Воздуходувка промышленная: принцип работы

Промышленная воздуходувка – устройство объемного или динамического принципа действия, формирующее воздушный поток в определенном направлении, создавая разряжение с другой стороны. У нее нет цели поднять давление в ресивере или откачать газовую среду из емкости – только обеспечить воздушную струю.

Содержание:

1. Промышленные воздуходувки
2. Общие сведения о промышленных воздуходувках
3. Устройство промышленной воздуходувки
4. Принцип работы промышленной воздуходувки
5. Типы промышленных воздуходувок
6. Виды промышленных воздуходувок
7. Воздуходувки объемного действия
8. Воздуходувки динамического действия
9. Основные характеристики промышленных воздуходувок
10. Преимущества и недостатки промышленных воздуходувок
11. Сфера применения промышленных воздуходувок
12. Популярные бренды промышленных воздуходувок
13. Ремонт промышленных воздуходувок

Общие сведения о промышленных воздуходувках

Считается, что предками воздуходувок являются ручные машины (что-то вроде вентиляторов), изобретенные немецкими физиками еще в 17 веке. Позже их модифицировали паровым двигателем, последовательным соединением ступеней и выточенными на станках рабочими колесами. В современном виде первые воздуходувки появились в Японии (точной даты изобретения нет). Впоследствии лидерство в отрасли перехватили европейские и американские компании.

Назначение воздуходувки – подача воздуха под давлением (иногда разогретого) в виде разогнанного потока. Сферы, в которых этот поток может применяться, весьма обширны. В быту – уборка мусора и обогрев. В промышленности список задач обширнее: от транспортировки песка до очистки антибиотиков перед фасовкой.

Устройство промышленной воздуходувки

В общем виде воздуходувка представлена следующей конструкцией:

• Двигатель. Для воздуходувок применяются классические асинхронные двигатели без каких-либо уникальных нововведений. Работают преимущественно от сети 220 или 380 В. Питающий кабель подбирается по мощности и силе тока агрегата.
• Вал. Элемент, передающий вращающий момент от двигателя на ротор.
• Рабочая камера. Место, где происходит главный этап разгона и сдавливания воздушной среды.
• Система подшипников. Удерживают вал и рабочее колесо в заданном положении и не допускают разбалансировки. Самыми современными и «чистыми» считаются сухие керамические подшипники.
• Уплотнения. Кольца, прокладки, обкладки из эластичного полимера, препятствующие выходу воздуха из системы и снижению из-за этого давления.
• Охлаждение. В рабочем цикле нагреваются двигатель, проточный тракт, подшипники, винты, лопасти и т. д. Их охлаждают вентиляторами или жидкостью.
• Шумопоглотитель. Снижает уровень шума в помещении за счет гашения части энергии при нагнетании.
• Крепежные элементы. Основание, монтажные болты, соединительные муфты. Передают усилия и вибрации на фундамент здания.
• Фильтрационные блоки. Защищают проточную часть от агрессивных веществ и мелких абразивных частиц, а также удаляют масляный след на выходе.
• Клапаны и патрубки. Способствуют движению потока в одном заданном направлении и блокируют попытки обратного всасывания.

Европейские и американские производители снабжают модели фирменными элементами или запатентованными технологиями, поэтому строение меняется от бренда к бренду. Крупные стационарные установки оборудуются системами автоматизации, защиты и управления. Некоторые запускаются в удаленном режиме через специальное ПО.

Принцип работы промышленной воздуходувки

Условно процесс нагнетания воздуха разделен на три общих этапа: всасывание газовой среды, наращивание давления в центральной камере, выпуск в заданном направлении. Если углубляться в тему, принцип действия зависит от строения главного рабочего элемента и вида воздуходувки:

• Поршневые. Самая старая классическая схема, актуальная до сих пор. Здесь есть цилиндр, в котором движется поршень. Когда он выдвигается назад, открывается клапан всасывания, через который в камеру поступает воздух. Затем поршень сдавливается в перед, клапан всасывания закрывается, открывается нагнетательный. Воздуху не остается ничего другого, как под давлением уходить через нагнетательное отверстие. После цикл повторяется.
• Роторные и винтовые. За счет синхронного вращения роторов с шестеренками, лопастями или винтами (два ротора повернуты относительно друг друга на 90–180 градусов) происходит «захват» воздушных порций и механическое «продавливание» их в сторону нагнетательного патрубка.
• Вихревые. Помимо задания скорости потоку благодаря быстрому вращению ротора, он дополнительно закручивается в вихри между соседними лопатками. Каждый новый вихрь еще больше повышает давление в системе, и на выходе получается ровная и мощная струя разогретого воздуха.
• Турбовоздуходувки. Цель турбовоздуходувки – как можно сильнее разогнать среду до ее попадания в неподвижный диффузор. В этом случае кинетическая энергия потока не находит достаточного выхода и преобразуется в давление. Разгону способствуют формы лопастей вращающегося рабочего колеса и проточной части.

