Вопрос 73. Способы регулирования производительности нагнетателей, их преимущества и недостатки.
Базовые методы:
Регулирование без изменения частоты вращения:
- Дросселирование.
- Закрутка потока входным направляющим аппаратом.
Регулирование с изменением частоты вращения:
- Без изменения частоты вращения привода.
- С изменением частоты вращения привода.
Регулирование без изменения частоты вращения:
При дросселировании потребляемая мощность пропорциональна степени дросселирования. При этом большая часть мощности привода тратится на преодоление сопротивления дросселя. Величина потерь зависит от крутизны напорной характеристики.[Полностью открытый дроссель в вентиляторных установках практически не создает сопротивления в отличии от входного направляющего аппарата с открытыми лопатками.]
При регулировании в ВНА давление в отличии от дросселирования падает, поэтому экономичность способа выше. Для вентиляторов с лопатками вперед глубина регулирования при одном угле поворота лопаток в ВНА больше чем для вентиляторов с лопатками назад (при одном размере колеса и одной частоте вращения). Экономичность регулирования в ВНА мало зависит от числа лопаток, которых обычно 8–12 шт. [ВНА дросселирует поток даже при полностью открытых лопатках, снижая КПД. по сравнению со свободным всасом на 2%. Поэтому нерабочие ВНА целесообразно снять. ВНА значительно сложнее шибера и его ремонт требует до 8 чел/час.]
Регулирование с изменением частоты вращения:
При изменении частоты ротора нагнетателя в пределах допустимого поля характеристик его КПД практически не меняется, поэтому способ является самым экономичным.
При постоянной частоте вращения привода изменение частоты вращения ротора достигается:
- Изменением передаточного числа с помощью ременного вариатора.
- Использованием электромагнитной муфты – индукционной муфты скольжения (ИМС).
- Гидромуфты.
Использование муфт ведет к потерям скольжения электромагнитной или гидравлической природы. В вариаторах потери скольжения возникают косвенно. Потери скольжения трансформируются в тепло, которое требует отвода. На перемещение теплоносителя дополнительно затрачивается электроэнергия. При использовании вариаторов передаваемая мощность обычно не превышает 200 кВт. Частота вращения меняется изменением передаточного числа пары шкивов.
Изменение частоты вращения привода достигается при использовании многоскоростных двигателей или при использовании преобразователей частоты (ПЧ).
ПЧ делятся на автономные инверторы напряжения (АИН) и автономные инверторы тока (АИТ) в зависимости от того, что выпрямляется в звене постоянного тока. ПЧ состоит из трех частей: выпрямителя, фильтра, инвертора. К АИН относятся преобразователи серии: ПЧШ и ЭКТ, к АИТ — ПЧТ и ПЧР.
ПЧ в отличии от остальных устройств могут обслуживать группу нагнетателей, кроме того они не связаны территориально с самим нагнетателем, поэтому не увеличивают габариты установки и располагаются в отдельном помещении. ЧП рассчитаны на долговременную эксплуатацию (срок службы 20 лет, наработка на отказ 4000 часов, ресурс 25000 часов). КПД ЧП выше, чем у других регуляторов частоты вращения (при мощностях до 20 кВт η=0,9, при больших до η=0,93).
- Параллельная работа нагнетателей с отключением части нагнетателей при снижении нагрузки.
Преимущество: экономичность.
Недостаток: ограничения по единичной мощности нагнетателей 150-200 кВт.
- Дросселирование.
Преимущество: простота.
Недостаток: низкая экономичность вследствие превышения напора и падения КПД при регулировании.
- Закрутка потока входным направляющим аппаратом.
Преимущества: экономичность, простота.
Недостаток: сложность исполнения в случае многоступенчатых машин.
- Изменение частоты вращения.
Преимущество: высокая экономичность.
Недостаток: высокие капитальные затраты.