Suure jõudlusega katelde sundtõmbeventilaatorid elektrijaamadele ja tööstuskateldele

Katel ei suuda säilitada stabiilset põlemist, kui ahi ei saa õiges koguses põlemisõhku. Paljudes tööstuslikes katlasüsteemides vastutab sundtõmbeventilaator selle õhu juurdevoolu ning põleti ja ahju jaoks vajaliku rõhu säilitamise eest. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid ei ole seetõttu valitud ainult mootori võimsuse järgi. Enne ventilaatori lõplikku paigaldamist tuleb arvesse võtta õhuvoolu, staatilist rõhku, gaasi temperatuuri, kõrgust merepinnast, süsteemi takistust, kütusetüüpi ja töövahemikku.

Alustage õhuvoolust ja rõhust, mitte mootori võimsusest

Üks levinumaid vigu katla ventilaatori valikul on käivitamine vajaliku mootori võimsusega. Parem lähenemine on kõigepealt kindlaks määrata vajalik õhuhulk ja rõhk. Näiteks kui boiler vajab 30 000 m³/h põlemisõhku kogurõhul 3500 Pa, tuleks ventilaator valida selle tööpunkti ümber, selle asemel et valida esmalt 30 kW või 37 kW mootor. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid peaksid normaalse koormuse korral töötama oma tõhusa piirkonna lähedal, selle asemel, et loota siibri drosselile, et kompenseerida liiga suurt ventilaatorit.

Nõutava õhuvoolu arvutamisel peaksid insenerid arvestama katla kütusekulu ja liigse õhu vajadusega. Lihtsustatud arvutus võib alustada teoreetilisest põlemisõhu vajadusest ja seejärel rakendada vajalikku üleõhukoefitsienti. Lõplik kavandatud õhuvool peaks sisaldama ka asjakohast varu töökõikumiste jaoks. Näiteks kui arvutatud vajadus on 25 000 m³/h, võib 40 000 m³/h ventilaatori valimine ilma tegelikku süsteemikõverat kontrollimata kaasa tuua liigse õhuvoolu, suurema mootorivoolu ja tarbetu energiatarbimise. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid tuleks seetõttu sobitada tegeliku põlemissüsteemiga, mitte valida ainult õhuvoolu hulgast.

Staatiline rõhk sõltub kogu õhusüsteemist

Ventilaatori rõhku alahinnatakse sageli, kuna arvestatakse ainult põleti rõhu nõuet. Katla tegeliku paigalduse korral läbib õhk sisselaskekanali, filtrid, siibrid, õhu eelsoojendi, summutid, painded, paisumissektsioonid ja põletisüsteemi. Iga komponent tekitab vastupanu. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorite rõhunõue peaks hõlmama neid kaod kavandatud õhuvoolu juures.

Praktilises arvutuses tuleks iga takistus eraldi loetleda. Oletame näiteks, et põleti vajab 1200 Pa, õhueelsoojendi põhjustab 700 Pa kadu, kanalisüsteem 900 Pa ja muud komponendid lisavad veel 400 Pa. Süsteemi põhitakistus on juba umbes 3200 Pa. Pärast mõistliku töövaru lubamist võib ventilaatoril tekkida vajadus anda umbes 3500–3 õhuvoolu 8000 Pa. See meetod on palju usaldusväärsem kui ventilaatori valimine ainult põleti rõhu järgi.

Temperatuuril on otsene mõju ventilaatori valikule

Enne ventilaatori tellimist tuleb määratleda ka põlemisõhu temperatuur. Kui ventilaator käsitleb tavalist välisõhku, on disain suhteliselt lihtne. Kui aga õhutemperatuur tõuseb õhu eelsoojenduse või protsessitingimuste tõttu, väheneb gaasi tihedus ja ventilaatori tegelik töövõime muutub. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid peavad olema konstrueeritud vastavalt tegelikule sisselasketemperatuurile, mitte lihtsalt standardsetele atmosfääritingimustele.

Näiteks ventilaator, mis käitleb 30 000 m³/h õhku 20 °C juures, ei koge sama gaasitihedust kui ventilaator, mis töötleb sama mahtu 120 °C juures. Vastavalt tuleks kontrollida rõhu muundamist, võlli võimsust, laagrite paigutust ja jahutusnõudeid. Kui temperatuur on tavapärasest oluliselt kõrgem, võib tootja kaaluda teistsugust laagrite paigutust, võlli konstruktsiooni, tihendusmeetodit või jahutuskonfiguratsiooni. Tegeliku töötemperatuuri esitamine RFQ etapis võib hiljem suuri probleeme vältida.

