Чем характеризуется совместная параллельная работа вентиляторов
Перейти к содержимому

Чем характеризуется совместная параллельная работа вентиляторов

  • автор:

Параллельное соединение вентиляторов

Параллельную установку вентиляторов используют в случаях, когда необходимо увеличить производительность в сети или иметь разную производительность (в зависимости от сезона работы), а также для эффективного регулирования производительности в ветвях вентиляционной системы и т. д. Схема параллельной работы двух и более вентиляторов рекомендуется для увеличения подачи воздуха.

1 — параллельное соединение вентиляторов

2 — последовательное соединение вентиляторов

3 — одновременно параллельное и последовательное соединение вентиляторов

Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их производительности (ординаты) при фиксированном давлении. При анализе параллельной работы вентиляторов, как и в первом случае, не учитываем увеличение сопротивления сети при установке дополнительного вентилятора.

Аэродинамическая характеристика двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов

1, 2 – характеристики дополнительного и основного вентиляторов

3 – суммарная характеристика

Рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В. Вентиляторы имеют равные производительности L 1 и L 2 , а суммарная производительность системы равна их удвоенной производительности L 1+2 .

Рассмотрим совместную работу двух различных вентиляторов (см. рисунок), один из которых является основным вентилятором, а другой — дополнительным вентилятором, установленным, например, для увеличения производительности основного.

Параллельная работа двух различных вентиляторов:

1 – дополнительный вентилятор

2 – основной вентилятор

3 – суммарная характеристика

Для построения суммарной аэродинамической характеристики необходимо иметь характеристику дополнительного вентилятора в четвертом квадранте (режим обратного течения через вентилятор). Теоретическая кривая совместной работы, полученная сложением производительностей двух вентиляторов, имеет особый начальный участок E — F , на котором максимальное давление дополнительного вентилятора меньше, чем у основного (здесь точка F на характеристике совместной работы соответствует давлению на режиме заглушки дополнительного вентилятора). Существуют два режима совместной параллельной работы вентиляторов, которые определяются сопротивлением сети.

Рассмотрим случай, когда сопротивление сети не превышает максимальное давление дополнительного вентилятора р V 1 MAX (рис. а). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабочим режимом основного вентилятора — точка В, а дополнительного вентилятора — точка А. Если бы основной вентилятор работал один, то его режимом была бы точка D , а производительность — LD . За счет установки дополнительного вентилятора производительность при совместной работе была увеличена на L 1+2 — LD . Такой режим характеризуется устойчивой параллельной работой двух вентиляторов.

Рассмотрим случай неудачного выбора дополнительного вентилятора, при котором сопротивление сети превышает его максимальное давление р V 1 MAX (рис. 6). Теоретически режимом совместной работы двух вентиляторов является точка С, совместная производительность двух вентиляторов — L 1+2 . Рабочим режимом основного вентилятора является точка В, а рабочим режимом дополнительного — точка А, причем через дополнительный вентилятор в режиме противодавления идет отрицательный расход — L 1 , снижающий общую производительность системы из двух вентиляторов. Суммарная производительность системы L 1+2 меньше производительности одиночно работающего основного вентилятора LD . В действительности же и основной, и дополнительный вентиляторы работают в нестационарном режиме. Через дополнительный вентилятор имеют место нестационарные во времени (периодические) прорывы воздуха, сопротивление сети периодически изменяется, что приводит также к неустойчивой работе основного вентилятора (особенно если он работает в области срывных режимов). При этом дополнительный вентилятор потребляет определенную мощность. Необходимо любым способом избегать таких режимов параллельной работы вентиляторов, поскольку увеличенная нагрузка и ее периодические изменения могут привести к сгоранию электродвигателя дополнительного вентилятора. В крайнем случае вход или выход дополнительного вентилятора следует перекрывать клапаном.

Выше были рассмотрены случаи параллельной работы вентиляторов, имеющих монотонно падающие кривые давления р = f ( L ) . Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для ряда слабонагруженных осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны несильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Все существенно усложняется, если вентиляторы имеют так называемые «седлообразные» кривые давления (кривые с точкой перегиба и с максимумом) или кривые давления с разрывом. Например, радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей, некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Не будем утруждать читателя построением совместной характеристики, скажем только, что если сеть пересекает совместную характеристику вентиляторов вблизи максимума давления, то при одном и том же давлении вентиляторы могут иметь несколько производительностей (многозначность режимов). В этом случае режим работы каждого вентилятора зависит от первоочередности их включения, вентиляторы работают неустойчиво, однако помпажные режимы полностью отсутствуют. Помпаж вентилятора — это неустойчивая работа вентилятора, которая характеризуется резким колебанием напора и расхода перегоняемого воздуха.

