Katilų sistemų išcentriniai ventiliatoriai padeda pagerinti pramoninį degimą ir išmetimo efektyvumą

Katilo veikimas yra glaudžiai susijęs su oro ir išmetamųjų dujų sistemos stabilumu. Jei degimo oro tiekimas yra nepakankamas arba dūmų dujos negali būti išleidžiamos sklandžiai, operatoriai gali pastebėti nestabilias liepsnos sąlygas, didesnes degalų sąnaudas, krosnies slėgio svyravimus ir padidėjusį išmetamųjų teršalų kiekį. Šiose sistemose dažniausiai naudojami išcentriniai ventiliatoriai, nes jie gali sukurti slėgį, reikalingą ortakiams, ekonomaizeriams, oro pašildytuvams, dulkių surinktuvams, sklendėms ir kitai katilų įrangai įveikti.

Naudojant katilą, išcentrinių ventiliatorių pasirinkimas nėra tik variklio galios ir katilo galios suderinimo klausimas. Ventiliatorius turi veikti esant reikiamam oro srautui ir slėgiui esant faktinei dujų temperatūrai ir darbo sąlygoms. Ventiliatorius, užtikrinantis pakankamą oro srautą esant mažam pasipriešinimui, gali nepalaikyti reikiamos krosnies traukos, kai sistemos pasipriešinimas didėja. Ir atvirkščiai, pasirinkus per didelį slėgį, gali būti sunaudota nereikalinga energija ir kontrolė gali būti nestabili. Todėl prieš pasirenkant ventiliatorių pirmiausia reikia nustatyti tikrąjį veikimo tašką.

Išcentrinių ventiliatorių vaidmens katilų sistemose supratimas

Įprastas pramoninis katilas gali naudoti ventiliatorius kelioms skirtingoms užduotims atlikti. Priverstinės traukos ventiliatoriai tiekia degimo orą į krosnį, indukciniai ventiliatoriai pašalina iš krosnies išmetamąsias dujas ir palaiko neigiamą slėgį, o pirminio arba antrinio oro ventiliatoriai gali būti naudojami konkrečiose degimo sistemose. Nors šios programos turi skirtingas veikimo funkcijas, išcentriniai ventiliatoriai yra plačiai naudojami, nes dėl savo slėgio gamybos galimybių jie tinka sistemoms, turinčioms didelį atsparumą.

Dėl sukeltos traukos ventiliatorius turi įveikti slėgio nuostolius per krosnies išleidimo angą, konvekcines dalis, ekonomaizerį, oro pašildytuvą, ortakius, ciklono arba maišinio filtrą, kaminą ir sklendes. Jei pasirinkimo metu bendras pasipriešinimas neįvertinamas, tikrasis oro srautas gali būti žymiai mažesnis nei tikėtasi po paleidimo. Tai viena iš dažniausiai pasitaikančių priežasčių, kodėl išcentriniai ventiliatoriai atrodo „neveikiantys“, nors variklis ir sparnuotė veikia normaliai.

Skaičiuojant taip pat reikia įtraukti temperatūrą. Karštos išmetamųjų dujų tankis yra mažesnis nei aplinkos oro, todėl santykis tarp tūrinio srauto, masės srauto, slėgio ir ventiliatoriaus galios kinta priklausomai nuo temperatūros. Pavyzdžiui, išmetamųjų dujų sistemoje, suprojektuotoje 180 °C temperatūrai, neturėtų būti taikomos tokios pačios tankio prielaidos kaip ir 20 °C oro apdorojimo sistemoje. Renkantis išcentrinius ventiliatorius, inžinierius turi patvirtinti dujų temperatūrą, aukštį virš jūros lygio, drėgmės kiekį, dujų sudėtį ir tai, ar nurodytas slėgis yra statinis, ar bendras slėgis.

