со стороны привода, вращается в направлении часовой стрелки; левого вращения (условное обозначение LG) - рабочее колесо, если смотреть со стороны привода, вращается в направлении против часовой стрелки.
В соответствии с ГОСТ 5976-90 типоразмер радиальных вентиляторов общего назначения обозначается следующим образом:
1)	тип;
2)	номер по ГОСТ 10616;
3)	класс.
Тип вентилятора обозначается:
1)	буква В - вентилятор;
2)буква Р - радиальный;
3) стократная величина коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленная до целого числа;
Генеральный спонсор crundfos'Vx
67
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Левого вращения
LG 90 LG 135
Правого вращения
Примечание: Смотреть со стороны электродвигателя
Рис. 3.7. Положения корпуса радиальных вентиляторов а-по ГОСТ5976-90; б-по EUROVENT
4) величина быстроходности п на режиме максимального КПД, округленная до целого числа.
Тип вентилятора обозначают по величинам коэффициента полного давления и быстроходности вентиляторов номеров 5 или 6,3 и окружной скорости рабочего колеса выше 20 м/с. При отсутствии в типоразмерном ряду номеров 5 или 6,3 обозначение типа присваивают по ближайшему к ним номеру вентилятора.
В зависимости от величины окружной скорости колеса и вентиляторы делятся на классы:
первый класс - вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при и < 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при и < 50 м/с;
второй класс - вентиляторы с загнутыми вперед лопатками при и > 30 м/с и вентиляторы с загнутыми назад лопатками при и > 50 м/с.
Пример обозначения типоразмера радиального вентилятора с
68
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
коэффициентом полного давления, равным 0,875 (на режиме максимального полного КПД), и быстроходностью, равной 71,5, номера 4, 1 -го класса: ВР 88-72-4.1.
Примечание: Для вентиляторов выпуска до 1990 года применяется старая маркировка по ГОСТ 5976-73. Тип вентилятора обозначают индексом, который для радиальных (центробежных) вентиляторов состоит из буквы Ц (для пылевых - ЦП) и округленных (при оптимальном режиме чисел пятикратной величины коэффициента полного давления), а после дефиса - удельная быстроходность. Например, радиальный вентилятор с коэффициентом полного давления 0,86 и удельной быстроходностью п = 70,3 обозначается Ц 4-70.
Для обозначения типоразмера вентилятора к указанному индексу после дефиса приписывается номер вентилятора (например, Ц 4-70-4).
Такое обозначение удобно тем, что позволяет по обозначению оценить аэродинамические параметры вентиляторов.
Дополнительно может быть указан также способ соединения вентилятора с двигателем словом «исполнение» и цифрой или буквой, а также положение спирального корпуса.
ОАО «МОВЕН» выпускаются новые высокоэффективные радиальные вентиляторы ВР-86-77 и ВР-300-45 (рис. 3.8), имеющие ряд преимуществ по сравнению с аналогами:
•	максимально возможный КПД;
•	расширенный по расходу диапазон экономичной работы;
•	повышенное полное давление при большей производительности;
•	стабильные аэродинамические параметры;
•	современная, надежная конструкция;
•	широкая гамма промежуточных диаметров колес;
•	использование закатной (бессварной) технологии, позволяющей снизить массу колеса, что снижает вибрацию вентиляторов и повышает ресурс подшипников электродвигателя.
Эти вентиляторы широко используются в системах вентиляции и кондиционирования воздуха производственных, общественных и жилых зданий, а также для других производственных целей.
Радиальные вентиляторы ВР-86-77 среднего и низкого давления выпускаются номеров от 2,5 до 8 производительностью по воздуху от 400 до 24000 м3/ч. Аэродинамические характеристики этих вентиляторов близки к максимально возможным для данного класса вентиляторов; мак-
Генеральный спонсор crundfos'Vx
69
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
а) радиальный вентилятор ВР-86-77 с лопатками рабочего колеса, загнутыми назад
б) радиальный вентилятор ВР-300-45 с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперед
Рис. 3.8. Радиальные вентиляторы ВР-86-77и ВР-300-45, выпускаемые ОАО «МОВЕН»
симальный КПД составляет 85%. Вентиляторы характеризуются сниженной (на 10-15%) потребляемой мощностью; ими заменяют радиальные вентиляторы Ц4-70 и В-Ц4-75 (ВР-80-75) соответствующих размеров.
Вентиляторы ВР-86-77 имеют спиральный поворотный корпус и рабочее колесо с 13 лопатками, загнутыми назад, направление вращения колеса правое и левое.
Они изготавливаются девяти исполнений по назначению: общего назначения (из оцинкованной - № 2,5; 3,14; 4 или углеродистой стали), общего назначения теплостойкие (из углеродистой стали), коррозионностойкие (из нержавеющей стали), коррозионностойкие теплостойкие (из нержавеющей стали), взрывозащищенные (из разнородных металлов или алюминиевых сплавов).
Для расширения номенклатурного ряда по производительности изготавливаются вентиляторы с промежуточными диаметрами рабочих колес, отличающимися на 5 и 10% от номинального значения.
Технические и аэродинамические характеристики вентиляторов ВР-86-77 приведены в приложении 1.
Радиальные вентиляторы ВР-300-45 имеют рабочее колесо барабанного типа с 34 лопатками, загнутыми вперед. Выпускаемые номера - от 2 до 4 (производительность от 600 до 8800 м3/ч). Их также изготовляют в девяти исполнениях. Вентиляторы имеют максимально высокие
70
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
значения коэффициентов полного давления и подачи воздуха при достаточно высоком КПД. Они заменяют собой радиальные вентиляторы В-Ц14-46, но отличаются от них меньшими габаритными размерами и массой. Вентиляторы ВР-300-45 широко применяют в технологических установках различного назначения, в системах вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха, особенно в тех случаях, когда необходимо встраивание вентиляторов в кондиционеры, приточные камеры и другие установки.
Температура окружающей среды от минус 40 °C до плюс 40 °C. Не рекомендуется параллельная работа нескольких вентиляторов без элементов сети. При работе на всасывание необходим диффузор на выходе.
Особенностью некоторых вентиляторов является размещение электродвигателя внутри рабочего колеса вентилятора (электродвигатель с внешним ротором) (рис. 3.9). Габариты вентилятора в этом случае значительно меньше по сравнению с исполнением 1 радиального вентилятора со «стандартным» электродвигателем (асинхронным, с вращающимся ротором). Охлаждение электродвигателя в этом случае выполняется перемещаемой средой. Для защиты электродвигателя от перегрева в его обмотки встраивается термореле.
В настоящее время в связи с использованием радиальных вентиляторов в самых различных областях производители вентиляционного оборудования отступают от традиционных компоновок со спиральным
а) конструкция вентилятора	б) пример монтажа вентилятора
двухстороннего всасывания в корпусе приточной вентиляционной установки
Рис. 3.9. Радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания с электродвигателем с внешним ротором производства концерна «Rosenberg Ventilatoren GmbH» 1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - электродвигатель с внешним ротором
Генеральный спонсор crundfos'Vx
71
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
корпусом и разрабатывают новые аэродинамические схемы корпусов. Так, в приточных установках систем вентиляции и центральных кондиционерах, различного рода печах, фильтроочистительных установках находят широкое применение радиальные вентиляторы прямоточного типа - без спирального корпуса (рис. 3.10). В каталогах производителей такие вентиляторы часто называют «колесо свободного вращения».
При установке вентилятора без спирального корпуса в конструкции приточной установки или центрального кондиционера должно выполняться следующее соотношение размеров (рис. 3.11): R > 0,5D; Е > 1,0D; С > 0,4D.
а) с электродвигателем с внешним ротором
б) со «стандартным» электродвигателем (с
Рис. 3.10. Радиальные вентиляторы одностороннего всасывания без спирального корпуса
1 - входной коллектор; 2 - рабочее колесо; 3 - электродвигатель
Рис. 3.11. Схема размещения радиального вентилятора без корпуса в конструкции приточной установки и центрального кондиционера
72
Генеральный спонсор — crundfos’Vx
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3.3.3.	Основы теории радиальных вентиляторов
При вращении лопаточного колеса вентилятора воздуху передается часть энергии, подводимой к двигателю. Во всех остальных частях вентилятора (корпусе, направляющих и спрямляющих аппаратах) энергия только теряется. Зависимость между скоростями потока и энергией, сообщаемой газу или воздуху, устанавливается уравнением Эйлера.
Для вывода уравнения Эйлера выделим в потоке элементарную струйку, ограниченную радиусамии /?, и смежными поверхностями тока (рис. 3.12). Перемещаясь вдоль межлопаточных каналов, воздух получает энергию, передаваемую рабочим колесом, в результате чего его абсолютная скорость изменяется от величины с] на входе в канал до с, на выходе.
Абсолютную скорость движения можно по правилу параллелограмма разложить на две составляющие:
1	- окружную скорость, направленную по касательной к данной точке окружности,
n-d-n л-г-п u = a>-r =-------=--------, м/с,
60	30
где о - угловая скорость, рад/с (1/с);
Рис. 3. /2. Распределение скоростей потока при входе на лопатку и выходе с нее
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
73
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
d и г - соответственно диаметр и радиус, м;
и - частота вращения колеса, об/мин;
2	- относительную скорость и' (скорость движения потока относительно вращающегося рабочего колеса), направленную по касательной к лопатке.
Векторы окружной и абсолютной скоростей образуют угол а, вектор относительной скорости с обратным направлением окружной скорости - угол /3, определяющий конфигурацию лопатки.
Рассмотрим треугольники этих скоростей (рис. 3.12) непосредственно перед входом на лопатку (с индексом 1 - г = 7?;) и после выхода с нее (с индексом 2 - г = /?,). Из треугольника скоростей, согласно теореме косинусов, получим
2	2 .	2 о
ТЦ =С] + W, -ZCjWj COSCtp
w2 - c2 +w2 _2c2w2 cosa2.
Допустим, что движение воздуха в межлопаточном канале рабочего колеса происходит без потерь. В этом случае увеличение полного давления (теоретического) будет равно сумме приращений статического и динамического давлений
Рт = (Реп.2 ~ Рст1) + (С22 - А").	(1 )
Изменение статического давления, происходящее за счет центробежных сил р и за счет изменения относительной скорости воздуха в расширяющемся по радиусу межлопаточном канале рабочего колеса (диффузорный эффект)рстд, можно записать в виде выражения
Рcm2 РстХ Рст.у Рст,д-
Определим давление, обусловленное центробежными силами. Величина центробежной силы
F = mrto2,
где т - масса перемещаемого в секунду газа.
Секундная работа этой системы (энергия) при движении газа по межлопаточному каналу
А= J mra)2dr.
л,
74
Генеральный спонсор — cnuNDFos’/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Давление представляет собой энергию, отнесенную к единице объема, а масса в единице объеме - плотность, тогда ^2	2	^2
тга , г 2,
Рст.Ч = J —^~dr= J P r G> dr'
После интегрирования получаем
Рст.Ч =	-®Ч2) = у(«2 “W12)
Приращение статического давления в межлопаточном канале за счет диффузорного эффекта равно
Рст.6=^ W-W22).
Подставим составляющие в зависимость (1) и получим увеличение полного давления (теоретического)
Рт ~ k.Pcm2 ~ Pcml) + ~^(C2 ~ С1 ) — kPcm.it Рст.д) (С2 ~ С1 ) —
= |(«2-"12) + |(^-W2) +|(С22-С12) =
= у (С22 -q2 +W2 -Ц2 + wf - W2).
Значения w2 и заменим выражениями, полученными из треугольника скоростей, тогда
рТ = 2 (С2 —с’ +w2	+W| + (ci +м’ cosctj—
- (c2 +w2 - 2c2w2 cos ct2) = p(c2u2 cos ct2 — с,//, cos a,)
2
Проекция абсолютной скорости на направление окружной скорости си =c-cosct называется скоростью закручивания, а отношение Си = си/и- безразмерным закручиванием потока.
Уравнение теоретического давления перепишем в виде
Рт Р • W2C2u — р • ихС}и — р • C2uU2 р • CxuU^ 
Полученное уравнение давления, развиваемого лопаточным колесом, было выведено в 1755 г. Л. Эйлером для бесконечного количества лопаток и равномерного распределения скоростей на входе.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
75
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Фактически часть давления теряется в колесе и корпусе, поэтому действительное давление лопаточного вентилятора составляет
P = Pr!h' (p2«U2 -Ciulfy
где r]h= р/рт= (рт — ЕДр)/ рт - гидравлический КПД вентилятора, здесь ZAp - суммарные потери давления в колесе и корпусе.
При отсутствии устройств для закручивания потока перед рабочим колесом принимается с1и = 0. Поэтому
Произведение T]h-C2u = рт называется коэффициентом теоретического давления. Тогда
Р = Р-Рг-«2
или рт = —р = ри2 и2 При определении основных параметров вентилятора вместо коэффициента теоретического давления используется аналогичный ему по смыслу, но численно вдвое больший коэффициент давления
2-рг W =—Г PW2
Уравнение Эйлера позволяет построить теоретические характеристики вентиляторов, представляющие зависимость теоретического давления и теоретической мощности от производительности. Действительно, приняв для упрощения в уравнении Эйлера с1и = 0 и заменив
с2« =щ-с2гаёР2,
получим
( с
Рт = Р‘ и2С2и =Р ‘ «2 ‘ («2 " С2г  Ctgfil ) = Ри2‘ 1-- ‘ С^2
(2)
W,
П	V 2	/
Поскольку радиальная проекция скорости пропорциональна производительности
сгг р. , л1)2Ь2
(здесь Ь, - ширина колеса на выходе потока), то вместо (2) запишем
76
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
pT=A-BQctgp2,	(3)
щеА = р-и2,В = р——-------
лВ212Ь2
Для вентилятора с постоянным числом оборотов, неизменной плотностью перемещаемого газа и неизменным углом выхода потока из рабочих лопастей, т.е. /32 = const, значения величин А и В будут постоянными, а зависимость теоретического полного давления от производительности вентилятора/’, = f(Q)~ линейная. Причем в графике с координатами Pv—Q прямая должна брать свое начало не от нуля, а от точки на ординате Pv, отстоящей от абсциссы Q на отрезок, по величине соответствующий р-и2. Направление этой прямой в координатах 7^, — Q будет зависеть от формы лопаток колеса (рис. 3.46):
•	при углах выхода потока fl2 <90° - с лопатками, загнутыми назад, -теоретическое давление уменьшается сувеличением расхода (ctgft2 > 0);
•	углу выхода потока j82 =90°-с радиально оканчивающимися лопатками - соответствует постоянное теоретическое давление (ctgfl2 — 0);
•	при углах выхода потока /?2 >90° - с лопатками, загнутыми вперед, - теоретическое давление возрастает с увеличением расхода (ctg02 < 0).
Зависимость теоретической мощности от производительности
NT=PTQ = (A-BQctgp2)Q = AQ-BQ2ctgp2Bi, (4) является параболической (три нижние кривые на рис. 3.46).
Действительные характеристики вентиляторов значительно отличаются от теоретических; этот вопрос подробнее рассмотрен в разделе 3.9.
Существенное влияние на характеристики вентилятора оказывает спиральный корпус, предназначенный для сбора воздуха, покинувшего рабочее колесо, подачи его в сеть, частичного преобразования динамического давления в статическое.
Схема построения корпуса показана на рис. 3.13. Определяющим параметром спирального корпуса является величина раскрытия Л - наибольшее расстояние от стенки корпуса до лопаточного колеса. Радиусы дуг Rp R,, R^ и R4 спиралей корпусов вентиляторов определяются исходя из диаметра рабочего колеса D = Dz и стороны так называемого конструкторского квадрата а = А/4\
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
77
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
R, = 0,5Z) + 3,5а; R, = 0,50 + 2,5а; R, = 0,5D + 1,5а; = 0,50 + 0,5а.
7	’	2	’3	’	4
Величина раскрытия спирального корпуса?!:
-	при загнутых назад лопатках и п = 404-80
А = Dji /125= Dn /125; z у	У
-	при загнутых вперед лопатках и и = 204-55
A = Dji/90 = Dn/90.
2. У	У
В технически обоснованных случаях допускается отклонение формы спирали от приведенной. В некоторых вентиляторах спираль для уменьшения циркуляции воздуха в корпусе заканчивается языком (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Построение спирального корпуса радиального вентилятора
3.4.	Осевые вентиляторы
3.4.1.	Конструкция осевых вентиляторов
Осевым называется вентилятор, в котором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем (рис. 3.14).
Рабочее колесо осевого вентилятора обычно устанавливается в обечайке или в цилиндрическом корпусе. Чаще всего лопастное колесо закрепляется непосредственно на выступающем конце вала электродвигателя, располагаемом в корпусе. Однако при больших размерах вентиляторов или при несовпадении числа оборотов вентилятора и электродвигателя предусматривается привод. В этом случае колесо крепится на валу вентилятора, удерживаемом двумя опорными подшипниками, а на конец вала насаживается шкив под клиновые ремни.
Осевое рабочее колесо состоит из втулки относительно большого диаметра и прикрепленных к ней глухих или поворотных равномерно рас-
78
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.14. Схема осевого вентилятора
1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - обтекатель; 4 - входной коллектор
положенных лопаток. Систему таких лопаток называют также лопаточным венцом. В лопаточном венце все лопатки, как правило, одинаковы и установлены под одним итем же углом. Число лопаток в венцах может составлять от 2 до 30 в зависимости от типа вентилятора и его особенностей.
Лопатки изготавливаются из металла или пластмасс, листовые и объемные, причем они могут быть монолитными (литыми) или пустотелыми. Втулки осевых вентиляторов выполняются сварными, литыми и штампованными. Штампуют одновременно лопатки и втулки, т. е. все колесо полностью. Лопатки к втулкам привариваются либо крепятся при помощи стержней. В последнем случае при регулировании можно менять угол поворота лопаток относительно плоскости вращения. С повышением быстроходности осевого вентилятора число лопаток уменьшают. Для улучшения аэродинамических характеристик лопатки осевых рабочих колес по мере приближения к втулке расширяют и закручивают. В целях упрощения конструкции применяют и незакрученные лопатки постоянной ширины, что, однако, несколько ухудшает аэродинамические характеристики рабочих колес. В центре втулок располагают ступицы для посадки колеса на вал.
Лопатки могут быть симметричного или несимметричного профилей. Наиболее совершенную форму имеют лопатки со специальным несимметричным профилем, подобным профилю крыла самолета. Лопатки с симметричным профилем могут работать при любом направлении вращения. Вентиляторы с такими лопатками называются реверсивными. Если форма профиля несимметрична, то лопатки устанавливаются так,
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
79
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
чтобы вогнутая их часть двигалась по направлению вращения колеса (рис. 3.15). Для изменения направления потока в таких вентиляторах необходимо повернуть лопатки на 180°.
Рис. 3.15. Осевые вентиляторы с поворотными лопастями рабочего колеса производства концерна «Rosenberg Ventilatoren GmbH» (Германия)
Осевые нереверсивные вентиляторы, лопаточные колеса которых правильно вращаются по часовой стрелке по отношению к наблюдателю, находящемуся на стороне всасывания, называют правыми, а наоборот-левыми.
Осевой вентилятор, встраиваемый в вентиляционную сеть, имеет присоединительные фланцы. Если вентилятор забирает воздух из окружающего пространства, то на входе в вентилятор устанавливается входной коллектор.
В некоторых конструкциях осевых вентиляторов для снижения неравномерности воздушного потока на входе предусматриваются входные направляющие аппараты (ВНА).
В тех случаях, когда по условиям компоновки вентилятора передним образуется неравномерный по сечению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность.
Для выпрямления закрученного потока непосредственно за осевым колесом устанавливается спрямляющий аппарат (СА), состоящий из плоских или профилированных неподвижных лопаток. В СА динамическое давление преобразуется с некоторыми потерями в статическое. При этом без изменения характеристики мощности увеличиваются как полные давление и КПД, так и статические давление и КПД.
Для преобразования динамического давления в статическое цилиндрический корпус на выходе потока из вентилятора снабжается осевым диффузором.
80
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Для увеличения давления выполняются многоступенчатые вентиляторы с последовательным по направлению потока воздуха расположением рабочих колес. К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях. Получив энергию в первом колесе, закрученный поток поступает во второе колесо, которое закручивает его в противоположном направлении, продолжая передавать ему энергию. Эти вентиляторы могут иметь входной и выходной аппараты.
Осевые вентиляторы выполняются по различным аэродинамическим схемам, под которыми подразумевается совокупность признаков и параметров, однозначно характеризующих проточную часть машины: число ступеней, равное числу рабочих колес; тип схемы, зависящей от наличия аппаратов, и их расположение по отношению к рабочему колесу; относительный диаметр втулки; число лопаток колеса и аппаратов, их углы установки.
Аэродинамическая схема обозначается буквами (рис. 3.16). Для одноступенчатых вентиляторов схема, состоящая из одного колеса, обозначается буквой К; схема, включающая кроме колеса спрямляющий аппарат, - буквами К+СА; установка, оборудованная входным направляющим аппаратом, - буквами ВНА+К, входным направляющим и спрямляющим аппаратами - ВНА+К+СА. Двухступенчатые схемы имеют, например, такое обозначение: К+СА+К+СА, ВНА+К+НА+К+СА.
Рис. 3.16. Примеры компоновок осевого вентилятора
Каждая из схем имеет свои особенности. Рассмотрим наиболее применяемые схемы в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. По схеме К обычно выполняют вентиляторы с малыми значениями коэффициента давления. Воздух при этом подводится к рабочему колесу в осевом направлении, входной направляющий аппарат отсутствует
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
81
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
(рис. 3.17). Конструкция проста, но КПД в области рабочих режимов снижается на 5 - 30% из-за отсутствия спрямляющего аппарата.