При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах перед и после вентиляторов. От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами (рис. а), то в таком тройнике кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при параллельном соединении. В этом смысле тройник (рис. 6) предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе из вентиляторов.

Тройник на входе / выходе параллельного соединения вентиляторов:

а – ответвления под прямым углом

б – ответвления под острым углом

Примером неудачной параллельной работы с объединенным входом является, например, работа нескольких приточных установок различной производительности с общей зажатой шахтой, а неудачной работы с объединенным выходом — работа оконного вентилятора на нагнетание в помещении с организованным притоком, но с несбалансированной вытяжкой и т.д.

Интересно отметить, что радиальный вентилятор двустороннего всасывания является также примером параллельной работы двух одинаковых вентиляторов с объединенными входом и выходом. При этом важно учитывать следующее.

1. Теоретически производительность вентилятора равна удвоенной производительности каждого входа. В действительности у вентиляторов двустороннего всасывания, как правило, используется шкиво-ременная передача, которая загромождает один из входов. Таким образом, в ряде случаев вентилятор с двухсторонним входом необходимо рассматривать как два параллельно работающих вентилятора с разными характеристиками.

2. Если вентилятор имеет так называемую «седлообразную» кривую давления (кривые с точкой перегиба и с максимумом) или кривую давления с разрывом, то возможны режимы многозначной работы вентилятора. Как правило, это осевые сильно-нагруженные вентиляторы и радиальные вентиляторы с углами выхода ??2 ? 90°.

  • ТЕГИ
  • Соединение вентиляторов

Последовательное и параллельное подключение вентиляторов

Когда отсутствует возможность использовать один вентилятор для обеспечения требуемых затрат и давления воздушных масс в вентиляционной сети, устанавливают несколько, работающих совместно. Нередко это единственный выход, к примеру, когда вышеообозначенные параметры подвергаются серьезным колебаниям. Последовательное и параллельное включение вентилятора приводит к повышению расходов, к тому же такая схема работы менее надежна и устойчива в эксплуатации. Поэтому задействуют ее только в том случае, когда один вентилятор с поставленной задачей не справляется.

В качестве примера, последовательный принцип действия – это электровентиляторы-доводчики, которые монтируются в вентсистеме с целью подачи воздуха в тупиковые шахты. Параллельный – сети с разветвлениями, предполагающие разные входы/выходы вентиляторов или агрегатов, обеспечивающих приток воздуха. Нередко случается, что вентиляционное оборудование работает неудовлетворительно. Причиной тому выступает несогласованная работа вентиляторов, попросту, они были неправильно подобраны. В статье разберем основные моменты, связанные с совместной работой устройств, а также приведем примеры удачного и неудачного их подбора. Во избежание ошибок важно понимать, какие при таком подключении происходят процессы.

Последовательная работа вентиляторов

Поднять производительность вентиляционной системы с повышенным значением сопротивления можно двумя способами:

  • монтировать более крупный вентилятор;
  • поставить вспомогательный кулер, подключив его последовательно.

Первый способ не всегда актуален ввиду габаритов оборудования. Последовательное же включение осуществляется, как правило, с использованием аксиального вентилятора, характерного сравнительно малым давлением.

Такая система представляет собой многоступенчатый электровентилятор, имеющий одинаковые рабочие колеса. Между последними ставят спрямляющие аппараты (турбины), где их задача – раскрутить поток до осевого направления перед следующим колесом. Куда реже при последовательном подключении монтируют центробежный вентилятор со спиралевидным «телом», ведь с ним в разы усложняется компоновка. Исключение – канальные радиальные модели, а именно те, что предполагают прямоточную схему с реле. С их компоновкой сложностей не возникает, поэтому они годятся для последовательного подключения.

Есть компании-изготовители (та же HELIOS), оборудование которых предназначено для повышения давления. Такие устройства состоят из пары канальных вытяжных вентиляторов, смонтированных один за другим. Их эффективность при этом одинакова. Для получения общего параметра системы, предполагающей пару кулеров, складывается их давление (ординаты) при фиксированной производительности. Чтобы проще было анализировать работу устройств в паре, далее не станем брать во внимание изменение аэродинамики в системе в результате монтажа вспомогательного вентилятора. На рисунке 1 отображено развиваемое давление двух идентичных электровентиляторов при последовательном подключении.

Производительность вентиляторов обозначается как Qp. Когда они запущены – это точка A. Вентсистема, состоящая из пары кулеров – отметка B, где давление равняется общему давлению обоих устройств. Посмотрим, как совместно работают пара вентиляторов, имеющих различные аэродинамические значения (изображение 2, а). Кулер 2 – «главный», устройство 1 – «вспомогательное», направленное на повышение эффективности первого. Парная работа оборудования отмечена как точка C. «Главное» устройство в работе – B, «вспомогательное» – A. В то же время обоим вентиляторам присуща производительность – Qp.