Oro srautas ir slėgis turėtų būti skaičiuojami kartu

Viena praktinė klaida renkantis ventiliatorių yra užtikrinti tik reikiamą oro srautą. Pavyzdžiui, norint pasirinkti išcentrinius ventiliatorius, tokios specifikacijos kaip „20 000 m³/h ventiliatorius“ nepakanka. Kai kurie ventiliatorių modeliai gali užtikrinti 20 000 m³/val., tačiau jų slėgio galimybės gali labai skirtis.

Naudingesnė specifikacija būtų kažkas tokio:

Oro srautas: 20 000 m³/val

Reikalingas slėgis: 2500 Pa

Dujų temperatūra: 180°C

Vidutinė: katilo dūmų dujos

Darbinis aukštis: 500 m

Dulkių koncentracija: nurodyta pagal procesą

Reikalingos darbo valandos: nuolatinis

Variklio maitinimas: pagal gamyklos elektros sistemą

Su šiais parametrais ventiliatoriaus gamintojas gali įvertinti veikimo tašką pagal ventiliatoriaus veikimo kreivę. Pasirinkti išcentriniai ventiliatoriai turėtų veikti stabilioje kreivės srityje, o ne kraštutinėje kairėje ar dešinėje pusėje. Taip pat galima apsvarstyti pagrįstą eksploatavimo maržą, tačiau tiesiog pridėti didelę slėgio ribą nėra gera inžinerinė praktika, nes tai gali padidinti variklio galią ir droselio nuostolius.

Kodėl paleidus katilą gali pasikeisti ventiliatoriaus slėgis

Katilo sistema retai veikia tiksliai taip, kaip veikė pirminio projekto skaičiavimo metu. Filtrai kaupia dulkes, užsiteršia šilumą perduodantys paviršiai, reguliuojasi sklendės, gali keistis ortakiai, gali keistis kuro charakteristikos. Kiekvienas iš šių veiksnių gali turėti įtakos sistemos atsparumui.

Apsvarstykite indukuotos traukos sistemą, kuri iš pradžių buvo sukurta 25 000 m³/h esant 3 000 Pa. Po kelių mėnesių veikimo maišelinio filtro slėgio skirtumas padidėja dėl dulkių apkrovos. Ventiliatoriaus greitis nesikeičia, tačiau sistemos pasipriešinimas juda aukštyn. Todėl išcentrinių ventiliatorių veikimo taškas pasislenka išilgai ventiliatoriaus kreivės, todėl gali sumažėti oro srautas.

Šioje situacijoje variklio dydžio padidinimas nebūtinai yra tinkamas sprendimas. Techninės priežiūros komanda pirmiausia turi išmatuoti filtro slėgio skirtumą, sklendės padėtį, ventiliatoriaus įleidimo ir išleidimo slėgį, ventiliatoriaus greitį, variklio srovę ir faktinį oro srautą. Jei filtro varža yra žymiai didesnė už pradinę projektinę vertę, išvalius arba pakeitus filtrą galima atkurti veikimą nekeičiant ventiliatoriaus.

Praktinė katilų ventiliatorių paleidimo procedūra

Eksploatacijos pradžios metu operatoriai turėtų fiksuoti daugiau nei variklio srovę ir vibraciją. Išcentrinių ventiliatorių atveju naudingas paleidimo įrašas turėtų apimti ventiliatoriaus greitį, įleidimo slėgį, išėjimo slėgį, oro srautą, dujų temperatūrą, guolio temperatūrą, variklio srovę ir sklendės padėtį.

Matavimo seka gali būti paprasta:

Įsitikinkite, kad sparnuotė sukasi teisinga kryptimi.

Patikrinkite, ar įleidimo ir išleidimo sklendės yra tinkamoje paleidimo padėtyje.

Įjunkite ventiliatorių pagal patvirtintą darbo tvarką.

Stebėdami variklio srovę, palaipsniui judinkite sklendę.

Išmatuokite oro srautą ir slėgį keliuose stabiliuose darbo taškuose.

