8420

фрикционная), то значение ηп принимается либо по расчету, либо в соответст-

вии со справочными материалами.

В некоторых случаях, когда точность расчета невысока (например, в сетях пневмотранспорта, в которых наблюдаются подсосы через неплотности возду- ховодов), рекомендуется вводить коэффициент запаса и определять мощность

При выборе мощности электродвигателя следует всегда учитывать воз- можные неточности в расчете сети, а также колебания напряжения в сети элек- тропитания. Для этого вводится дополнительный коэффициент запаса К з . Ус-

тановочная мощность двигателя при этом может выражаться формулой:

131

Для привода нагнетателей используются в основном асинхронные элек- тродвигатели трехфазного тока, массово выпускаемые промышленностью. Особенностью таких электродвигателей является постоянство частоты враще- ния, близкой к так называемой “синхронной” частоте вращения, которая опре- деляется по формуле:

где z − число периодов трехфазного тока в гц, принятое для единой электриче- ской сети равным 50 гц (периодов в 1 сек);

р − число пар полюсов обмотки электромагнитов статора двигателя. Следовательно, синхронное число оборотов nс в зависимости от числа пар

полюсов равно 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 и т. д.

У асинхронных двигателей скорость вращения якоря отстает на 2...7% от скорости вращения магнитного поля статора, и действительная, частота враще- ния асинхронных двигателей лежит в пределах 2940...2820; 1470...1410; 980...930; 735...710; 580...565 и т. д., при этом большее значение частоты вра-

щения соответствует машинам мощностью свыше 14...20 кВт, а меньшее − мощностью 1...2 кВт.

Таким образом, применяемые для привода асинхронные электродвигатели имеют весьма ограниченную частоту вращения, причем необходимо учиты- вать, что эта частота вращения практически не зависят от степени нагрузки электродвигателя, возрастая при холостом ходе машины не более чем на

2...3%.

Наибольшее распространение, особенно при мощности до 100 кВт, полу- чили более простые асинхронные короткозамкнутые электродвигатели. Их не- достатком является то, что пусковой ток превышает номинальный в 5...7 раз, а пусковой момент в 1,6...2 раза превышает номинальный момент. Поэтому при пуске таких электродвигателей применяют пусковой трансформатор или ис- пользуют переключение обмоток со “звезды” на “треугольник”. В последнем

132

случае пусковой ток уменьшается в 3 раза.

Внастоящее время для привода нагнетателей широко используются элек- тродвигатели единой серии 4А. Они выпускаются в защищенном исполнении и закрытыми обдуваемыми. У защищенных электродвигателей обмотка изолиро- вана от действия кислот, влаги и других веществ. Закрытые обдуваемые элек- тродвигатели имеют конструкцию корпуса, предохраняющую их от воздейст- вия окружающего воздуха, содержащего различные примеси.

Для низких температур и высокой относительной влажности выпускаются двигатели новой серии АО2 во влаго- и морозостойком исполнении (ВМС).

Впомещениях, воздух которых может содержать взрывоопасные примеси (пары бензина, нитрокраски, растворители и т. п.), необходимо применять только электродвигатели газовзрывобезопасного типа. Особенностью таких

двигателей является размещение всех проводов обмотки и подводки тока в герметическом корпусе. Эти двигатели более сложны, имеют сравнительно большую массу и дороги. Устанавливать их следует только в случаях действи- тельной в том необходимости.

Нормальный исправный электродвигатель при полной нагрузке нагревает- ся. Степень нагрева обмоток при этом должна быть не более чем на 50° С выше температуры среды помещения, где он установлен. Предельная температура обмоток не должна превышать 85...90°С во избежание нарушения изоляции. На указанное обстоятельство следует обращать внимание при установке дви- гателей в помещениях с высокой температурой (например, в тепловых пунк- тах). При температуре среды 40°С мощность двигателя назначают с запасом 10%, при 45°С с запасом 20% и при 50°С с запасом 25%.

133

Контрольные вопросы по главе 4

1.Схема распределений давлений в сети, присоединенной к вентилятору.

2.Понятие о давлении и напоре.

3.Характеристика сети.

4.Способ наложения характеристик.

5.Изменение условий работы нагнетателя при неправильном расчете сети.

6.Изменение условий работы нагнетателя при отключении или дроссели- ровании сети.

7.Изменение условий работы нагнетателя при утечках или подсосах через неплотности сети.

8.Изменение условий работы нагнетателя при изменении плотности пере- мещаемой среды.

9.Изменение условий работы нагнетателя при перемещении жидкости с твердыми примесями.

10.Изменение условий работы объемного нагнетателя при изменении ха- рактеристики сети.

11.Выбор гидравлических машин для работы в сети.

12.Параллельная работа одинаковых гидравлических машин.

13.Параллельная работа различных гидравлических машин.

14.Последовательная работа одинаковых гидравлических машин.

15.Последовательная работа различных гидравлических машин.

16.Регулирование работы вентиляторов и насосов.

17.Устойчивость работы нагнетателей в сети (помпаж).

18.Подбор электродвигателей.

134

ГЛАВА 5. КОНСТРУКЦИИ НАГНЕТАТЕЛЕЙ

5.1. Центробежные насосы, радиальные вентиляторы

Передача энергии потоку жидкости от вала осуществляется при помощи колеса с профилированными лопатками. Это колесо, называемое рабочим, яв- ляется главной частью центробежной машины (рис. 5.1).

Внутренняя полость рабочего колеса насоса образуется двумя фасонными диска- ми 1 и 2 и несколькими профилированными лопатками 3. Основной диск 1 имеет сту- пицу и жестко насажен на вал.

Жидкость (газ), поступая в полость 5

рабочего колеса, вращается вокруг оси О−О с некоторой угловой скоростью. Под влия- нием центробежных сил, развивающихся при этом, жидкость перемещается к пери- ферии и выбрасывается в канал, окружаю- щий колесо.

Работа центробежных сил в межлопастных каналах приводит к изменению энергии потока. Последняя возрастает в направлении движения от центра к пе- риферии колеса.

5.1.1. Радиальные вентиляторы Радиальный вентилятор, как об этом упоминалось, представляет собой

конструкцию (рис. 5.2), состоящую из расположенного в спиральном кожухе 2 лопастного колеса 1, при вращении которого воздух или газ поступает через входное отверстие в боковой стенке кожуха 3, снабженное входным патрубком 4. Поворачивая под углом 90°, воздух проходит в каналы между лопатками 5,

собирается в спиральном кожухе и выходит из него через выходное отверстие

135

6. В некоторых конструкциях вентиляторов дополнительным устройством яв- ляются станина 7 с установленными на ней подшипниками 8, в которых враща- ется вал 9.

Рис. 5.2. Конструктивная схема радиального вентилятора

Рабочее (лопастное) колесо должно быть тщательно отбалансировано. Прочность и жесткость колеса зависят от конструкции и материала, из которого оно выполнено. С увеличением ширины колеса прочность и жесткость его сни- жаются. Конструктивные исполнения рабочих колес представлены на рисунке

5.3.

Лопатки барабанных колес (рис. 5.3, а) загнуты вперед, ширина колес дос- тигает 0,5 D2 . Окружная скорость колес допускается до 30...40 м/с.

Ширина кольцевых колес (рис. 5.3, б) находится в пределах (0,2...0,4) D2 ,

окружная скорость допускается до 60 м/с.

Большой прочностью и жесткостью обладают колеса с коническим перед- ним диском (рис. 5.3, в). Их окружная скорость допускается до 85 м/с.

Трехдисковые колеса (рис. 5.3, г) применяются в вентиляторах двусторон- него всасывания. Достоинством колес такой конструкции является отсутствие осевого давления.

Однодисковые колеса (рис. 5.3, д) применяются, например, в пылевых вен- тиляторах и в вентиляторах высокого давления. Лопатки у этих колес присое-

136

диняются к диску и ступице.

Бездисковые колеса (рис. 5.3, е) с лопатками, присоединяемыми непосред- ственно к ступице, находят применение в пылевых вентиляторах.

Рис. 5.3. Конструктивные исполнения лопастных колес радиальных вентиляторов

Спиральный корпус, как правило, представляет собой конструкцию, сва- ренную из листового металла. Очень крупные вентиляторы имеют корпуса, со- стоящие из двух или трех частей, скрепленных на фланцах болтами. Боковые стенки корпуса, если не придать им дополнительной жесткости, могут вибри- ровать. Для устранения вибрации стенки оребряют металлическими полосами.

Величина зазора между входным патрубком и передним диском колеса оказывает существенное влияние на кпд вентилятора. С увеличением зазора ко- личество воздуха, перетекающего через него со стороны нагнетания на сторону всасывания, возрастает и подача вентилятора уменьшается.

Вентиляторы изготавливают одностороннего и двустороннего всасывания, пра- вого и левого вращения. Если смотреть со стороны входа воздуха, то вентиля- тор, рабочее колесо которого вращается по часовой стрелке, называется венти-

лятором правого вращения, против часовой стрелки − левого вращения (рис. 5.4). На вентилятор двустороннего всасывания следует смотреть со стороны всасывания, свободной от привода. Для вентиляторов общего назначения суще- ствует семь положений корпуса, определяемых углом поворота относительно

137

исходного нулевого положения. Углы поворота корпуса отсчитывают по на- правлению вращения рабочего колеса в соответствии с рисунком 5.4. Положе- ния корпуса Пр 225° и Л 225° отсутствуют, что объясняется трудностью при- соединения сети к такому вентилятору. Корпуса мельничных вентиляторов мо- гут устанавливаться в 24 положениях (0...345° через 15°). Дутьевые вентилято- ры и дымососы имеют 18 положений корпуса (0...255° через 15°).

Рис. 5.4. Положение корпуса радиальных вентиляторов правого (а) и левого (б)

вращения

Вентиляторы соединяются с электродвигателями одним из следующих способов: рабочее колесо вентилятора закреплено непосредственно на валу электродвигателя; с помощью эластичной муфты; клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением; регулируемой бесступенчатой переда- чей через гидравлические или индукторные (электрические) муфты скольже- ния.

Имеется семь схем соединения вентилятора с приводом (рис. 5.5). Исполнение 1 (так называемый электровентилятор) применяется для вен-

тиляторов небольших размеров. При этом достигаются компактность установ- ки, ее надежность, относительная бесшумность, а также экономичность благо- даря отсутствию потерь в передаче.

138

Рис. 5.5. Конструктивные схемы соединения вентиляторов с электродвигателями 1 − всасывающий коллектор; 2 − электродвигатель; 3 − эластичная муфта; 4 − клиноре-

менная передача

Исполнения 2 и 4 широкого применения не получили, т. к. передняя опора и подшипник, установленные во входном отверстии, затрудняют вход воздуха в вентилятор.

Исполнение 3 рекомендуется при совпадении частот вращения электродви- гателя и вентилятора, имеющего рабочее колесо большого диаметра или боль- шой массы.

Исполнения 5 и 7 применяются для вентиляторов двустороннего всасыва- ния. 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 открытой камере.

Исполнение 6 нашло широкое применение, что объясняется простотой присоединения вентилятора к сети и тем, что в случае необходимости можно

139

легко и быстро проводить замену приводных ремней.

Помимо рассмотренных, можно отметить еще две схемы исполнения, при- меняемые для так называемых крышных вентиляторов (рис. 5.6). Отличитель- ными конструктивными особенностями этих вентиляторов являются горизон- тальное расположение рабочего колеса 1 и корпуса 3, в котором выходное от- верстие имеет кольцевую форму, и вертикальное расположение электродвига- теля 2. Имея простую и легкую конструкцию, крышные вентиляторы легко монтируются на крышах зданий, т. е. не занимают полезной производственной

Рис .5.6. Схемы исполнения крышных вентиляторов

площади. Они имеют сравнительно невысокий уровень шума и применяются для вентиляции складов, цехов, заводских помещений, жилых зданий, сельско- хозяйственных объектов и т. д. Поскольку эти вентиляторы работают практиче- ски без сети, они развивают относительно небольшое давление при производи- тельности, близкой к максимальной.

Единая общепринятая классификация радиальных вентиляторов до сих пор не разработана. Однако вентиляторы можно классифицировать по отдельным