Если же «главный» электровентилятор функционирует в одиночку, его рабочим режимом выступает точка Д, а значение производительности – Qд. За счет монтажа «вспомогательного» устройства обеспечивается увеличение эффективности на величину Qр – Qд. Если значение производительности «главного» оборудования при задействовании в этой системе Qд уступает предельной эффективности «вспомогательного» вентилятора Q1max, то монтаж последнего способствует повышению общей продуктивности.

Разберем ситуацию неправильного подбора «вспомогательного» оборудования, где его предельная производительность Q1max уступает значению эффективности «главного» кулера Qд, если тот работает в одиночку (рисунок 2, б). При таком раскладе объединенное функционирование устройств помечается точкой C. Рабочим режимом «главного» оборудования выступает точка B, а «вспомогательного» – A. Опять же, обозначение Qр – значение продуктивности вентиляторов по отдельности.

Если задействовано только «главное» устройство, оно, будучи в рабочем состоянии, помечается точкой Д, а производительность отмечалась бы как Qд. «Вспомогательный» тогда функционирует во флюгерном режиме (работает в потоке с большим расходом, чем может дать) и выступает в качестве лобового сопротивления для «главного». В результате такой работы значение производительности «главного» при монтаже «вспомогательного» понизилась бы на величину Qд – Qр. Но важно не забывать, что помимо снижения эффективности «главного» устройства, «вспомогательному» для работы требуется мощность, что влечет за собой расходы. Это наиболее частая ошибка при выборе «вспомогательного» устройства, которое требуется для повышения производительности в вентсистеме. Перейдем к рассмотрению вопроса, как при соединении один за другим показывают себя вентиляторы с разной продуктивностью («главное» оборудование и фанкойлы).

Если сеть характерна удлиненными ветками или тупиковой шахтой с малой эффективностью, то в некоторых ситуациях главный вентилятор следует выбирать на заданную общую производительность, но под меньшее давление (сопротивляемость ответвлений в учет не берется), а в ветки один за другим монтировать фанкойлы. По сравнению с главным вентилятором, последние характерны меньшей продуктивностью.

Перед вентиляционными доводчиками должен быть определенный избыток давления в диапазоне от 50 до 100 Па. Это требуется во избежание обратных токов в предыдущих приборах воздуховыпускного типа. С примером вентсистемы с кулерами-фанкойлами можно ознакомиться на рисунке 3. Основное оборудование 1 идет с производительностью Q1 и давлением pV1, равняющимся сопротивляемости первичного участка ∑∆р1, куда еще добавляется избыточное, то есть полное давление, до первого фанкойла p*2. Один вентиляционный доводчик идет с эффективностью Q2 = Q1 – Qв1 (под Qв1 понимается значение расхода сквозь решетки выпуска воздуха). Избыточное давление этого фанкойла равняется: pV2 = ∑∆р2 + (p* 3 — p* 2). То есть оно идентично расходам в системе 2 плюс разница избыточных давлений до и после оборудования-доводчика (при потерях учитывается скоростное воздействие воздушных масс при удалении через решетку).

Если оборудование-доводчик стоит одно в вентсистеме, то p*3 = 0, а его давление – pV2 = ∑∆р2 – p*2. Когда подпор перед доводчиками учитывается как одинаковый, то их давление равняется затратам в сети 2, что обозначается как pV2 = ∑∆р2. С параметрами первого оборудования-доводчика можно ознакомиться на рисунке 3. Когда система предполагает ряд вентиляторов-доводчиков, имеющих идентичное полное давление, то активный режим первого будет точкой B. Если такое оборудование смонтировано в единственном экземпляре, рабочий режим тогда – точка A. Она же выступает в качестве точки пересечения параметра вентилятора и самой сети, где учитывается полное давление перед оборудованием.

Бывает, если не учесть избыточное давление, возможно завышение производительности устройства-доводчика, но ее получается компенсировать путем регулировки вентсистемы. Рассматривая последовательное включение вентиляторов, надо взять во внимание следующий немаловажный момент: независимо от типа оборудования, не стоит устанавливать второй кулер сразу за первым, так как на выходе устройства воздушный поток всегда неоднороден, независимо от рабочего режима.

