Вентиляторы обычной установки

Вентиляторы обычной установки: классификация, конструкция, применение и технические аспекты выбора

Вентиляторы обычной установки (ВОУ) представляют собой класс радиальных (центробежных) вентиляторов общего назначения, предназначенных для перемещения неагрессивных газовых сред с температурой до 80°C, не содержащих липких веществ, волокнистых материалов и взрывоопасных примесей, с содержанием пыли и твердых частиц не более 100 мг/м³. Они являются базовым элементом в системах вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления и технологических установках на промышленных, коммерческих и гражданских объектах. Конструкция, параметры и требования к ВОУ регламентированы стандартами серии ГОСТ 5976 (например, ГОСТ 5976-2021).

Классификация вентиляторов обычной установки

Классификация ВОУ осуществляется по нескольким ключевым конструктивным и аэродинамическим признакам.

1. По направлению вращения рабочего колеса и расположению выходного патрубка

Это один из основных признаков, определяющий монтажную ориентацию вентилятора. Обозначение состоит из двух компонентов: направления вращения и угла разворота выпускного патрубка.

• Направление вращения: «Правое» (вращение по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывающего патрубка) и «Левое» (вращение против часовой стрелки).
• Угол разворота выходного патрубка: Определяется в градусах от 0° до 315° с шагом 45°. Угол 0° соответствует направлению патрубка горизонтально вправо (при правом вращении).

Пример обозначения: «Вентилятор В-ЦП-7-40 №6,3 П-90» – вентилятор правого вращения с выходным патрубком, повернутым на 90° вверх.

2. По величине полного давления

• Вентиляторы низкого давления (В-ЦП-НД): Полное давление до 1000 Па. Характеризуются лопатками рабочего колеса, загнутыми вперед по направлению вращения. Эффективны для перемещения больших объемов воздуха при малом сопротивлении сети.
• Вентиляторы среднего давления (В-ЦП-СД): Полное давление от 1000 до 3000 Па. Как правило, имеют лопатки, загнутые назад. Отличаются более пологой характеристикой и меньшей склонностью к перегрузке двигателя по мощности.
• Вентиляторы высокого давления (В-ЦП-ВД): Полное давление свыше 3000 Па (обычно до 12000 Па). Конструктивно схожи со средненапорными, но с увеличенной частотой вращения и/или диаметром колеса.

3. По типу привода

• С непосредственным соединением с электродвигателем: Рабочее колесо насажено непосредственно на вал двигателя. Конструкция компактна и имеет высокий КПД.
• С клиноременной передачей: Двигатель и вал рабочего колеса соединены шкивами и клиновыми ремнями. Позволяет гибко регулировать производительность изменением частоты вращения колеса (заменой шкивов) и использовать двигатели с иной, нежели требуемая, частотой вращения.
• С упругой муфтой: Соединение вала двигателя и вала вентилятора через упругую муфту. Применяется для вентиляторов больших номеров, где прямой привод нецелесообразен.

Конструктивное исполнение и основные компоненты

Типовая конструкция ВОУ включает следующие элементы:

• Кожух (спиральный корпус): Изготавливается из листовой стали, имеет форму спирали (улитки) для эффективного преобразования динамического давления в статическое. Обеспечивает жесткость конструкции и точную геометрию воздушного канала.
• Рабочее колесо (ротор, крыльчатка): Состоит из ступицы, дисков (переднего и заднего) и лопаток. Лопатки могут быть загнуты вперед или назад. Колеса с заднозагнутыми лопатками обладают более высоким КПД и менее склонны к загрязнению. Колесо должно быть статически и динамически сбалансировано.
• Входной патрубок (всасывающий коллектор): Обеспечивает ламинарный подвод потока к рабочему колесу. Может быть цилиндрическим или коническим. Часто оснащается поворотными заслонками или диафрагмами для регулировки расхода.
• Выходной патрубок: Фланцевое соединение для подключения к воздуховодам. Имеет стандартные размеры, соответствующие рядам воздуховодов.
• Станина (рама): Металлическая конструкция, на которой монтируются корпус, электродвигатель и, при необходимости, элементы привода. Обеспечивает виброразвязку и устойчивость.
• Электродвигатель: Асинхронный трехфазный или однофазный двигатель общепромышленного исполнения (обычно IP54, класс изоляции F). Мощность подбирается с запасом на возможные колебания параметров сети и загрязнение системы.
• Приводная система: В зависимости от типа привода включает вал, подшипниковые узлы, шкивы, клиновые ремни, защитные кожухи или упругую муфту.

Аэродинамические характеристики и подбор

Выбор ВОУ осуществляется на основе аэродинамического расчета системы вентиляции, который определяет две ключевые точки: требуемую производительность (L, м³/ч) и полное давление (P, Па), необходимое для преодоления сопротивления сети. Данные наносятся на сводный график аэродинамических характеристик вентиляторов.

Сводная таблица примерных диапазонов параметров ВОУ (серия В-ЦП-7-40)

Номер вентилятора (диаметр колеса, дм)	Диапазон производительности, м³/ч	Диапазон полного давления, Па	Типовой диапазон мощности привода, кВт	Частота вращения, об/мин
№2,5	300 – 1 500	150 – 600	0,12 – 0,55	700 – 2800
№5	1 500 – 7 000	200 – 1 200	0,25 – 3,0	700 – 1400
№8	5 000 – 25 000	300 – 1 500	1,1 – 11,0	500 – 1000
№12,5	15 000 – 70 000	400 – 2 000	5,5 – 55,0	300 – 750

При подборе необходимо стремиться к тому, чтобы рабочая точка находилась в зоне максимального КПД вентилятора (обычно 0,6-0,85 от максимального давления на характеристике). Также важно учитывать поправки на температуру и плотность перемещаемой среды, барометрическое давление и высоту над уровнем моря.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж критически важен для долговечности и эффективности ВОУ.

