Kuidas vähendada energiatarbimist olemasolevates tööstuslikes tsentrifugaalventilaatorisüsteemides

Tööstuslik tsentrifugaalventilaator võib tootmisettevõttes pidevalt töötades tarbida märkimisväärsel hulgal elektrit. Paljudes vanemates ventilatsiooni- ja väljatõmbesüsteemides ei pruugi ventilaator ise olla ebaefektiivne; suurem probleem on see, et tööstuslik tsentrifugaalventilaator töötab sageli suurema kiiruse, rõhu või õhuvooluga, kui protsess tegelikult nõuab. Enne seadmete väljavahetamist peaksid tehase insenerid mõõtma olemasolevat tööseisundit ja määrama, kus üleliigne energia kasutatakse.

Alustage tegelikest tööandmetest

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatorisüsteemi täiustamise esimene samm on usaldusväärse tööpõhimõtte loomine. Salvestage õhuvool, staatiline rõhk, ventilaatori kiirus, mootori vool, mootori võimsus, laagri temperatuur, vibratsioon ja töötunnid. Samuti tuleks registreerida siibri asend, kuna ventilaator, mis töötab 100% kiirusel tugevalt suletud siibriga, on sageli selge märk ventilaatori võimsuse ja süsteemi nõudluse mittevastavusest.

Näiteks võib tehases olla tööstuslik tsentrifugaalventilaator, mis algselt valiti kiirusele 30 000 m³/h 2000 Pa juures, samas kui praegune protsess nõuab vaid ligikaudu 22 000 m³/h. Kui ventilaator jätkab tööd täiskiirusel ja õhuvoolu juhib siiber, tarbib mootor endiselt suure osa oma nimivõimsusest. Tegelike süsteemitingimuste mõõtmine annab enne muudatuste tegemist vajaliku teabe.

Kontrollige, kas ventilaator on pidurdatud

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatori tavaline energiasäästuvõimalus on peidetud sisse- või väljalaske siibri taha. Siiber vähendab õhuvoolu, suurendades süsteemi takistust, kuid see ei vähenda otseselt ventilaatori pöörlemiskiirust. Seetõttu jätkab mootor tiiviku käitamist sama kiirusega, samal ajal kui osa olemasolevast rõhust hajub üle siibri.

Kontrollimise ajal peaksid tehnikud siibri avause registreerima ja võrdlema seda vajaliku protsessi õhuvooluga. Kui tööstuslik tsentrifugaalventilaator töötab tavaliselt ainult 50–60% siibriga, peaksid insenerid uurima, kas ventilaatori kiirust saab selle asemel vähendada. Sobivates rakendustes võib muutuva sagedusega ajami (VFD) paigaldamine pakkuda palju paremat juhtimist kui pidev mehaaniline drossel.

Kasutage ventilaatori kiiruse vähendamist ettevaatlikult

Ventilaatori kiiruse vähendamine võib oluliselt vähendada energiatarbimist, kuna tsentrifugaalventilaatori võimsus muutub kiirusega kiiresti. Sarnaste süsteemitingimuste korral näitavad ventilaatori afiinsuse seadused, et õhuvool on ligikaudu võrdeline kiirusega, rõhk varieerub ligikaudu kiiruse ruuduga ja võimsus varieerub ligikaudu kiiruse kuubikuga.

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatori puhul, mis töötab sagedusel 50 Hz, tähendab kiiruse vähendamine 45 Hz-ni kiiruse suhet 0,90. Teoreetiline võimsussuhe on ligikaudu:

P₂ / P1 ≈ (45/50)³ = 0,729

See tähendab, et ventilaatori teoreetiline võimsus võib langeda ligikaudu 73%-ni algsest väärtusest, kuigi tegelik kokkuhoid sõltub süsteemi kõverast, mootori efektiivsusest, ülekandekadudest ja tööpunktist. Seetõttu peaksid insenerid mõõtma süsteemi pärast reguleerimist, mitte eeldama, et teoreetiline väärtus saavutatakse alati.

Puhastage tiivik enne varustuse vahetamist

Tööratta saastumine on veel üks tähelepanuta jäetud energiakadude allikas tööstuslikus tsentrifugaalventilaatoris. Tolm, õliudu, kiud või protsessiosakesed võivad labadele koguneda ja muuta aerodünaamilist profiili. Rasked ladestused võivad samuti tekitada tasakaalutust, suurendades vibratsiooni ja laagrikoormust.