Рис. 3.17. Осевые вентиляторы ВО-14-320 с входным коллектором производства ОАО «МОВЕН»
Когда относительная величина скорости закручивания велика, за рабочим колесом устанавливается спрямляющий аппарат (СА). В спрямляющем аппарате динамическое давление, связанное со скоростью закручивания, преобразуется с некоторыми потерями в статическое давление, поток из спрямляющего аппарата выходит в осевом или почти осевом направлении; полезное полное давление и КПД вентилятора возрастают. Схема К+СА используется при создании одноступенчатых вентиляторов на высокие давления. Такие же и большие значения давления могут быть получены в вентиляторе, состоящем из входного направляющего аппарата (ВНА) и рабочего колеса, т.е. выполненном по схеме ВНА+К (рис. 3.18). Войдя в осевом направлении, поток из входного направляющего аппарата выходит закрученным против направления
Рис. 3.18. Осевые вентиляторы ВО-25- 188 с входным направляющим аппаратом производства ОАО «МОВЕН»
82
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
вращения колеса. В рабочем колесе поток, в свою очередь, закручивается так, что выходит из него в осевом направлении или с некоторой остаточной круткой.
Схема ВНА+К+СА соединяет в себе особенности схем К+СА и ВНА+К. Как правило, во входном направляющем аппарате поток закручивается не более, чем на половину его скорости закручивания в рабочем колесе. Лопаточный венец ВНА может быть использован для регулирования вентилятора при постоянной скорости его вращения. Достигается это поворотом лопаток входного направляющего аппарата или их части, созданием переменной скорости закручивания потока перед рабочим колесом. Обычно регулирование поворотом лопаток называют лопаточным регулированием.
Размеры осевых вентиляторов определяются диаметром рабочего колеса, D, мм. Основные размеры проточной части вентиляторов определяются в зависимости от (рис. 3.19) и должны составлять:
d - от 0,3D до 0,752); LK = 0,2-D;
I = 0,25г/; R} = 0,267); R2 = 0,75/;
R3 = 41; R4 = 0,5-d;DK= 1,25-D.
Значительное влияние на работу осевого вентилятора оказывает радиальный зазор между лопатками колеса и корпусом - он не должен
Рис. 3.19. Размеры проточной части осевых вентиляторов
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
83
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
превышать 1,5% длины лопатки; отклонение от этого значения должно быть не более 25%.
Обозначение осевого вентилятора состоит из:
1)	буквы В - вентилятор;
2)	буквы О - осевой;
3)	стократного коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД, округленного до целого числа;
4)	быстроходности и на режиме максимального КПД, округленной до целого числа;
5)	номера вентилятора (диаметр рабочего колеса в дециметрах).
Например, обозначение осевого вентилятора с коэффициентом полного давления, равным 0,14, быстроходностью, равной 320, диаметром рабочего колеса 1000 мм записывается в следующем виде: ВО-14- 320-10.
Для вентиляторов, имеющих поворотные лопатки рабочего колеса, в обозначении указывают параметры при таком угле установки лопаток, который обеспечивает наиболее высокий КПД.
Конструктивные исполнения осевых вентиляторов и их обозначения приведены на рис. 3.20. Вентиляторы с вертикальной осью вращения должны соответствовать исполнениям 3, За, 4. Температура перемещаемой вентиляторами среды не должна превышать: 50 °C - для исполнений 1,1а, 2, 2а, 3, За, 4,5; 60 °C - для исполнения 6; 100 °C - для исполнений 5а.
Для воздушного душирования, перемешивания воздуха в помещении с целью выравнивания температуры воздуха ОАО «МОВЕН» разработаны конструкции вентиляторов осевых струйных ВС (рис. 3.21). Эти вентиляторы имеют значительную дальнобойность струи (расстояние от выходного сечения вентилятора до сечения, в котором скорость составляет 0,5 м/с): для ВС-10-400-4 - 20 м; ВС-10-400-6,3 - 55 м. Объем перемещаемого воздуха на расстоянии, равном дальнобойности струи струйных вентиляторов, в 40 раз больше, чем в выходном сечении. Размещаются струйные вентиляторы на подвеске, на полу, на стене (рис. 3.22).
В конструкциях осевых вентиляторов используются стандартные электродвигатели и электродвигатели с внешним ротором. При применении электродвигателя с внешним ротором значительно уменьшаются габариты вентилятора. Пример таких вентиляторов приведен на рис. 3.23.
Осевые вентиляторы относятся к быстроходным нагнетателям и применяются для подачи относительно больших объемов воздуха при
84
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.20. Варианты исполнения осевых вентиляторов и соединения их с электродвигателями
меньших давлениях по сравнению с радиальными вентиляторами. Области производительности и полных давлений осевых вентиляторов при плотности перемещаемой газообразной среды 1,2 кг/м3 в соответствии с требованиями ГОСТ 11442-90 приведены на рис. 3.24.
Осевые вентиляторы общего назначения одноступенчатые с горизонтально и вертикально расположенной осью вращения имеют рабочие колеса диаметром от 300 до 2000 мм. Они предназначены для перемещения воздуха и других газовых смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3 для вентиляторов с расположением привода вне корпуса вентилятора и не более 10 мг/м3 - с расположением привода в потоке перемещаемой среды.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
85
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.21. Осевые струйные вентиляторы ВС производства ОАО «МОВЕН»
86
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Крепление струйного вентилятора к фермам, перекрытию тремя подвесками
Рис. 3.22. Монтажные положения осевых струйных вентиляторов ВС
Крепление на стойке
Рис. 3.23. Осевые вентиляторы с электродвигателями с внешним ротором с квадратным и круглым присоединительными фланцами производства концерна «Rosenberg Ventilatoren GmbH» (Германия)
Осевые вентиляторы имеют большой КПД. В конструктивном исполнении они значительно проще радиальных. Размеры такого вентилятора в радиальном направлении невелики и металлоемкость существенно меньше.
3.4.2.	Основы теории осевых вентиляторов
Течение воздуха в осевых и радиальных вентиляторах отличается столь значительно, что до сих пор отсутствует единая теория этих машин. Кроме уравнения Эйлера расчет осевых вентиляторов основыва-
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
87
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.24. Области производительности и полных давлений осевых вентиляторов
ется на использовании теории и опытных данных по продувкам плоских решеток.
Получаются плоские решетки следующим образом. Лопасти осевого вентилятора рассекаются цилиндрическими поверхностями, радиусы которых равны г и г + Дг. Выделенные части рабочих и спрямляющих (направляющих) лопастей образуют элементарную ступень. Если отношение г / Дг достаточно мало по сравнению с единицей, то изменением параметров потока по высоте лопастей в пределах элементарной ступени можно пренебречь. Плоские решетки образуются путем развертки цилиндрического сечения лопастей на плоскость (рис. 3.25).
Крыловой профиль, рассматриваемый в плоской решетке, характеризуется затупленной передней частью и заостренной задней кромкой. Средняя линия профиля - это геометрическое место центров вписанных в профиль окружностей. Хордой профиля называется отрезок, соединяющий две самые удаленные точки осевой дуги профиля.
Прежде всего рассмотрим геометрические параметры единичного крылового профиля и решетки профилей.
Основные величины, характеризующие геометрию решетки:
b - длина хорды сечения лопасти;
В - ширина решетки - размер, параллельный оси вращения;
/3/ди/3,л - лопастные углы на входе и выходе - углы между каса-
88
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.25. Схема четырехлопастного осевого вентилятора (а) и решетка лопастей, развернутая на плоскость (б)
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
89
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тельными к средней линии профиля соответственно в передней и задней точках профиля и фронтом решетки;
Д - угол установки лопасти - угол между хордой лопасти и осью решетки;
t - шаг лопастей, равный расстоянию между сходственными точками сечений лопасти, измеренному в направле-нии движения решетки;
г = —	- густота решетки;
t
1 t
т = — = — - относительный шаг решетки;
c = db -относительная толщина профиля - отношение максимальной толщины профиля к длине хорды Ъ.
Проф. Н.Е. Жуковский предположил, что картина течения жидкости в элементарной ступени и соответствующих плоских решетках отличается незначительно. Эта гипотеза, подтвержденная впоследствии опытными данными и теорией, легла в основу расчета осевых вентиляторов.
Теорема Жуковского о подъемной силе профиля устанавливает зависимость между силой, действующей на профиль, и циркуляцией скорости вокруг профиля.
Изолированная лопасть не изменяет параметров потока: относительная скорость перед лопастью и за нею одинакова. Решетка лопастей изменяет величину и направление относительной скорости (wt w2).
Для решетки лопастей при длине лопасти I = 1, движущейся в неограниченном пространстве, теорема Н.Е. Жуковского записывается в виде
P = p.wm.r,
гдеР- подъемная сила для лопасти решетки;
wm = (Wj + w2)/2 - среднегеометрический вектор скорости (вектор и’т делит расстояние между концами векторов и', и и'2 попалам);
Г - циркуляция скорости по контуру, охватывающему лопасть.
Эта теорема показывает, что равнодействующая всех сил, действующих на лопатку решетки со стороны потенциального потока несжимаемой жидкости, равна произведению плотности газа, среднегеометрической скорости и циркуляции скорости вокруг профиля. Направление
90
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
действия этой равнодействующей перпендикулярно вектору среднегеометрической скорости.
Более подробные сведения и вывод теоремы Н.Е. Жуковского, а также применение ее для расчета осевых вентиляторов приведены в [7, 8].
3.5.	Канальные вентиляторы
К канальным вентиляторам относятся радиальные вентиляторы, у которых течение в рабочем колесе радиальное, а направления потока воздуха на входе и выходе вентилятора совпадают. При этом ось вращения колеса может быть расположена произвольно относительно оси канала (воздуховода). Канальные вентиляторы предназначены для встраивания в вентиляционную сеть и имеют присоединительные размеры под стандартные сечения круглых и прямоугольных воздуховодов.
Канальные вентиляторы общего назначения служат для перемещения воздуха и других газовых сред, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха и не содержащих липких веществ, волокнистых материалов, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 10 мг/м3. В воздухе не должно присутствовать взрывоопасных веществ. При применении электродвигателей с внешним ротором температура перемещаемой среды от минус 15 °C до максимальной температуры, указанной в паспорте вентилятора. Канальные вентиляторы предназначены для использования в системах приточно-вытяжной вентиляции промышленных, культурно-зрелищных, общественно-административных и жилых зданий, устанавливаются непосредственно в вентиляционную сеть.
Достоинствами канальных вентиляторов по сравнению с радиальными со спиральным корпусом являются:
-	канальные вентиляторы имеют аэродинамические характеристики, аналогичные радиальным вентиляторам низкого давления со спиральным корпусом;
-	простота и удобство монтажа в вентиляционной сети;
-	не требуется предусматривать специальное основание для монтажа вентилятора;
-	вентилятор имеет меньшие габариты;
-	в конструкциях вентиляторов с электродвигателем с внешним ротором сам электродвигатель размещается внутри рабочего колеса,
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
91
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
соответственно, лучше охлаждается перемещаемой средой, меньше шум вентилятора в окружающее пространство;
-	в конструкциях вентиляторов с электродвигателем с внешним ротором используется электродвигатель, управляемый изменением подводимого напряжения сети;
-	простота выполнения тепловой и звуковой изоляции корпуса вентилятора.
Условно канальные вентиляторы можно разделить на следующие группы: - вентиляторы в круглом корпусе (прямоточные);
-	вентиляторы в прямоугольном корпусе;
-	вентиляторы в квадратном корпусе;
-	радиальные вентиляторы со спиральным корпусом, установленные дополнительно в прямоугольный корпус.
Первые три группы вентиляторов имеют рабочее колесо без спирального корпуса.
Вентиляторы в круглом корпусе (прямоточные). В конструкции вентиляторов используются электродвигатели с внешним ротором, имеющие встроенную систему термической защиты (рис. 3.26).
Радиальные рабочие колеса, изготовленные из оцинкованного стального листа или из пластмассы, смонтированы непосредственно на внешнем роторе электродвигателя и сбалансированы вместе с ним по двум плоскостям динамически и статически.
Для выравнивания воздушного потока на выходе из вентилятора могут быть установлены выравнивающие лопатки.
Корпус вентилятора выполняется из ударопрочной трудновоспла-меняющейся пластмассы, из оцинкованного стального листа или из алюминия. Присоединение вентилятора к каналам (воздуховодам) выполняется с помощью хомутов, имеющих на внутренней части уплотнительную подкладку (рис. 3.26).
Вентиляторы в прямоугольном корпусе представляют собой радиальное рабочее колесо, встроенное в воздуховод (рис. 3.27). Размеры вентилятора соответствуют размерам воздуховода. При этом образуются две полости: всасывания и нагнетания.
Рабочие колеса с загнутыми вперед или назад лопатками, изготовленными из оцинкованного стального листа или из алюминия, крепятся на внешнем роторе электродвигателя.
Подсоединение вентилятора к сети воздуховодов производится на
92
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
а) общий вид
б) монтаж вентилятора в сети воздуховодов
Рис. 3.26. Канальные вентиляторы в круглом корпусе
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
93
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.27. Канальные вентиляторы в прямоугольном корпусе
фланцах с помощью гибкой вставки. Данный тип вентилятора имеет достаточно высокий уровень шума, поэтому, как правило, на стороне всасывания и нагнетания при проектировании сети требуется предусматривать пластинчатые шумоглушители.
Для снижения уровня шума, излучаемого в окружающее пространство, такие вентиляторы могут иметь исполнение в шумопоглощающем корпусе.
Вентиляторы в квадратном корпусе предназначены не только для встраивания в сеть воздуховодов, но и в качестве нагнетателя в приточных или вытяжных установках систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В таких вентиляторах используется радиальное рабочее колесо
94
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
без спирального корпуса. Рабочее колесо крепится на внешнем роторе или на оси стандартного электродвигателя. В каталогах фирм-производителей часто такие вентиляторы называют вентилятором «со свободно вращающимся колесом».
Пример вентилятора в квадратном корпусе типа ВККМ производства ОАО «МОВЕН» приведен на рис. 3.28.
Рис. 3.28. Канальные вентиляторы в прямоугольном корпусе
Условное обозначение канального вентилятора ВККМ включает в себя:
-	название вентилятора;
-	типоразмер корпуса вентилятора, равный поперечному сечению присоединяемого вентиляционного канала в сантиметрах;
-	номинальный диаметр рабочего колеса по внешним кромкам лопаток в дециметрах;
-	модификацию рабочего колеса (относительный диаметр);
-	количество полюсов и сеть питания электродвигателя (Е - однофазная, Д - трехфазная);
-	тип исполнение корпуса - при правом исполнении - «П» (сервисное обслуживание производится справа), если слева, то не указывается. Например, ВККМ 45/3,15-1,1/4Д/П: ВККМ - Вентилятор Канальный Квадратный «МОВЕН»; 45 - размеры поперечного сечения воздуховода, см; 3,15-1,1 - диаметр номинального рабочего колеса по внешним кромкам лопаток (дм) и относительный диаметр рабочего колеса (от номинального - 3,15); 4- количество полюсов электродвигателя; Д - трехфазная сеть питания; П - правое исполнение корпуса.
Канальные вентиляторы ВККМ могут использоваться для подсоеди
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
95
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
нения к воздуховодам различного сечения: квадратного, круглого, прямоугольного. Рекомендуется оставлять прямой участок воздуховодов примерно 1-1,бметра сразу после вентилятора походу движения воздуха. Это позволяет уменьшить дополнительное сопротивление системы воздуховодов на выхлопе и тем самым избежать снижения производительности вентилятора. Вентиляторы ВККМ на торцах имеют жесткие квадратные присоединительные фланцы, соответствующие стандартным размерам квадратных воздуховодов.
Канальные вентиляторы ВККМ могут эксплуатироваться в перевернутом положении или с вертикальной ориентацией оси электродвигателя. Вентиляторы ВККМ35 монтируются в разрыв воздуховодов и не требуют специального крепления, если подсоединение осуществляется непосредственно к воздуховоду. Вентиляторы больших типоразмеров должны крепиться к строительным конструкциям отдельно. Некоторые типовые варианты монтажа канальных вентиляторов показаны на рис. 3.29, при этом во всех случаях в элементах крепления должны применяться виброизолирующие прокладки. Подключение вентилятора к сети выполняется с помощью гибких вставок, а крепление к строительным конструкциям выполняется отдельно от сети. При монтаже вентилятора для удобства обслуживания необходимо располагать его таким образом, чтобы был обеспечен сервисный доступ к стенке корпуса ВККМ с распределительной коробкой электроподключения.
Для снижения шума при работе вентилятора разработана конструкция шумозащищенного вентилятора ВККМ-LU, представляющая собой жесткий каркас из алюминиевого профиля, состыкованного уголками, облицованный звукопоглощающими панелями. Вентиляторная установка крепится внутри корпуса на виброизоляторах. Установка представляет собой раму, на которой размещается электродвигатель с рабочим колесом.
Канальные радиальные вентиляторы со спиральным корпусом, установленные в прямоугольный корпус, как правило, имеют вентилятор двухстороннего всасывания с электродвигателем с внешним ротором (рис. 3.30). Корпус выполняется в виде трехслойной панели: между двумя листами из оцинкованной стали располагается звукоизоляционный материал. Внутренний металлический лист имеет перфорацию для эффективного снижения шума. Для обслуживания
96
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Вариант I
А-А
Рис. 3.29. Варианты подвесного крепления вентиляторов ВККМ
1 - воздуховод или гибкая вставка; 2 - вентилятор; 3 - резиновый виброизолятор
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
97
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.30. Радиальные вентиляторы со спиральным корпусом, установленные в прямоугольный корпус (боксы Zero производства концерна «Rosenberg Ventilatoren GmbH»)
вентилятора одна из сторон корпуса выполнена в виде съемной крышки. Подключение к сети выполняется аналогично канальным вентиляторам в круглом корпусе.
3.6.	Крышные вентиляторы
Крышными называются вентиляторы, конструктивно приспособленные для установки на бесчердачном покрытии здания. Крышные вентиляторы устанавливаются вне помещений на покрытии производственных и общественных зданий вместо большого числа вытяжных шахт или аэрационных фонарей. В отличие от обычных вентиляторов вал их имеет вертикальное положение, а рабочие колеса вращаются в горизонтальной плоскости.
В зависимости от назначения крышные вентиляторы подразделяются на вытяжные и приточные. В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются только вытяжные крышные вентиляторы.
По направлению потока газа на выходе из рабочего колеса крышные вентиляторы делятся на радиальные и осевые.
По характеру перемещаемой среды крышные вентиляторы различают: вентиляторы общего назначения (из углеродистой стали) и коррозионностойкие.
Крышные радиальные и осевые вентиляторы общего назначения (из углеродистой стали) предназначены для удаления из помещений воздуха и невзрывоопасных газовых смесей, агрессивность которых по
98
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха. Содержание пыли в воздухе, удаляемом радиальными крышными вентиляторами, не должно превышать 100 мг/м3, осевыми - 10 мг/м3 (так как электродвигатель расположен в потоке удаляемого воздуха). Запрещается применять крышные вентиляторы при наличии в воздухе липких и волокнистых материалов.
Температура воздуха, перемещаемого крышными радиальными вентиляторами общего назначения, не должна превышать 50 °C, осевыми - 40 °C. Температура окружающей среды в местах установки крышных вентиляторов определяется, исходя из допустимого диапазона температур для электродвигателей, которыми комплектуются вентиляторы.
Радиальные крышные вентиляторы по конструктивным признакам подразделяют:
-	в зависимости от направления выхода воздуха (рис. 3.31): с выходом вниз, в стороны, вверх, вверх и вниз;
-	в зависимости от способа привода (рис. 3.32): с установкой рабочего колеса непосредственно на вал электродвигателя, с приводом посредством клиноременной передачи;
-	в зависимости от способа передачи динамических усилий на подде-
Рис. 3.31. Направления выхода воздуха из радиальных крышных вентиляторов а - выход вниз; б-в стороны; в - вверх; г - вверх и вниз
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
99
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
рживающие конструкции: виброизолированные, невиброизолиро-ванные.
Осевые крышные вентиляторы по конструктивным признакам подразделяют:
-	в зависимости от направления и скорости воздуха (рис. 3.33): с выходом в стороны; вверх; вверх и вниз; факельный;
-	в зависимости от взаимного расположения рабочего колеса и электродвигателя (рис. 3.34): с рабочим колесом, устанавливаемым после электродвигателя; с рабочим колесом, устанавливаемым перед электродвигателем;
-	в зависимости от способа передачи динамических усилий на несущие конструкции: виброизолированные; невиброизолированные.
Крышные осевые вентиляторы должны соответствовать схемам исполнения: К, К+СА или ВНА+К. Рабочее колесо вентилятора должно устанавливаться непосредственно на вал электродвигателя.
Рассмотрим устройство и работу в системах вентиляции наиболее распространенных радиальных крышных вентиляторов. Радиальный крышный вентилятор общего назначения (из углеродистой стали) состоит из следующих основных узлов (рис. 3.35): рабочего колеса; входного патрубка (коллектора); корпуса (колпака); электродвигателя; основания.
Рабочее колесо вентиляторов насажено на вал электродвигателя 1, закрепленного на подмоторной плите, которая устанавливается на стойках основания 4. К основанию крепится коллектор 5, предназначенный для плавного ввода воздуха в рабочее колесо. Кожух 2 защищает электродвигатель от атмосферных осадков. Нижняя коническая часть колпака является корпусом, преобразующим часть скоростного напора в полезный статический и направляющий поток выходящего воздуха.
Радиальные крышные вентиляторы ВКРМ производства ОАО «МО-ВЕН» изготавливаются невиброизолированные (ВКРМ-3,15-01 - ВКРМ-6,3-01) и виброизолированные (ВКРМ-8-02, ВКРМ-12-02) - рис. 3.35. Имеют рабочее колесо с лопатками, загнутыми назад.
Крышные вентиляторы устанавливаются строго вертикально на специальные железобетонные или стальные стаканы. Крепление вентилятора к стакану осуществляется закладными болтами с обязательным креплением каждого болта двумя гайками. Между вентилятором и стаканом предусматривается резиновая прокладка.
