Вентиляторы одностороннего всасывания

Вентиляторы одностороннего всасывания: конструкция, типы, применение и технические аспекты

Вентиляторы одностороннего всасывания (ВОС) представляют собой класс центробежных вентиляторов, рабочее колесо которых снабжено лопатками, загнутыми вперед или назад, и расположено в спиральном кожухе (улитке). Отличительная конструктивная особенность — наличие одного всасывающего патрубка, расположенного, как правило, со стороны входа на рабочее колесо. Воздушный поток поступает в колесо с одной стороны вдоль оси вращения, изменяет направление на радиальное под действием центробежной силы и нагнетается в выходной патрубок кожуха.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основными элементами вентилятора одностороннего всасывания являются:

• Рабочее колесо (крыльчатка): Состоит из ступицы, диска, лопаток и переднего диска (у вентиляторов с загнутыми вперед лопатками часто используется бесдисковое колесо с лопатками, закрепленными непосредственно на ступице). Лопатки могут быть загнуты вперед (по направлению вращения) или назад (против направления вращения).
• Спиральный кожух (улитка): Выполняет функцию сбора воздуха, выходящего из рабочего колеса, и преобразования его кинетической энергии в статическое давление. Конфигурация и раскрыв кожуха напрямую влияют на аэродинамическую эффективность агрегата.
• Всасывающий патрубок: Один, круглого или прямоугольного сечения, фланцевого или ниппельного исполнения. Обеспечивает осевой подвод среды к рабочему колесу.
• Станина (рама): Конструкция для крепления электродвигателя и, в некоторых исполнениях, элементов привода.
• Привод: Чаще всего прямой (колесо насажено на вал двигателя) или ременной (передача через шкивы и клиновые ремни). Ременной привод позволяет изменять частоту вращения колеса без замены двигателя.

Классификация и типы вентиляторов ВОС

Классификация осуществляется по нескольким ключевым параметрам.

1. По направлению загнутости лопаток рабочего колеса

• Вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед (ВОС В-01…В-14 и аналоги):
  • Характеризуются высокой производительностью при относительно малых габаритах и частоте вращения.
  • Имеют возрастающую характеристику «давление-производительность», что требует внимания при выборе рабочей точки.
  • Склонны к перегрузке электродвигателя при работе в области малых производительностей.
  • КПД обычно ниже, чем у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад.
  • Применяются в системах вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления, где не требуется работа на сеть с высоким аэродинамическим сопротивлением.
• Вентиляторы с лопатками, загнутыми назад (ВОС В-05… и аналоги):
  • Обладают пологой, часто с падающим участком, характеристикой, что снижает риск перегрузки двигателя.
  • Достигают более высокого КПД (до 85% и более).
  • Колесо менее склонно к загрязнению благодаря аэродинамической самоочистке.
  • Уровень шума, как правило, ниже.
  • Требуют более высокой частоты вращения для создания того же давления, что и колесо с лопатками вперед.
  • Применяются в энергоэффективных системах, в сетях с переменным сопротивлением, в составе центральных кондиционеров, для транспортировки запыленного воздуха.

2. По типу исполнения (согласно ГОСТ 24751-81)

• Исполнение 1: Вентилятор на одной раме с электродвигателем. Колесо насажено на вал двигателя (прямой привод).
• Исполнение 3: Вентилятор с ременной передачей. Колесо и двигатель смонтированы на общей раме, соединены шкивами и клиноременной передачей.
• Исполнение 5: Вентилятор с ременной передачей и подшипниковыми опорами на раме. Колесо установлено на собственном валу в подшипниках.
• Исполнение 6: Вентилятор на собственной стойке (без двигателя). Колесо на собственном валу в подшипниках. Привод от внешнего источника (например, через муфту).

3. По направлению вращения и стороне выхода воздуха

Обозначается дробью: первая цифра — направление вращения (со стороны электродвигателя), вторая — угол положения корпуса (выходного патрубка). Например, «Правое, 90°».

Основные технические характеристики и аэродинамические параметры

Выбор вентилятора осуществляется на основе его аэродинамической характеристики — зависимости полного давления (P_v), мощности (N) и КПД (η) от производительности (L).

Сравнительная таблица параметров типовых вентиляторов ВОС

Параметр	ВОС с лопатками вперед (напр., ВОС 6-300)	ВОС с лопатками назад (напр., ВЦ 4-75 №5)	Примечание
Диапазон производительности, м³/ч	1000 – 50 000	1000 – 100 000+	Зависит от номера (диаметра) вентилятора
Диапазон полного давления, Па	до 1000 – 1200	до 3000 – 5000	Вентиляторы с лопатками назад способны развивать более высокое давление
Максимальный КПД, %	65 – 75	80 – 85	Высокий КПД «назадлопаточных» моделей снижает энергопотребление
Характер аэродинамической характеристики	Возрастающая, с максимумом мощности	Полая, с ограничением мощности	Вентиляторы с лопатками назад имеют «неперегружаемую» характеристику
Уровень звуковой мощности, дБА	Выше	Ниже	Зависит от точки работы и частоты вращения

Области применения и специфические модификации

Вентиляторы ВОС являются базовыми машинами для систем общеобменной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления гражданских и промышленных зданий. Помимо стандартных исполнений, существуют специализированные модификации:

• Вентиляторы пылевые (ВОП): Усиленной конструкции, с увеличенными зазорами, лопатками, загнутыми назад, и защитой от абразивного износа. Предназначены для транспортировки запыленного воздуха (концентрация до 1 кг/м³) в аспирационных и пневмотранспортных системах.
• Вентиляторы взрывозащищенные (ВОС-взл): Изготавливаются из материалов, исключающих искрообразование (алюминиевые сплавы, бронза), с взрывозащищенными электродвигателями. Применяются в помещениях с взрывоопасными смесями (химия, нефтегаз, мукомольное производство).
• Вентиляторы коррозионностойкие (ВОС-к): Изготавливаются из нержавеющих сталей (12Х18Н10Т, AISI 304/316), полипропилена, ПВДФ. Используются в химической промышленности, лабораторной вытяжной вентиляции, для удаления агрессивных паров.
• Вентиляторы термостойкие (ВОС-т): Используются жаростойкие стали, специальные подшипниковые узлы, системы охлаждения вала. Работают с газовоздушными смесями температурой до +400…+600 °C (дымососы, сушильные установки).