Ventilaatori juhtimine on sama oluline kui ventilaatori valik

Katla koormus jääb harva päeva jooksul muutumatuks. Täiskiirusel töötav ventilaator, kui boiler töötab osalise koormusega, võib raisata märkimisväärselt energiat. Sel põhjusel töötavad suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid sageli muutuva sagedusega ajamite või muude juhtimissüsteemidega, mis võimaldavad õhuvoolul järgida katla nõudlust.

Tsentrifugaalventilaatorite jaoks on afiinsusseadused kasulikud viited. Ligikaudu varieerub õhuvool sõltuvalt ventilaatori kiirusest, rõhk sõltub kiiruse ruudust ja võimsus varieerub sõltuvalt kiiruse kuubist. See tähendab, et ventilaatori kiiruse vähendamine võib oluliselt vähendada energiatarbimist. Näiteks kui ventilaator töötab 80% oma algsest kiirusest, võib selle teoreetiline võimsusnõue võrreldavates tingimustes langeda umbes 51%ni algsest väärtusest. Tegelik tulemus sõltub süsteemi kõverast ja tööpunktist, kuid põhimõte selgitab, miks kiiruse reguleerimine võib olla palju tõhusam kui siibri pidev drossel.

Praktiline näide: katla FD ventilaatorisüsteemi täiustamine

Mõelge tööstuslikule katlale, mis oli algselt varustatud ventilaatoriga, mis oli ette nähtud 35 000 m³/h 4000 Pa juures. Tavalises tootmises vajas boiler aga vaid umbes 27 000 m³/h. Operaatorid juhtisid õhuvoolu peamiselt sisselaske siibri kaudu, samal ajal kui mootor töötas peaaegu täiskiirusel. Tulemuseks oli vajalikust suurem voolutarve ja ebastabiilne õhuvool koormuse muutmise ajal.

Seda tüüpi rakenduste puhul tuleks suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatoreid hinnata tegeliku tööpiirkonna, mitte maksimaalse võimaliku koormuse alusel. Läbivaadatud valik võiks olla suunatud tavapärasele tööpunktile, säilitades samas piisava võimsuse katla tippnõudluse jaoks. Kui juhtimissüsteem võimaldab muutuva kiirusega tööd, võib ventilaator katla koormuse vähenemisel kiirust vähendada. Enne muudatuste tegemist peaksid tehnikud registreerima õhuvoolu, ventilaatori rõhu, mootori voolu, ventilaatori kiiruse ja katla koormuse mitmetel töötingimustel. Need mõõtmised annavad lähtetaseme, mis on vajalik kontrollimaks, kas uus konfiguratsioon tõesti parandab jõudlust.

Mootori valik peaks järgima ventilaatori kohustust

Kui õhuvool, rõhk, temperatuur, gaasi tihedus ja ventilaatori efektiivsus on teada, saab võlli võimsust hinnata õhuvoolu, rõhu ja efektiivsuse vahelise suhte abil. Lihtsustatud arvutus on järgmine:

Ventilaatori võimsus ≈ Q × ΔP / η

kus Q on õhuvool m³/s, ΔP on rõhk ühikutes Pa ja η tähistab ventilaatori üldist efektiivsust.

Näiteks kiirusel 30 000 m³/h on õhuvool ligikaudu 8,33 m³/s. Kui nõutav rõhk on 3500 Pa ja üldine kasutegur on 75%, on ventilaatori hinnanguline võimsus ligikaudu 38,9 kW. Mootorit ei tohiks valida täpselt selle arvutatud väärtusega. Tavaliselt nõutakse sobivat teenindusmarginaali, vältides samas liigset ülemõõtmist. Seetõttu tuleks suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid valida koos mootoriga, mitte käsitleda ventilaatorit ja mootorit iseseisvate komponentidena.

Tööratas ja materjali valik on pidevas töös olulised

Katla tõmbeventilaator võib toime tulla suhteliselt puhta õhuga, kuid töötingimused võivad siiski tiivikut mõjutada. Tolm, niiskus, korrosioon, kõrge temperatuur ja korduv termiline tsükkel võivad vähendada kasutusiga. Seetõttu tuleks tiiviku läbimõõtu, laba profiili, laba nurka, pöörlemiskiirust ja materjali paksust arvesse võtta vastavalt tööpunktile.

Abrasiivseid osakesi või söövitavat õhku kasutavate rakenduste puhul ei pruugi standardne süsinikteras olla alati parim lahendus. Olenevalt töökeskkonnast võib tiivik vajada kulumiskindlat konstruktsiooni, korrosioonikindlat materjali, kaitsekatet või muud kohandatud disaini. Suure jõudlusega katelde sundtõmbeventilaatorite puhul tuleks materjali valikul lähtuda tegelikust gaasi koostisest ja töötemperatuurist, mitte lihtsalt valida tugevaima välimusega materjal.