100
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.32. Конструкции привода радиальных крышных вентиляторов 1 - входной патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 - корпус; 4 - электродвигатель
Рис. 3.33. Направления выхода воздуха из осевых крышных вентиляторов а - выход в стороны; б - вверх; в - вверх и вниз; г - факельный
Рис. 3.34. Взаимные расположения рабочего колеса и электродвигателя в осевых крышных вентиляторах
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
101
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Радиальные крышные вентиляторы могут работать как с сетью воздуховодов, так и без сети. При применении вентилятора без сети необходимо предусматривать поддон для сбора и удаления конденсата, который одновременно служит защитой от случайного попадания посторонних предметов в помещение при монтажных, демонтажных и ремонтных рабо
ВКРМ-3,15-01
ВКРМ-4-01;
ВКРМ-12,5-02
ВКРМ-3,15-01
Рис. 3.35. Вентиляторы крышные радиальные типа ВКРМ производства ОАО «МОВЕН» 1 - электродвигатель; 2 - кожух; 3 - рабочее колесо; 4 - основание; 5 - коллектор
102
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тах(рис. 3.36). Поддон крепится к железобетонному стакану до установки вентилятора. Необходимо предусматривать отвод конденсата от поддона.
Для сокращения утечек теплого воздуха из помещения при неработающем вентиляторе на входе в вентилятор без сети воздуховодов может устанавливаться самооткрывающийся клапан (рис. 3.37). Клапан должен легко открываться под действием воздушного потока при включении вентилятора и закрываться под действием силы тяжести полотна клапана.
Клапан или первое звено воздуховода крепятся непосредственно к вентилятору до его установки. Воздуховоды следует дополнительно крепить к строительным конструкциям, чтобы нагрузки от них не передавались на вентилятор.
Для децентрализованных установок общеобменной вытяжной вентиляции без сети воздуховодов (при статическом давлении Р = 0) могут применяться как радиальные, так и осевые крышные вентиляторы.
Рис. 3.36. Поддон для сбора и удаления конденсата 1 - конус; 2 - тяга; 3 - штуцер; 4 - кронштейн
Рис. 3.37. Самооткрывающийся (обратный) клапан
1 - цилиндр; 2 - уголок; 3 - створка; 4 - кронштейн; 5 - упор; 6 - ось
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
103
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Для установок с сетью воздуховодов (в том числе и для систем местных отсосов), аэродинамическое сопротивление которых находится в пределах статического давления Р создаваемого вентилятором, могут применяться только радиальные крышные вентиляторы. Подбор вентиляторов производится по аэродинамическим характеристикам. Воздух, удаляемый крышными вентиляторами, выбрасывается непосредственно в атмосферу, поэтому аэродинамические характеристики крышных вентиляторов строятся в координатах Q - Р (производительность - статическое давление).
3.7.	Диаметральные вентиляторы
Диаметральный вентилятор (рис. 3.38) представляет собой лопаточное колесо барабанного типа, помещенное в спиральный или коленообразный корпус. Колесо, закрытое с торцов, имеет криволинейные, загнутые вперед лопатки. Корпус состоит из основания, «языка» и боковых стенок. Эти элементы образуют выходной канал (диффузор) для отвода воздушного потока.
h
Рис. 3.38. Диаметральный вентилятор
1 - входное отверстие; 2 - выходное отверстие; 3 - рабочее колесо; 4 - корпус;
5 - «язык»; 6 - электродвигатель
104
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Действие диаметральных вентиляторов основано на двукратном поперечном прохождении потока воздуха через рабочее колесо. При вращении колеса воздух захватывается лопатками из входного патрубка и движется в межлопаточных каналах. У наружной половины круговой решетки возникает разрежение, что и обусловливает движение воздуха в поперечном (диаметральном) направлении. Пройдя внутреннее пространство решетки, воздух вновь захватывается лопатками колеса, проходит межлопаточные каналы и далее поступает в выходной канал. Воздух движется в плоскостях, перпендикулярных оси вращения колеса, вследствие чего вентиляторами создается плоскопараллельный поток. Полезная ширина корпуса диаметрального вентилятора равна длине лопаток колеса. Поэтому данные вентиляторы могут иметь большую ширину при сравнительно небольшом диаметре.
Корпус вентилятора выполняется из листовой стали с плоскими боковыми стенками. Лопатки диаметральных вентиляторов изготавливаются из листового металла и, как правило, в сечении представляют собой дугу окружности. Взаимосвязь между параметрами колеса описывается теми же уравнениями, что и у радиальных вентиляторов. Число лопаток в колесе составляет от 12 до 64.
Диаметральные вентиляторы могут быть с направляющим аппаратом внутри рабочего колеса и без аппарата. В вентиляторах без направляющего аппарата колесо выполняется в виде двух плоских дисков, к которым приклепывают или приваривают лопатки.
При размещении внутри рабочего колеса направляющего аппарата конструкция колеса аналогична конструкции колеса радиального вентилятора с односторонним всасыванием: лопатки одним концом крепятся к диску, установленному на валу или на внешнем роторе электродвигателя, другим - к кольцу. Внутреннее пространство кольца перекрывается неподвижным диском с закрепленным на нем направляющим аппаратом. Направляющий аппарат может быть закреплен и на боковой стенке корпуса, противоположной диску рабочего колеса.
Диаметральные вентиляторы имеют невысокую экономичность, повышенный уровень шума и в ряде случаев отличаются неустойчивой работой. Однако, при правильной конфигурации кожуха и направляющего аппарата, может быть достигнуто понижение уровня шума.
По сравнению с другими типами вентиляторов они создают плоский равномерный поток воздуха большой ширины и позволяют осуществлять поворот потока в широких пределах. Особенности организации
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
105
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
входа и выхода воздуха в этих вентиляторах дают возможность в ряде случаев удачно решать компоновку кондиционеров и других установок. В случае их использования существенно сокращается объем, занимаемый вентиляционной установкой. Благодаря этим качествам диаметральные вентиляторы нашли самое широкое применение в различных агрегати-рованныхустановках вентиляции и кондиционирования воздуха: фэнкойлах, внутренних блоках сплит-систем, воздушных завесах, вентиляторных конвекторах и др. Пример установки диаметрального вентилятора в
конструкции фэнкойла показан на рис. 3.39.
Рис. 3.39. Диаметральный вентилятор в конструкции фэнкойла 1 - входной патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 - выходной патрубок
3.8.	Вентиляторы специального назначения
Вентиляторы специального назначения и исполнения применяются для работы в системах пневмотранспорта, для перемещения среды, содержащей агрессивные вещества, газов с высокой температурой, газопаровоздушных взрывоопасных смесей и т. д. Эти вентиляторы, в свою очередь, можно разделить на пылевые, коррозионностойкие, взрывозащищенные, тягодутьевые, малогабаритные, судовые, шахтные, мельничные и т. д. Рассмотрим некоторые виды таких вентиляторов.
Технические данные и область применения вентиляторов специального исполнения (теплостойких, коррозионностойких, взрывозащищенных, пылевых) приведены в табл. 3.3,3.4. Более подробные сведения приводятся в соответствующих технических условиях на вентиляторы.
Теплостойкие вентиляторы предназначены для перемещения газа с температурой от 80 до 200 °C.
106
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
В конструкциях коррозионностойких вентиляторов, предназначенных для перемещения агрессивных смесей, применяются материалы, стойкие к этим смесям (нержавеющая сталь, титановые сплавы, винипласт, полипропилен), либо их проточная часть напыляется антикоррозионными покрытиями.
Взрывозащищенные вентиляторы для перемещения взрывоопасных смесей и для работы во взрывоопасной среде изготовлены из материалов, которые при трении или соударении подвижных частей с неподвижными исключали бы возможность появления искр.
Пылевые вентиляторы предназначены для перемещения воздуха с различными механическими примесями (рис. 3.40). В обозначении этих вентиляторов добавлена буква П или без обозначения. Пылевые вентиляторы применяются для удаления древесных стружек, металлической пыли от станков, в системах пневмотранспорта сыпучих и волокнистых материалов и для других целей. Число лопаток колеса должно быть небольшим. Передний диск колеса всегда отсутствует, а передние участки лопаток имеют форму, обеспечивающую сбрасывание попавших в колесо материалов под действием центробежных сил. Иногда с целью увеличения срока службы лопаток рабочего колеса их поверхности навариваются износоустойчивыми твердыми сплавами. С этой же целью обечайка спирального корпуса может быть покрыта внутри броневыми плитами.
Большой зазор между входным патрубком и колесом является причиной того, что пылевые вентиляторы имеют более низкий КПД, чем вентиляторы общего назначения.
Рис. 3.40. Пылевой вентилятор ВР-100-45 производства ОАО «МОВЕН»
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
107
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.3
Вентиляторы специального назначения
Исполнение	Материал	Условное обозначение	Максимальная температура перемещаемой среды,°C	Группы взрывоопасной смеси1	Классы взрывоопасных зон помещений2
Теплостойкие	Углеродистая сталь	Ж Ж2	200		
Коррозионностойкие	Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т	К1 К	80		
Коррозионностойкие, теплостойкие	Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т	К1Ж КЖ2	200		
Взрывозащищенные	Углеродистая сталь, латунь	В В1	803	Т1-Т44 Т1-Т35	B-la B-I6 В-На4
Взрывозащищенные, теплостойкие	Углеродистая сталь, латунь	вж В1Ж2	150 200	Т1-ТЗ Т1-Т2	B-la B-I6 В-На
Взрывозащищенные	Алюминиевые сплавы	ВКЗ В2	80	Т1-Т4	B-la B-I6 В-На
Взрывозащищенные, коррозионно-стойкие	Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т)-латунь	ВК1 В4	80	Т1-Т4	
Взрывозащищенные, коррозионностойкие, теплостойкие	Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т)-латунь	ВК1Ж В4Ж2	150 200	Т1-ТЗ Т1-Т2	
108
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Продолжение табл. 3.3
Исполнение	Материал	Условное обозначение	Максимальная температура перемещаемой среды, °C	Группы взрывоопасной смеси1	Классы взрывоопасных зон помещений2
Пылевые	Углеродистая сталь	П или без обозначения	80		
Пылевые, взрывозащищенные	Углеродистая сталь, латунь	ПВ1	80	Т1-Т4	B-la B-I6 В-На
Пылевые, взрывозащищенные, коррозионностойкие	Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т)-латунь	ПВ4			
Примечания:
’ Группы и категории взрывоопасных смесей по ГОСТ Р51330.5 и ГОСТ Р51330.11
2 Классы взрывоопасных зон помещений по Правилам устройства электрооборудования (ПУЭ)
3 Максимальная температура перемещаемой среды для осевых вентиляторов -плюс 40 °C
4- Только для радиальных вентиляторов
5 Только для осевых вентиляторов.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
109
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.4
Назначение и особенности применения специальных вентиляторов
Условное обозначение	Назначение	Особенности применения
Ж Ж2	Для перемещения воздуха и других невзрывоопасных газопаровоздушных сред, не вызывающих ускоренной коррозии углеродистой стали (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3 для радиальных вентиляторов и не более 10 мг/м3 для осевых вентиляторов, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов.	
К1 К К1Ж КЖ2	Для перемещения агрессивных невзрывоопасных газопаровоздушных смесей, не вызывающих ускоренной коррозии стали 12Х18Н10Т (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов.	
В В1 вж В1Ж2	Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей НА, НВ категорий, не вызывающих ускоренной коррозии углеродистой стали и латуни (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3 для радиальных вентиляторов и не более 10 мг/м3 для осевых вентиляторов, не содержащих взрывчатых и липких веществ и волокнистых материалов.	Не применимы для перемещения газопаропыле-воздушных смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением.
110
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/l
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Продолжение табл. 3.4
Условное обозначение	Назначение	Особенности применения
вкз В2	Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей НА, НВ категорий (за исключением взрывоопасных смесей с воздухом коксового газа - IIBT1, окиси пропилена - IIBT2, окиси этилена - IIBT2, формальдегида - IIBT2, этилтрихлорэтилена - IIBT2, этилена - IIBT2, винилтрихлорсилена - IIBT3, этилдихлорсилена - IIBT3), не вызывающих ускоренной коррозии алюминиевых сплавов (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов.	Вентиляторы из алюминиевых сплавов не применимы для перемещения газопаровоздушных смесей, содержащих окислы железа.
ВК1 В4 ВК1Ж В4Ж2	Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей НА, НВ категорий с примесями агрессивных газов и паров, в которых скорость коррозии нержавеющей стали и латуни не превышает 0,1 мм в год, с содержанием пыли и других твердых примесей не более 100 мг/м3 для радиальных вентиляторов и не более 10 мг/м3 для осевых вентиляторов, не содержащих взрывчатых и липких веществ и волокнистых материалов.	Не применимы для перемещения газопаропыле-воздушных смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением.
П или без обозначения	Для перемещения невзрывоопасных газопаровоздушных сред, не вызывающих ускоренной коррозии углеродистой стали (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год).	
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
111
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Продолжение табл. 3.4
Условное обозначение	Назначение	Особенности применения
ПВ1	Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей НА, НВ категорий, не вызывающих ускоренной коррозии углеродистой стали и латуни (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), не содержащих взрывчатых и липких веществ и волокнистых материалов.	Не применимы для перемещения газопаропы-левоздушных смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением.
ПВ4	Для перемещения газопаровоздушных взрывоопасных смесей НА, НВ категорий, не вызывающих ускоренной коррозии стали 12Х18Н10Т и латуни (скорость коррозии не выше 0,1 мм в год), не содержащих взрывчатых и липких веществ и волокнистых материалов.	Не применимы для перемещения газопаропыле-воздушных смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением.
Переносные вентиляторы изготовляются с односторонним входом и имеют цельную конструкцию (корпус и электродвигатель монтируются на общей жесткой стойке). Простота монтажа и демонтажа таких вентиляторов является существенным их преимуществом перед другими вентиляторами. Для осмотра и ремонта рабочего колеса эти вентиляторы нужно отсоединять от сети. Пример переносного вытяжного устройства для удаления вредных веществ из труднодоступных зон показан на рис. 3.41.
Дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топочные камеры котлоагрегатов тепловых электростанций или крупных промышленных котельных установок. Дутьевые вентиляторы выполняют односторонними и двухсторонними. Они оснащены осевыми направляющими аппаратами для регулирования производительности.
112
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/l
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Мельничные вентиляторы предназначены для пневматического транспортирования неагрессивной угольной пыли в системах пылепри-готовления котлоагрегатов, работающих на пылевидном топливе, и для подачи пылевидного топлива в пылеугольные и муфельные горелки. Конструкции этих вентиляторов выполняют с учетом уменьшения степени износа стенок спирального корпуса и рабочего колеса.
Малогабаритные вентиляторы с диаметрами рабочих колес менее 200 мм являются, как правило, встроенными вентиляторами. Будучи частью стационарных и подвижных машин и технологических установок, они должны соответствовать жестким требованиям к габаритам, массе и КПД.
Судовые вентиляторы используют в системах вентиляции машиннокотельных отделений, служебных и жилых помещений судов, а также для охлаждения судовых приборов и механизмов. Помимо требований, предъявляемых к вентиляторам общего назначения, судовые вентиляторы должны удовлетворять ряду специфических требований: быть вибро-ударостойкими, создавать малый уровень шума, иметь небольшие габариты и массу.
Рис. 3.41. Переносное вытяжное устройство 1 - вентилятор; 2 - гибкий воздуховод
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
ИЗ
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3.9.	Аэродинамические характеристики вентиляторов
3.9.1.	Общие сведения об аэродинамических характеристиках
Аэродинамической характеристикой вентилятора называется графическая зависимость между основными параметрами, определяющими работу вентилятора, - полного давления, мощности и КПД от производительности при постоянном значении частоты вращения рабочего колеса.
Расчетные методы определения параметров работы вентилятора не позволяют получить достаточно точные аэродинамические характеристики, поэтому построение их выполняется на основе данных аэродинамических испытаний, проведенных в лабораторных условиях. Результаты исследований вентилятора при определенном числе оборотов рабочего колеса могут быть пересчитаны на другие режимы работы, а также использоваться для построения характеристик вентиляторов, геометрически подобных испытанной конструкции.
Различают два вида аэродинамических характеристик: размерные и безразмерные.
Размерные аэродинамические характеристики вентилятора (рис. 3.42) представляют зависимости полного Ру, статического Р и (или) динамическогоPdvдавлений, развиваемых вентилятором, потребляемой мощности N, полного ?/ и статического Y]s КПД от производительности Q при определенной плотности газар перед входом в вентилятор и постоянной частоте вращения п его рабочего колеса.
При построении характеристики мощности вентилятораN- Q потери мощности в подшипниках и передаче не учитываются, так как способ соединения рабочего колеса с двигателем определяется в каждом конкретном случае.
Для вентиляторов общего назначения аэродинамические характеристики соответствуют работе на воздухе при нормальных условиях (плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50%). Если вентиляторы предназначены для перемещения воздуха и газа, которые имеют плотность, отличающуюся от 1,2 кг/м3, то на графиках приводятся дополнительные шкалы для величин Р Р N, соответствующие действительной плотности перемещаемой среды.
Безразмерные аэродинамические характеристики представляют собой графики зависимости коэффициентов полного ip и статичес-
114
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/l
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.42. Аэродинамическая характеристика вентилятора
кого давлений, мощности А, полного Y] и статического Y]s КПД от коэффициента производительности <р (рис. 3.43). При этом на графиках должны указываться значения быстроходности вентилятора и , диаметр D рабочего колеса и частота вращения п, при которых получена характеристика.
Безразмерные характеристики используются для расчета размерных параметров и для сравнения вентиляторов разных типов. Пример такого сравнения приведен на рис. 3.44.
Безразмерные параметры вентиляторов входят в область, ограниченную коэффициентом производительности^) = Оч-З и коэффициентом полного давления^) = 0ч-8. Анализ приведенных характеристик позволяет сделать ряд практических выводов:
-	осевые вентиляторы являются самыми слабонапорными, но имеют наибольшие полные КПД среди рассматриваемых типов вентиляторов;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
115
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.44. Безразмерные аэродинамические характеристики вентиляторов различных типов
I - осевые; II - радиальные; III -диаметральные
116
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/l
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.45. Аэродинамическая характеристика вентилятора в логарифмическом масштабе при различных частотах вращения
-	радиальные вентиляторы занимают промежуточную область по давлению и КПД;
-	диаметральные вентиляторы имеют самые большие коэффициенты давления^», достигающие значений 64-8, так как потоку сообщается энергия дважды, при входе в колесо и при выходе из него, однако имеют самые малые значения полного КПД.
У вентиляторов общего назначения, предназначенных для работы с присоединяемой к ним сетью, за рабочий участок характеристики должна приниматься та ее часть, на которой значение полного КПД т] > 0,9 т] (здесь т] - максимальное значение полного КПД). Режим работы вентилятора, соответствующий максимальному КПД, является оптимальным. Рабочий участок характеристики должен также удовлетворять условию обеспечения устойчивой работы вентилятора.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
117
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
При подборе вентиляторов обычно используются аэродинамические характеристики серийно изготавливаемых вентиляторов, построенные для рабочего участка одного определенного типоразмера и охватывающие различные режимы работы, т.е. соответствующие различной частоте вращения (рис. 3.45). На график зависимости Р - Q наносятся линии постоянных КПД г], мощности N, указаны окружная скорость и и частота вращения п. При построении таких характеристик обычно изображается часть кривой 7^.-(2 в интервале?; = (0,7 4- 0,8) 7] . Для удобства подбора вентиляторов характеристики построены в логарифмическом масштабе. Особенностями такиххарактеристик является отсутствие нулевых значений Р и Q и то, что параболические кривые представлены прямыми линиями. В приложении 1 приведены такие аэродинамические характеристики радиальных вентиляторов типа ВР-86-77.
Частота вращения для кривых Р - Q принимается кратной 50, 100 или 200 об/мин (в зависимости от размеров вентилятора). Дополнительно к ним приводятся кривые, соответствующие числу оборотов стандартных асинхронных электродвигателей, используемых в конструкции вентилятора. Этими кривыми пользуются в тех случаях, когда рабочее колесо непосредственно соединено с валом электродвигателя.
Пересчет аэродинамических характеристик вентиляторов на другие частоты вращения п', диаметры рабочих колес/)' и плотности перемещаемого газа р' проводится по зависимостям:
P'v=Pv\	,2	,	.2 П 1	1	) П 1	/	p' p	(3.19)
Р SV = PsV'	In j Id j у n j \ ZF1	fp' p	;	(3.20)
	/ \2 / \- [n j //)' j J yZ) )	p p	|	(3.21)
		3	(3.23)
N’=N^	.3 ,	. X5 ri \ ID \ 7Г/ \Z) j	(P'\ (P J	(3.24)
	T]' =T]\		(3.25)
			(3.26)
118
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/l
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3.9.2.	Характеристики радиальных вентиляторов
Согласно уравнению Эйлера зависимость теоретического полного давления Р от производительности Q представляет собой прямую линию, причем в графике с координатами Р - Q эта прямая должна брать свое начало не от нуля, а от точки на ординате Pf„ отстоящей от абсциссы Q на отрезок, по величине соответствующий/) w2.
Направление этой прямой в координатах Р - Q будет зависеть от формы лопаток колеса (рис. 3.46). Так, у вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед, сувеличением расхода воздуха теоретическое давление растет, и прямая линия поднимается вверх. У вентиляторов с радиально оканчивающимися лопатками эта прямая параллельна оси абсцисс и у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, падает с увеличением Q.
Фактическое давление, создаваемое вентилятором, оказывается меньше теоретического (рис. 3.46), определенного с учетом конечного числа лопаток. Это объясняется тем, что внутри самого нагнетателя имеются потери давления, связанные с условиями входа потока в рабочее колесо, потерями в самом лопастном колесе и потерями за рабочим колесом. Однако указанное выше отличие, свойственное различным формам лопаток, сохраняется. Типичные кривые давления и потребляемой мощности радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед и назад, представлены на рис. 3.47.
Рис. 3.46. Теоретические характеристики радиальных вентиляторов при различных углах установки лопаток
1 - с лопатками, загнутыми вперед; 2-с радиально оканчивающимися лопатками;
3-слопатками, загнутыми назад
Генеральный спонсор — grundfos1
119
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.47. Действительные характеристики радиальных вентиляторов при различных углах установки лопаток а -кривые полного давления и потребляемой мощности у вентилятора с лопатками, загнутыми вперед; б - тоже, с лопатками, загнутыми назад
У вентилятора с лопатками, загнутыми вперед, при увеличении производительности давление вначале увеличивается, а потом незначительно снижается; у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, с увеличением производительности давление падает значительно резче, и вентилятор с радиально оканчивающимися лопатками занимает в этом отношении промежуточное положение. Таким же образом отличаются друг от друга и кривые потребляемой мощности у вентиляторов с различными лопатками (рис. 3.47).