Критерии выбора и монтажные особенности

Выбор вентилятора ВОС осуществляется в следующем порядке:

1. Определение требуемых параметров: производительность (L, м³/ч) и полное давление (P_v, Па), необходимые для преодоления сопротивления сети.
2. Выбор типа колеса (лопатки вперед/назад) исходя из характера сети, требований к энергоэффективности и уровню шума.
3. Нахождение рабочей точки на сводном графике аэродинамических характеристик. Точка должна находиться в зоне максимального КПД выбранного вентилятора.
4. Определение номера (диаметра) вентилятора и частоты вращения.
5. Подбор электродвигателя с учетом запаса по мощности (коэффициент запаса обычно 1.1 – 1.15).
6. Выбор исполнения (прямой/ременной привод) и материала конструкции в зависимости от свойств транспортируемой среды.

Монтажные требования: Установка должна обеспечивать равномерный подвод потока к всасывающему патрубку. Запрещен монтаж непосредственно за отводом или заслонкой. Рекомендуется установка прямого участка воздуховода длиной не менее 1.5 диаметра патрубка перед вентилятором. Основание должно быть жестким, виброизолированным. Для ременных приводов обязательна проверка и регулировка натяжения ремней. После монтажа необходимо проверить свободное вращение колеса рукой.

Эксплуатация, обслуживание и диагностика неисправностей

Регламентное обслуживание включает:

• Периодическую очистку лопаток рабочего колеса и внутренней полости кожуха от загрязнений.
• Контроль и подтяжку крепежных соединений.
• Для ременных передач — контроль износа и натяжения ремней, центровки шкивов.
• Для исполнений на подшипниковых опорах — контроль температуры, вибрации, состояния смазки (замена по регламенту).
• Контроль потребляемого тока электродвигателя.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается вентилятор одностороннего всасывания от двустороннего (ВОД)?

Вентилятор двустороннего всасывания (ВОД) имеет два симметричных всасывающих патрубка по обе стороны кожуха и рабочее колесо специальной конструкции. Это позволяет ему пропускать примерно в два раза больший объем воздуха при тех же габаритах колеса, обеспечивая лучшее уравновешивание осевых усилий на роторе. ВОС компактнее по ширине и применяется для средних расходов, ВОД — для систем с высокой производительностью (центральные приточные установки, главные вентиляторы шахт).

Когда следует выбирать вентилятор с лопатками, загнутыми вперед, а когда — назад?

Выбор зависит от приоритетов:
Лопатки вперед: Выбор в пользу меньших габаритов, частоты вращения и стоимости при работе на чистый воздух в системах со стабильным сетевом сопротивлением, где энергоэффективность не критична.
Лопатки назад: Выбор для энергоэффективных систем, для сетей с переменным сопротивлением, для запыленных или агрессивных сред, где важен низкий уровень шума и устойчивая характеристика.

Как правильно подобрать частотный преобразователь для регулирования производительности ВОС?

Частотный преобразователь (ЧП) должен быть подобран по мощности (с запасом 10-15%) и току электродвигателя. Для вентиляторной нагрузки рекомендуется использовать ЧП с векторным или скалярным управлением, поддерживающим квадратичную зависимость момента от частоты (закон U/f). Это обеспечивает максимальную энергоэффективность. Обязательна установка выходного дросселя (фильтра) для защиты обмотки двигателя от высокочастотных помех. Регулирование скорости — наиболее экономичный способ изменения производительности по сравнению с дросселированием заслонками.

Каковы требования к установке вентилятора ВОС на виброизоляторах?

Виброизоляторы (пружинные или резиновые) подбираются по массе агрегата с учетом необходимой частоты собственных колебаний, которая должна быть минимум в 2-3 раза ниже рабочей частоты вращения вентилятора для обеспечения эффективного гашения вибрации. Необходимо обеспечить свободный ход изоляторов без контакта с основанием. Подводящие и отводящие воздуховоды должны присоединяться через гибкие вставки (тканевые, резинотканевые), чтобы не передавать вибрацию на сеть.

Какой срок службы подшипникового узла вентилятора ВОС и от чего он зависит?

Номинальный срок службы подшипников качения (L10h) при правильном монтаже и смазке составляет от 40 000 до 100 000 часов. Фактический срок сильно зависит от условий: температуры транспортируемой среды (перегрев ухудшает свойства смазки), уровня вибрации, попадания абразивной пыли в уплотнения, соблюдения регламента замены смазки. Регулярный контроль температуры и виброакустической диагностика позволяют прогнозировать остаточный ресурс.

Можно ли использовать стандартный вентилятор ВОС для удаления дыма при пожаре?

Нет, категорически запрещено. Для систем противодымной вентиляции должны применяться специальные дымовые вентиляторы, рассчитанные на работу с высокотемпературными газами (до +400°С в течение 2 часов, до +600°С в течение 1 часа). Они имеют термостойкие подшипниковые узлы, электродвигатели с отдельным выносным валом или с внешним охлаждением, соответствующее сертификаты пожарной безопасности (ГОСТ Р 53302-2009). Стандартный ВОС при высокой температуре быстро выйдет из строя.