К примеру, выходной поток из канальной модели с округлой формой или осевой модели, не оборудованной спрямляющим устройством, будет иметь определенную остаточную закрутку; выходное течение канального оборудования, имеющего корпус в виде прямоугольника, всегда будет неравномерно в пространстве, так как поток занимает не все сечение на выходе. Чтобы один вентилятор не влиял на работу последующего, перед ним делается прямой участок короба, имеющего длину в несколько экивалентных диаметров. Это позволит сгладить неоднородность воздушного потока, обуславливаемую пространством и временными интервалами.

Параллельная работа вентиляторов

Функционирование по этой схеме (бок о бок) реализуется в таких ситуациях:

  • надо поднять производительность в вентсистеме;
  • требуется разный уровень продуктивности для функционирования в конкретный сезон;
  • для более гибкой настройки эффективности в ветвях вентсистемы и т. д.

Для получения общего параметра продуктивности системы, собранной из пары вентиляторов, складываются присущие им значения при заданном давлении. Анализируя подобное подключение, опять же, повышение сопротивляемости вентсети при монтаже «вспомогательного» оборудования во внимание не берется. На рисунке 4 можно ознакомиться с аэродинамикой пары идентичных параллельно функционирующих вентиляторов. Режим эксплуатации для них помечается как точка A, вентсистема же, предполагающая пару устройств – B.

Значение производительности для каждого – Q1 и Q2, общий же уровень эффективности системы – Q1 + 2. На рисунке 5 показана объединенная работа двух разных устройств, одно из которых «главное», второе – «вспомогательное», используемое, к примеру, с целью повышения производительности первого. Чтобы построить общую аэродинамическую характеристику, надо знать значение «вспомогательного» в 4 квадранте (имеется в виду режим обратного течения через устройство).

Если в теории, то кривой объединенной работы, для получения которой надо сложить производительность обоих устройств, присущ первичный отрезок E – F. На нем предельное давление pV1max «вспомогательного» оборудования меньше, если сравнивать с «главным» (точка F на параметре объединенной работы равна давлению pV1max при условии режима заглушки «вспомогательного»). Исходя из сопротивления сети выделяют два режима функционирования вентиляторов бок о бок. Разберем ситуацию, при которой значение сопротивляемости вентсети не выходит за пределы предельного давления «вспомогательного» устройства pV1max (рисунок 5, а). Режим объединенной работы оборудования – точка C, режим «главного» – B, «вспомогательного» – A.

В случае, если работает только «главный» вентилятор, его активное состояние помечалось бы точкой Д, а эффективность – Qд. Благодаря монтажу «вспомогательного» устройства значение продуктивности увеличилось бы на величину Q1 + 2 – Qд. В таком режиме оба оборудования функционируют относительно устойчиво. Разберем ситуацию, когда можно заявлять, что «вспомогательный» вентилятор подобран неправильно, то есть когда сопротивляемость вентсети больше его предельного давления pV1max (рисунок 5, б).

В теории, совмещенное действие обеих устройств – точка C, а их продуктивность – Q1 + 2. Рабочим режимом «главного» оборудования является точка B, «вспомогательного» – A. Стоит отметить, что через «вспомогательный» кулер при наличии противодавления действует отрицательный расход – Q1, что понижает общее значение продуктивности системы из пары устройств.

Производительность вентсистемы Q1 + 2 в плане продуктивности уступает вентилятору Qд, функционирующему в одиночку. По факту, что «главному», что «вспомогательному» свойственны нестационарный вентиляционный процесс. Через «вспомогательный» проходят периодические прорывы воздушных масс, к тому же порой меняется сопротивляемость вентсети, и по итогу «главный» вентилятор действует нестабильно (в особенности когда функционирует в неустойчивых режимах).

В то же время надо понимать, что «вспомогательное» устройство потребляет мощность, что влечет за собой расходы. Подобные рабочие режимы недопустимы, так как по причине большей нагрузки и ее нестабильности возможно сгорание электрического двигателя «вспомогательного» вентилятора. Если иначе вопрос решить невозможно, обязательно следует перекрыть воздушным клапаном вход или выход «вспомогательного» устройства.

В случае, если вентиляторы соединены бок о бок, важно, как выполнялось объединение их входов и выходов, и как задействуется динамическое давление в каналах до и после оборудования. Это может влиять на степень неустойчивости заданного режима. К примеру, когда до вентиляторов стоит тройник, имеющий прямоугольные боковые ветки, то в нем, помимо снижения скорости напора, с большой интенсивностью образуются вихри. Последние отражаются на функционировании оборудования и способны снизить порог стабильной работы при объединении способом бок о бок. Более предпочтительный вариант – использование тройника с более «мягкими» поворотами. Аналогично с соединяющим, монтируемым на выходе агрегатов.

