دمنده گریز از مرکز چگونه می چرخد: روش های درایو توضیح داده شده است

چگونه یک دمنده گریز از مرکز می چرخد

الف دمنده گریز از مرکز توسط یک پروانه چرخان که توسط یک منبع نیروی خارجی به حرکت در می‌آید، که معمولاً یک موتور الکتریکی است، چرخانده می‌شود. موتور انرژی دورانی را از طریق یک جفت محور مستقیم، یک سیستم تسمه و قرقره یا یک درایو فرکانس متغیر (VFD) به پروانه منتقل می کند. پروانه با سرعت های معمولاً بین 1000 تا 3600 دور در دقیقه می چرخد. ، هوا را به صورت محوری می کشد و آن را به صورت شعاعی از طریق نیروی گریز از مرکز خارج می کند.

درک نحوه چرخاندن دمنده اهمیت دارد زیرا روش درایو مستقیماً بر بهره وری انرژی، کنترل سرعت، نیازهای تعمیر و نگهداری و هزینه عملیاتی تأثیر می گذارد. انتخاب پیکربندی اشتباه درایو می تواند کارایی سیستم را 10 تا 30 درصد کاهش دهد یا منجر به خرابی زودهنگام قطعات شود.

نقش پروانه در چرخاندن دمنده

پروانه هسته چرخان یک دمنده گریز از مرکز است. هنگامی که می چرخد، سرعتی را به هوای ورودی از ورودی می دهد. تیغه های منحنی هوا را به سمت بیرون شتاب می دهند و انرژی جنبشی را به فشار تبدیل می کنند که هوا از داخل محفظه پیچش خارج می شود.

طراحی پروانه به طور مستقیم بر عملکرد جریان هوا تأثیر می گذارد. از سه پیکربندی معمولی تیغه استفاده می شود:

• تیغه های خمیده به جلو: ایجاد جریان هوای بالا در سرعت های پایین؛ رایج در برنامه های HVAC.
• تیغه های خمیده به عقب: کارآمدتر و خود محدودکننده در قدرت؛ برای مصارف صنعتی ترجیح داده می شود.
• تیغه های شعاعی: بادوام و مناسب برای جریان های هوا با فشار بالا یا ذرات.

پروانه به خودی خود نمی چرخد. باید به مکانیزم محرکی متصل شود که گشتاور و سرعت چرخشی لازم را برای برآوردن نیازهای سیستم ارائه می‌کند.

روشهای درایو اصلی مورد استفاده برای چرخاندن دمنده گریز از مرکز

در سیستم های دمنده گریز از مرکز از سه ترتیب درایو اصلی استفاده می شود. هر کدام دارای یک پیکربندی مکانیکی مجزا هستند و برای شرایط عملیاتی مختلف مناسب هستند.

درایو مستقیم

در چیدمان محرک مستقیم، پروانه مستقیماً روی شفت موتور نصب می شود یا از طریق یک کوپلینگ صلب یا انعطاف پذیر متصل می شود. هیچ عنصر انتقال واسطه ای وجود ندارد. این تنظیمات لغزش تسمه و تلفات انتقال را از بین می برد و باعث می شود معمولاً 2 تا 5 درصد کارآمدتر از سیستم های تسمه محور است .

دمنده های درایو مستقیم جمع و جور هستند و نیاز به نگهداری کمتری دارند زیرا تسمه ای برای تعویض وجود ندارد. با این حال، سرعت دمنده بر روی سرعت موتور ثابت است، معمولاً 1750 یا 3450 RPM برای موتورهای القایی استاندارد. تنظیم سرعت به موتور متفاوت یا VFD نیاز دارد.

درایو کمربند

سیستم های محرک تسمه از یک قرقره موتوری استفاده می کنند که از طریق یک یا چند تسمه V یا تسمه تخت به یک قرقره دمنده متصل می شود. با تغییر قطر قرقره، اپراتورها می توانند سرعت پروانه را بدون تعویض موتور تنظیم کنند. این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود درایو تسمه رایج‌ترین ترتیب در کاربردهای HVAC تجاری و صنعتی سبک باشد.