Enne tööstusliku tsentrifugaalventilaatori muutmist kontrollige tiivikut läbi juurdepääsuluugi või pärast nõuetekohast isoleerimist ja lukustamist. Kontrollige tolmu kogunemist, erosiooni, korrosiooni, kahjustatud labasid ja ratta ühele küljele koondunud sadestusi. Ühes praktilises näites näitas tolmueemaldusventilaator pärast mitu kuud töötamist vibratsiooni suurenemist ja õhuvoolu vähenemist. Tööratta puhastamine taastas õhuvoolu ja vähendas vibratsiooni ilma mootorit või ventilaatori korpust vahetamata.

Vähendage tarbetut süsteemi takistust

Tööstuslik tsentrifugaalventilaator ei tööta kanalisüsteemist sõltumatult. Kui filtrid ummistuvad, kanalitesse koguneb materjal, põlved on halvasti paigutatud või siibrid on osaliselt suletud, suureneb süsteemi takistus ja ventilaator peab tekitama rohkem rõhku.

Kasulik välikontroll peaks hõlmama filtreid, kanalite üleminekuid, põlved, summutid, siibrid, soojusvahetid, pesurid ja väljalaskeavasid. Kui filtri rõhulangus on oluliselt suurem kui selle puhas olek, võib filtri vahetamine või puhastamine säästa rohkem energiat kui tööstusliku tsentrifugaalventilaatori enda muutmine. See on eriti oluline tolmukogumissüsteemides, kus filtri takistus normaalse töö käigus järk-järgult suureneb.

Kontrollige, kas ventilaator töötab õiges kohas

Igal tööstuslikul tsentrifugaalventilaatoril on jõudluskõver, mis näitab seost õhuvoolu, rõhu, kiiruse ja tõhususe vahel. Kui usaldusväärsed tööandmed on kättesaadavad, tuleks tegelikke töötingimusi võrrelda tootja ventilaatori kõveraga.

Oletame, et tööstuslik tsentrifugaalventilaator töötati välja 25 000 m³/h 1800 Pa juures, kuid toodab praegu 19 000 m³/h rõhul 2300 Pa. Erinevus võib viidata suurenenud süsteemi takistusele, valedele siibri seadistustele, protsessitingimuste muutumisele või tööpunktile, mis asub ventilaatori parima efektiivsuse piirkonnast kaugel. Lihtsalt suurema mootori paigaldamine ei lahendaks põhiprobleemi. Kõigepealt tuleks süsteemi analüüsida, et teha kindlaks, miks tööpunkt on nihkunud.

Praktiline juhtum: energiatarbimise vähendamine tolmueemaldussüsteemis

Mõelge olemasolevale tööstuslikule tsentrifugaalventilaatorile, mida kasutatakse metallitöötlemistöökojas tolmu eemaldamiseks. Ventilaatorit käitas 30 kW mootor ja see töötas umbes 6000 tundi aastas. Mõõtmised näitasid, et protsess nõudis umbes 18 000 m³/h, samal ajal kui ventilaator andis umbes 22 000 m³/h. Väljalaske siiber suleti osaliselt, et kontrollida liigset õhuvoolu.

Tehas paigaldas VFD ja reguleeris tööstusliku tsentrifugaalventilaatori kiirust, et see vastaks vajalikule õhuvoolule. Pärast kasutuselevõttu hoiti õhuvoolu nõutava protsessiväärtuse lähedal, samal ajal kui mootori võimsus vähenes oluliselt. Tegelik sääst tuleks arvutada mõõdetud kW põhjal enne ja pärast modifikatsiooni. Näiteks kui keskmine sisendvõimsus langeb 24 kW-lt 16 kW-le, väheneb aastane elektritarbimine ligikaudu:

(24 − 16) × 6000 = 48 000 kWh/aastas

See näide näitab ka, miks mootori tegeliku võimsuse mõõtmine on kasulikum kui säästu hindamine ainult mootori andmesildi võimsuse alusel.

Ärge vähendage kiirust alla protsessi nõude

Energia optimeerimine ei tähenda lihtsalt tööstusliku tsentrifugaalventilaatori aeglustumist nii palju kui võimalik. Ebapiisav õhuvool võib põhjustada halba suitsu kogumist, liigset tolmukontsentratsiooni, ahju rõhu ebastabiilsust, ülekuumenemist või keskkonnanõuete mittetäitmist.