Выше были рассмотрены режимы функционирования оборудования с монотонно падающими кривыми, где давление зависит от эффективности. Это свойственно тем же радиальным моделям, лопатки которых загнуты в обратном направлении, или слабонагруженным осевым.

Для этих устройств участки нестабильной работы при малой продуктивности выражены слабо, а перепады аэродинамических значений не так интенсивны. Для центробежных кулеров, лопатки которых загнуты вперед, свойственно снижение значения в подобной зоне. При определенных схемах аксиальных вентиляторов, предполагающих повышенные нагрузки, наблюдается разрыв характеристик, в то же время серьезно выражается слабая устойчивость течения. Это нежелательные рабочие режимы, и их рекомендуется избегать. При соединении такого оборудования бок о бок возможны самые разнообразные неблагоприятные последствия, касающиеся скачков давления и нестабильности рабочего положения.

Приведем пример далеко не лучшей компоновки параллельного подключения электровентиляторов, имеющих объединенный вход – функционирование ряда приточных устройств разного уровня эффективности с единой «зажатой» шахтой. Если рассматривать объединенный выход, то неудачным решением выступает работа оконного вентилятора, который отвечает за организованный приток воздушных масс в помещение, при этом вытяжка плохо сбалансирована.

Радиальному оборудованию двухстороннего всасывания также присущи определенные рабочие особенности. Разберем пример пары идентичных вентиляторов, входы и выходы которых объединены (рисунок 6). В теории уровень продуктивности – это суммарная производительность обоих устройств. По факту у кулеров с двухсторонним всасыванием обычно применяется шкивоременная передача, которая подводится к валу рабочего колеса со стороны одного или другого всасывающего отверстия.

Получается, что оно загромождается частью вала и, помимо того, при движениях шкива подкручивается поток на входе в вентилятор по вращению. То есть одна сторона функционирует хуже другой, той, чей вход остается свободным. Отсюда вывод: в некоторых ситуациях оборудование с двухсторонним входом следует рассматривать в качестве параллельного соединения пары вентиляторов с разными параметрами, с учетом всех вышеописанных особенностей.

Если устройство двухстороннего всасывания смонтировано в приточной установке, то наблюдается еще один недостаток: чтобы уменьшить ее размеры расстояние между отверстиями для подсоса и стенками берется минимальным, из-за чего ухудшаются свойства стороны, которая закрыта ременной передачей.

Заключение

Для вентиляторов, работающих в паре, можно построить суммарные характеристики мощности исходя из их общей производительности. Но на практике надо знать мощности, которые затрачивает каждый из них по отдельности. Для их определения понадобится полная характеристика каждого, исходя из его индивидуальной производительности. Данные, приведенные в материале, могут быть полезны для разных областей. Когда есть сведения о рабочей точке (сколько воздуха при таком-то давлении проходит), облегчается подбор нужного вентилятора и схемы соединения.

Чем характеризуется совместная параллельная работа вентиляторов

В практике построения вентиляционных систем используют совместную работу двух или нескольких вентиляторов в различных комбинациях. Интересно, что при этом потребители (проектировщики) зачастую не подозревают, что они используют схемы с последовательной или параллельной работой вентиляторов или воздухоприточных установок. Примером последовательной работы служат вентиляторы-доводчики, устанавливаемые в сети для подачи воздуха в тупиковые ветви, а параллельной работы — разветвленные сети с различным сочетанием входов/выходов вентиляторов или воздухоприточных установок. Нам известны многочисленные случаи неудовлетворительной работы вентиляционных установок, которые связаны с несогласованной работой вентиляторов, т.е. с их неправильным подбором. Ниже приведены особенности совместной работы вентиляторов, даны примеры удачного и неудачного подбора вентиляторов. Мы надеемся, что понимание процессов, имеющих место при совместной работе вентиляторов, позволит избежать типичных ошибок. Более подробно о совместной работе вентиляторов можно прочитать в [1, 2].

В.Г. КАРАДЖИ, к.т.н.,
директор НТЦ ООО «Инновент»,
Ю.Г. МОСКОВКО,
начальник НИО ООО «Инновент»

Последовательное соединение вентиляторов. В ряде случаев для увеличения производительности в сетях с большим сопротивлением вместо замены вентилятора на больший типоразмер целесообразно последовательно установить дополнительный вентилятор. Обычно последовательно включают в работу осевые вентиляторы, имеющие относительно небольшие давления. В этом случае получается многоступенчатый вентилятор с одинаковыми рабочими колесами, между которыми установлены спрямляющие аппараты для раскручивания потока до осевого направления перед последующим колесом. Исключительно редко используют последовательную работу радиальных вентиляторов со спиральным корпусом из-за сложности компоновки. Канальные радиальные вентиляторы, особенно вентиляторы, выполненные по прямоточной схеме, имеют компоновочное преимущество, что позволяет использовать их последовательное соединение. Ряд производителей с целью повышения давления предлагают установки, состоящие из двух последовательно установленных канальных вентиляторов [3].