الف typical belt drive system operates at بازده مکانیکی 93 تا 97 درصد زمانی که به درستی کشش و تراز شده باشد. کمربندها باید مرتباً بازرسی شوند. یک تسمه فرسوده یا شل می تواند کارایی را بین 5 تا 10 درصد کاهش دهد و سطح نویز را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

درایو فرکانس متغیر (VFD)

الف VFD controls the AC frequency supplied to the motor, which in turn adjusts motor speed and, by extension, impeller speed. This is the most energy-efficient method for applications with variable airflow demand. Since fan power scales with the cube of speed, کاهش 20 درصدی سرعت پروانه می تواند مصرف انرژی را تا 50 درصد کاهش دهد .

VFD ها در حال حاضر در تاسیسات مدرن دمنده صنعتی و تجاری که هزینه انرژی در اولویت است، استاندارد هستند. آنها همچنین راه اندازی نرم را فعال می کنند که فشار مکانیکی روی پروانه و یاتاقان های شافت را در هنگام راه اندازی کاهش می دهد.

مقایسه روش‌های درایو: مروری عملی

چگونه سرعت چرخش بر عملکرد دمنده تأثیر می گذارد

عملکرد دمنده گریز از مرکز از قوانین میل فن پیروی می کند، مجموعه ای از روابط مهندسی که چگونگی تأثیر تغییرات سرعت بر جریان هوا، فشار و مصرف انرژی را مشخص می کند.

• الفirflow (CFM) به نسبت مستقیم سرعت تغییر می کند. دو برابر سرعت، دو برابر جریان هوا.
• فشار استاتیک با مجذور سرعت تغییر می کند. دو برابر سرعت، چهار برابر فشار ایجاد می کند.
• مصرف برق با مکعب سرعت تغییر می کند. دوبرابر سرعت به هشت برابر قدرت نیاز دارد.

برای مثال، دمنده ای که با سرعت 1800 دور در دقیقه کار می کند و 10 کیلو وات مصرف می کند و تا 1440 دور در دقیقه (80 درصد سرعت اولیه) کند شده است، فقط مصرف می کند. 5.12 کیلو وات ، کاهش نزدیک به 49 درصدی. به همین دلیل است که VFD ها به روش کنترل ترجیحی در تأسیسات آگاه از انرژی تبدیل شده اند.

انواع موتور که معمولاً برای هدایت دمنده های گریز از مرکز استفاده می شود

موتور منبع تغذیه اولیه است که دمنده را می چرخاند. نوع موتور انتخاب شده بر گشتاور راه اندازی، محدوده سرعت، بهره وری انرژی و سازگاری با سیستم های کنترل تأثیر می گذارد.

الفC Induction Motors

پرکاربردترین نوع موتور در کاربردهای دمنده گریز از مرکز. موتورهای القایی AC مستحکم، کم‌هزینه و در رتبه‌بندی قدرت از اسب بخار کسری تا چند صد کیلووات در دسترس هستند. مدل های استاندارد با سرعت سنکرون 1800 یا 3600 RPM در 60 هرتز کار می کنند. آنها را می توان با VFD ها برای کنترل سرعت جفت کرد.

موتورهای مگنت دائمی

موتورهای آهنربای دائمی که به طور فزاینده ای در سیستم های دمنده با راندمان بالا استفاده می شود رتبه های راندمان بالای 95 درصد در طیف وسیعی از سرعت . آنها از قبل گران تر هستند اما هزینه های انرژی درازمدت را به طور قابل توجهی کاهش می دهند، به ویژه در کاربردهای مداوم.

موتورهای EC (تعویض الکترونیکی).

معمولاً در دمنده های کوچکتر HVAC و واحدهای فن کویل، موتورهای EC الکترونیک کنترل را مستقیماً در مجموعه موتور ادغام می کنند. آنها کنترل دقیق سرعت را ارائه می دهند و بازدهی 85 تا 92 درصدی را در بارهای جزئی به دست می آورند و در عملکرد با سرعت متغیر از موتورهای AC معمولی بهتر عمل می کنند.