Palyginkite išmatuotas vertes su gamintojo charakteristikos kreive.

Užregistruokite vibraciją ir guolio temperatūrą, kai sistema pasiekia stabilią būklę.

Šis procesas suteikia operatoriams pagrindą ateities trikčių šalinimui. Jei po kelių mėnesių tie patys išcentriniai ventiliatoriai rodo laipsnišką vibracijos ar variklio srovės padidėjimą, pirminiai paleidimo duomenys yra naudinga nuoroda, o ne pasikliauti subjektyviais stebėjimais.

Atvejo tyrimas: ventiliatorių sistemos tobulinimas

Praktinį pavyzdį galima pamatyti biomase kūrenančiame pramoniniame katile. Iš pradžių katilo traukos sistema buvo skirta maždaug 30 000 m³/h išmetamųjų dujų. Pradinės eksploatacijos metu krosnies trauka buvo stabili. Tačiau po kelių mėnesių operatoriai pastebėjo, kad krosnies slėgį vis sunkiau kontroliuoti, kai katilas priartėjo prie visos apkrovos.

Pirmoji prielaida buvo ta, kad išcentrinių ventiliatorių pajėgumai buvo nepakankami. Užuot iš karto keitę ventiliatorių, techninės priežiūros komanda žingsnis po žingsnio išmatavo sistemą.

Rezultatai parodė, kad ventiliatoriaus greitis buvo artimas pradinei vertei, variklio srovė buvo laukiamo diapazono ribose, o vibracija reikšmingai nepadidėjo. Tačiau slėgio kritimas pasroviui skirtoje dulkių surinkimo įrangoje buvo daug didesnis nei paleidimo vertė.

Dulkių rinktuvas buvo patikrintas ir nustatytas per didelis slėgio praradimas dėl užsiteršusių filtro elementų. Išvalius filtro elementus ir priartėjus sistemos varžai, priartėjus prie pradinės projektinės būklės, sukeltas traukos ventiliatorius atgavo reikiamą oro srautą ir krosnies slėgis vėl tapo stabilus.

Svarbi šio atvejo pamoka yra ta, kad išcentriniai ventiliatoriai neturėtų būti vertinami nepriklausomai nuo sistemos. Ventiliatorius, ortakis, filtras, sklendė ir kaminas sudaro vieną aerodinaminę sistemą. Ventiliatoriaus keitimas nenustačius tikrojo pasipriešinimo šaltinio gali padidinti projekto sąnaudas neišsprendžiant pagrindinės problemos.

Variklio galia nėra tokia pati kaip ventiliatoriaus našumas

Dar viena paplitusi klaidinga nuomonė yra ta, kad didesnis variklis automatiškai reiškia galingesnį ventiliatorių. Variklio galia pasakoja tik dalį istorijos. Tikrasis išcentrinių ventiliatorių veikimas priklauso nuo sparnuotės skersmens, sparnuotės pločio, ašmenų geometrijos, sukimosi greičio, dujų tankio, sistemos pasipriešinimo ir aerodinaminio efektyvumo.

Ventiliatorių giminystės dėsniai yra naudingi vertinant greičio pokyčius. Panašiomis sąlygomis:

Oro srautas yra maždaug proporcingas ventiliatoriaus greičiui.

Slėgis yra maždaug proporcingas ventiliatoriaus greičio kvadratui.

Galia yra maždaug proporcinga ventiliatoriaus greičio kubui.

Tai reiškia, kad santykinai nedidelis greičio padidėjimas gali žymiai padidinti energijos poreikį. Pavyzdžiui, padidinus ventiliatoriaus greitį 10 %, teorinis galios poreikis gali padidėti iki maždaug 1,33 karto, palyginti su pradine verte, darant prielaidą, kad dujų tankis bus toks pat ir darbo sąlygos panašios.