При последовательной работе двух вентиляторов они имеют одинаковую производительность. Суммарную характеристику системы из двух вентиляторов можно получить сложением их давления (ординаты) при фиксированной производительности. Для упрощения анализа совместной работы вентиляторов в дальнейшем не будем учитывать увеличения сопротивления сети при установке второго вентилятора. Аэродинамическая характеристика суммарной работы двух одинаковых вентиляторов приведена на рис. 1 . Вентиляторы имеют производительность QP, рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В, давление в которой равно сумме давлений двух вентиляторов. Рассмотрим совместную работу двух вентиляторов, имеющих различные аэродинамические характеристики ( рис. 2, а ). Вентилятор 2 является «основным», а вентилятор 1 — «дополнительным», служащим для увеличения производительности «основного» вентилятора. Режимом совместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» — точка А, при этом каждый из вентиляторов имеет производительность QP. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора — Qд.
Image
Image
За счет установки «дополнительного» вентилятора производительность была увеличена на величину QP – Qд. Если производительность «основного» вентилятора при работе в данной сети Qд меньше максимальной производительности «дополнительного» вентилятора Q1max, то установка «дополнительного» вентилятора приводит к увеличению производительности.

Image

Рассмотрим случай неудачного подбора «дополнительного» вентилятора, максимальная производительность которого Q1max меньше производительности «основного» вентилятора Qд при его одиночной работе ( рис. 2, б ). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С. Рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» — точка А, каждый из вентиляторов имеет производительность QP. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность вентилятора — Qд. «Дополнительный» вентилятор в этом случае работает в «турбинном» («флюгерном») режиме и является аэродинамическим сопротивлением для основного вентилятора. Это приводит к тому, что производительность основного вентилятора при установке дополнительного уменьшилась на величину Qд – QP. Но при этом необходимо помнить, что кроме уменьшения производительности «основного» вентилятора «дополнительный» вентилятор потребляет соответствующую мощность! Это типичная ситуация неправильного подбора дополнительного вентилятора, служащего для увеличения производительности в вентсистеме. Рассмотрим последовательную работу вентиляторов с разной производительностью (основной вентилятор и вентиляторы-доводчики). Если сеть имеет длинные ответвления или тупиковую ветвь с небольшой производительностью, то в ряде случаев основной вентилятор целесообразно подбирать на заданную суммарную производительность, но меньшее давление (без учета сопротивления ответвлений), а в ответвления последовательно устанавливать вентиляторы-доводчики [4]. Особенностью работы вентиляторов-доводчиков является то, что они имеют меньшую производительность, чем основной вентилятор. Перед вентилятором-доводчиком рекомендуется иметь некоторый избыток давления 50-100 Па, чтобы избежать обратных токов в предыдущих воздуховыпускных устройствах. На рис. 3 показан пример сети с вентиляторами-доводчиками.

Основной вентилятор 1 имеет производительность Q1 и полное давление p*v1, равное сопротивлению первого участка ΣΔр1 плюс избыточное давление (полное) перед первым вентилятором-доводчиком p*2. Первый вентилятор-доводчик имеет производительность Q2 = Q1 — Qв1 (здесь Qв1 — расход через первые воздуховыпускные решетки).

Полное давление первого вентилятора-доводчика равно:
p*v2 = ΣΔр1 + (p*3 — p*2),
т.е. равно потерям в сети 2 плюс разница полных давлений за и перед вентилятором-доводчиком (в потери должно входить динамическое давление потока на выходе из выпускных решеток). Если вентилятор-доводчик установлен один в системе, то p*3 = 0 и его давление равно p*v2 = ΣΔр2 – p*2. Если подпор перед вентиляторами-доводчиками принимается одинаковым, то давление вентилятора доводчика равно потерям в сети 2, т.е. p*v2 = ΣΔр2. Характеристика первого вентилятора-доводчика приведена на рис. 3 . Если в системе несколько вентиляторов-доводчиков с одинаковым избыточным давлением, то рабочим режимом первого вентилятора-доводчика является точка В. Если вентилятор-доводчик установлен один, то его рабочим режимом является точка А, являющаяся точкой пересечения характеристики вентилятора и сети с учетом избыточного давления перед вентилятором. В ряде случаев неучет избыточного давления может привести к завышению производительности вентилятора-доводчика, которое может быть компенсировано при настройке вентсистемы.