• Фундамент/основание: Вентиляторы с номерами выше №8, как правило, требуют установки на отдельный фундамент с виброизоляторами. Меньшие модели могут монтироваться на раму или перекрытие с использованием резиновых амортизаторов.
• Соосность: Для приводов с муфтой или ременной передачей требуется точная центровка валов. Несоосность приводит к вибрациям, износу подшипников и поломкам.
• Подключение воздуховодов: Всасывающий и нагнетательный воздуховоды должны присоединяться к патрубкам вентилятора без механических напряжений. Рекомендуется использовать гибкие вставки из негорючего материала для компенсации вибраций и температурных деформаций.
• Электроподключение: Двигатель должен быть защищен автоматическим выключателем и устройством защиты от токов перегрузки (тепловое реле или аналогичная функция в частотном преобразователе). Обязательно наличие надежного заземления.
• Эксплуатационное обслуживание: Включает периодическую проверку и подтяжку крепежных элементов, контроль уровня вибрации, очистку рабочего колеса и внутренних полостей от загрязнений, проверку натяжения ремней (для ременного привода), замену смазки в подшипниковых узлах согласно регламенту.

Регулирование производительности

Существует несколько методов регулирования производительности ВОУ:

• Дросселирование заслонками: Наиболее простой, но наименее энергоэффективный способ, заключающийся в увеличении сопротивления сети.
• Изменение частоты вращения рабочего колеса с помощью частотного преобразователя (ЧП): Наиболее экономичный метод. Законы пропорциональности (подобия) для вентиляторов гласят, что производительность изменяется пропорционально частоте вращения (L ~ n), давление – квадрату частоты (P ~ n²), а потребляемая мощность – кубу частоты (N ~ n³). Снижение скорости на 20% дает экономию мощности почти 50%.
• Использование входного направляющего аппарата (ИНА): Устройство с поворотными лопатками на входе, которые закручивают поток перед колесом, изменяя его характеристики. Эффективность ниже, чем у ЧП, но выше, чем у дросселирования.
• Замена шкивов (для ременного привода): Позволяет ступенчато изменить передаточное отношение и, следовательно, частоту вращения колеса.

Тенденции и смежные вопросы

Современные ВОУ все чаще проектируются с учетом требований энергоэффективности (стандарты IE классов для двигателей). Растет применение аэродинамически оптимизированных крыльчаток с заднозагнутыми лопатками и аэродинамическим профилем. В конструкции корпусов и станин применяются материалы с антикоррозионными покрытиями для увеличения срока службы. Интеграция с системами автоматизированного управления зданием (АСУЗ) через частотные преобразователи и датчики давления/расхода становится стандартом для крупных объектов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается «обычная установка» от «специальной»?

Вентиляторы обычной установки предназначены для стандартных условий по температуре, запыленности и химическому составу среды. Специальные вентиляторы (дымососы, пылевые, коррозионностойкие, термостойкие, взрывозащищенные) имеют конструктивные особенности: усиленные лопатки, специальные материалы, уплотнения, защитные покрытия, исполнение двигателей, рассчитанные на работу в специфических и часто более тяжелых условиях.

Как определить необходимый «номер» вентилятора?

Номер вентилятора – это диаметр его рабочего колеса в дециметрах. Он не определяется напрямую, а является результатом подбора по графикам характеристик или с помощью подборных программ. Исходными данными являются требуемые производительность и давление. Для одного и того же расхода и давления могут подойти несколько номеров с разной частотой вращения, но с разным КПД и уровнем шума.

Почему при выборе важен акустический расчет?

Вентилятор – основной источник шума в системе. Уровень звуковой мощности зависит от типа колеса, частоты вращения, давления и КПД. Даже правильно подобранный по аэродинамике вентилятор может создать неприемлемый уровень шума, требующий установки шумоглушителей. Акустический расчет обязателен для объектов с жесткими санитарными нормами (больницы, офисы, жилые здания).

Что такое «сетевая характеристика» и как она строится?

Сетевая характеристика – это зависимость потерь давления в воздуховодной сети от расхода воздуха через нее. Потери давления пропорциональны квадрату расхода (P = R

• L², где R – сопротивление сети). Эта параболическая кривая строится на том же графике, что и характеристики вентиляторов. Точка пересечения сетевой характеристики с характеристикой вентилятора и есть его рабочая точка.

Как часто и какие мероприятия по обслуживанию необходимы для ВОУ?

Техническое обслуживание должно проводиться по плану-графику, но не реже 1-2 раз в год. Включает: визуальный осмотр, проверку креплений, измерение вибрации, контроль тока двигателя, очистку внутренних поверхностей и колеса, проверку состояния ремней и натяжения (для ременного привода), смазку подшипников (если они не являются maintenance-free). После длительного простоя обязательна проверка свободного вращения колеса вручную перед пуском.

Можно ли использовать ВОУ для удаления дыма при пожаре?

Нет, категорически запрещено. Для систем противодымной вентиляции применяются специальные дымовые вентиляторы, рассчитанные на работу с высокими температурами газов (до 400-600°C) в течение заданного времени (обычно 1-2 часа). Они имеют отдельный сертификат пожарной безопасности, термоизолированный корпус, специальные подшипниковые узлы и двигатели. ВОУ при таких температурах мгновенно выйдет из строя.