Dėl šios priežasties išcentrinių ventiliatorių greičio viršijimas, siekiant kompensuoti netinkamai suprojektuotą arba vis labiau atsparią sistemą, neturėtų būti laikomas nuolatiniu sprendimu. Turi būti patikrinta elektros apkrova, sparnuotės įtempis, veleno greitis, guolio būklė ir leistinas veikimo diapazonas.

Dulkėms ir aukštai temperatūrai reikia skirtingų ventiliatorių konstrukcijų

Katilo išmetamosiose dujose gali būti pelenų, dulkių, korozinių junginių ir drėgmės. Šios sąlygos turi įtakos mechaninei išcentrinių ventiliatorių konstrukcijai.

Dulkių dujų atveju vienas svarbus aspektas yra sparnuotės susidėvėjimas. Didelio greičio dalelės gali palaipsniui ardyti ašmenų paviršius, ypač aplink priekinį kraštą. Jei katilas degina abrazyvinį kurą, ventiliatoriui gali prireikti nusidėvėjimui atsparių medžiagų arba keičiamų nusidėvėjimo plokščių.

Aukštos temperatūros aptarnavimas sukuria dar vieną problemų rinkinį. Reikia atsižvelgti į veleno išsiplėtimą, guolio temperatūrą, tepalų pasirinkimą, šilumos izoliaciją ir aušinimo priemones. Priklausomai nuo konstrukcijos, guolio išdėstymą gali tekti atskirti nuo karštų dujų kelio.

Medžiagos pasirinkimas taip pat turėtų būti pagrįstas faktine dujų sudėtimi, o ne tik temperatūra. Jei yra sieros junginių, chloridų, drėgmės ar kitų koroziją sukeliančių komponentų, standartinis anglinis plienas gali neturėti tinkamo tarnavimo laiko. Esant tokioms sąlygoms, išcentrinių ventiliatorių konstrukcinė medžiaga ir paviršiaus apsauga turėtų būti parenkami atsižvelgiant į faktinę darbo aplinką.

Nenormalios vibracijos diagnostika

Vibracija yra vienas naudingiausių ventiliatoriaus būklės rodiklių. Tačiau norint nustatyti priežastį, nepakanka vien pastebėti, kad ventiliatorius vibruoja.

Išcentrinių ventiliatorių atveju techninės priežiūros personalas pirmiausia turėtų nustatyti, ar vibracija yra susijusi su sukimosi greičiu. Dažniausios priežastys yra sparnuotės disbalansas, medžiagų susikaupimas ant menčių, veleno nesutapimas, atsilaisvinę pagrindo varžtai, guolių nusidėvėjimas, sukabinimo problemos ir struktūrinis rezonansas.

Naudojant katilą, pelenų kaupimasis ant sparnuotės nusipelno ypatingo dėmesio. Net santykinai nedidelis nelygaus susikaupimo kiekis gali sukelti dinaminį disbalansą. Didėjant ventiliatoriaus greičiui, vibracija gali sustiprėti.

Praktinė techninės priežiūros procedūra yra fiksuoti vibraciją varančiojo ir ne pavaros galo guoliuose horizontalia, vertikalia ir ašine kryptimis. Rodmenys turėtų būti lyginami su ankstesniais įrašais. Staigus pokytis nuo nustatytos pradinės linijos dažnai yra reikšmingesnis nei atskira vertė.

Prieš balansuodami sparnuotę, technikai taip pat turėtų patikrinti sparnuotę, ar nėra įtrūkimų, deformacijų, korozijos ir medžiagų susikaupimo. Dinaminis balansavimas turėtų būti atliekamas pagal taikomus balansavimo reikalavimus, pašalinus mechaninius defektus.

Kaip pagerinti energijos vartojimo efektyvumą

Energijos suvartojimas yra dar vienas svarbus veiksnys naudojant išcentrinius ventiliatorius. Nepertraukiamai veikiančioje katilinėje net santykinai nedidelis ventiliatoriaus galios sumažinimas gali reikšmingai sutaupyti kasmet.