Kasutuselevõtt peaks hõlmama rohkemat kui pöörlemiskontrolli

Pärast paigaldamist tuleks süstemaatiliselt kasutusele võtta. Esmalt kontrollige vundamenti, ankrupolte, võlli joondamist, sidurit, määrimist, laagrite seisukorda, elektriühendusi ja pöörlemissuunda. Seejärel tuleb ventilaator käivitada kontrollitud töötingimustes, samal ajal kui tehnikud jälgivad vibratsiooni, laagri temperatuuri, mootori voolu, õhuvoolu ja rõhku.

Kasulik väliprotseduur on ainult ühe mõõtmise asemel salvestada ventilaatori andmed mitmel koormuspunktil. Näiteks saab mõõtmisi salvestada ligikaudu 50%, 75% ja 100% katla koormuse juures. See loob töövihje edaspidiseks tõrkeotsinguks. Kui vibratsioon või mootori vool suureneb järk-järgult mitme nädala jooksul, saavad tehnikud võrrelda uusi näitu algsete kasutuselevõtuandmetega. Suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorid toimivad pikaajaliselt usaldusväärselt ainult siis, kui paigaldus- ja tööandmeid jälgitakse pärast kasutuselevõttu.

Levinud probleemid saavad tavaliselt alguse väljaspool ventilaatorit

Kui katla FD ventilaator ei saavuta oodatud õhuvoolu, ei tohiks ventilaatori vahetamine olla esimene reaktsioon. Tegelik probleem võib olla ummistunud filter, kanali liigne takistus, siibri vale asend, õhu eelsoojendi saastumine, põleti takistus, rihma libisemine, ventilaatori vale pöörlemine või katla töötingimuste muutus.

Näiteks kui ventilaatori kiirus ja mootori vool jäävad normaalseks, kuid õhuvool on langenud, peaksid tehnikud esmalt võrdlema voolusüsteemi takistust algsete kasutuselevõtuandmetega. Kui rõhulang filtris või õhu eelsoojendis on märkimisväärselt suurenenud, piirab süsteem – mitte tingimata ventilaator – õhuvoolu. See diagnostiline lähenemine võib ära hoida tarbetut ventilaatori vahetamist ja aitab säilitada suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorite eeldatavat jõudlust.

Elektrijaama või tööstuskatla jaoks õige ventilaatori valimine

Uue katlaprojekti puhul peaks RFQ andma tootjale piisavalt teavet, et teha inseneripõhine valik. Nõutavad andmed peaksid sisaldama vähemalt õhuvoolu, staatilist või kogurõhku, sisselasketemperatuuri, gaasi koostist, kõrgust merepinnast, töösagedust, toiteallikat, ventilaatori kiiruse nõudeid, paigalduskorraldust, pöörlemissuunda ja eelistatud juhtimismeetodit.

Kohandatud projekti puhul on kasulik esitada ka katla võimsus, kütuse tüüp, põleti teave, kanali paigutus, õhu eelsoojendi rõhukadu ja eeldatav töövahemik. Nende parameetritega saab tootja hinnata koos ventilaatorikõverat, mootori võimsust, tiiviku konstruktsiooni, laagrite paigutust, materjali ja juhtimismeetodit. See on õige insenertehniline lähenemine suure jõudlusega katla sundtõmbeventilaatorite määramiseks nõudliku tööstusteenuse jaoks.

Lõplik Takeaway

Suure jõudlusega katla ventilaatorit ei määra suur mootor ega kõrge maksimaalne õhuvool. Selle tegelik jõudlus sõltub sellest, kui täpselt ventilaator vastab katla tegelikele töötingimustele. Õiged õhuvoolu ja rõhu arvutused, õige temperatuuri ja materjali valik, tõhus kiiruse reguleerimine, sobiv mootori suurus ja distsiplineeritud kasutuselevõtt – kõik aitavad kaasa töökindlale tööle.

Elektrijaamade ja tööstuskatelde puhul tuleks suure jõudlusega katelde sundtõmbega ventilaatoreid lõppkokkuvõttes käsitleda täieliku põlemisõhusüsteemi osana. Kui ventilaator on valitud reaalsete tööandmete, mitte ühe nominaalse parameetri hulgast, on võimalik saavutada stabiilsem põlemine, väiksem tarbetu energiakulu ja parem seadmete pikaajaline töökindlus.