В заключение анализа последователь ной работы вентиляторов необходимо обратить внимание на одно важное обстоятельство: какого бы типа не были вентиляторы, второй вентилятор не рекомендуется ставить непосредственно за первым, поскольку на выходе вентилятора поток всегда имеет пространственную неоднородность на любых режимах работы. Например, поток на выходе из канального вентилятора с круглым корпусом или осевого вентилятора без спрямляющего аппарата всегда имеет некоторую остаточную закрутку; течение на выходе канального вентилятора с прямоугольным корпусом всегда имеет пространственную неравномерность, поскольку потоком занято не все выходное сечение и т.д. Для исключения влияния предыдущего на последующий вентилятор необходимо, чтобы перед ним был отрезок прямого воздуховода длиной в несколько гидравлических диаметров для сглаживания пространственной и временной неоднородности потока.

Параллельная работа вентиляторов.
Параллельную установку вентиляторов используют в случаях, когда необходимо увеличить производительность в сети; необходимо иметь разную производительность, в зависимости от сезона работы; для эффективного регулирования производительности в ветвях вентсистемы и т.д. Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их производительности (абсциссы) при фиксированном давлении. При анализе параллельной работы вентиляторов, как и в первом случае, не учитываем увеличения сопротивления сети при установке «дополнительного» вентилятора. Аэродинамическая характеристика двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов приведена на рис. 4 .
Image
Рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В. Вентиляторы имеют равные производительности Q1 и Q2, а суммарная производительность системы равна их удвоенной производительности Q1+2. Рассмотрим совместную работу двух различных вентиляторов ( рис. 5 ), один из которых является «основным», а другой — «дополнительным», установленным, например, для увеличения производительности «основного». Для построения суммарной аэродинамической характеристики необходимо иметь характеристику «дополнительного» вентилятора в 4 квадранте (режим обратного течения через вентилятор). Теоретическая кривая совместной работы, полученная сложением производительностей двух вентиляторов, имеет особый начальный участок E-F, на котором максимальное давление p*v1max «дополнительного» вентилятора меньше, чем у «основного» (здесь точка F на характеристике совместной работы соответствует давлению p*v1max на режиме заглушки «дополнительного» вентилятора). Существует два режима совместной параллельной работы вентиляторов, которые определяются сопротивлением сети. Рассмотрим случай, когда сопротивление сети не превышает максимальное давление «дополнительного» вентилятора p*v1max ( рис. 5, а ). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабочим режимом «основного» вентилятора является точка В, а «дополнительного» вентилятора — точка А. Если бы «основной» вентилятор работал один, то его рабочим режимом была бы точка Д, а производительность — Qд.
Image
За счет установки «дополнительного» вентилятора производительность при совместной работе была увеличена на величину Q1+2 — Qд. Такой режим характеризуется относительно устойчивой работой двух вентиляторов. Рассмотрим случай неудачного подбора «дополнительного» вентилятора, при котором сопротивление сети превышает его максимальное давление p*v1max ( рис. 5, б ). Теоретически режимом совместной работы двух вентиляторов является точка С, совместная производительность двух вентиляторов — Q1+2. Рабочим режимом «основного» вентилятора — является точка В, а рабочим режимом «дополнительного» — точка А, причем через «дополнительный» вентилятор в режиме противодавления идет отрицательный расход — Q1 (знак минус!) снижающий общую производительностьсистемы из двух вентиляторов.

Суммарная производительность системы Q1+2 меньше производительности одиночно работающего основного вентилятора Qд. В действительности же и «основной», и «дополнительный» вентиляторы работают в нестационарном режиме. Через «дополнительный» вентилятор имеют место нестационарные во времени (периодические) прорывы воздуха, сопротивление сети периодически изменяется, что приводит также к неустойчивой работе и «основного» вентилятора (особенно, если он работает в области срывных режимов). При этом «дополнительный» вентилятор потребляет определенную мощность! Необходимо всячески избегать подобных режимов работы вентиляторов, т.к. увеличенная нагрузка и ее периодические изменения могут привести к сгоранию электродвигателя «дополнительного» вентилятора. В крайнем случае, вход или выход «дополнительного» вентилятора необходимо перекрывать воздушным клапаном.

При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах до и после вентиляторов. От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами, то в таком тройнике, кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при их параллельном соединении.

В этом смысле тройник с плавными формами предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе вентиляторов. Выше были рассмотрены режимы параллельной работы вентиляторов с монотонно падающими кривыми зависимости давления от производительности. Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для слабонагруженных осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны не сильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей. Некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Такие режимы являются нежелательными, их следует избегать. Особенно непредсказуемые последствия (по колебаниям давленияи неоднозначности положения рабочей точки) могут возникнуть при параллельной работе таких вентиляторов.