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatori reguleerimisel peaksid insenerid määrama tegeliku protsessi põhjal minimaalse vastuvõetava õhuvoolu ja rõhu. Näiteks kohaliku väljatõmbeventilatsiooni puhul peab tõmbejõudlus jääma kapoti juures piisavaks. Katla- või ahjurakenduste puhul võivad ahju rõhu- ja põlemisnõuded olla olulisemad kui lihtsalt õhuvoolu vähendamine.

Kontrollige mootorit, laagreid ja käigukasti

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatori süsteemi tõhusust mõjutab ka mehaaniline seisund. Kulunud laagrid, halb määrimine, võlli nihe, rihma libisemine, vale rihmapinge ja sidumisprobleemid võivad suurendada mehaanilisi kadusid ja vibratsiooni.

Rihmajamiga tööstuslike tsentrifugaalventilaatorisüsteemide puhul peaksid tehnikud kontrollima rihma seisukorda ja pinget ning rihmaratta joondamist. Otseajamiga konfiguratsioonide puhul tuleks kontrollida võlli joondamist, laagrite seisukorda ja mootori efektiivsust. Ebanormaalset voolu tõmbavat mootorit ei tohiks automaatselt süüdistada mootoris; tegelik põhjus võib olla ventilaatori liigne koormus, süsteemi takistus, mehaaniline hõõrdumine või töötingimused.

Kui ventilaatori vahetamine on mõttekam

Mõnel juhul on olemasolev tööstuslik tsentrifugaalventilaator põhimõtteliselt liiga suur või selle tiiviku konstruktsioon ei vasta praegusele protsessile. Kui ventilaator töötab pidevalt oma tõhusast tööpiirkonnast kaugel, võib korduv drossel ja kiiruse reguleerimine anda vaid osalise lahenduse.

Tööstusliku tsentrifugaalventilaatori asendamist võib kaaluda siis, kui olemasoleval ventilaatoril on tugev kulumine, aerodünaamiline efektiivsus on halb, materjalid on sobimatud, see on ülemäärase survevõimega või kui võimsus on tegelikust vajadusest oluliselt suurem. Asenduse valimisel tuleks kasutada mõõdetud õhuvoolu ja süsteemi rõhku, mitte lihtsalt olemasoleva mootori võimsusega sobitada.

Praktiline energiasäästu kontrollnimekiri

Enne tööstusliku tsentrifugaalventilaatori muutmist saavad tehase insenerid kasutada järgmist järjestust:

Mõõtke tegelik õhuvool ja staatiline rõhk.

Salvestage mootori sisendvõimsus ja vool.

Salvestage ventilaatori kiirus ja siibri asend.

Kontrollige tiivikut tolmu, korrosiooni ja kulumise suhtes.

Kontrollige filtri ja kanali rõhukadusid.

Võrrelge tegelikke töötingimusi ventilaatori jõudluskõveraga.

Tehke kindlaks, kas ventilaator on liiga suur.

Vajadusel hinnake VFD kiiruse reguleerimist.

Kontrollige mootorit, laagreid, rihmasid, ühendusi ja võlli joondamist.

Pärast muutmist mõõtke uuesti õhuvoolu, rõhku ja võimsust.

Kõige tõhusam lähenemine on käsitleda tööstuslikku tsentrifugaalventilaatorit pigem kogu õhukäitlussüsteemi osana kui isoleeritud masinana. Paljudes tehastes saab märkimisväärset kokkuhoidu saavutada parema tööpunkti juhtimise, väiksema süsteemi takistuse, korrapärase tiiviku puhastamise ja sobiva kiiruse reguleerimise abil ilma ventilaatorit kohe välja vahetamata.

Pidevalt töötavate ventilatsiooni- või väljatõmbeseadmetega seadmete puhul võib isegi väike võimsuse vähenemine akumuleeruda märkimisväärseks aastaseks säästuks. Korralikult optimeeritud tööstuslik tsentrifugaalventilaator peaks tagama ainult protsessi jaoks vajaliku õhuvoolu ja rõhu, minimaalse praktilise energiatarbimisega, säilitades samal ajal ohutu ja stabiilse töö.