От вида лопаток зависит также КПД радиальных вентиляторов: вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, уступают по значению КПД вентиляторам с лопатками, загнутыми назад. Вентиляторы с радиально оканчивающимися лопатками занимают промежуточное положение.
Анализ характеристик вентиляторов с различными углами установки лопаток приводит к следующим выводам:
1.	Вентиляторы с лопатками, загнутыми назад.
Потребляемая мощность при увеличении производительности по сравнению с расчетной возрастает незначительно, остается неизменной или даже снижается. Давление при этом уменьшается, что является преимуществом лопаток этой формы. Вентиляторы, имеющие рабочие колеса с лопатками такой формы, характеризуются высоким КПД, получаемым в результате небольших потерь срыва в межлопастных каналах, и небольшим шумообразованием.
120
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
2.	Вентиляторы с радиально оканчивающимися лопатками.
Преимущества - небольшие потери на трение в межлопастных каналах; высокие коэффициенты давления и сравнительно высокие значения КПД. К недостаткам этих лопаток относятся значительное увеличение потребляемой мощности при увеличении производительности, что вызывает перегрузку электродвигателя и усиление шума. Вентиляторы с лопатками такой формы находят применение в системах пневмотранспорта.
3.	Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед.
Преимуществом нагнетателей с лопатками, загнутыми вперед, являются высокие давления и большие производительности. При этом окружная скорость меньше, чем при лопатках любых других форм. Это позволяет применять рабочие колеса небольших размеров и создавать экономически выгодные конструкции. Недостатки этих нагнетателей состоят в крутом подъеме характеристики потребляемой мощности, что создает опасность перегрузки электродвигателя, небольших КПД и появлении значительного шума при высоких окружных скоростях.
Следует отметить, что за пределами рабочего участка характеристики, т.е. при т] < 0,9 т] , может не обеспечиваться устойчивая работа вентилятора.
Вентилятор с лопатками, загнутыми назад:
-	рабочей области характеристики соответствуют такие условия течения, при которых лопатки обтекаются потоком практически безотрывно; вентилятор работает устойчиво, имеет наибольшие значения КПД и минимальные уровни шума;
-	при увеличении производительности за пределами рабочей области появляется и постепенно усиливается отрывное течение вблизи передней поверхности лопатки рабочего колеса. В этой области аэродинамическая характеристика круто падает, сувеличением производительности КПД вентилятора быстро снижается. Появляется дополнительный шум вентилятора, связанный со случайным во времени процессом вих-реобразования на передних поверхностях лопаток колеса, который также усиливается с повышением производительности;
-	при уменьшении производительности за пределами рабочей области появляется и постепенно усиливается отрывное течение возле задней поверхности лопатки рабочего колеса; КПД вентилятора начинает достаточно быстро снижаться. Появляется дополнительный шум венти
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
121
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
лятора, связанный со случайным во времени процессом вихреобразова-ния на задних поверхностях лопаток колеса, который также усиливается со снижением производительности;
-	в области малых производительностей часть межлопаточных каналов рабочего колеса блокируется отрывными зонами полностью, и через них отсутствует течение. Остальная часть межлопаточных каналов содержит как отрывные зоны, так и зоны активного течения. Течение становится неустойчивым, и такой режим характеризуется периодическим по окружности чередованием разных зон. Это явление называется вращающимся срывом. На аэродинамической характеристике вращающийся срыв проявляется некоторым провалом давления, значительным снижением КПД и сопровождается повышенным низкочастотным шумом. В сетях определенной конфигурации, при большом снижении производительности возможно возникновение режима интенсивных колебаний производительности и давления вентилятора во времени с низкой частотой. Это явление носит название помпаж - резонансный процесс низкочастотных продольных (поршневых) колебаний столба воздуха во всей сети целиком, включая вентилятор. В вентиляторах низкого и среднего давления он не носит разрушительного характера, а сопровождается еще большим по сравнению с вращающимся срывом усилением низкочастотного шума и некоторым повышением вибраций. В вентиляторах высокого давления помпаж может создавать значительные механические колебания вентилятора и сильный низкочастотный шум, он может даже приводить к поломкам вентилятора.
Вентилятор с лопатками, загнутыми вперед: при уменьшении производительности за пределами рабочей области углы входа потока в колесо уменьшаются, интенсивность отрывных зон на задней стороне лопаток увеличивается. Это приводит к снижению полного давления и КПД вентилятора, возрастает его шум. При дальнейшем снижении производительности сильно увеличиваются размеры отрывных зон на лопатках, они начинают перекрывать межлопаточные каналы, и возникает вращающийся срыв. Поток отрывается от переднего диска рабочего колеса, и отрывная зона занимает существенную часть ширины колеса, увеличивающуюся при уменьшении производительности. В спиральном корпусе возникает отрыв потока от внутренней поверхности языка вдоль спирали и вдоль передней стенки спирального корпуса около переднего диска рабочего колеса. Это приводит к провалу давления на аэродина
122
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
мической характеристике, резко падает КПД, возрастает низкочастотный шум. При дальнейшем снижении производительности возможен режим автоколебательного процесса в сети, включая вентилятор. Будут наблюдаться значительные колебания производительности и давления, сопровождаемые повышенными вибрациями и низкочастотным шумом -работа в помпажном режиме.
3.9.3. Характеристики осевых вентиляторов
Действительные аэродинамические характеристики осевых вентиляторов зависят от схемы вентилятора, угла установки лопастей и относительного диаметра втулки. Вид характеристики Р - Q определяется углом установки лопастей (рис. 3.48).
При малых углах установки лопастей (10-15°) характеристики давления обычно монотонны (кривая 1). Увеличение угла приводит к появлению максимума давления и седловины (кривая 2), отчего вся характеристика делится на две ветви: левую - нерабочую и правую - рабочую. При параметрах работы вентилятора в области левой ветви
Рис. 3.48. Характеристики осевых вентиляторов при различных углах установки лопастей
на рабочем колесе могут образовываться вращающиеся срывные зоны, угловая скорость которых отличается от скорости вращения рабочего
колеса, что приводит к возникновению переменных нагрузок на лопасти и вибрации. При еще большем увеличении угла установки происходит разрыв характеристики давления (кривая 3).
Если на характеристике имеется глубокая впадина или разрыв, то режим работы при соответствующих производительностях становится неустойчивым и возникает опасность помпажных явлений, связанных с сильными колебаниями расхода и давления, что в некоторых случаях может привести к выходу вентилятора из строя.
При использовании вентиляторов, имеющиххарактеристику с разрывом, наименьшая допустимая подача обусловливается положением точки
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
123
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
разрыва, в то время как наибольшая - выбирается из условия обеспечения минимально возможного КПД.
Потребляемая мощность при увеличении производительности уменьшается или близка к горизонтальной линии. Поэтому пуск осевых вентиляторов необходимо выполнять при открытых дросселирующих устройствах, т.е. под нагрузкой.
Для вентиляторов, имеющих поворотные лопатки рабочих колес или аппаратов, на аэродинамической характеристике приводятся кривые, соответствующие разным углам установки лопаток.
3.10.	Работа вентилятора в сети
3.10.1.	Характеристика сети
Вентиляторы, как правило, работают в сети, которая представляет собой систему воздуховодов различной протяженности, включающую всевозможные фасонные элементы и воздухораспределяющие устройства. Энергия, передаваемая вентилятором перемещаемому газу, расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления сети, которое равно суммарным потерям давления во всех элементах сети.
Зависимость суммарных потерь давления в сети Рс от объемного расхода Q перемещаемой через сеть среды называется характеристикой сети. Она зависит от плотности перемещаемой среды, скорости течения и конфигурации элементов сети. В большинстве случаев эта зависимость представляется квадратичной параболой
P=K-Q-, Па,	(3.27)
где К - коэффициент, зависящий от формы, длины участков сети и от плотности перемещаемой среды, (Па-с2)/м6.
Характеристику проектируемой сети определяют расчетом. Характеристики реальных систем определяют экспериментально путем измерения потерь давления во всасывающем и нагнетательном трактах или путем определения разности полных давлений в выходном и входном сечениях вентилятора, установленного в этой сети.
Наиболее распространены сети с характеристикой, определяемой уравнением (3.27). Однако встречаются сети и с другими характеристиками (рис. 3.49):
Рс = const -для сети с постоянным статическим сопротивлением, на
124
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
пример, при продувке воздуха через слой жидкости в «пенном» аппарате
(линия 1 на рис. 3.49);
Рс = Р0 + К  g2 - для сети с турбулентным течением воздуха (кривая 2 на рис. 3.49);
Р = К  Q - для сети с ламинарным течением воздуха, например, при продувке воздуха через фильтр (линия 3 на рис. 3.49);
Р = К  Q' - для сети с сопротивлением при политропическом течении (кривая 4 на рис. 3.49).
3.10.2.	Метод наложения характеристик
Режимом работы вентилятора в какой-либо сети называется равно
весное состояние, определяемое совместным решением характеристик
сети и вентилятора. Для определения этого состояния используется метод наложения характеристик, состоящий в том, что характеристика сети и характеристика вентилятора строятся графически в одних и тех же координатах и масштабе и находится точка их пересечения (рабочая точка), которая однозначно определяет давление и производительность вентилятора при работе в этой сети (точка А на рис. 3.50).
При этом полное давление нагнетателя PVa равно полному аэродинамическому сопротивлению или полным потерям давления Р в сети, а производительность вентилятора Qa равна расходу воздуха в сети. Как видно на рис. 3.50, вентилятор с характеристикой Pv - Q, работая в сети с характеристикой Рс - Q, не может иметь производительность, большую, чем Q так как при Q > Q давление, создаваемое нагнетате
Рис. 3.50. Определение режима работы вентилятора
лем, меньше потерь давления в сети. Производительность, меньшая Q может быть обеспечена вентилятором лишь в случае изменения его характеристики с помощью того или иного способа регулирования.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
125
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Если характеристику сети наложить на полную характеристику вентилятора и провести через рабочую точку А вертикальную линию, то в точках пересечения ее с характеристиками мощности, КПД, статического и динамического давлений получим значения этих параметров (рис. 3.51).
Рис. 3.51. Определение параметров работы вентилятора
Помимо простоты и наглядности метод наложения характеристик зачастую оказывается единственным методом, позволяющим проанализировать работу не только одного, но и нескольких нагнетателей, работающих в сетях различной сложности.
На графиках аэродинамических характеристик в логарифмических координатах характеристика сети (3.27) представляется в виде прямой линии, параллельной линии постоянных значений КПД.
3.10.3.	Параллельная работа вентиляторов
Параллельное включение двух и большего числа вентиляторов рекомендуется для увеличения производительности, когда соответствующее увеличение частоты вращения рабочего колеса или размеров вентилятора невозможно из-за чрезмерного усиления шума, конструктивных или архитектурно-планировочных соображений.
Чтобы получить суммарную характеристику двух параллельно рабо
126
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тающих вентиляторов, необходимо сложить их производительности при одинаковом давлении. Пример построения суммарной характеристики двух вентиляторов с одинаковой аэродинамической характеристикой показан на рис. 3.52. При включении вентиляторов в сеть с характеристикой (1+2) режим работы будет определяться точкой А: суммарная производительность -
qa=q^=q^qv
суммарное давление -
Р =Р =Р =Р
VA V1 V2 ^Vl + 2' суммарная мощность -
^ = ^+2 = ^+^.
Рабочая точка каждого вентилятора будет определяться точкой Аг
Если работает только один вентилятор (второй отключен шибером или дроссель-клапаном), то его производительность будет несколько больше, чем при параллельном соединении, но работа его будет менее экономичной, и давление также будет меньше, чем при параллельной работе.
Параллельная работа вентиляторов эффективна при пологой характеристике сети. При крутой характеристике сети параллельное подключение второго вентилятора неэффективно. Производительность совместно работающих вентиляторов мало отличается от производительности при работе одного вентилятора.
Построение суммарной характеристики вентиляторов с разными характеристиками выполняется аналогично. Однако следует иметь в виду, что при сильно отличающихся характеристиках вентиляторов возможна отрицательная производительность вентилятора с меньшим развиваемым давлением, т.е. движение воздуха через него в обратном направлении (рис. 3.53). Направление вращения рабочего колеса при этом не изменяется, и вентилятор потребляет мощность. Суммарная производительность в этом случае будет меньше производительности одного вентилятора с большим развиваемым давлением Q2.< QM.
3.10.4.	Последовательная работа вентиляторов
Последовательное включение двух или большего числа вентиляторов применяется тогда, когда давление, создаваемое одним нагнетателем, недостаточно для преодоления сопротивления сети.
При последовательном включении одно и то же количество воздуха
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
127
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 3.52. Параллельная работа двух одинаковых вентиляторов 1,2- характеристики параллельно установленных вентиляторов, 3 - характеристика совместной работы двух вентиляторов
Рис.3.53. Параллельная работа двух различных вентиляторов 1 - вентилятор 1;2- вентилятор 2; 3 - суммарная характеристика
или газа последовательно перемещается всеми вентиляторами, и давление, необходимое для преодоления сопротивления всей сети, равно сумме давлений, создаваемых каждым вентилятором. Для построения суммарной характеристики давления вентиляторов нужно при любом значении производительности суммировать значения соответствующего ей давления (рис. 3.54).
128
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Режим работы такой системы определяет точка пересечения суммарной характеристики вентиляторов с характеристикой сети (точка А). При этом вентиляторы развивают давление Р , обеспечивая производительность Q
При отключении одного из вентиляторов он будет представлять дополнительное сопротивление для работающего, т. е. характеристика сети пойдет круче. При этом давление резко снизится, но
Рис. 3.54. Последовательная работа двух одинаковых вентиляторов
1,2- характеристики параллельно установленных вентиляторов, 3 - характеристика совместной работы двух вентиляторов
будет больше давления, которое развивал нагнетатель при совмест
ной работе; производительность уменьшится; потребляемая мощность также снизится, но перегрузки электродвигателя не будет.
При включении вентиляторов с разными характеристиками возможны ситуации, когда вентилятор включается с более мощным. В этом случае его производительность может увеличиться до значений гораздо больших, чем его собственная максимальная производительность. В
этом случае он станет дополнительным сопротивлением для мощного вентилятора. Общее давление снижается по сравнению с тем, что создает при индивидуальной работе в той же сети более мощный вентилятор.
Целесообразнее использовать вентиляторы с одинаковой характеристикой. Число последовательно включенных вентиляторов может быть любым и определяется значением необходимого давления.
3.10.5.	Регулирование работы вентиляторов
Главная цель регулирования работы вентиляторов - изменение их производительности до нужной величины, так как подбор вентиляторов выполняется обычно для режима максимальной производительности.
Регулирование работы вентиляторов можно производить двумя методами: качественным, т.е. изменением их характеристик, и количественным - изменением характеристик сетей.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
129
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Качественный метод регулирования более экономичен и осуществляется путем изменения частоты вращения рабочего колеса или его геометрических параметров, а также применением направляющих аппаратов. При этом меняются характеристики вентилятора и его производительность.
Качественное регулирование производительности радиальных вентиляторов может осуществляться различными способами:
-	с постоянной частотой вращения вала приводного электродвигателя (регулирование гидромуфтой, индукторной муфтой скольжения и ременным вариатором скоростей);
-	с переменной частотой вращения вала приводного электродвигателя (многоскоростные электродвигатели, преобразователи частоты). Качественное регулирование вентилятора является идеальным с точки зрения экономичности работы. Работа вентилятора на сеть при изменении частоты вращения колеса происходит, как правило, при неизменном коэффициенте полезного действия. Изменение производительности и полезной мощности определяется по зависимостям
(3.28)
(3.29)
где Q, N, п - соответственно, производительность, мощность и частота вращения при расчетных характеристиках сети;
Q', N', п' - соответственно, производительность, мощность и частота вращения при регулировании.
Вентиляторы комплектуются электродвигателями переменного тока с частотой вращения 720, 960,1440 и 2880 об/мин.
Изменение частоты вращения рабочего колеса вентилятора при непосредственном соединении вала вентилятора и электродвигателя возможно следующими способами:
-	применением многоскоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (с переключением числа пар полюсов);
-	применением асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Частота вращения электродвигателя с фазным ротором регулируется изменением напряжения сети питания с помощью ступенчатых трансформаторных регуляторов;
130
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
-	применением автоматических регуляторов (преобразователей частоты) для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Частота вращения регулируется изменением частоты питающего тока.
При наличии промежуточной передачи частоту вращения вентилятора регулируют изменением передаточного числа. Наиболее часто применяется клиноременная передача, в которой регулирование частоты вращения производится путем изменения диаметров шкивов.
Осевые вентиляторы могут регулироваться, кроме вышеуказанных способов, поворотом лопаток рабочего колеса. Поворот лопаток колеса вентилятора фактически меняет аэродинамическую схему вентилятора, а следовательно, и его аэродинамические характеристики.
Количественный метод регулирования предполагает постоянную частоту вращения вала вентилятора; для регулирования применяются дросселирование сети, закручивание входящего в рабочее колесо вентилятора воздушного потока, устройство закрылок у конца лопаток колеса; уменьшение активной ширины колеса при помощи передвижного диска и др.
Некоторые из названных способов регулирования вентиляторов из-за своей сложности не нашли применения в вентиляционных установках систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Например, регулирование закрылками у лопаток колеса и изменение активной ширины колеса.
Наиболее простой способ - регулирование с помощью дросселирующих устройств (введение в сеть дополнительного сопротивления), получил широкое распространение, но неэкономичен и позволяет проводить регулировку только в сторону уменьшения производительности.
Осевые направляющие аппараты к вентиляторам применяются для регулирования производительности по воздуху и уменьшения пусковой нагрузки электродвигателя. Лопатки осевых направляющих аппаратов могут поворачиваться от угла 90° (всасывающее отверстие полностью перекрыто) до 0° (всасывающее отверстие полностью открыто).
3.11.	Подбор вентиляторов
Вентиляторы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках. Для выбора вентилятора необходимо знать его производительность Q и полное давление Рг
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
131
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Производительность определяется с учетом потерь или подсосов в воздуховодах. Давление вентилятора определяется по результатам аэродинамического расчета вентиляционной сети.
Выбор типоразмера вентилятора сводится, как правило, к подбору вентилятора, потребляющего наименьшее количество энергии, то есть имеющего наибольший КПД в заданной рабочей точке. Иногда превалирующим является требование минимизации габаритов, шума или другие условия.
Вентилятор выбирается в следующем порядке: по заданным значениям производительности и полного давления на характеристике вентилятора находят точку пересечения координат Q и Р (рабочую точку). В том случае, если эта точка располагается между характеристиками вентилятора, соответствующими определенной частоте вращения, то ее сносят по вертикали на нижележащую характеристику и пересчитывают систему на новое давление, соответствующее полученной рабочей точке, или же повышают ее до вышерасположенной характеристики. По принятой характеристике и заданным Q и Р находят частоту вращения рабочего колеса вентилятора п, его коэффициент полезного действия т] и потребляемую мощность N.
Рабочая точка должна находиться в пределах рабочего участка характеристики вентилятора, т.е. т] > 0,9	.
Требуемую мощность на валу электродвигателя определяют по зависимости
7 7П’ КВТ’	(3 30)
гдеРг- полное давление вентилятора, Па;
Q - производительность (объемный расход) вентилятора, м3/с;
г] - полный КПД вентилятора в рабочей точке;
т] - КПД передачи, принимаемый по табл. 3.5.
Установочная мощность электродвигателя N
Nv = K3-N3, кВт,	(3.31)
гдеР3- коэффициент запаса мощности, принимаемый по табл. 3.6.
При температуре окружающей среды для электродвигателя 45 °C установочную мощность N следует увеличить на 8%, а при 50 °C - на 15%. При перемещении воздуха с механическими примесями установочная мощность электродвигателя увеличивается на 20%.
132
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.5
Значения КПД передачи
Передача	КПД передачи,
Непосредственная насадка колеса вентилятора на вал электродвигателя	1
Соединение вала вентилятора и электродвигателя с помощью муфты	0,98
Клиноременная передача	0,95
Таблица 3.6
Коэффициенты запаса мощности
Мощность на валу электродвигателя, кВт	Коэффициент запаса мощности, К3	
	радиальные вентиляторы	осевые вентиляторы
<0,5	1,5	1,2
0,51-1	1,3	1,15
1,01-2	1,2	1,1
2,01-5	1,15	1,05
>5	1,1	1,05
3.12. Практикум
Пример 1.
Определить тип радиального вентилятора, имеющего при стандартных условиях следующие характеристики:
производительность	- Q = 1300 м3/ч;
полное давление	- Ру = 620 Па;
диаметр рабочего колеса	- D = 0,25 м;
частота вращения колеса	- п = 2750 об/мин.
Решение.
Тип вентилятора определяется по величинам коэффициента полного давления и быстроходности.
Коэффициент полного давления вентилятора
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
133
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Л В п 0,25 2750
и = —gQ— =--------gQ------= 36,00 м/с - окружная скорость рабочего
колеса;
2 620 0 797
1,2 36
Быстроходность вентилятора Q п
Q = 1300/3600 = 0,3611 м3/с - производительность вентилятора;
_0,36111/2 2750
У~~ (62О/9,8)3/4
= 73,67;
= 74
Стократная величина коэффициента полного давления на режиме максимального полного КПД - 100  гр = 100  0,797 = 80.
Ответ: По каталогу вентиляторов ОАО «МОВЕН» определяем, что поставленным условиям более всего удовлетворяет радиальный вентилятор ВР-86-77.
Пример 2.
Радиальный вентилятор при стандартных условиях имеет следую-
щие характеристики:
производительность полное давление диаметр рабочего колеса частота вращения колеса полный КПД вентилятора
Определить аэродинамические параметры вентилятора при температуре перемещаемого воздуха f = 100 °C.
-	Q = 3,611 м3/с;
-	Рг= 1200 Па;
-	D = 0,63 м;
-	п = 1435 об/мин;
-	?; = 0,835.
Решение.
Пересчет аэродинамических характеристик вентилятора на плотность перемещаемого воздухар' проводится по зависимостям (3.19) -(3.26):
полное давление
134
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Pv=Pv
Па;
р '
353	353
р = 9тУ z = 97а i nn кг/м3 “ плотность перемещаемого воздуха при ! J ' I Z J т luv
температуре t;
Р\,=1200
/0,946 \ \ !’2 /
= 946 Па;
производительность
£>' = £> = 3,611 м3/с;
полный КПД
Т]' = Т] = 0,835;
мощность, потребляемая вентилятором р' N'=N кВт;
Г
где N - мощность, потребляемая вентилятором при стандартных условиях, кВт;
N=^-, кВт;
Ny = Py-Q  10‘3= 1200'3,611' 10‘3 = 4,333, кВт - полезная мощность вентилятора при стандартных условиях;
.. Nv 4,333 е
N ~ г] _о,835 -5>19кВт;
N' = 5,19 •	= 4,09 кВт;
P'V Q' 946 3,611 „ nn или# -1000	"1000 0,835 -4’09кВт'
Пример 3.
Подобрать радиальный вентилятор исполнения 1, имеющий при стандартных условиях производительность - Q = 13000 м3/ч и полное давление - Ру = 1200 Па.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS'>\
135
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Решение.
Принимаем к установке радиальный вентилятор типа ВР-86-77. По техническим характеристикам этого типа вентиляторов (приложение 1) предварительно принимаем вентилятор номер 6,3 (ВР-86-77-6,3) с диаметром рабочего колеса/) = 1,05-/)нам, имеющий диапазоны параметров: производительность - Q = 83004-17500 м3/ч; полное давление -Pv= 14304-1940 Па.
По индивидуальной аэродинамической характеристике вентилятора ВР-86-77-6,3 в соответствии с рекомендациями раздела 3.11 определяем рабочую точку вентилятора (точка А на рис. 3.55) и на
ходим:
производительность
-£ = 13000 м3/ч;
(2 = 3,611 м3/с);
-Рг=1390 Па;
-	п = 1435 об/мин;
-	7] = 0,805;
—	7] =0,815;
-	TV =7,5 кВт.
полное давление частоту вращения колеса полный КПД вентилятора максимальный полный КПД вентилятора установочную мощность электродвигателя
Проверяем значение полного КПД рабочей точки 7] = 0,805 > 0,9 71 пт = 0,9-0,815 = 0,734.
Рассчитаем установочную мощность электродвигателя по зависимостям (3.30), (3.31)
Л. Pv Q .. 1390 3,611 Л*"ЛЧ000 7 7П " 1,1 1000 0,805 1 -&’ЬбкВт
Установочная мощность стандартного электродвигателя N = 7,5 кВт.
Пример 4.
Вентилятор ВР-86-77-4 с диаметром рабочего колеса D = DH0M при стандартных условиях имеет следующие характеристики:
производительность	- Q = 6700 м3/ч;
полное давление	- Р = 1900 Па;
частота вращения колеса	- п = 2850 об/мин;
полный КПД вентилятора	- 7] = 0,78.
Определить частоту вращения рабочего колеса, необходимую для получения производительности Q' =2000 м3/ч. Найти аэродинамические параметры вентилятора при этой частоте вращения.
136
Генеральный спонсор — спичого5-У\
Учебная библиотека АВОКСеверо-Запад
*	11111 Т I 11
t-20"C 50 70 100	200	400 Р^.Па
Рис. 3.55. Индивидуальная аэродинамическая характеристика вентилятора ВР-86-77-6,3
Решение.
Необходимая частота вращения определяется из зависимости (3.28) п'=п ^-=2850 ^^- = 850 об/мин.
Аэродинамические параметры вентилятора при частоте вращения п' = 850 об/мин:
полное давление
, ’ \2
=1900
/ 850
^2850
2
| =169 Па;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
137
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
полный КПД
TJ' =Т] = 0,78;
мощность, потребляемая вентилятором . г ,з N’ =N - (—|, кВт, \п )
где N - мощность, потребляемая вентилятором при стандартных условиях, кВт;
PVQ 1900 1,861 ” “1000 7  1000 0,78 -4>эзкьт’ / 850 \3 ^=4>53 =°>12квт’
или
Q “3600 _0>556м /с,
Pv Q' 169 0,556 _ 1О _ N “1000 rf “1000 0,78 -°>12кВт'
Пример 5.
В сеть, характеризуемую параметрами: полные потери давления -Р = 700 Па; производительность - Q = 12000 м3/ч, включены параллельно два вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего колеса D = DHOM.
Построить суммарную характеристику двух вентиляторов и определить фактическую рабочую точку.
Решение.
При параллельном включении вентиляторов в сеть суммарная производительность равна (21+2 = Q\ + Q? а суммарное давление - Р 2 = Р = Р . По аэродинамической характеристике вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего колеса D = DHOM (приложение 1) строится суммарная характеристика. Результаты расчета приведены в табл. 3.7 и на рис. 3.56.
138
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 3.7
Построение суммарной аэродинамической характеристики двух параллельно работающих одинаковых вентиляторов
Q,, м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
01+г.м7ч	7400	9200	10600	12000	14000	16000	17700
Л^.Па	800	825	800	760	680	590	465
По заданным исходным данным определяется характеристика сети К\
Q = 12000/3600 = 3,333 м3/с;
К =Ц= 700 , = 63(Па-с2)/м6 Q 3,333
и по зависимости (3.27) строится графикР^-f(Q) (табл. 3.8, рис. 3.56).
Таблица 3.8
Построение характеристики сети
Q, м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Q, м3/с	1,028	1,278	1,472	1,667	1,944	2,222	2,458
Р_, Па	67	103	137	175	238	311	381
Q, м3/ч	7400	9200	10600	12000	14000	16000	17700
Q, м3/с	2,056	2,556	2,944	3,333	3,889	4,444	4,917
Р,Па	266	412	546	700	953	1244	1523
При параллельном включении вентиляторов в сеть режим работы будет определяться точкой пересечения суммарной характеристики вентиляторов и характеристики сети (точка А). По графику (рис. 3.56) находятся параметры фактической рабочей точки А:
производительность	- Q = 12370 м3/ч;
полное давление	- Р = 745 Па.
Пример 6.
В сеть, характеризуемую параметрами: полные потери давления -Р = 1400 Па; производительность - Q = 6000 м3/ч, включены последовательно два вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего колеса D = DtmM.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
139
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
3000	5000	7000	9000	11000	13000	15000	17000
Q, м3/ч
Рис. 3.56. Параллельная работа вентиляторов ВР-86-77-5 в сети
Построить суммарную характеристику двух вентиляторов и определить фактическую рабочую точку.
Решение.
При последовательном включении вентиляторов в сеть суммарная производительность равна (91+2 = Q\ = б2. а суммарное давление - PV}+2 = Ру +Руг. По аэродинамической характеристике вентилятора ВР-86-77-5 с номинальным диаметром рабочего колеса D = DHOM (приложение 1) строится суммарная характеристика. Результаты расчета приведены в табл. 3.9 и на рис. 3.57.
Таблица 3.9
Построение суммарной аэродинамической характеристики двух последовательно работающих одинаковых вентиляторов
el+2=Qt=q2. мз/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Р =Л„Па м	'2	800	825	800	760	680	590	465
Р =Р +Р , Па	1600	1650	1600	1520	1360	1180	930
140
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
По заданным исходным данным определяется характеристика сети К
2 = 6000/3600= 1,667 м3/с;
К = Д = 1400, = 504(Па-с2)/м6
2 1.66Т
и по зависимости (3.27) строится графикР=f(Q) (табл. 3.10, рис. 3.57).
Таблица 3.10
Построение характеристики сети
Q, м3/ч	3700	4600	5300	6000	7000	8000	8850
Q, м3/с	1,028	1,278	1,472	1,667	1,944	2,222	2,458
Р, Па	533	823	1092	1400	1905	2488	3272
Q , М3/ч
Рис. 3.57. Последовательная работа вентиляторов ВР-86-77-5 в сети
ты будет определяться точкой пересечения суммарной характеристики вентиляторов и характеристики сети (точка А). По графику (рис. 3.57) находятся параметры фактической рабочей точки А:
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
141
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
производительность	-£> = 6190 м3/ч;
полное давление	- Ру= 1490 Па.
Пример 7.
Какая мощность электродвигателя необходима для радиального вентилятора исполнения 1 производительностью Q = 35000 м3/ч и полным давлением Р = 1100 Па, если полный КПД вентилятора т] = 0,75.
Решение.
Требуемая мощность на валу электродвигателя
/у ___Pv _____кВт
1000 7 Пп ’
гдеРг- полное давление вентилятора, Па;
Q - производительность (объемный расход) вентилятора, м3/с;
Q = 35000/3600 = 9,722 м3/с;
т] - полный КПД вентилятора в рабочей точке;
7]=} - КПД передачи (принимается по табл. 3.5 для непосредственной насадки рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя);
1100 9,722
^”1000 0,75 1 -14>26кВт.
Установочная мощность электродвигателя
Ny = K3-N„ кВт,
где К3 = 1,05 - коэффициент запаса мощности, принимаемый по табл. 3.6;
/V = 1,05-14,26= 15 кВт. г
Ответ: Установочная мощность стандартного электродвигателя N =15 кВт.
V
142
Генеральный спонсор — спичоко5-У\
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
4.	КОМПРЕССОРЫ
4.1.	Поршневые компрессоры
Компрессоры выпускаются свыше 500 типоразмеров производительностью от 2,8 10‘5 до 200 м3/с, давлением до 250 МПа и мощностью от нескольких Вт до 40 тыс. кВт.
По принципу действия все многообразие компрессорных машин можно подразделить на объемные, динамические и струйные. В объемных компрессорах (рис. 4.1.1) передача энергии от двигателя к газу происходит в рабочей камере, периодически изменяющей объем из-за перемещения двигателем привода одной или нескольких ее стенок. В процессе изменения объема камера поочередно соединяется с полостью низкого и высокого давления газа. Некоторое время камера отсоединена от обеих полостей.
В процессе изменения объема камера поочередно соединяется с
полостью низкого и высокого давления газа, а некоторое время оказывается отсоединенной от обеих полостей. За полный период изменения 6	объема камеры газ, находя
Рис. 4.1.1. Схема поршневого компрессора: 1 - всасывающий патрубок, 2 - всасывающий клапан, 3 - шатун, 4 - коленчатый вал, 5 - нагнетательные клапаны, 6 - нагнетательный патрубок
щийся в ней, переместится из полости низкого в полость высокого давления. К объемным компрессорам относятся все виды поршневых, винтовых и роторных машин.
Все многообразие компрессоров можно подразделить
на следующие группы по создаваемым ими давлениям нагнетания (давление перед всасывающим патрубком принято равным атмосферному):
•	миникомпрессоры, создающие давление до 1 МПа;
•	компрессоры низкого давления (общепромышленного или общего назначения), сжимающие газ до 1,5 МПа;
•	компрессоры среднего давления, сжимающие газы до 10 МПа;
•	компрессоры высокого давления, создающие давление до 100 МПа;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
143
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
•	компрессоры сверхвысокого давления повышают давление газа выше 100 МПа.
По производительности компрессоры подразделяются на следую
щие группы:
•	миникомпрессоры, производительность которых изменяется от 3-104 до 0,01 м3/с;
•	компрессоры малой производительности с диапазоном ее изменения от 0,01 до 0,1 м3/с, давление нагнетания до 1,5 МПа;
•	компрессоры средней производительности с диапазоном ее изменения от 0,1 до 1 м3/с;
•	компрессоры большой производительности (выше 1 м3/с).
Для получения высоких и сверхвысокихдавлений газа (100-350 МПа) при сравнительно небольших производительностях используются в ос
новном поршневые компрессоры.
Поршневые компрессоры были изобретены первыми и являются самыми распространенными из всех компрессоров. Поршневые компрессоры очень разнообразны: одинарного и двойного действия, со смазкой и бессмазочные, с разным числом цилиндров.
Схема поршневого компрессора показана на рис.4.1.1 .а.
Для примера приведем поршневой компрессор серии LE/LT шведской фирмы «Atlas Сорсо»:
Серия компрессоров LE/LT при производительности от 2,70 до
Рис. 4.1.1.а. Поршневой компрессор марки «Атлас Копко» V-образной конфигурации (вид в разрезе).
28,90 л/с и давлении 10, 15, 20 и 30 бар - покрывает определенные потребности широкого круга конечных пользователей. Для увеличения срока службы используется V-образная конструкция и применены легкие материалы для снижения вибрации и улучшения теплоотвода.
Чугунный коленвал и охлаждающий вентилятор поддерживаются мощными подшипниками качения, обеспечивая длительный срок службы и гладкую и бесшумную эксплуатацию.
144
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Уровни остаточного содержания масла являются очень низкими (< 01 г/кВт/ч), делая установки идеальными для непрерывно действующих основных промышленных применений. В комбинации с качественными воздушными продуктами компании Atlas Copco, такими, как фильтры серии DD/PD, осушители холодильного типа серии FD и осушители адсорбционного типа серии CD, они образуют высококачественные воздушные комплексы для области применений, где необходим сжатый воздух.
Объемная производительность i деляется по формуле, м3/с
Рис. 4.1.1. б. Поршневой компрессор LE/LT «Атлас Копко» на ресивере
теоретическом процессе опре-
V= S  F  O) = V-о),
1 max	h
где/7- площадь поршня, м2;
S - максимальный ход поршня, м;
о - частота вращения вала, с-1;
Vf=F  S - объем среды, описываемой поршнем заход, м3;
VT=VJt • 0) - объем, описываемый поршнем за секунду, м3/с.
Массовая производительность компрессора при теоретическом процессе определяется по формуле, кг/с,
тт~Рн где сн - плотность газа перед всасывающим патрубком компрессора, кг/м3.
Рассмотрим изменение энергии единицы массы газа при его перемещении через компрессор
de -	+ g ^г-ds + -j~-ds + ^^-ds,	(4.1.1)
dT ds pds ds
где de - приращение удельной энергии газа date/кг;
и' - скорость потока, м/с;
т - время, с;
g- ускорение свободного падения, м/с2;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
145
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
z- положение центра тяжести элемента газа над плоскостью сравнения, м; h - удельные затраты энергии на преодоление потоком газа сил трения и местных сопротивлений;
s - путь газа, м.
Интегрируем уравнение (4.1.1) почленно
2	2
f	%ds = f	^wdr = ^2Z^L,
J	Л	J	Л	2
S1	Т1
где и'2 и и’ - скорость газа на выходе и входе в компрессор.
В поршневых компрессорах скорости газа на входе w и выходе и', из компрессора невелики и близки по значению. Поэтому изменением кинетической энергии можно пренебречь по сравнению с другими слагаемыми.	с
Л2
/ «У^ = (^2-21)«, 51
где Z; и Z, - положение центра тяжести элемента газа над плоскостью сравнения при входе и выходе из компрессора.
Так как входной и выходной патрубки компрессора располагаются на близких уровнях, этим изменением также можно пренебречь.
S2	р2	Т2
J №*' f%~ f	(4 ’ 2)
s,	f, T,
Давление P зависит от времени т и места положения элемента в проточной части. Полный дифференциал давления определяется по формуле, dp = ds + dr, ds дт следовательно,
Х^^.Х^, р ds р рдТ ’
Р2	\
f ~j>dP= Р1	РН
где v- переменный удельный объем, м3/кг. При теоретическом процессе рабочая камера герметична, нет теплообмена между газом и стенками. Следовательно, процесс сжатия можно считать адиабатическим. Выразим переменный удельный объем
146
Генеральный спонсор — спичоко5'У\
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
v через параметры газа в начале всасывания и переменное давлениер v =Vv\pv/pj'\
тогда
1/fc dp Ук f1 dp к
JVH PK Чтк = Рн vhJ ~^k = khPK VK ри	P p ри P
Примем следующие допущения:
изменения давления газа перед всасывающим и после нагнетательного патрубка отсутствуют (др/дт=0), поэтому второй интеграл в уравнении (4.1.2) равен нулю;
потери на трение отсутствуют.
В этом случае
/^*-0.
Таким образом, приращение удельной энергии газа при прохождении через компрессор будет равно
Ри	к — 1
ei-2= fvdp=\k/(k-l)]pHvH(pk/pH) к -1. рк
Рис. 4.1.2. Изменение давления, создаваемого компрессором в зависимости от объема цилиндра
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
147
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Приращение энергии газа при прохождении через компрессор будет
Е,.^[к/(к-1)\
т pH vH-
к-1
(Pi/Рн) t
где т - масса проходящего газа, кг.
Подводимая мощность должна быть индикаторной. Она расходуется на сжатие-расширение газа, а также на преодоление трения в деталях механизма двигателя.
.АГ =[*/(fc-l)] р„ V„ (pt/p„)
к-1
N-[k/(k-1)| р„ (п а> %) (й/р„) *
где к - показатель адиабаты, равный для одноатомных газов 1,667; для двухатомных - 1,4; для трехатомных - 1,29; обычно для воздуха принимается А’=1,4;
VH~ производительность компрессора, м3/с;
объем цилиндра компрессора, м3;
п - количество цилиндров;
р = 176,5  (1/тя+ итК)- средняя плотность перемещаемой среды, кг/м3; о - частота вращения коленчатого вала, с-1.
Реальный рабочий процесс компрессора отличается от теоретического тем, что практически ни одно из принятых допущений не соблюдается. Кривая изменения давления в зависимости от объема цилиндра приведена на рис. 4.1.2.
На этом рисунке обозначены: Рпв - давление в плоскости всасывания; Рпн~ давление в плоскости нагнетания; Рпц- давление в плоскости цилиндра; 1-2 - сжатие; 2-3 - нагнетание; 3-4 - расширение; 4-1 - всасывание газа.
Прямоугольник, образованный изобарами PH=const, PK=const и изохорами V =const, V=const, отображает теоретическое изменение термодинамических параметров рабочей среды; а кривая 1-2-3-4-1 -реальное изменение параметров.
148
Генеральный спонсор — спичокоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 4.1.1
Характеристики поршневых компрессоров
Наименование параметров	Тип компрессора						
	ПК -1,75	ПК -3,5	ПК -5,25	пк- 1,75М	ПК - 2,5М	ПК -3,5М	пк-5,25М
Число цилиндров, п	2	4	6	2	2	4	4
Производительность Vh, м3/с	0,03	0,058	0,087	0,03	0,04	0,058	0,087
Конечное избыточное давление Рк, МПа	0,7 (кратковременно 0,9)						
Частота вращения коленчатого вала, с1	25			16	25	16	25
Мощность на валу компрессора, кВт	13,3	25	35	11	16	21,5	33
Пример 1.
Определить мощность, потребляемую поршневым четырехцилиндровым компрессором, производительностью 0,058 м3/с, создающим давление 0,7 МПа. Начальное давление 0,1 МПа, начальная температура воздуха 25°С, конечная температура - 60°С. Частоту вращения коленчатого вала принять 25 с-1.
Решение.
Определение средней плотности воздуха
р =176,5 (\/Ти+ \/Тк) =
= 176,5 [1/(25,0 +273)+1/(60,0 + 273)] =1,12 кг/м3.
Определение потребляемой мощности
N =[к /(к-1)] n СО рн р VH- (рК/рн)
к-1
I к -1
N -[1,4/(1,4 1)] -4 -25 0,1 175,6 [273 + 25 + 273 + 60;
1,4 - 1
0,058 |(0,7 /0,1) м
-1=4 кВт
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
149
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Пример 2.
Определить потребляемую мощность компрессора типа ПК - 3,5, производительностью 3,5 м3/мин, при числе цилиндров 4, частоте вращения коленчатого вала 25 с-1. Конечное давление, создаваемое компрессором, 0,9 МПа. Температура среды в процессе прохождения через компрессор меняется от 20 °C до 75 °C. Начальное давление равно 0,1 МПа.
Пример 3.
Определить потребляемую мощность компрессора типа ПК - 5,25, производительностью 5,25 м3/мин, при числе цилиндров 6 и частоте вращения коленчатого вала 25 с-1. Конечное давление, создаваемое компрессором, 1,2 МПа, начальное 0,05 МПа. Изменение температуры пере-качиваемой через компрессор среды 20-80 °C.
Пример 4.
Определить расход среды, м3/с, создаваемый компрессором типа ПК - 1,75, который потребляет мощность на валу 13,3 кВт. Число цилиндров - 2, создаваемое конечное давление 0,7 МПа, начальное 0,1 МПа. Частота вращения коленчатого вала 25 с1. Температура перекачиваемой среды увеличивается от 25°С до 95°С.
4.2.	Ротационные компрессоры
К ротационным компрессорам относятся: пластинчатые компрессоры, водокольцевые, восьмерочные, винтовые (безмасляные и с нагнетанием жидкости в камеру сжатия) и спиральные компрессоры.
4.2.1.	Пластинчатые компрессоры
На рис. 4.2.1. приведена схема пластинчатого компрессора. Он состоит из ротора 1, установленного эксцентрично внутри корпуса (статора) 2. В роторе выполнены радиальные прорези, в которые свободно вставлены стальные пластины (шиберы) 3. Вокруг ротора образуется серповидное пространство S-S. Это пространство делится на замкнутые объемы 4, в которых газ переносится из области всасывания в область нагнетания. Такая схема компрессора обладает хорошей динамической уравновешенностью и позволяет сообщить ротору высокую частоту вращения и соединить машину непосредственно с электродвигателем с частотой вращения до 1500 об/мин. Степень
150
Генеральный спонсор — cnuNDFos'/X
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
сжатия таких компрессоров достигает 5-6. При степенях сжатия выше 1,5 необходима водяная рубашка охлаждения 5.
Для компрессора с ротором диаметром D, имеющего Z пластин толщиной д и эксцентриситете е, при частоте вращения ротора п расход газа будет равен
7=А()(тг • D-d  Z) • I  e  n/60, m3/c,
Рис. 4.2.1. Схема пластинчатого компрессора
гдеА(| - коэффициент подачи, имеющий значение 0,5-0,8 и зависящий от степени сжатия компрессора.
Регулирование расхода газа обычно осуществляют путем изменения частоты вращения, наибольшая глубина регулирования составляет около 50% номинала.
4.2.2.	Водокольцевые компрессоры
Схема водокольцевого компрессора показана на рис. 4.2.2. Рабочее колесо А с лопатками, неподвижно закрепленными на колесе, вставлены в корпус В с некоторым эксцентриситетом. При вращении рабочего колеса жидкостное кольцо образует свободную поверхность. Рабочее пространство 1-4 возрастает, в результате чего через всасывающее отверстие Е поступает газ. Вторая половина объема (пространство 5-8) уменьшается, происходит сжатие газа и выталкивание его через нагнетательное отверстие F. Роль корпуса в таком компрессоре выполняет жидкостное кольцо, в которое погружаются лопатки вращающегося ро-
тора.
Для компрессора с ротором длиной / и числом лопаток Z, имеющих толщину д и высоту h, при частоте вращения п, об/мин, теоретический объем поступающего газа будет равен
 D-d  Z)  1  е  п/60, м3/с.
Действительное количество газа,
Рис. 4.2.2. Схема
водокольцевого компрессора
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
151
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
подаваемое компрессором, будет меньше вследствие того, что при сжатии жидкостного кольца давление в этой части будет больше, а толщина кольца - меньше.
На рис. 4.2.3 произведено сравнение потребляемой мощности двух компрессоров (пластинчатого и водокольцевого).
Рис. 4.2.3. Сравнительные мощностные характеристики компрессоров:
1 - пластинчатый: 2 - водокольцевой
Как видно, водокольцевые компрессоры при одном и том же расходе создают давление больше, чем пластинчатые. Поэтому последние экономически более выгодны.
Водокольцевые компрессоры используются там, где требуются сравнительно небольшие давления (до 105 Па). Однако они достаточно эффективны и используются
как вакуум-насосы. В этом случае они создают разряжение до 98%.
4.2.3.	Компрессоры с восьмеричными роторами
К машинам с восьмеричными роторами относится компрессор, схема которого приведена на рис. 4.2.4 Он состоит из корпуса 1 эллиптической формы, имеющего всасывающий 3 и нагнетательный пат-,	рубок 6. В корпусе симметрично
Рис. 4.2.4. Схема компрессора с восьмеричным ротором
горизонтальной оси расположены два ротора 5, имеющие форму восьмерок. Роторы жестко связаны с валами и вращаются с равными угловыми скоростями, но в противоположные стороны. Положение роторов на рис. 4.2.4 соответствует моменту всасывания газа в полость 2 между правым ротором и стенкой корпуса. Всасывание прекратится в тот момент, когда ротор займет вертикальное положение. Левый ротор в это время расположится перпендикулярно правому,
152
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
т.е. примет горизонтальное положение. При дальнейшем вращении правого ротора по стрелке, показанной на рисунке, полость 2 сообщается с нагнетательным пространством 7 и полостью 4 между левым ротором и стенкой корпуса. Тогда сжатый газ из пространства? переходит в полость 4, сжимая находящийся там газ, только поданный левым ротором, повышая его давление. Когда же левый ротор, вращаясь по часовой стрелке, займет вертикальное положение, начнется выталкивание сжатого газа. Таким образом, когда в полости 2 идет всасывание газа, в нагнетательном пространстве 7 и полости 4 происходит сжатие газа и его выталкивание.
На рис. 4.2.5 приведена теоретическая характеристика рассматриваемого типа компрессора.
На характеристике обозначены:
ab - линия всасывания, cd - линия Д	Д Д
нагнетания, Ъс - линия выравнива-	’vyy/
ния давления, be - линия сжатия,
da - линия падения давления после
выталкивания газа. Площадь abed у	у
представляет собой работу, требу- —----------------------------►
емую ДЛЯ Сжатия газа, находяще- Рис.,4.2.5. Характеристика компрессора с гося в плоскости сжатия. Заштри-	восьмеричным ротором
хованная часть диаграммы характеризует работу, которая теряется при сжатии газа.
Теоретический объем газа, всасываемый компрессором за один оборот, определяется по формуле
V =4 • F  I,
где/Д - площадь 4 между ротором и корпусом, м2, /-длинаротора, м.
Объем, описываемый ротором за один оборот, равен четырехкратному рабочему объему.
Действительный объем всасываемого газа с учетом КПД равен
гдеА0- объемный КПД компрессора, п - частота вращения привода, об/мин.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
153
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Традиционно, и как было рассмотрено выше в данном параграфе, воздуходувки конструировались на базе двухлопастных роторов. В настоящее время основными рабочими элементами серии ZL ротационных воздуходувок объемного сжатия «Атлас Копко» являются трехлопастные роторы, которые отличаются более
Рис.4.2.6. Разрез винтового компрессора ВЫСОКОЙ энергоэффективностью И плавным потоком по сравнению с обычными воздуходувками. Для максимального снижения пульсаций в корпусе камеры (область сжатия) проточены специальные каналы. Происходит процесс частичного перетекания воздуха из одной области в другую. Такая конструкция увеличивает срок службы гибких элементов в системе аэрации, а также предохраняет пневматический транспорт от нежелательных пульсаций. Снижение пульса также положительно сказывается на самом механизме: снижение нагрузки увеличивает продолжительность срока службы подшипников, снижается уровень вибрации.
Рабочий элемент (представленный на рис. 4.2.6.а) состоит из двух трехлопастных роторов, вращающихся внутри камеры овальной формы. Двигатель приводит в движение роторы с помощью механизма синхронизации. Оба ротора вращаются с одинаковой скоростью в противоположных направлениях.
Воздуходувка не является объемным компрессором, так как она работает без внутреннего сжатия. Воздуходувки обычно бывают бессма-зочными. В них используется воздушное охлаждение. Низкий КПД ограничивает область применения. Они используются там, где требуется низкое давление. Сжатие происходит в одну ступень, хотя производятся двух- и трехступенчатые модели. Воздуходувки часто используются в качестве вакуумных насосов и для пневматического транспорта.
ZL-воздуходувки марки «Атлас Копко» охватывают диапазон производительности от 100 до почти 8300м3/час, при избыточном давлении до 1000 мбар.
На рис. 4.2.6.б представлена ротационная воздуходувка «Атлас Копко» объемного сжатия серии ZL производительностью 1200 м3/час.
154
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 4.2.6.O. Ротационная воздуходувка «Атлас Колко» объемного сжатия ZL 1200
Рис. 4.2.6.а. ZL-элемент
4.2.4.	Винтовые безмасляные компрессоры
Схема винтового компрессора показана на рис. 4.2.7. Эта машина имеет два ротора 1 с параллельными осями, вращающихся с небольшими зазорами в корпусе 2 и связанных между собой парой шестерен 3.
Роторы винтового компрессора представляют собой цилиндрические шестерни с малым числом винтовых зубьев. Зацепление зубьев циклоидальное точечное, при этом у одного из роторов зубья лежат целиком вне начальной окружности и имеют выпуклый профиль, а у другого - внутри начальной окружности и имеют вогнутый профиль (см. рис. 4.2.7). Подвод и отвод газа производится через патрубки, расположенные на двух проти
воположных углах корпуса, так что газ проходит через компрессор в диа
гональном направлении. При вращении роторов газ в плоскостях А и В, ограниченных поверхностями роторов, корпуса и линией соприкосновения роторов, перемещается в осевом направлении со стороны всасывания к стороне нагнетания. Эти
Рис. 4.2.7. Схема винтового компрессора
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
155
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
компрессоры работают с частотой вращения 1000-10000 об/мин. Подача газа лежит в пределах 0,5-300 м3/мин. Создают давления выше 2.105 Па, при КПД выше, чем у других типов компрессоров.
В первых винтовых компрессорах, так называемых бессмазочных
компрессорах или компрессорах с сухим сжатием, винт имел симметричный профиль, и в камере сжатия не использовалась жидкость. В конце 1960-х годов были внедрены высокоскоростные бессмазочные винтовые компрессоры с асимметричным профилем винта. Новый профиль винта, благодаря уменьшению внутренней утечки, позволил значительно повысить КПД.
В компрессорах с сухим сжатием для синхронизации вращающихся навстречу друг другу роторов используется внешняя зубчатая передача. Так как роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом компрессора, в камере сжатия отдельной смазки не требуется. Поэтому в сжатом воздухе совершенно отсутствует масло. Роторы и корпус изготавливаются с высокой точностью, чтобы уменьшить утечку воздуха со стороны нагнетания в сторону впуска. Полное отношение давлений ограничивается разностью температур на впуске и выпуске. Поэтому бессма
зочные винтовые компрессоры зачастую изготавливаются с несколькими
Рис. 4.2.7.а. Ступень безмасляного винтового компрессора компании «Атлас Копко» Шейки ведущего и ведомого роторов закреплены в корпусе, который оснащен рубашкой с водяным охлаждением. Передний ротор с четырьмя выступами является ведущим и присоединен к редуктору. Дальний ротор с шестью выступами является ведомым. Он удерживается на месте синхронизирующим устройством. Уникальное углеграфитное покрытие предотвращает коррозию ротора
ступенями.
Для примера приведем винтовой безмасляный компрессор серии Z шведской фирмы «Atlas Сорсо»:
Компрессор ZR - это безмасляный двухступенчатый винтовой компрессор с водяным охлаждением, высокой энергоэффективностью и низким уровнем шума (70 дБ). Все элементы компрессора «Атлас Копко» смонтированы на собственной силовой раме, компрессор оснащен всеми соединительными патрубками и трубопроводами, а также ручной и автоматичес
156
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
кой системами слива конденсата. В состав компрессора входят: два расположенных последовательно компрессорных элемента с приводом от электродвигателя через редуктор, полностью закрытый электродвигатель, а также системы смазки, охлаждения, регулирования и контроля. Компрессор помещен в звукоизолирующий корпус, в который вмонтирован шкаф электроавтоматики с русифицированным микропроцессорным модулем Elektronikon® и встроенным
Рис. 4.2.7.6. Безмасляныйдвухступенчатый винтовой компрессор «Атлас Копко» ZR55-90VSDFF
адсорбционным осушителем сжатого воздуха, обеспечивающим на выхо
де сухой сжатый воздух с температурой точки росы до -40°С. Эта компоновка «все-в-одном» снижает потребность в площади при установке компрессора, обеспечивает единую точку привода электроэнергии, что также обеспечивает экономию расходов при монтаже компрессора.
На рис.4.2.7.6. представлена модель безмасляного двухступенчатого винтового компрессора «Атлас Копко» ZR55-90 VSD FF производительностью до 13м3/мин, максимальным давлением до 10,4 бар и габаритами 2550x1376x1980м м.
4.2.5.	Спиральные компрессоры
Спиральный компрессор (рис. 4.2.7.в) является разновидностью бессмазочного ротационного объемного компрессора, т.е. он сжимает определенное количество воздуха в постепенно уменьшающемся объеме. Компрессорный элемент состоит из неподвижной спирали в корпусе элемента, приводимой двигателем подвижной эксцентричной спирали. Спирали смонтированы со сдвигом по фазе на 180° так, чтобы они образовыва-
Рис. 4.2.7. в. Спиральный компрессор SF «Атлас Копко» (вид в разрезе)
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
157
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 4.2.7. г. Спиральный компрессор SF4 «Атлас Копко» на ресивере
ли воздушные полости с изменяющимся объемом. Это обеспечивает радиальную устойчивость компрессорного элемента. Утечка уменьшается до минимума, так как разность давлений между воздушными полостями меньше разности давлений во впускных и выпускных каналах. Подвижная спираль приводится в движение коленчатым валом с коротким рабочим ходом и движется эксцентрично относительно центра неподвижной спирали. Впускной канал находится в верхней части корпуса элемента. Когда подвижная спираль
движется против часовой стрелки, воздух всасывается, захватывается одной из воздушных полостей и сжимается, двигаясь по направлению к центру, где расположены выпускной канал и обратный клапан. Цикл сжатия продолжается в течение 2,5 оборота, что фактически обеспечивает постоянный воздушный поток без пульсаций. Процесс относительно бесшумный и почти без вибрации, так как не возникает переменного вращающего
момента, как, например, в поршневом компрессоре.
Одна из разновидностей спиральных компрессоров марки «Атлас Копко» серии SF, производительностью 0,4 м3/мин и максимальным давлением Юбар, представлена на рисунке 4.2.7.г.
4.2.6.	Компрессоры винтовые с нагнетанием жидкости в камеру сжатия
Винтовые компрессоры с нагнетанием жидкости охлаждаются и смазываются жидкостью, которая нагнетается в камеру сжатия, а также зачастую и в подшипники компрессора. Жидкость предназначена для охлаждения и смазки компрессорного элемента, а также для уменьшения обратной утечки воздуха в сторону воздухозабора.
В настоящее время для этих целей чаще всего используется масло из-за его хороших смазочных свойств, но могут применяться и другие жидкости, например, вода. Винтовые компрессорные элементы с нагнетанием жидкости могут изготавливаться с большим отношением сжатия,
158
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
и поэтому для давлений до 13 бар обычно достаточно одной ступени сжатия. Малая обратная утечка в элементе означает также, что эффективно работают даже относительно небольшие компрессоры.
На рисунке 4.2.7.Д представлена модель маслосмазываемого винтового компрессора GA-7 марки «Атлас Копко», производительностью 1м3/мин и максимальным давлением 10 бар.
4.3.	Турбокомпрессоры
Принципиально турбокомпрессор можно представить как несколько последовательно соединенных на одном валу радиальных вентиляторов (или осевых). Между ступенями для повышения КПД устанавливаются направляющие аппараты. Турбокомпрессор по сравнению
Рис. 4.2.7.д. Маслосмазываемый винтовой компрессор GA7 марки «Атлас Копко» одноступенчатого сжатия на ресивере
Рис. 4.2.8. Турбокомпрессор
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
159
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
с другими компрессорами более компактен и надежен и имеет гораздо большую производительность.
Для регулирования производительности компрессора часто устанавливается перепускной клапан, или регулирование производят изменением частоты вращения рабочего колеса.
Динамические компрессоры (называемые также «турбокомпрессоры») бывают осевой и радиальной конструкций. Компрессоры радиальной конструкции называют центробежными. Динамический компрессор работает с постоянным давлением в противоположность объемным компрессорам, работающим с постоянной производительностью. Производительность динамического компрессора подвержена внешним условиям, например, небольшое изменение давления на входе приводит к большому изменению производительности.
4.4.	Центробежные компрессоры
Центробежные компрессоры характеризуются радиальным выходным потоком. Воздух подводится в центр вращающегося рабочего колеса с радиальными лопатками (крыльчатки) и выбрасывается к периферии центробежными силами. Перед поступлением в центр следующей крыльчатки воздух проходит диффузор и спиральную камеру, где кинетическая энергия превращается в давление. Степень повышения давления на каждой ступени зависит от увеличения скорости воздуха после крыльчатки. Промежуточное охлаждение воздуха необходимо вследствие того, что его температура на выходе из каждой ступени накладывает ограничение на эффективность сжатия.
Центробежный компрессор с числом ступеней вплоть до шести и давлением до 25 бар -не редкость. Крыльчатка может иметь либо открытую, либо закрытую конструкцию. Открытая конструкция характерна для воздушных компрессоров.
На рис. 4.3.1 представлена схема воздушного трехступенчатого центробежного компрессора.
Рис. 4.3.1. Схема трехступенчатого центробежного компрессора компании «Атлас Копко»
160
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 4.3.2. Трехступенчатый центробежный компрессор марки «Атлас Копко» серии
ZH4000
Центробежный компрессор «Атлас Копко» серии ZH представляет собой устройство динамического типа сжатия, водяного охлаждения, который подает сжатый воздух без примесей масла и пульсаций. Все элементы компрессора «Атлас Копко» смонтированы на собственной, единой силовой раме и оснащены всеми соединительными патрубками и трубопроводами, а также автоматической системой слива конденсата.
См. рис. ZH 4000 (4.3.2).
В состав компрессора входят: компрессорный узел с приводом через муфту, электродвигатель, системы смазки, охлаждения, регулирования и контроля. Компрессор может быть помещен в звукоизолирующий корпус, в котором смонтирован шкаф электроавтоматики с микропроцессорным модулем Elektronikon®. (см. рис.4.3.3).
О	9	9
© © /
Рис. 4.3.3. Удобная для пользователя панель управления контроллера «Электроникой» показывает все эксплуатационные параметры компрессора «Атлас Копко», например давления и температуры; данные логически группируются для непосредственного считывания
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
161
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗДАНИЙ
5.1.	Основные понятия и определения
Автоматизация инженерного оборудования зданий и протекающих в нем технологических процессов - это совокупность технических средств и методов, освобождающих человека от функций контроля и управления.
Автоматизация оборудования может осуществляться в пределах одного агрегата, машины, насоса, компрессора, или группы агрегатов, связанных между собой общими условиями технологического процесса.
В зависимости от выполняемых функций различают основные виды автоматизации: управление, сигнализация, блокировка, контроль, защита и регулирование.
Управление объектом - это воздействие на него с целью обеспечения требуемых параметров работы. Например, для вентиляционных установок и кондиционеров - это поддержание заданных значений расхода воздуха или температуры в помещении при изменении внешних и внутренних условий.
Система управления, в которой поддержание заданного технологического процесса выполняется без участия человека-оператора, называется системой автоматического управления (САУ).
Современные системы управления обычно создаются с несколькими ступенями (уровнями) управления. Если рассматривать системы управления вентиляцией и кондиционированием воздуха таких объектов как большие общественные здания и производственные помещения, то на первом (нижнем, локальном) уровне располагаются автономные системы управления параметрами воздуха отдельных помещений или отдельными установками и устройствами. На верхнем уровне осуществляется управление параллельной работой систем локальных уровней с учетом показателей их тепловых нагрузок, контроля над работой всех систем, централизованного учета отказов в работе и др. На этом уровне для обработки большого объема информации используется вычислительная техника. Такие системы выдают информацию в форме, удобной для принятия решений (режим советчика), или непосредственно коррек-
162
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тируют задания системам локального уровня (супервизорный режим).
Непосредственно управление объектом осуществляется комплексом технических средств (КТС), в состав которого входят: измерительные преобразователи, исполнительные механизмы, контроллеры, линии связи, внешние устройства - компьютер, принтер, модем и т.п.
Измерительный преобразователь - это средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем (в практике применяется термин «датчики»).
Датчики осуществляют преобразование физических величин, например, температуры, давления, расхода, влажности, химического состава в выходной сигнал. В зависимости от вида используемой энергии различают датчики электрические, пневматические, гидравлические. Наиболее удобны для дальнейшей обработки электрические сигналы: сопротивление, ток, напряжение, частота, емкость, индуктивность.
Для удобства и унификации параметры выходных сигналов нормируются, и, соответственно, преобразователи с выходными сигналами согласно существующих норм называются преобразователями с унифицированным выходным сигналом.
Наиболее распространены измерительные преобразователи:
-	термопреобразователи сопротивления, осуществляющие преобразование температуры среды, где размещен преобразователь, в сопротивление; измерение температуры с помощью таких преобразователей сводится или к измерению падения напряжения на термосопротивлении или силы тока (при использовании термопреобразователей сопротивления с унифицированным токовым выходом) специальными приборами;
-	преобразователи давления, перепада давления, осуществляющие преобразование этих величин в ток или напряжение;
-	преобразователи расхода, осуществляющие преобразование расхода жидкости или газа в частоту, ток или напряжение.
Принцип действия датчиков различен, но по зависимости выходного сигнала от измеряемого параметра их обычно разделяют на аналоговые, двухпозиционные и дискретные (с цифровым выходом).
Аналоговыми называются датчики, у которых в зависимости от изменения измеряемой физической величины выходной сигнал меняет
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
163
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ся непрерывно и пропорционально ей по известной (обычно линейной) зависимости. Зависимость изменения выходной величины называется
нормирующей функцией преобразования (НФП) (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Зависимость выходного сигнала тока от измеряемого давления аналогового датчика давления
Датчики, у которых выходной сигнал в зависимости от изменения измеряемой величины меняется дискретно, называются дискретными или двухпозиционными. Например, на рис. 5.2 показано, что изменение выходного сигнала датчика от 1 мА до 20 мА и наоборот происходит за малый промежуток времени при достижении измеряе
мым давлением заданной величины - 100 кПа. При этом изменение от 1 до 20 мА происходит при величине давления 100 + 0,5 • А кПа, а от 20 до 1 мА при 100 - 0,5 • А. Это делается для исключения так называемого «дребезга», т.е. изменения выходного сигнала при колебании значе-
ния измеряемой величины около значения уставки (на рис. 5.2 значение уставки - 100 кПа), а величина А определяет гистерезис срабатывания
Рис. 5.2. Зависимость выходного сигнала тока от измеряемого давления двухпозиционного датчика давления
У некоторых типов выходной сигнал двухпозиционного датчика представляет собой состояние механических контактов (замкнуто -разомкнуто), выходного транзистора (открыт - закрыт). Подобные датчики иногда называются - «сухой контакт».
С развитием микроэлектроники в последние десятилетия все
шире стали применяться дискрет-
ные (цифровые или «интеллектуальные») датчики, на выходе которых не электрический сигнал, пропорциональный измеряемой величине, а цифровой код, т.е. значение измеряемого параметра в двоичном коде.
Устройство управления. Сбор информации об объекте, принятие решения и выработка управляющих воздействий (команд) осуществляется устройством управления - контроллером.
164
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Центральной частью контроллера является микроЭВМ, управляющая преобразованием электрических сигналов в двоичный код (аналого-цифровое преобразование) или приемом сигнала от «интеллектуальных» датчиков, их измерение, контроль, представление информации о работе объекта оператору или диспетчеру, формирование управляющих воздействий в соответствии с заложенной в контроллер программой.
По структуре АСУ можно разделить на централизованные (сосредоточенные, распределенные) и децентрализованные.
Централизованные системы имеют устройство связи с объектом и центральный процессор. Устройства связи с объектом (УСО), входящие в состав распределенных АСУ могут или находиться рядом с центральным процессором (сосредоточенные АСУ), или удалены от него на значительное расстояние (распределенные АСУ). В подобных системахУСО устройство связи обеспечивает:
-	обработку сигналов от объекта управления и трансляцию этих сигналов в центральный процессор;
-	формирование управляющих воздействий (команд) для объекта по командам центрального процессора.
В связи с тем, что выход из строя процессора или устройства связи приводит к отказу всей системы, то в большинстве случаев их дублируют.
Децентрализованные АСУ представляют набор контроллеров, каждый из которых осуществляет управление отдельным локальным контуром объекта управления, при этом контроллер осуществляет обработку входных сигналов и формирование выходных управляющих сигналов в соответствии с собственным алгоритмом, командами оператора с собственной клавиатуры или поступающими с верхнего по иерархии уровня управления.
При такой организации выход из строя одного из контроллеров приводит к деградации функций АСУ, часть которой продолжает работать. В этом случае существенно повышается живучесть системы.
Основой децентрализованной системы управления являются объектно-ориентированные контроллеры, которые могут быть созданы на базе контроллеров как свободно программируемых, так и на базе специализированных.
Выбор варианта структуры АСУ определяется особенностями конкретного объекта, стоимостью контроллеров, их техническими характеристиками, в первую очередь - надежностью.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
165
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Исполнительные механизмы. Изменение параметров объекта осуществляется исполнительными механизмами - электродвигателями, электромагнитами и т.п., которые, меняя положение регулирующих органов -клапанов, заслонок, шиберов и др., меняют параметры работы объекта.
Например, необходимо поддерживать заданную температуру в помещении, которая меняется в течение дня в зависимости от температуры наружного воздуха. Изменение температуры осуществляется изменением расхода воздуха, подаваемого в помещение. Расход воздуха может изменяться или положением регулирующих клапанов, размещенных в сети воздуховодов, или изменением частоты вращения рабочего колеса вентилятора.
Линии связи. Для связи контроллера с датчиками, исполнительными механизмами и другими внешними устройствами необходимы линии связи, представляющие собой набор различных кабелей, характеристики которых определяются конкретными проектами.
Системы управления технологическими процессами, в которых управляющими являются автоматические устройства, вычислительные машины и человек, называются автоматизированными системами управления технологических процессов (АСУ ТП). В настоящее время, кроме термина АСУ, для обозначения систем такого уровня широкое распространение получил термин SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - система диспетчерского управления и сбора данных).
Автоматизация процесса управления позволяет исключить на объектах управления постоянный оперативный персонал, задачей которого было непосредственное управление объектом, и осуществлять контроль за работой нескольких объектов, территориально размещенных в разных местах в диспетчерских, где собирается информация об объекте и где диспетчер имеет возможность воздействовать на работу объекта.
Информация о работе объекта и команды управления им передаются по цифровым линиям связи посредством стандартных интерфейсов. При значительной удаленности объекта от диспетчерской используются модемы, или обычные, при наличии телефонной линии связи, или при ее отсутствии радиомодемы, модемы, работающие в стандартах GSM или GPRS.
Для представления диспетчеру информации о ходе техпроцесса используется компьютер и программное обеспечение, выполненное на базе SCADA систем, позволяющее контролировать работу объекта в реальном времени.
166
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
5.2.	Автоматизация инженерного оборудования зданий на основе контроллеров СПЕКОН СК
5.2.1.	Контроллеры СПЕКОН СК
Кроме стоимости, надежности, функциональных возможностей, удобства в эксплуатации и прочих характеристик при выборе конкретного контроллера существенное значение имеет его универсальность, наличие в семействе различных исполнений, позволяющих на базе одного семейства решить все вопросы, связанные с управлением технологических процессов. Это создает дополнительные преимущества в части обучения персонала, обслуживания и ремонта.
Примером универсальных контроллеров могут служить контроллеры семейства СПЕКОН СК, выпускаемые наряду с вычислителями количества теплоты ВКТ, корректорами газа ВКГ и электромагнитными преобразователями расхода воды ПРЭМ, ЗАО «НПФ Теплоком» (г. Санкт-Петербург).
В состав семейства контроллеров СПЕКОН СК входят следующие модели:
СК1 - для управления горелками;
С	К2-14-05 - для управления водогрейными и (или) паровыми котлами, работающими на газе и жидком топливе;
СК1-204-25, СК2-204-25 - для управления многогорелочными водогрейными и (или) паровыми котлами, работающими на газе и жидком топливе;
С	К2-12 - для управления теплогенераторными устройствами, горелками;
С	К2-14 - для управления подогревателями нефти и газа;
С	КЗ-01 - для автоматизации котельных с котлами, оборудованными контроллерами СК2 (до 64-х котлов);
С	КЗ-13 - для автоматизации котельных с котлами, оборудованными автоматикой не СК2 (до 4-х котлов);
С	КЗ-21 - для управления центральными и индивидуальными тепловыми пунктами, установками систем вентиляции и кондиционирования воздуха, а также свободно конфигурируемый для управления локальными регуляторами (до 12), насосными группами и т.п.;
СК5-01 - для управления пламенными печами.
Все исполнения контроллера имеют одинаковое аппаратное исполнение.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
167
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Контроллеры рассчитаны на работу с входными сигналами:
-	от термопреобразователей сопротивления (ТСМ, ТСП, ТСН) - 5 входов;
-	унифицированными токами (0-5, 0-20 или 4-20 mA) - 6 входов;
-	двухпозиционными (беспотенциальными) типа «сухой контакт» - 32 входа;
-	частотными, пропорциональными расходу - 2 входа.
Контроллеры обеспечивает формирование до 24 выходных сигналов для управления исполнительными устройствами:
-	исполнение А - переменного тока не менее 60 мА и не более 1 А, напряжением не менее 70 В и не более 250 В, частотой (50 ± 1) Гц;
-	исполнение Б - переменного и постоянного тока до 0,4 А напряжением до 24 В.
Более подробно рассмотрим устройство и работу контроллера СПЕ-КОН СКЗ-21, предназначенного для автоматизации инженерного оборудования зданий.
Контроллер СПЕКОН СКЗ-21 является многоканальным свободно конфигурируемым устройством управления и предназначен для использования как самостоятельно (управление индивидуальными тепловыми пунктами, центральными тепловыми пунктами, вентиляционными установками, кондиционерами, насосными группами и т.п.), так и для расширения функциональных возможностей комплексов технических средств (КТС) на базе контроллеров СПЕКОН СК.
Контроллер СКЗ-21 рассчитан на работу с входными сигналами;
-	унифицированными токами 0-5, 0-20 или 4-20 mA по ГОСТ 26.011, пропорциональными температуре, давлению, уровню - 16 входов;
-	двухпозиционными (беспотенциальными) типа «сухой контакт» -32 входа;
-	частотными, пропорциональными расходу - 2 входа.
Каки все контроллеры семейства, СКЗ-21 имеет объектно-ориентированное программное обеспечение, позволяющее пользователю адаптировать контроллер для решения конкретных задач.
Контроллер осуществляет преобразование электрических сигналов от 18 датчиков в показания следующих параметров:
температуры:
-	температура прямой воды теплосети (ТС) - Тптс^ТптСд;
-	температура обратной воды теплосети (ТС) - Тот^-Тотс^
-	температура прямой воды системы отопления (СО) - Tnco^Tnco^
168
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
-	температура обратной воды системы отопления (СО) - Тосо,-
Тосо3;
-	температура прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) - Тпгв,-
Тпгв3;
-	температура обратной воды горячего водоснабжения (ГВС) -Тогв,-
Тогв3;
-	температура наружного воздуха - Тнв;
давления:
-	давление прямой воды теплосети (ТС) - Рптс,-Рптс3;
-	давление обратной воды теплосети (ТС) - Ротс,-Ротс3;
-	давление прямой воды системы отопления (СО) - Рпсо,-Рпсо3;
-	давление обратной воды системы отопления (СО) - Росо,-Росо3;
-	давление прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) - Рпгв,-
Рпгв3;
-	давление обратной воды горячего водоснабжения (ГВС) - Рогв,-
Рогв3;
-	давление холодной воды - Рхв^Рхв^
-	давление подпитки - Рпод,-Рпод3;
уровня:
-	уровень воды в баке-аккумуляторе - Нб,-Нб3;
-	уровень воды в дренажном приямке - Ндр;
расхода:
-	расход прямой воды теплосети (ТС) - 0птс1-0птс2;
-	расход прямой воды системы отопления (СО) - 0000,-00002;
-	расход прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) - Опгв,-0пгв2.
Контроллер СКЗ-21 с помощью выходных сигналов и контроля их состояния с помощью входных дискретных сигналов осуществляет управление 16 исполнительными механизмами:
насосами:
-	насосы тепловой сети (ТС) - Мтс,-Мтс5;
-	насосы системы отопления (СО) - Мсо,-Мсо5;
-	насосы горячего водоснабжения (ГВС) - Мгв,-Мгв5;
-	насосы подпиточные (смесительные) - Мпод,-Мпод5;
-	насосы рециркуляционные (ТС) - Мрц,-Мрц5;
-	насосы хозяйственные (водопроводные) или циркуляционно-повысительные для горячего водоснабжения - Мхв1-Мхв2;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
169
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
-	насосы дренажные - Мдр^Мдр^
регулирующими клапанами (РК):
-	РК температуры обратной воды теплосети (ТС) - РТот^-РТстс^
-	РК температуры прямой воды системы отопления (СО) - РТпсо,-РТпсо3;
-	РК температуры прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) -РТпгв^РТпгв^
-	РК температуры обратной воды горячего водоснабжения (ГВС) -РТогв^РТогв^
-	РК давления обратной воды теплосети (ТС) - РРот^-РРотс^
-	РК давления обратной воды системы отопления (СО) - РРосо,-РРосо3;
-	РК давления прямой воды ГВС - РРпгв^РРпгв^
-	РК давления воды СО (аварийный сброс давления) - РРссо,-РРссо3;
-	РК уровня бака-аккумулятора - РНб,-РНб3;
-	РК уровня в дренажном приямке - РНдр;
задвижками:
-	задвижка прямой воды ТС - ИМптс^ИМптСд;
-	задвижка обратной воды ТС - ИМот^-ИМотс^
Режимы работы, обеспечиваемые контроллером СПЕКОН СКЗ-21
Управление циркуляционными насосами системы горячего водоснабжения (ГВС) и системы отопления (СО). При включении автоматического режима работы замыкаются контакты магнитного пускателя электродвигателя рабочего насоса. Режим работы насоса постоянный. При выходе из строя рабочего насоса замыкается контакт датчика напора, отключается магнитный пускатель рабочего насоса и включается магнитный пускатель резервного насоса.
Автоматическое поддержание заданного давления воды на выходе водоводяного подогревателя системы ГВС выполняется путем изменения количества воды, проходящей через насосные агрегаты. Регулирование осуществляется по сигналам датчика давления Рогв, установленного в циркуляционном трубопроводе системы ГВС. Ограничение расхода первичного теплоносителя осуществляется по сигналу датчика расхода, установленного на подающей магистрали источника теплоснабжения.
170
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Управление повысительными насосами. При падении давления в городском водопроводе включается магнитный пускатель рабочего насоса. В часы интенсивного водозабора подключается дополнительный насос. Дополнительный насос отключается при повышении давления воды. Если рабочий насос не включается или вышел из строя, то включается магнитный пускатель резервного насоса, при этом отключается магнитный пускатель рабочего насоса.
Управление подпиткой системы отопления и смесительными насосами СО. При снижении уровня в расширительном баке до нижнего заданного значения открывается электрифицированная задвижка и включается магнитный пускатель рабочего насоса. При увеличении уровня в расширительном баке до верхнего заданного значения задвижка закрывается и отключается насос. Если рабочий насос вышел из строя или не включается в нужный момент, подается команда на включение резервного насоса.
Управление насосными агрегатами. Выбор количества и состава работающих насосных агрегатов осуществляется при вводе базы данных в контроллер.
При малых расходах воды в работе находится один насосный агрегат (основной). При повышении нагрузки основного насосного агрегата, сверх максимально разрешенной, в работу включается второй насосный агрегат (дополнительный). При снижении потребления горячей воды до величины, при которой возможна работа одного основного насосного агрегата, дополнительный насосный агрегат отключается. Остальные насосные агрегаты находятся в резерве. После заданных часов работы функции между насосными агрегатами перераспределяются. Основной насосный агрегат становится резервным, дополнительный - основным, а дополнительным становится один из резервных насосных агрегатов, имеющий больший ресурс.
Контроллер СКЗ-21, работающий по данному алгоритму в комплекте с датчиками и исполнительными устройствами, обеспечивает:
-	с помощью силовых двухпозиционных выходов формирование команд на пуск и останов насосных агрегатов;
-	управление сетевыми насосными агрегатами; включение резервного насосного агрегата по сигналу датчика давления на напорной и всасывающей сторонах насоса при снижении давления ниже аварийного, при увеличении падения давления на фильтре перед насосами;
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
171
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
-	управление насосными агрегатами рециркуляции. Включение насосных агрегатов при температуре на входе ниже заданного значения (по сигналу датчика); при этом производится перепуск воды между трубопроводами по датчикам давления до и после сетевых насосов для поддержания перепада давления между трубопроводами;
-	управление насосными агрегатами исходной воды. Включение насосного агрегата по сигналу понижения давления в понижающем трубопроводе ниже заданного. Включение резервного насосного агрегата по сигналу датчика на напорной стороне насоса при давлении ниже аварийного;
-	аварийный режим насосов. При аварийном отключении работающего насосного агрегата (основного или дополнительного) СКЗ-21 включает в работу резервный насосный агрегат. При исчезновении и последующем восстановлении питающего напряжения обеспечивается автоматическое повторное включение насосных агрегатов. При этом каждый агрегат выполняет те же функции, что и до отключения электропитания;
-	аварийную защиту и сигнализацию;
-	предупредительную сигнализацию.
Алгоритм работы предусматривает возможность работы оборудования без постоянного оперативного персонала.
Управление регулирующими клапанами. Контроллер СКЗ-21 обеспечивает автоматическое регулирование выбранными клапанами от соответствующих датчиков по заданному закону регулирования - позиционному, импульсному или пропорционально-интегрально-дифференциальному.
В закрытых системах горячего водоснабжения выполняется регулирование температуры воды на входе в систему ГВС (РТпгв) изменением положения регулирующего клапана на трубопроводе подачи теплоносителя из тепловой сети после подогревателя в зависимости от температуры прямой воды ГВС (Тпгв).
Регулирование давления обратной воды ГВС (РРогв) в закрытых системах ГВС выполняется регулятором подпитки РРогв и насосом подпитки воды Мпод.
Циркуляционный насос горячего водоснабжения Мгв работает постоянно, если РРогв открывается полностью, включаются дополнитель
172
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ные насосы. При достижении верхнего предела давления дополнительные насосы отключаются.
Регулирование температуры воды в системе отопления СО (РТпсо) осуществляется изменением положения регулирующего клапана на трубопроводе теплоносителя тепловой сети после подогревателя отопления в зависимости от температуры воды Ттс в прямом трубопроводе тепловой сети, температурного графика и температуры наружного воздуха Тнв. Корректировка выполняется по сигналам датчиков температуры прямой воды СО Тпсо и обратной воды СО Тосо.
Регулирование давления воды в подающем трубопроводе СО (РРпсо) заключается в изменении положения регулирующего клапана по сигналу датчика давления Рпсо. Циркуляционный насос системы отопления работает постоянно. Если РРпсо открывается полностью, то включаются дополнительные насосы. При достижении Рпсо верхнего предельного значения дополнительные насосы отключаются.
Регулирование давления обратной воды СО (РРосо) выполняется регулятором подпитки РРосо и насосом Мпод.
Регулирование давления воды в системе отопления СО в случае аварийного повышения давления (РРссо) заключается в изменении положения регулирующего клапана по сигналу датчика давления Росо. При аварийном превышении верхнего предела давления регулятор сброса давления РРссо открывается. При достижении нижнего предела давления регулятор закрывается.
При регулировании температуры воды в циркуляционном трубопроводе ГВС (РТогв) изменяется положение регулирующего клапана в зависимости от температуры воды в циркуляционном трубопроводе системы горячего водоснабжения Тогв.
Регулирование давления обратной воды тепловой сети (РРотс) производится регулятором и насосом подпитки Мхв.
Контроллер СКЗ-21 осуществляет:
-	аварийную и предупредительную сигнализацию;
-	автоматическое регулирование параметров;
-	управление исполнительными механизмами с клавиатуры;
-	связь с внешними устройствами - компьютером, модемом;
-	архивирование событий, измеряемых параметров, нештатных ситуаций;
-	автоматическую самодиагностику и диагностику оборудования.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
173
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
СК 3-21
О работа
СПЕКОН
О сеть
N39 СПЕКОН 3-21 Jul 12 2004
ПУСК
СТОП
ОС иоаа
Сделано в Poccini
ТЕП ЛОКОМ
Рис. 5.3. Внешний вид контроллера СПЕКОН СКЗ-21
Внешний вид контроллера представлен на рис. 5.3. Исполнение контроллера настенное. Корпус контроллера металлический, сварной, степень защиты корпуса IP44 по ГОСТ 14254. Корпус имеет откидывающуюся дверцу с замком.
На дверце располагаются светодиодные индикаторы, клавиатура и жидкокристаллическое табло. Дверца с индикаторами, клавиатурой и табло образует лицевую панель контроллера.
К задней внутренней стенке корпуса контроллера крепится монтажная панель. На монтажной панели располагаются печатные платы с электронными элементами, разъемами для соединения плат, разъемами для крепления линий связи с внешним оборудованием. На системной плате расположена микроЭВМ, являющаяся центральной частью контроллера, клавиатуры, табло. Кроме того, микроЭВМ обеспечивает преобразование входных и формирование выходных двухпозиционных сигналов, а также обмен с внешними устройствами.
Для представления информации о ходе технологического процесса, значении параметров, составе системы и т.п. на лицевой панели контроллера располагаются алфавитно-цифровое табло (экран) и светодиодные индикаторы.
174
Генеральный спонсор — спичогоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Световые индикаторы (светодиоды), расположенные на лицевой панели, имеют следующие названия и назначения:
«Сеть» - индикатор желтого цвета:
-	светится постоянно - контроллер подключен к сети электропитания;
-	погашен - контроллер отключен от сети;
«Работа» - индикатор зеленого цвета:
-	светится постоянно - объект работает в штатном режиме или производится загрузка программы в контроллер;
-	погашен - объект штатно остановлен;
-	мигает с различной частотой и длительностью - при заблокированной защите возникла аварийная ситуация именно по заблокированному параметру, при этом на табло выводится сообщение об аварийной ситуации и ее причине;
«Нештатная ситуация» (НС) - индикатор красного цвета:
-	светится постоянно - возникла нештатная ситуация;
-	погашен - объект работает в штатном режиме (если при этом горит светодиод «Работа»), объект штатно остановлен, производится штатный пуск или останов объекта;
-	мигает с частотой 1 Гц-предупредительная сигнализация;
При нештатной ситуации светодиод НС светится постоянно вплоть до нажатия ПУСК при последующем пуске объекта, информируя о том, что объект остановлен аварийно.
Ввод базы данных (БД), вывод значений параметров, управление технологическим процессом и другие действия осуществляются с клавиатуры лицевой панели (рис. 5.4). Основное функциональное назначение клавиш приведено в табл. 5.1.
ПУСК
стоп
ООО
МЕНЮ
QOOC
Рис. 5.4. Клавиатура
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
175
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 5.1
Функциональное назначение клавиш
Клавиша			Функциональное назначение клавиши
С	 ПУСК 		-	автоматический пуск объекта; -	подтверждение выполнения предпусковых ручных операций; -	при ручном пуске - команда для выполнения последующего этапа; -	стирание самой ранней записи в архиве НС при его переполнении
	:тог		- автоматический останов объекта
			-	переход из подразделов всех уровней в разделы основного или дополнительного меню (осуществляется кратковременным нажатием длительностью менее 1 сек); -	переход между основным и дополнительным меню (осуществляется нажатием длительностью более 3 сек)
	□		-	вход в подразделы выбранного раздела меню; -	переход между группами числовых значений, находящихся в одном экране; -	при выбранном параметре переход в раздел установок по этому параметру и обратно
	D		-	выбор разделов основного и дополнительного меню; -	переход в подраздел следующего уровня
	□		-	выбор раздела основного и дополнительного меню; -	переход в подраздел предыдущего уровня
	t		-	при наборе числовых значений параметров - переход к большей на 1 цифре; -	переход между подразделами одного уровня
	т		-	при наборе числовых значений параметров - переход к меньшей на 1 цифре; -	переход между подразделами одного уровня
	в		-	перевод курсора влево; -	в архивах переход от одних параметров к другим, записанным в одно время; -	при просмотре параметров переход от температур, без пролистывания их, сразу к давлениям
	в		-	перевод курсора вправо; -	в архивах переход от одних к другим параметрам, записанным в одно время; -	при просмотре параметров переход от давлений, без пролистывания, к температурам
176
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
Рис. 5.5. Функциональная схема автоматизации индивидуального теплового пункта здания
9 ф ж 0)
> ОТ О * О ф CD Ф с о
а 0) □ g
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
При нажатии на клавишу ПУСК контроллер осуществляет процедуру автоматического пуска объекта, при нажатии на клавишу СТОП - автоматического останова.
5.2.2.	Пример автоматизации индивидуального теплового пункта здания
Выбор схемы автоматизации индивидуального теплового пункта (ИТП) определяется принятой схемой присоединения систем теплопот-ребления здания к тепловой сети. На рис. 5.5 приведена функциональная схема автоматизации ИТП с независимым присоединением системы отопления и закрытой системой горячего водоснабжения. В системе автоматизации предусмотрено регулирование температуры теплоносителя на отопление в зависимости от метеорологических условий (температуры наружного воздуха) по заданному температурному графику, поддержание заданных температуры и давления горячей воды на вводе в здание, а также другие режимы работы, обеспечиваемые контроллером СПЕКОН СКЗ-21.
Пример мнемосхемы индивидуального теплового пункта здания, которая выводится на монитор в диспетчерской, приведена на рис. 5.6. Программное обеспечение верхнего уровня разработано на базе MasterSCADA.
Рис. 5.6. Мнемосхема АСУ теплоснабжением на базе SCADA-системы
178
Генеральный спонсор — спичокоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Вахвахов Г.Г. Работа вентиляторов в сети. М.: Стройиздат, 1975. -101 с.
2.	Иванов О.П., Мамченко В.О. Аэродинамика и вентиляторы: Учебник. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1986. - 280 с.
3.	Калекин А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.: Мир, 2005. -512 с.
4.	Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы. - М.: Высшая школа, 1987. -176 с.
5.	Калицун В.И. и др. Основы гидравлики и аэродинамики/В.И. Калицун, Е.В. Дроздов, А.С. Комаров, К.И. Чижик. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: ОАО «Издательство «Стройиздат», 2004. - 296 с.
6.	Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования. Руководство. - М.: ООО «ИННОВЕНТ», 2005. - 140 с.
7.	Поляков В.В., Скворцов Л.С. Насосы и вентиляторы: Учеб, для вузов: М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.
8.	Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергия, 1977.-424 с.
9.	Каталоги продукции. Инструкции по монтажу. - ООО «Грундфос».
10.	Вентиляторы общего и специального назначения. Канальные вентиляторы. Каталог продукции. - М.: ОАО «МОВЕН», 2005. - 111 с.
11.	Вентиляционное оборудование. Справочник промышленного оборудования. № 1,2004. - 224 с.
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
179
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ВЕНТИЛЯТОРЫ РАДИАЛЬНЫЕ ВР-86-77
ТЕХНИЧЕСКИЕ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Типоразмер вентилятора	Конструктивное исполнение	Относит, диаметр колеса	Электрад	двигатель	Частота враще-ния рабочего колеса, об/мин	Параметры в рабочей зоне		Масса не более, кт
			Типоразмер	Мощность, кВт		Производительность, тыс. м!/ч	Полное давление, Па	
ВР-86-77-2,5 ВР-86-77-2.5Ж ВР-86-77-2.5К1 ВР-86-77-2.5К1Ж	1	1	АИР5ЕА4	0,12	1350	0,45-0,85	170-110	20,7
			АИР63В2	0,55	2750	0,85-1,75	720-450	22,2
		0,9	АИР56А4	0,12	1350	0,4-0,8	120-70	20,7
			АИР63А2	0,37	2750	0,85-1,65	490-300	22,0
			АИР63В2	0,55	2750	0,85-1,65	490-300	22,0
		0,95	АИР56А4	0,12	1350	0,44-0,85	150-95	20,7
			АИР63В2	0,55	2750	0,9-1,75	620-380	22,2
		1,05	АИР56А4	0,12	1350	0,45-0,85	190-130	20,7
			АИР71А2	0,75	2750	0,85-1,7	800-540	27,0
		1,1	АИР56А4	0,12	1350	0,47-0,85	230-170	20,7
			АИР71А2	0,75	2750	0,9-1,75	960-740	27,0
ВР-86-77-3,15 ВР-86-77-3.15Ж ВР-86-77-3.15К1 ВР-86-77-3.15К1Ж	1	1	АИР63А4	0,25	1350	0,85-1,84	280-170	30,8
			АИР80А2	1,5	2850	1,8-4,0	1220-680	38,9
		0,9	АИР56А4	0,12	1350	0,76-1,15	185-175	30
			АИР56В4	0,18	1350	0,76-1,82	185-110	30
			АИР71В2	1,1	2850	1,65-3,80	830-480	37
		0,95	АИР56В4	0,18	1350	0,76-1,82	185-110	30
			АИР80А2	1,5	2850	1,9-3,85	1080-640	40,9
		1,05	АИР63А4	0,25	1350	0,9-1,9	320-190	29,9
			АИР80В2	2,2	2850	1,7-4,0	1350-880	40,1
		1,1	АИР63В4	0,37	1350	0,9-1,95	370-230	29,9
			АИР80В2	2,2	2850	1,7-4,1	1650-1070	40,1
ВР-86-77-4 ВР-86-77-4Ж ВР-86-77-4К1 ВР-86-77-4К1Ж	1	1	АИР63В6	0,25	880	1,4-2,7	210-120	46,2
			АИР71В4	0,75	1380	2,2-4,1	500-300	51,5
			AHP100L2	5,5	2850	43-8,3	2200-1250	72,2
		0,9	АИР63А6	0,18	880	1,2-2,6	140-75	46,2
			АИР71А4	0,55	1380	1,95-4,0	340-190	52
		0,95	АИР63А6	0,18	880	1,4-2,6	175-100	46,3
			АИР71А4	0,55	1380	2,3-4,0	430-250	52,2
			АИР71В4	0,75	1380	2,3-4,0	430-250	52,4
		1,05	АИР63В6	0,25	880	1,3-2,75	230-140	46,6
			АИР71В4	0,75	1380	2,0-4,2	560-330	51,5
			АИР80А4	1,1	1380	2,0-4,2	560-330	54,8
			АИР112М2	7,5	2850	4М6	2350-1500	89,8
		1,1	АИР71А6	0,37	880	1,3-2,7	270-180	51,6
			АИР80А4	1,1	1380	2,1-4,2	670-440	54,5
			АИР112М2	7,5	2850	42-8,8	2850-1800	89,8
180
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Типоразмер вентилятора	Конструктивное исполнение	Относит, диаметр колеса	Элепродвигатель		Чвстота враще-ния рабочего колеса, об/мин	Параметры в	рабочей зоне	Масса не более, кт
			Типоразмер	Мощность, кВт		Производительность, тыс. м!/ч	Полное давление, Па	
ВР-86-77-5 ВР-86-77-5Ж ВР-86-77-5К1 ВР-86-77-5К1Ж	1	1	АИР71В6	0,55	920	2,75-4,1	340-315	92
			АИР80А6	0,75	920	2,75-5,6	340-215	95
			AHP90L4	2,2	1420	4,3-8,6	810-500	107
		0,9	AHF71B6	0,55	920	2,4-53	230-140	91
			АИР80В4	1,5	1420	3,6-8,2	550-340	95
		0,95	AHF71B6	0,55	920	2,8-5,6	280-170	92
			АИР80В4	1,5	1420	4,5-5,3	700-680	96
			AHP90L4	2,2	1420	4,5-87	700-400	101
		1,05	АИР80А6	0,75	920	2,7-5,6	370-270	95
			AHP100S4	3	1420	4,2-8,5	880-620	107
		1,1	АИР80В6	1,1	920	3,0-57	460-315	97
			AHP100S4	3	1420	4,6-8,8	1100-730	107
ВР-86-77-6,3 ВР-86-77-6.3Ж ВР-86-77-6.3К1 ВР-86-77-6.3К1Ж	1	1	AHP100L6	2,2	935	5,6-11,3	560-350	162
			АИР112М4	5,5	1435	8,6-12,0	1320-1250	179
			AHP132S4	7,5	1435	8,6-17,5	1320-800	200
		0,9	АИР80В6	1,1	935	4,7-73	380-350	144
			AHP9OL6	1,5	935	47-11,0	380-230	148
			AHP100L4	4	1435	7,2-12,3	885-780	160
			АИР112М4	5,5	1435	7,2-17,0	885-530	178
		0,95	AHP9OL6	1,5	935	5,8-8,6	470-430	149
			AHP100L6	2,2	935	5,8-11,5	470-280	161
			АИР112М4	5,5	1435	9,0-17,5	1130-670	178
		1,05	AHP100L6	2,2	935	5,4-11,5	610-400	163
			AHP132S4	7,5	1435	83-17,5	1430-940	201
		1,1	АИР112МА6	3	935	6,2-11,5	750-530	180
			АИР132М4	11	1435	9,2-17,8	1750-1200	201
ВР-86-77-8 ВР-86-77-8Ж ВР-86-77-8К1 ВР-86-77-8К1Ж	1	1	AHP132S6	5,5	960	12,0-17,0	950-880	277
			АИР132М6	7,5	960	12,0-23,0	950-580	293
		0,9	АИР112МВ6	4	960	9,5-17,0	640-570	257
			AHP132S6	5,5	960	9,5-23,0	640-380	277
		0,95	AHP132S6	5,5	960	12,5-23,0	800-470	277
		1,05	АИР132М6	7,5	960	11,0-24,0	1020-720	293
		1,1	AHP160S6	11	960	13,0-24,0	1280-900	337
ВР-86-77-2.5В ВР-86-77-2.5ВЖ ВР-86-77-2,5ВК1 ВР-86-77-2.5ВК1Ж	1	1	АИМ63А4	0,25	1350	0,45-0,85	170-110	31,5
			АИМ63В2	0,55	2750	0,85-1,75	720-440	31,5
		0,9	АИМ63А4	0,25	1350	0,4-0,8	120-70	31,5
			АИМ63А2	0,37	2750	0,85-1,65	490-300	31,5
		0,95	АИМ63А4	0,25	1350	0,44-0,85	150-95	31,5
			АИМ63В2	0,55	2750	0,9-1,75	620-380	31,5
		1,05	АИМ63А4	0,25	1350	0,45-0,85	190-130	31,5
			АИМ71А2	0,75	2750	0,85-1,7	800-540	34,5
		1,1	АИМ63А4	0,25	1350	0,47-0,85	230-170	31,5
			АИМ71А2	0,75	2750	0,9-1,75	960-740	34,5
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
181
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Типоразмер вентилятора	Конструктивное исполнение	Относит, диаметр колеса	Электродвигатель		Чвстота враще-ния рабочего колеса, об/мин	Параметры в	рабочей зоне	Масса не более, кг
			Типоразмер	Мощность, кВт		Производительность, тыс. м!/ч	Полное давление, Па	
ВР-86-77-3.15В ВР-86-77-3.15ВЖ ВР-86-77-3.15ВК1 ВР-86-77-3.15ВК1Ж	1	1	АИМ63А4	0,25	1350	0,85-1,84	280-170	40
			АИМ80А2	1,5	2750	1,8-4,0	1220-680	49,5
		0,9	АИМ63А4	0,25	1350	0,76-1,82	185-110	40
			АИМ71В2	1,1	2750	1,55-3,7	800-480	44,7
		0,95	АИМ63А4	0,25	1350	0,76-1,82	185-110	40
			АИМ80А2	1,5	2750	1,9-3,85	1080-640	50,6
		1,05	АИМ63А4	0,25	1350	0,9-1,9	320-190	40
			АИМ80В2	2,2	2750	1,7-4,0	1350-880	52,4
		1,1	АИМ63В4	0,37	1350	0,9-1,9	380-220	39,8
			АИМ80В2	2,2	2750	1,9-4,1	1650-1070	52,4
ВР-86-77-4В ВР-86-77-4ВЖ ВР-86-77-4ВК1 ВР-86-77-4ВК1Ж	1	1	АИМ71А6	0,37	880	1,4-2,7	210-120	59
			АИМ71В4	0,75	1380	2,2-4,1	500-300	59
			AWM100L2	5,5	2850	4,3-8,3	2200-1250	107
		0,9	АИМ71А6	0,37	880	1,2-2,6	140-75	59
			АИМ71А4	0,55	1380	1,95-4,0	340-190	59
		0,95	АИМ71А6	0,37	880	1,4-2,6	175-100	59
			АИМ71А4	0,55	1380	2,3-4,0	430-250	59
			АИМ71В4	0,75	1380	2,3-4,0	430-250	60
		1,05	АИМ71А6	0,37	880	1,3-2,75	230-140	59
			АИМ71В4	0,75	1380	2,0-4,2	560-330	59
			АИМ80А4	1,1	1380	2,0-4,2	560-330	65
			АИМ112М2	7,5	2850	4,1-8,5	2380-1450	121
		1,1	АИМ71А6	0,37	880	1,3-2,7	270-180	59
			АИМ80А4	1,1	1380	2,1-4,2	670-440	59
			АИМ112М2	7,5	2850	4,4-8,6	2900-1900	121
ВР-86-77-5В ВР-86-77-5ВЖ ВР-86-77-5ВК1 ВР-86-77-5ВК1Ж	1	1	АИМ71В6	0,55	920	2,75-4,1	340-315	99
			АИМ80А6	0,75	920	2,75-5,6	340-215	106
			AWM90L4	2,2	1420	4,3-8,6	810-500	137
		0,9	АИМ71В6	0,55	920	2,4-53	230-140	99
			АИМ80В4	1,5	1420	3,6-8,2	550-340	106
		0,95	АИМ71В6	0,55	920	2,8-5,6	280-170	99
			АИМ80В4	1,5	1420	4,5-53	700-680	106
			AWM90L4	2,2	1420	4,5-8,7	700-400	131
		1,05	АИМ80А6	0,75	920	2,7-5,6	370-270	107
			АИМ10034	3	1420	4,2-8,5	880-620	142
		1,1	АИМ80В6	1,1	920	3,0-5,7	460-315	108
			АИМ10034	3	1420	4,6-8,8	1100-730	142
ВР-86-77-6.3В ВР-86-77-6.3ВЖ ВР-86-77-6.3ВК1 ВР-86-77-6.3ВК1Ж	1	1	AWM100L6	2,2	935	5,6-11,3	560-350	197
			АИМ112М4	5,5	1435	8,6-12,0	1320-1250	210
			АИМ13234	7,5	1435	8,6-17,5	1320-800	248
		0,9	AI4M80B6	1,1	935	4,7-73	380-350	155
			AI4M90L6	1,5	935	4,7-11,0	380-230	178
			AI4M100L4	4	1435	7,2-12,3	885-780	194
			AI4M112M4	5,5	1435	7,2-17,0	885-530	208
		0,95	AI4M90L6	1,5	935	5,8-8,6	470-430	179
			AI4M100L6	2,2	935	5,8-11,5	470-280	196
			AI4M112M4	5,5	1435	9,0-17,5	1130-670	209
		1,05	AI4M100L6	2,2	935	5,4-11,5	610-400	198
			АИМ13234	7,5	1435	83-17,5	1430-940	249
		1,1	AI4M112MA6	3	935	6,2-11,5	750-530	217
			АИМ132М4	11	1435	9,2-17,8	1750-1200	249
182
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Типоразмер вентилятора	Конструктивное исполнение	Относит, диаметр колеса	Электродвигатель		Чвстота враще-ния рабочего колеса, об/мин	Параметры в	рабочей зоне	Масса не более, кг
			Типоразмер	Мощность, кВт		Производительность, тыс. м!/ч	Полное давление, Па	
ВР-86-77-8В ВР-86-77-8ВЖ ВР-86-77-8ВК1 ВР-86-77-8ВК1Ж	1	1	AHM132S6	5,5	960	12,0-17,0	950-880	338
			АИМ132М6	7,5	960	12,0-23,0	950-580	338
		0,9	АИМ112МВ6	4	960	9,5-17,0	640-570	289
			AHM132S6	5,5	960	9,5-23,0	640-380	338
		0,95	AHM132S6	5,5	960	12,5-23,0	800-470	338
		1,05	АИМ132М6	7,5	960	11,0-24,0	1020-720	337
		1,1	AHM160S6	11	960	13,0-24,0	1280-900	372
ВР-86-77-2.5ВКЗ	1	1	АИМ63А4	0,25	1350	0,45-0,85	170-110	25
			АИМ63В2	0,55	2750	0,85-1,75	720-450	26
BP-86-77-3 J5BK3	1	1	АИМ63А4	0,25	1350	0,85-1,84	280-170	30
ВР-86-77-4ВКЗ	1	1	АИМ71А6	0,37	880	1,4-2,7	210-120	42
			АИМ71В4	0,75	1380	2,2-4,1	500-300	44
ВР-86-77-5ВКЗ	1	1	АИМ71В6	0,55	920	2,75-4,1	340-315	79
			АИМ80А6	0,75	920	2,75-5,6	340-215	85
ВР-86-77-6,ЗВКЗ	1	1	AHM100L6	2,2	935	5,6-11,3	560-350	141
ВР-86-77-8ВКЗ	1	1	AWM132S6	5,5	960	10,5-17,0	950-870	227
			АИМ132М6	7,5	960	10,5-24,0	950-550	254
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
183
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-2,5 (для асинхронной частоты вращения)
D=D
184
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
Генеральный спонсор — grundfos >\
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-2,5 (для асинхронной частоты вращения)
t—20’С 10	20	50 70100 200 Pdv ,Па
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
CO
&
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ BP-86-77-2,5 (для асинхронной частоты вращения)
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-3,15
(для асинхронной частоты вращения)

t=20 С 20 30 50 100 200 300 PHv ,Па
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
187
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-3,15 (для асинхронной частоты вращения)
Генеральный спонсор — grundfos >\
t=20°C 20 30 50 100 200 300 pdv Па
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Генеральный спонсор grundfos >\
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-3,15
(для асинхронной частоты вращения)
t=20°C 20 30 50 100 200 300 Р<Ь -Па
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-4 [для асинхронной частоты вращения)
D=D
190
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-4 (для асинхронной частоты вращения)
t=20°C 20 30 50 100 200 300 Р^.Па
Pv Ру,Па
600-1 ЮООг-Т
 800 —
400	“
. 600—
300	—
200
100
80-
© п © еч
D=0.95DH0m
Ny, кВт
Ny
— N.= O,75kBt~H'o;
Щ«ЯЯ
400
300
Nv=
200
У
гч
loose
60
0J7 Л”-/ 0,85
•7fn= 1380об/мин/| |
и—17
0,75
0,55
=27м/с
0,37
0,25
0,18 .
о*1 е еч
0,75
0,55
0,37
0,25
0,18
,eW
еч I
1	2	3 4 5 6 7 <2,гыс.м/'час
t=20°C 20 30 50 100 200 300 Р^.Па
9 ф
£U > ОТ О * О ф CD Ф с о 6 0) □ g
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-4 (для асинхронной частоты вращения)
ф I ф и 0) ь 7 I 7
Sc
О 2 О I п о и
О 3 С 2 I 3 и
t-20“C 20 30 SO 100 200 SOO pdv ,Па
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-5 (для асинхронной частоты вращения)

-----1----1--1--1--1 I I-------1---
t=20°C 30 40 50 70 100	200 Pdv’1^
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
193
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-5 (для асинхронной частоты вращения)
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-5 (для асинхронной частоты вращения)
t-20 С 30	50 70 100	200	400 Pd, ,Па
t=2O’c 30 50 70 100	200	400 P^.Ui
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-6,3 (для асинхронной частоты вращения]
V Pv Па
3000-Г-
D=D ном
2000
1000
800
600 1000
 800
400
600
зоо-
* 400
200 . 300 Q
S тч
I
л-0,72 „
1	1 0,7а
N = 7,5кВт1 °'78-
4—5,5
Ny,
кВт
-N =2
0,81 I-----
0,83-----
О'84 -0,83
и“47м/с
п=935
31
п=1435оо/мин
0,81 0.75-,0,72
•7,5
•7,5
5,5
5,5
4,0
гч
МО
4	5 6 7 8 9 10
3,0
2,2
еч
-4,0
-3,0
2,2
II
20 р,гыс.м//час

’ 1J
1---1--1-1-и—I---1-1---1-1----
t=20°C	50	70 100	200	400	Pdv,IIa
196
Генеральный спонсор — спичотоБ'Ух
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-6,3 (для асинхронной частоты вращения)
9 ф
* CD > ОТ
* о ф CD Ф с о
а й) □ g
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-6,3 (для асинхронной частоты вращения)
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
А8Р0Д1/НАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-8Б-77-8 [для асинхронное частоты вращения)
t=20°C70 100 ' 200‘300 Pdv,na
Генеральный спонсор — cnuNDFOS‘>\
199
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-8 (для асинхронной частоты вращения)
Генеральный спонсор — crundfos'
t=20°C 70 100	200 300 Р^.Па
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
го I го С го го 7 I г
Sc
О □ о I о о и
I о 3 с 2 Q 3 и
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВР-86-77-8 (для асинхронной частоты вращения]
D=1.O5Dhom	О-^Оном
го от I го
9 ГО * го > ОТ О * О го CD ГО с о
W го □ g
ьг о ьо
ГАБАРИТНЫЕ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ
ПОЛОЖЕНИЯ КОРПУСА ВЕНТИЛЯТОРА
Правого вращения
Л0°	Л45°	Л90°	Л1350	Л270°	Л3150
Расположения отверстий для крепления вентилятора
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Генеральный спонсор — crundfos >\	203
ГАБАРИТНЫЕ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ
Вентилятор	Размеры, мм																							
	h	/	["max	А	D	о,	d	Ч,										с	Q	G	N	п		П2
ВР-86-77-2,5	320	140	493	162	252	280	8,5x14	7	12	175	175	100	100	205	205	100	100	35	220	300	8	8	1	1
ВР-86-77-3,15	410	162	552	205	318	345	8,5x14	7	12	221	221	200	200	255	255	100	100	84	220	400	8	12	2	2
ВР-86-77-4	520	192	695	260	403	430	8,5x14	7	12	280	280	200	200	310	310	100	100	114	290	500	8	12	2	2
ВР-86-77-5	650	252	740	324	510	530	7x14	7	15	350	350	300	300	380	380	100	100	104	410	480	16	16	3	3
ВР-86-77-6,3	720	308	1000	410	640	660	7x14	7	15	441	441	400	400	470	470	100	100	125	460	520	16	20	4	4
ВР-86-77-8	905	378	1170	520	820	850	7x14	И	15	560	560	600	600	600	600	150	150	135	606	600	16	16	4	4
Вентилятор	ПрО°,ЛО°			Пр45°,Л45°			Пр90°,Л90°			Пр 13 5°^ 13 5°			Пр270°,Л270°			Пр315°,Л315°		
	в	Ь	Н	В	Ь	Н	В	Ь	Н	В	Ь	Н	В	Ь	Н	В	Ь	Н
ВР-86-77-2,5	465	189	198	408	173	335	417	220	276	535	204	235	417	219	189	539	204	173
ВР-86-77-3,15	580	238	239	515	218	413	516	277	342	670	258	297	516	277	238	670	258	218
ВР-86-77-4	728	301	291	648	273	500	642	351	428	856	322	376	642	351	301	856	322	273
ВР-86-77-5	915	389	340	940	357	612	790	454	526	1032	420	482	790	454	389	1032	420	357
ВР-86-77-6,3	1143	487	420	1052	447	760	985	564	656	1286	526	605	985	564	487	1286	526	447
ВР-86-77-8	1450	614	533	1328	564	965	1247	714	836	1629	664	764	1247	714	614	1629	664	564
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Издательство «АВОК Северо-Запад»
197342, Санкт-Петербург, Сердобольскаяул., д.65, литера «А» Подписано в печать 17.05.2006
Формат 69x90 1 /16. Объем 25 п.л.
Тираж 3000 экз. Заказ № 635
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО «Техническая книга»
190005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., 29