дельных случаях. Для насосов характерна существенная зависимость момента сопротивления на валу от частотывращения; поскольку насосы обычно работают на противодавление, то эта зависимость более резкая, чем квадратичная (вентиляторная), характер такой завнсимостн для различных сетей показан на рис. 19.8. При регулированнн частоты вращення от нуля до минимальной сначала зависимость носнт квадратичный характер (крн-

W/4 0,9

0,6 0,5 0,4 0,3

0 200 Ш 600 800 100012Оая/0ШН

Рнс. 19.8. Мехавическне характернстикн иасоса ИД-б при различных характеристиках сетн.

вая ОВ); затем, когда насос разовьет напор, достаточный для преодоления статического напора, характер зависимости М = / (и) (точки Дг-Дл для различных значений Я/Яс) изменяется н зависит от значения статической составляющей напора.

Пуск насосов обычно производятся на закрытую задвижку, зависимость момента на валу от частоты вращення при пуске носит вентиляторный характер (квадратичная зависимость) с максимальным моментом для большинства насосов, лежащим в пределах 0,4-0,8 номинального.

тз. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БЕ1ТИЛЯТ0Р0В И ТРЕБОВАНИЯ К ИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Вентиляторы занимают среди турбомеханизмов второе место после насосов по распространению в промышленности. Основное количество приходится иа вентиляторы сантехнического назначв1ия, осуш;ествлиющие кондиционирование воздуха в проимодствен-ных и других помещениях. Несмотря на относительно малую мощность сантехнических вентиляторов (до 100 кВт), на их долю приходится значительная потребляемая суммарная мощность.

Крупные вентиляторы используются для увеличения интенсивности охлаждения воды в градирнях химических комбинатов. Мощные вентиляторы имеют невысокую частоту вращения рабочего колеса, обычно не выше 600 об/мин.

Ограничение допустимой частоты вращення концов лопаток рабочего колеса вынуждает с увеличением диаметра колеса снижать его номинальную частоту вращення. Крупней-

Рнс. 19.9. Характеристики вентилятора ВЦ-32 прн регулировании подачн направляющим анпа-ратом.

шне вентиляторы градирен с диаметром лсжастей до 20 м имеют частоту вращення не выше ПО об/мнн. Для таких вентиляторов применяются как тихоходный безреду игорный привод, так н соединение вала двигателя с рабочим колесом вентилятора через редуктор. Мощные вентиляторы имеют большой момент инерцин.что затрудняет нх пуск и в некоторых случаях требует применения электрического торможении дли быстрой остановки рабочего колеса.

Вентиляторы в отличие от других Турбо-механизмов всегда работают иа сеть без противодавления, вследствие чего зависимость момента статического сопротивления на валу приводного двигатели от частоты Bpif-щення носит квадратичный характер, а пв)-водимая к вентилятору мощность без учета потерь на трение в подшипниках пропорциональна кубу скорости.

Вентиляторы разделяются иа центробежные и осевые. Характеристики центро№жных вентиляторов подобны характеристикам ййн- тробежных насосов.

Из аэродинамических средств регулирования для центробежных вентнлятЬрс наиболее широко используется регулирование поворотом лопастей найравляюшегоаппарата. Регулирукиций эффект при этом достигается вследствие уменьшения сечения входного канала н закручивания потока на входе в рабо-

чэе колесо. Характеристики вентилятора ВЦ-32 P-s = f (Q) при регулироваини изменением угла Уд поворота лопастей направляющего аппарата показаны иа рис. 19.9, Если характеристика вентиляционной сети имеет вид кривой OA, то очевидаю, что прн регулировании подачи КПД вентилятора будет существенно падать.

Если же подачу вентилятора регулировать изменением частоты вращения, то харак-

7>

в SO

2,г Z,8 S,4Q,10Mfi:

Рис. 19.10 Изменение КПД вентилятора при регулировании его подачи направляющим аппаратом U) и изменением частоты вращения (2).