Pirmiausia reikia nustatyti, ar ventiliatorius veikia reikiamu oro srautu. Jei procesui reikia 80 % projektinio oro srauto, bet ventiliatorius nuolat tiekia 100 %, oro srauto perteklius gali reikšti, kad energijos suvartojimas yra išvengiamas.

Kintamo dažnio pavaros gali būti naudingos, kai labai pasikeičia katilo apkrova. Užuot valdę oro srautą pirmiausia per droselinę sklendę, ventiliatoriaus greitį galima reguliuoti taip, kad jis atitiktų reikiamas veikimo sąlygas. Kadangi ventiliatoriaus galia kinta maždaug priklausomai nuo greičio kubo, greičio sumažinimas gali žymiai sutaupyti energijos.

Tačiau VFD įrengimas neturėtų būti traktuojamas kaip automatinė energijos taupymo priemonė. Pirmiausia reikia įvertinti tikrąją sistemos kreivę, minimalų reikalingą oro srautą, variklio charakteristikas, ventiliatoriaus veikimo diapazoną ir proceso valdymo reikalavimus. Tinkamai pritaikius greičio reguliavimą, išcentriniai ventiliatoriai gali daug geriau reaguoti į besikeičiančias katilo apkrovas.Kas turėtų būti įtraukta į ventiliatoriaus specifikaciją?Kai prašoma katilo išcentrinių ventiliatorių kainos, pateikus išsamią informaciją apie veikimą, galima žymiai sumažinti netinkamo modelio pasirinkimo riziką.

Techninėje specifikacijoje turėtų būti bent:

Reikalingas oro srautas

Statinis arba bendras slėgis

Dujų temperatūra

Dujų sudėtis

Dulkių koncentracija

Dujų tankis arba darbinis slėgis

Montavimo aukštis

Ventiliatoriaus greitis arba didžiausias leistinas greitis

Variklio įtampa ir dažnis

Veikimo režimas

Sukimosi kryptis

Ventiliatorių išdėstymas

Reikalavimai medžiagai

Guolių išdėstymas

Triukšmo reikalavimai, jei taikomi

Vibracijos ir balansavimo reikalavimai

Jei naudojamas aukštos temperatūros išmetamųjų dujų kiekis, tiekėjas taip pat turėtų žinoti, ar nurodytas oro srautas pagrįstas faktine darbo temperatūra, ar standartinėmis sąlygomis. Šis skirtumas yra svarbus, nes vertės Nm³/h ir vertės faktinėmis m³/h nėra keičiamos.

Baigiamieji svarstymai

Katilo išmetimo sistemos veikimas priklauso nuo daug daugiau nei nuo paties ventiliatoriaus. Tinkamas aerodinaminis pasirinkimas, tinkamos medžiagos, tinkamas montavimas, paleidimo matavimai ir techninė priežiūra pagal būklę prisideda prie patikimo veikimo. Tinkamai parinkti išcentriniai ventiliatoriai gali užtikrinti stabilų oro srautą ir slėgį, kartu palaikydami degimo kontrolę ir efektyvų išmetamųjų dujų šalinimą.

Inžinieriams, renkantiems arba keičiantiems išcentrinius ventiliatorius, svarbiausias atskaitos taškas yra tikrasis veikimo taškas: oro srautas, slėgis, temperatūra, dujų sudėtis ir sistemos pasipriešinimas. Nustačius šiuos parametrus, galima sistemingai įvertinti ventiliatoriaus veikimo kreivę, sparnuotės konstrukciją, variklio galią, medžiagų pasirinkimą ir valdymo metodą.

Katiluose pigiausias ventiliatorius retai kada yra pigiausias sprendimas per visą savo eksploatavimo laiką. Ventiliatorius, kuris veikia arti numatyto darbo taško, atlaiko tikrąsias dujų sąlygas ir gali būti prižiūrimas be ilgų prastovų, paprastai suteiks daug geresnę ilgalaikę vertę.