جهت چرخش و چرا مهم است

دمنده های گریز از مرکز برای چرخش در جهت خاصی طراحی شده اند، در جهت عقربه های ساعت (CW) یا خلاف جهت عقربه های ساعت (CCW) وقتی از سمت درایو مشاهده می شوند. این با جهت گیری تیغه های پروانه و شکل محفظه حلزونی تعیین می شود.

کارکردن یک دمنده در جهت اشتباه باعث می شود که پروانه هوا را به سمت مسیر جریان هوای مورد نظر فشار دهد. در بسیاری از موارد، این بلافاصله به دمنده آسیب نمی رساند، اما نتیجه می دهد کاهش شدید جریان هوا، اغلب کمتر از 50 درصد ظرفیت نامی ، همراه با سر و صدا و لرزش غیر معمول.

برای تأیید چرخش صحیح در نصب موتور سه فاز، یک آزمایش ضربه کوتاه انجام می‌شود: موتور به‌طور لحظه‌ای انرژی می‌گیرد و چرخش شفت به صورت بصری در برابر فلش جهت مشخص شده روی محفظه دمنده تأیید می‌شود. اگر چرخش معکوس شود، هر دو از سه سیم برق برای اصلاح آن تعویض می شود.

عواملی که پیکربندی مناسب درایو را تعیین می کنند

انتخاب روش صحیح درایو مستلزم ارزیابی چندین عامل عملیاتی و اقتصادی است:

1. الفirflow variability: سیستم‌های با تقاضای نوسانی بیشترین بهره را از کنترل VFD می‌برند. سیستم های با حجم ثابت می توانند از درایوهای مستقیم یا تسمه ای ساده تر استفاده کنند.
2. ساعات کاری: دمنده هایی که بیش از 4000 ساعت در سال کار می کنند، هزینه اولیه بالاتر VFD ها را از طریق صرفه جویی در انرژی توجیه می کنند.
3. سرعت مورد نیاز: اگر سرعت پروانه مورد نیاز به طور قابل توجهی با سرعت های استاندارد موتور متفاوت باشد، درایو تسمه تنظیم ساده ای را بدون منبع موتور سفارشی ارائه می دهد.
4. محدودیت های فضا: سیستم‌های درایو مستقیم فشرده‌تر هستند و نیاز به مجموعه‌های محافظ تسمه را از بین می‌برند.
5. ظرفیت نگهداری: تاسیسات با کارکنان تعمیر و نگهداری محدود، اغلب سیستم‌های درایو مستقیم را ترجیح می‌دهند تا از کشش، تراز و تعویض تسمه جلوگیری کنند.

مسائل رایج مربوط به نحوه چرخاندن دمنده

مشکلات سیستم درایو یکی از شایع ترین دلایل عملکرد ضعیف دمنده گریز از مرکز است. مسائل کلیدی عبارتند از:

• لغزش کمربند: باعث کاهش سرعت و ایجاد گرما می شود. یک تسمه با کشش مناسب باید تقریباً یک اینچ در هر فوت دهانه تسمه تحت فشار متوسط ​​دست منحرف شود.
• ناهماهنگی قرقره: منجر به سایش ناهموار تسمه و افزایش بار تحمل می شود. تراز بودن باید با لبه مستقیم یا ابزار لیزری در هنگام نصب و پس از هر تعویض موتور بررسی شود.
• سایش بلبرینگ: یاتاقان های فرسوده مقاومت چرخشی و لرزش را افزایش می دهند. دمای بلبرینگ بالای 200 درجه فارنهایت در حین کار معمولاً نشان دهنده روانکاری ناکافی یا بارگذاری بیش از حد است.
• هارمونیک های VFD: VFD هایی با پیکربندی ضعیف می توانند هارمونیک های الکتریکی ایجاد کنند که سیم پیچ های موتور را گرم می کنند. موتورهای دارای رتبه کار اینورتر برای رسیدگی به این موضوع طراحی شده اند و همیشه باید در هنگام استفاده از VFD مشخص شوند.