Image

Примерами неудачной параллельной работы вентиляторов с объединенным входом является, например, работа нескольких приточных установок различной производительности с общей «зажатой» шахтой; а неудачной работы с объединенным выходом — например, работа оконного вентилятора на нагнетание в помещение с организованным притоком, но с несбалансированной вытяжкой и т.д. Интересно рассмотреть некоторые особенности работы радиального вентилятора двустороннего всасывания, который является примером параллельной работы двух одинаковых вентиляторов с объединенными входами и выходами ( рис. 6 ). Теоретически производительность вентилятора равна удвоенной производительности каждого. В действительности у вентиляторов двустороннего всасывания, как правило, используется шкивоременная передача, подходящая к валу рабочего колеса со стороны одного из всасывающих отверстий. Поэтому оно загромождено концом вала со шкивом и, кроме того, вращение шкива обеспечивает подкрутку потока на входе в вентилятор по вращению и эта сторона вентилятора работает хуже, чем вторая, со свободным входом потока.

Таким образом, в ряде случаев вентилятор с двусторонним входом необходимо рассматривать как параллельную работу двух вентиляторов с различными характеристиками, со всеми эффектами, описанными выше. Если же вентилятор двустороннего всасывания установлен в приточной установке, то положение усугубляется тем, что для уменьшения ее габаритов расстояние между всасывающими отверстиями и стенкам принимается минимальным, что приводит к ухудшению характеристик стороны закрытой шкивоременной передачей.

Литература
1. Экк. Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. — М.: Госгортехиздат, 1959.
2. Центробежные вентиляторы/ Под ред. Т.С. Соломаховой. М.: Машиностроениe, 1975.
3. Каталог фирмы HELIOS.
4. Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Некоторые особенности эффективного использования вентиляционно-отопительного оборудования. — М., 2004.

Будем благодарны, если воспользуетесь одной из этих кнопок:

Особенности совместной работы вентиляторов

Сегодня существует несколько видов установок и подключения вентиляторов:

Последовательная

В современном мире, зачастую, дабы увеличить эффективность в сетях с высоким сопротивлением, не меняют вентиляторы на другие, отличающиеся по размеру или типу, а целенаправленно устанавливают еще одно устройство. Для данного соединения обычно поочередно подключают осевые вентиляторы, которые имеют сравнительно небольшое давление. Но существует вариант подключения многоступенчатых устройств с идентичными функционирующими колесами со встроенными спрямляющими механизмами. Они способствуют раскручиванию напора до осевого ориентирования перед следующим колесом. Многие производители, чтобы повысить давление, готовы предложить оборудование, которое состоит из двух поочередно вмонтированных канальных аппаратов. Когда идет последовательная работа нескольких устройств, у них отмечается равная продуктивность. Общие параметры монтажа двух вентиляторов получаются благодаря сложению давления при фиксированной эффективности. Дабы облегчить оценку общей работы устройств, не нужно брать во внимание повышения сопротивления сети, когда осуществляется установка другого вентилятора.

Параллельная

Данный вид установки устройств вентилирования помещения используется в ситуациях, когда:

  • нужно повысить продуктивность в сети;
  • нужна разная эффективность, зависящая от периода работы;
  • для прогрессивного управления продуктивности в ветвях вентиляционной системы и прочие.

Для получения общих параметров монтажа двух вентиляционных оборудований, требуется прибавить их эффективность, если давление фиксировано. Проанализировав параллельную работу оборудования, не нужно учитывать увеличение сопротивления сети, в случае, если установлено добавочный вентилятор. Параллельная работа двух устройств значима, поскольку очень важно, как соединены их входы и выходы, как применяется сила скорости в каналах до и после вентиляторов. Благодаря этому можно определить степень нестабильности определенного режима. К примеру, когда введен тройник с ответвлениями под прямым углом перед вентиляторами, то в данном тройнике, напор скорости сопровождается усиленное вихреобразование. Оно способно повлиять на функции вентиляторов и снизить стабильность работы при синхронной установке. Для такого случая лучше подойдет тройник с плавным дизайном. Под эти параметры можно подставить и объединяющий тройник на выходе вентустройств.

Итак, из вышеперечисленных факторов, можно сказать, что вентиляторы с двусторонними входами прекрасно подходят для одновременной работы двух вентиляторов с разными характеристиками. Когда устройство двустороннего поглощения вмонтировано в приточном аппарате, то позиция ухудшается благодаря тому, что для убавления ее размеров, дистанция между поглощающими люками и стенками используется минимальное. Что значительно ухудшает характеристики сторон закрытой шкивоременной передачей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *