Воздуходувки

Мегатехника. Воздуходувки: назначение и сфера применения

Промышленные нагнетательные аппараты или воздуходувки являются многофункциональным оборудованием, создающим в магистральных линиях как избыточное давление, так и вакуум. Промышленные воздуходувки представляют собой агрегаты, соединяющие в единый блок узлы - электрический и компрессорный. Вращение от электродвигателя к компрессору осуществляется при помощи муфтовой или ременной передач. Компрессорный узел сжимает воздушный поток и нагнетает его в линию или производит откачивание и создает разрежение.

Воздуходувки используются в разных областях производства:

  • на очистных станциях в аэрационных сооружениях;
  • в рыбоводческих комплексах для аэрации бассейнов;
  • в системах пневмотранспорта сыпучих материалов, в том числе пищевых;
  • в смесительных аппаратах при перемешивании воздухом реагентов;
  • для создания воздушной линии при работе с пневмоинструментом, на линиях с манипуляторами и присосками;
  • для подачи кислорода (воздуха) в печи, сушильные камеры;
  • сушка продукции после покрытия лаком или красками;
  • удаление загрязненного воздуха из рабочих зон с вредными условиями труда.

Воздуходувки: история создания

Основной принцип компрессионного сжатия воздуха использовался еще в древности в конструкции кузнечных мехов для подачи воздуха в печь. Создание М. В. Ломоносовым учения о естественном движении воздушных масс в каналах и трубах, открытие немецким физиком Отто фон Герике существование вакуума и упругости воздуха, а также теория интенсивности воздухообмена В. X. Фрибе стали научной базой для создания нагнетательных аппаратов промышленного значения.

Необходимость откачивания воздуха в сильно загазованных замкнутых помещениях (рудники, шахты, трюмы и т.д.) послужила толчком для создания центробежных вентиляторов. Первый центробежный агрегат был успешно испытан А. А. Саблуковым для ускорения процесса сушки (в 1832 году) и предложен для вентиляции закрытых помещений, в 1935г. прошли испытания вентилятора на Чагирском руднике.

Быстрыми темпами вентиляционные системы с механическими принципами работы начали совершенствоваться в конце XIX века. В наши дни развитие промышленных компрессоров связано в первую очередь с созданием аппаратов увеличенной мощности при уменьшении их размеров и снижения энергопотребления.

Воздуходувки: производители и поставщики

Создателями современных моделей нагнетательных аппаратов и признанными лидерами в этой области являются итальянские, немецкие и чешские фирмы. Качеством, надежностью, постоянным совершенствованием конструкций характеризуются модели воздуходувок итальянского концерна FPZ, который имеет свои представительства во многих странах. Постоянным спросом пользуются воздуходувки вихревого и ротационного типа, турбовоздуходувки этой фирмы. Заслуженная репутация надежной техники у немецкого производителя компрессорного оборудования – компании Kraftmann.

Чешская фирма Lutos, входящая в состав международного концерна, специализируется на разработках и внедрении роторных воздуходувок. Приоритетным рынком для продукции являются российские предприятия. Компания "Мегатехника" имеет давние партнерские связи со всеми крупными производителями промышленных воздуходувок и обеспечивает поставки такого оборудования в Россию.

Кроме коммерческих поставок импортного оборудования компания "Мегатехника" активно работает по программе импортозамещения и успешно внедряет собственные проекты, а также усовершенствует модели других производителей, например, устанавливая шумоизоляционные кожухи. Специалисты компании организовали сборку воздуходувок из импортных комплектующих в своих производственных цехах.

Компания "Мегатехника" поставляет и осуществляет техническое обслуживание следующих основных видов нагнетательного оборудования.

Виды оборудования для нагнетания воздуха

Промышленные воздуходувки разделяются по принципу действия на два основных типа:

  • объемные – сжатие воздушного потока осуществляется за счет уменьшения пространства рабочей камеры;
  • динамические – вращающиеся импеллеры создают вихревые потоки и перемещают транспортируемые среды.

По соотношению характеристик "производительность" и "давление" выделяются также основные категории нагнетательного оборудования:

  1. Промышленные вентиляторы – создают большие потоки воздуха (до 70 тыс. м³/ч, при избыточном давлении менее 20кпа;
  2. Промышленные воздуходувки – при меньшей производительности (до 15 тыс.м³/ч) создают в системах повышенное избыточное давление (до 100 кПА).
  3. Компрессоры пластинчатого-роторного типа.
  4. Винтовые, поршневые и спиральные компрессоры.

Промышленные вентиляторы

Конструкции вентиляторов состоят из корпуса и ротора с закрепленными в определенном порядке лопатками. При вращательном движении ротора лопатки перемещают воздушную  массу в нагнетательную линию. Форма лопаток и их расположение определяют направление, в котором транспортируется поток. По типу конструкции вентиляторы разделяется на следующие основные группы:

  • с осевым расположением (аксиальные);
  • центробежные модификации (радиальные);
  • диаметрального типа (тангенциальные);
  • безлопастные конструкции.

Схема движения воздушного потока наглядно показана на примере канального вентилятора (Рис.1)

Промышленные вентиляторы используются в установках для вентиляции зданий, для очистки воздуха в рабочих зонах, на стадиях охлаждения и осушки и т.д.

Промышленные воздуходувки

В конструкциях промышленных воздуходувок реализованы различные технические решения – роторные модификации, вихревого и центробежного типа компрессоры и т.д.

Ротационная воздуходувка: технические характеристики и комплектация

Промышленные воздуходувки ротационного типа обеспечивают безмасляное сжатие воздуха или других газовых сред, работают по принципу воздуходувки Рутс. Принципиальная схема воздуходувки Рутс показана на рис.2

Воздуходувки Рутс

Конструкция такой воздуходувки представляет собой корпус, в котором параллельно установлены два ротора с двумя или тремя лопастями. Роторы синхронно вращаются навстречу друг к другу и работают как поршни. Рабочий ход роторов происходит в бесконтактном режиме, поэтому смазка не требуется.

Рис.2 Принципиальная схема работы ротационной воздуходувки Рутс.

Принцип действия воздуходувки Рутс

Вращающиеся лопасти захватывают воздушный поток из входного патрубка, постепенно перемещают его, изолируя и сжимая в полостях между корпусом и лопастями ротора. Далее сжатый воздух транспортируется к выходу и выбрасывается в нагнетательную линию через патрубок. Как только воздушный (газовый) поток соединяется с патрубком на выходе, происходит резкий рост давления до величины параметров в линии нагнетания. Цикл сжатия рабочей среды происходит за счет обратного потока, поэтому перепад давлений в системе всегда прямо пропорционален сопротивлению цепи.

Преимущества воздуходувки Рутс:

  1. Надежность конструкции – снижение риска заклинивания обеспечивается за счет расположения лопастей роторного узла под углами  120º (у трехлопастного) и 180ͦ (у двухлопастного), при котором снижена вероятность соприкосновения деталей между собой.
  2. Высокая износоустойчивость узлов и элементов агрегата, особенно трехлопастных модификаций.
  3. Отсутствие смазки в рабочей зоне, перемещение воздуха без загрязнения примесями.
  4. Высокая эффективность работы аппаратов, особенно трехлопастных моделей.
  5. Не требуют дополнительного охлаждения, образующееся тепло при сжатии воздушного потока отводится через металлический корпус и имеющиеся на нем ребра жесткости.

Компания "Мегатехника" реализует ротационные воздуходувки марки ВРМТ, выпускаемые по собственным проектам. Воздуходувки ВРМТ показывают высокие технические характеристики, легко монтируются и отличаются простотой в эксплуатации.

Для производств, требующих аппараты с высокой производительностью, оптимальной является серия DT чешской фирмы Lutos. Дополнительно, по заказу клиента, специалисты "Мегатехники" комплектуют аппараты кожухами, фильтрами, пультами управления. На основе стандартных модификаций Lutos выпускаются агрегаты в специальном исполнении – с корпусом из другого материала, измененной системой уплотнения и т.д.

Для работы с небольшими объемами (очистка сточных вод, аэрация прудов, работа пневмоинструмента и т.д.) используются воздуходувки серииBAH.

Турбовоздуходувки центробежного типа

Центробежные турбовоздуходувки обеспечивают высокую производительность (до 50 м³/ч) и по принципу работы похожи на центробежные насосы. Схема компрессорного узла турбовоздуходувки показана на рис.3.

 Рис.3 Схема движения воздушного потока при работе турбовоздуходувки.

Принцип действия турбовоздуходувки

Процессы сжатия и нагнетания воздушной массы в турбовоздуходувке происходят за счет действия центробежных сил, генерирующихся движением рабочего колеса. Перемещаемый поток из рабочего колеса поступает в кольцевой диффузор, закрепленный неподвижно. В диффузоре кинетическая энергия воздушного потока переходит в потенциальную энергию, создающую напор в системе. Диффузор с установленными лопатками выполняют функцию направляющего аппарата.

Турбовоздуходувки изготавливаются в одноступенчатом варианте и в виде аппаратов с несколькими ступенями, но не более четырех, всасывание может быть одно- или двухсторонним. Одноступенчатые турбовоздуходувки создают напор от 3 до 6 м, а многоступенчатые – от 6 до 30м.

Достоинства турбовоздуходувок:

  • надежность конструкции и длительный срок эксплуатации;
  • высокий коэффициент компрессии при относительно небольших размерах установок;
  • минимальная вибрация и низкий уровень шума;
  • простое управление, обслуживание и ремонт;
  • экономия энергопотребления за счет встроенных режимов.

Центробежные турбовоздуходувки  используются в системах водоподготовки, на линиях пневмотранспорта, сушки, для вентиляции зданий и т.д.

Вихревая воздуходувка: технические характеристики

Промышленные воздуходувки вихревого типа являются аппаратами динамического действия, в которых количество изнашиваемых узлов минимально. Работают такие машины как в режиме компрессора, так и в режиме вакуумного устройства.

Рис.4 Схема движения воздушного потока в вихревой воздуходувке.

Принцип действия вихревой воздуходувки

Основным рабочим узлом воздуходувки является колесо вихревой модификации, которое установлено в алюминиевом корпусе. При вращении ротор с закрепленными лопатками (рабочее колесо, импеллер) под действием центробежных сил создает вихревое движение в кольцевом канале. Входящий воздух проталкивается вперед вращающимися лопастями, которые закручивают его винтообразно, при этом давление потока в кольцевом канале увеличивается прямо пропорционально и происходит сжатие воздуха. Транспортируемый поток выбрасывается в нагнетательную линию.

Конструкции вихревых воздуходувок могут выполняться в многоступенчатом варианте, причем, ступени могут соединяться как два параллельных блока или три последовательных, а расположение аппаратов предусматривается в горизонтальном и в вертикальном исполнении. По индивидуальному заказу воздуходувки выпускаются во взрывозащищенном варианте или для работ с агрессивными средами.

Преимущества вихревых воздуходувок:

  • надежность и долговечность конструкции – минимальное количество изнашиваемых узлов;
  • простота в монтаже и обслуживании;
  • отсутствие вибрационных колебаний и низкий уровень шума;
  • перемещаемый поток не загрязняется примесями масла, так как смазка для вихревых воздуходувок не требуется.

Дополнительное снижение уровня шума достигается при использовании шумозащитного кожуха, аппарат в таком исполнении легко монтируется - достаточно произвести подключение к электросети и трубопроводной магистрали.

Простотой монтажа отличаются итальянские вихревые воздуходувкиFTZ, базовые модели которых предназначены для нейтральных продуктов, по спецзаказам изготавливаются аппараты из стойких к коррозии материалов или во взрывобезопасном варианте. Модельный ряд таких воздуходувок включает серию MS (одно роторное колесо), серия TS (два роторных колеса), марка MD (один импеллер и две ступени), марка TD (два роторных колеса и две ступени).

Компания "Мегатехника" выпускает в этом классе бюджетный вариант вихревых воздуходувок высокого качества -  модели серии МТ.

Компрессоры пластинчатого-роторного типа

Компрессоры  пластинчато-роторного типа работают в области пониженного давления (на уровне 2,5-4,0 бар) и обеспечивают производительность до 2,3 тыс. м³/ч. В этом классе оборудования наиболее эффективны аппараты фирмы Pneumofore. Схема и контуры движения воздушного потока и масла в компрессоре пластинчато-роторного типа показаны на рис.5.

Рис.5 Схема движения перемещаемых потоков в компрессоре пластинчато-роторного типа.

На схеме условно обозначены:

А – вход воздушного потока;

Н - впускной клапан;

В – блок компрессии (сжатия);

С - перепускной клапан на масляной линии;

D - узел для выхода воздушно-масляной смеси из зоны сжатия;

G – масло в статоре;

E – сепаратор для тонкой очистки воздуха от примеси масла;

F – радиатор охлаждения, воздушно-масляный.

В компрессоре движение потоков осуществляется по двум контурам, на схеме синими стрелками показан контур движения воздуха, а красными – масла.

Принцип действия пластинчатого-роторного компрессора

Воздушный поток через входное отверстие и всасывающий клапан поступает в зону компрессии (В), где происходит сжатие воздуха за счет уменьшения объема рабочей камеры. Воздушно-масляная смесь выбрасывается из блока сжатия через узел (D) в нижнюю часть компрессора. Для грубой очистки потока от масла используется первичный  маслоотделитель. Далее воздух проходит сепаратор тонкой очистки от масла (Е), где сжатый воздух полностью очищается от масляных примесей, поступает на охлаждение в радиатор и выбрасывается в магистраль.

В масляный контур входят перепускной клапан (С), термостатический клапан, фильтр для масла. Перепускной клапан препятствует возникновению гидравлического удара и выбросов избытка масла из рабочей камеры. На стадии грубой очистки отделяемое масло стекает в низ блока сжатия. Циркуляция масляного потока осуществляется под действием перепадов давления в разных точках зоны сжатия.

Компрессоры  пластинчато-роторного типа применяются на предприятиях стекольной промышленности, в технологиях, использующих пневмотранспорт и т.д.

Винтовые, поршневые и спиральные компрессоры

К нагнетательному оборудованию, создающему избыточное давление на уровне 7,5-13,0 бар при производительности до 1,5 тыс. м³/ч, относятся винтовые, поршневые и  спиральные компрессоры, наиболее востребованы винтовые модификации. Высокое давление до 400 бар и производительность на уровне 50-60 м³/ч обеспечивают поршневые компрессоры в многоступенчатой модификации.

Принцип работы винтового компрессора

В корпусе вращаются по направлению друг к другу два ротора винтовой конструкции. (Схема показана на рис.6). Воздух засасывается винтами через входной фильтр и далее проходит через рабочую зону за счет винтовой тяги. Воздушный поток проходит этапы очистки, смешивания с маслом и охлаждения. Сжатый и очищенный от примесей воздух выходит из компрессора и подается в трубопровод.

Рис.6 Устройство винтового компрессора.

Преимущества винтовых компрессоров:

  • компактные размеры, небольшой вес;
  • простота и надежность конструкции;
  • несложный монтаж, устанавливается на рамах, без фундамента;
  • простота в обслуживании, длительное время работают автономно;
  • минимальные вибрационные колебания, возможность установки шумозащитного кожуха;
  • длительный срок эксплуатации.

Компрессоры винтового типа используются во многих областях промышленности, а модели небольших размеров применяются для бытовых целей.

Разнообразие моделей нагнетательного оборудования, вариантов их исполнения позволяет выбрать оптимальный для любого технологического процесса образец. Специалисты компании "Мегатехника" помогут подобрать модели воздуходувок, отвечающие требованиям заказчиков по техническим характеристикам, цене и другим показателям.