теристнка сети соответствует формулам пропорциональности (19.9), (19.10) н КПД вентилятора во всем диапазоне регулирования остается постоянным. Сравнение КПД прн двух способах регулировании подачн приведено иа рнс. 19.10.

Поворот лопастей направляющего аппарата может осуществляться как вручную, так и дистаАцнонно с помощью исполнительного даигателя. Одна ко на практике из-за сложности эксплуатации и малой надежностя устройства изменение угла .установки направляющего аппарата производится чрезвычайно редко

Рис. 19.11. Заниси-мость давления осевого вентилятора от его подачи.

(обычно 1 раз в 6 мес), т. е. такой способ ре-гзровання практически затруднителен для реализации в системах автоматического регулирования.

-i. Осевые вентиляторы имеют характеристики Н = f(Q) (рнс. 19.11), по форме существенно отличающиеся от характеристик центробежных машии. Отлнчие состоит в том, летая часть характеристик имеет провалы и является неустойчивой. Вследствие этого работа осевого вентилятора возможна только в.области ниже граничного напора. Правая (р.абочан) часть характернстикн осевых машнн крутопадающаи.

.Регулирование подачн осевых вентиляторов осушествляется изменением угла установки рабочего колеса. Обычно поворот лопаток провзводатся прн остановленном вентиляторе и занимает относительно большое

время. В таких случаях рассматриваемый способ регулирования оказывается практически непригодным для систем автоматического управлеиия. Разработанные конструкции поворота лопаток иа ходу существенно усложняют конструкцию вентилятора н снижают его надежность. За рубежом построено лишь несколько кр у пных осевых вентиляторот, в которых возможен поворот лопаток иа ходу. В отечественной практике этот способ регулирования практически не используется.

Кривые равных КПД осевого вентилятора при регулировании поворотом лопаток располагаются перпендакулярно характеристикам Рт = f (ч), причем с уменьшением напора КПД заметно падает, в то времн как у центробежных машии кривые равных КПД прн регулировании направляющим аппаратом располагаются параллельно характеристикам Pi=f(Q).

40 ВО КО то,м/с

Рис. 19.12. Зависимоотв давления от подачн осевого вентилятора серии В.

Регулирование прсжзводательности осевого вентилятора изменением частоты враще-ная свнзано о определенными затруднениями, которые ие имелк места в центробежных машинах. Если устаиовить угол поворота лопаток равным, например, v = 47 *, то работа на сеть с характеристикой, такой как OAi (рис. 19.12), т. е. с любой характеристикой, проходящей левее ОА, окажется невозможной, так как вентилятор попадает в зону неустойчивой работы.

Работа же на сеть с характеристикой, лежащей правее ОЛ (например, ОЛ,), неэкономична, так как, несмотря на регулирование частотой вращения, КПД вентилятора не превысит 0,5. Поэтому зона рациональной работы осевого вентилятора с оданм только ре-гулиротанием частоты вращения довольно узка, н в ряде случаев требуетск комбинированное регулирование: редкое при значительных изменениях характеристики сети посредством поворота лопаток с одновременным изменением частоты вращения н частое или непрерывное, но в большом даапазоне

изменение только частоты вращения. Учитывая сказанное, к вопросам регулирования осевых машин нужно подходить с большей осторожностью, чем для центробежных, проводя предварительный анализ возможных режимов работы. Следует подчеркнуть, что вопрос о применении регулируемого электропривода для крупных осевых вентиляторов недостаточно изучен, и возможно, что при наличии регулируемого электропривода с хорошими динамическими качествами работа вентилятора, стабилизированного обратными связями по подаче, окажется возможной и в зоне неустойчивых характеристик вентилятора.

В настоящее время для привода крупных вентиляторов применяются в основном синхронные двигатели общепромышленного исполнения или специального исполнения СДВ (для вентиляторов с большим моментом инерции). Вентиляторы малой мощности (ниже 250 кВт) оснащаются, как правило, асинхронными короткозамкнутымн двигателями.

Особое значение для ряда вентиляторов имеет применение регулируемого электропривода. Приведенное в [19.1] сравнение показывает, что КПД вентиляторов при регулируемом электроприводе должно быть больше, чем при нерегулируемом, в среднем на 12 %.

Кроме повышения КПД, применение регулируемого привода для мощных вентиляторов позволяет в ряде случаев упростить конструкцию турбомапшн, исключив направляющий аппарат, а также обеспечить параллельную работу двух или нескольких вентиляторов.

В настоящее время тенденции перехода к регулируемому приводу для крупных вентиляторов стали более очевидными. В СССР пущена первая установка, оборудованная вентиляторами ВЦД-32 с регулированием посредством машинно-вентильного каскада: КПД установки составляет 0,73.

Для вентиляторов меньшей мощности в установках кондиционирования воздуха применяются регулируемые электроприводы с индукторными или с гидравлическими муфтами скольжения.

Мощность, кВт, двигателя вентилятора прн пренебрежении изменением плотности воздуха [19.2] определяется по формуле, аналогичной формуле для центробежных насосов:

Чобш

где - давление вентилятора. Па; Q - подача вентилятора, м /с.

Общий КПД вентиляторной установки

Чо6щ = *1в1Тп11пер.

где kIb - КПД вентилятора; % - КПД привода; Kinep - КПД передачи.

Коэффипнеит запаса для осевых вентиляторов 3= 1,05- 1.10; для центробежных - йз = 1,10 1,15.

Вентиляторы являются механизмами с режимом длительной нагрузки с большим

числом часов работы в году; нагрузка на валу приводного двигателя спокойная, перегрузок не возникает. Частота вращення рабочего колеса вентиляторов для крупных машнн не превышает 600 об/мнн, с уменьшением мощности вентиляторов нх номинальная частота вращения возрастает до 1500-3000 об/мин. Вентиляторы являются механизмами, обладающими большим моментом инерции, что необходимо учитывать при расчете пусковых характеристик электроприводов.

Для крупных вентиляторов достаточно очевидна целесообразность применения регулируемого электропрнвода;необходимый диапазон регулирования частоты вращения для вентиляторов не превышает 2:1; более глубокое регулирование, как правило, нецелесообразно, если учитывать кубическую зависимость потребляемой мощности от частоты вращения. Нагрузка на валу механизма носит чисто вентиляторный характер, т. е. статический момент сопротивления на валу вентилятора пропорционален квадрату скорости.

Пуск вентилятора может производиться как при разгруженной машине (закрыт направляющий аппарат), так и при нормальной работе на сеть. В первом случае максимальный момеит прн пуске равен примерно 0,4 номинального, во втором - номинальному. При пуске мощных вентиляторов с большим диаметром рабочего колеса обычно требуется ограничение ускорений прн пуске во избежание появления чрезмерных динамических наприженнй в лопатках рабочего колеса.

19.4. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ТРЕБОВАНИЯ К ИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Турбокомпрессоры являются наиболее мощными турбомашинами. В настоящее время мощность турбокомпрессоров достигает 18 ООО кВт, имеется перспектива увеличения мощности до 25 ООО кВт и выше. &ги машины предназначены для повышения давления газа н транспортировки его по магистральным трубопроводам. Отличне в характеристиках турбокомпрессоров от других центробежных машии заключается в том, что при изменении частоты вращения изменяется наклон характеристик. Это объясняется тем, что при более высоких частотах вращения повышаются степень сжатия газов и их плотность.

Турбокомпрессоры в зависимости от степеин сжатия газа разделяются на воздуходувки со степенью сжатия ниже 1,15; нагнетатели, степень сжатия которых выше 1,15; компрессоры, представляющие собой охлаждающие машины со значительной степенью сжатия газа.

Наиболее типичные области применения турбокомпрессоров: генерирование пневматической энергии (энергетические турбокомпрессоры); транспорт газа по магистральным газопроводам; компрессирование воздуха для получения кислорода методом разделения; подача воздуха и кислорода в доменную печь; холодильная техника.