Выбор принципа действия зависит от технологического процесса на производстве. Нужно решить, какие характеристики выходят на первый план: ровный поток без пульсаций, тихая работа, ремонтопригодность, давление на выходе, отсутствие пульсаций или что-то другое.

Типы промышленных воздуходувок

Классификация типов:

• По количеству ступеней. Бывают одно-, двух, трех- и многоступенчатые агрегаты. Чем их больше, тем выше производительность, мощнее и ровнее поток на выходе, но конструкция усложняется. Если выйдет из строя хотя бы одна ступень, придется отправлять в ремонт всю установку.
• По количеству лопастей на роторе. В классической схеме две лопасти, вращающиеся синхронно. Но есть модели с тремя. Они производительнее и эффективнее, но стоят дороже и сложнее в обслуживании.
• По каналам поступления воздуха. Входных патрубков тоже может быть несколько. Чаще всего не больше двух. Чем больше объем всасываемой среды, тем проще рабочему колесу выполнять свою функцию.
• По питанию. Помимо классических электрических воздуходувок встречаются дизельные и бензиновые. В промышленности они применяются редко. Если необходимо наладить производственный процесс на удаленной от электросетей территории, чаще всего просто завозят дизельный генератор, от которого подключаются все электроприборы.
• По смазке. Масляные или безмасляные. Масло продлевает срок службы контактных деталей и в качестве попутного бонуса снижает шум. Система без масла выдает максимально чистый воздух.

Также воздуходувки классифицируются в зависимости от сферы применения. Например, строительные или транспортировочные. В качестве дополнительного функционала выступают взрывозащищенность, антикоррозионная обработка, легкость за счет отказа от чугуна и т. д.

Виды промышленных воздуходувок

Воздуходувки (как и компрессоры) по принципу действия подразделяются на два вида, кардинально отличающихся друг от друга: они бывают объемными или динамическими.

Воздуходувки объемного действия

Основной принцип заключается в перемещении воздуха порциями через рабочую камеру и одновременном механическом сдавливании для повышения давления на выходе из системы.

Виды объемных воздуходувок:

• поршневые;
• шестеренные;
• зубчатые;
• роторные (тип Рутс);
• пластинчатые (пластинчато-роторные);
• лопастные;
• винтовые.

Отличаются они способом захвата и отпуска воздушных объемов. В зубчатых и шестеренных это происходит за счет движения, соответственно, шестеренок или зубьев на валу. В роторных, лопастных, пластинчатых основным действующим элементом является вращающееся рабочее колесо (или несколько) с лопастями или пластинами специальной формы. В винтовых газ нагнетается через спиральную траекторию, образованную винтом.

Воздуходувки динамического действия

К оборудованию динамического действия относят вихревые воздуходувки и турбовоздуходувки. Под словом «динамика» скрывается кинетическая энергия. Динамические аппараты не сдавливают воздух механически, а увеличивают энергетический потенциал за счет скорости вращения. Впоследствии кинетика преобразуется в давление.

Основные характеристики промышленных воздуходувок

Технические параметры, на которые обращают внимание при выборе:

• мощность двигателя (кВт);
• максимальная производительность (м³/ч);
• максимальное избыточное давление (мбар);
• максимальное разряжение (мбар);
• вес (кг);
• уровень шума (дБ).

Помимо прямых эксплуатационных характеристик стоит учитывать шум и вибрации. Если они превышают по значениям установленные государственными стандартами нормы, находиться в таком помещении без специального защитного оборудования запрещено. Это важно, когда на одной территории планируется разместить и воздуходувку, и рабочие места обслуживающего персонала.

Преимущества и недостатки промышленных воздуходувок

Преимущества воздуходувок объемного типа:

• объем не меняется с ростом давления;
• регулируемая скорость вращения;
• естественная адаптация к температурным расширениям;
• широкая применимость;
• доступная цена.

Недостатки:

• резкое падение эффективности при высоком давлении (из-за проскальзывания роторов);
• резкое падение эффективности при снижении оборотов;
• порционный способ выпуска.

Преимущества динамических воздуходувок:

• ровный поток;
• высокий КПД;
• компактные размеры (подходят для небольших помещений и перекрытий с низкой несущей способностью).

Недостатки:

• диапазон давления регулируется в меньших пределах, чем у объемных воздуходувок;
• не рекомендуется включать и отключать оборудование много раз в течение смены (повышенный износ подшипников и других вращающихся частей).

Если коротко, объемные воздуходувки применяются там, где постоянно нужно регулировать параметры потока (давление, скорость) или подавать воздух частями. Динамические эффективнее и идеально подходят для непрерывной подачи воздуха на рабочее место.

Сфера применения промышленных воздуходувок

Области, где без воздуходувок не обойтись:

• транспортировка газовых сред по трубам на большие расстояния;
• уборка от пыли;
• аэрация водоемов, бассейнов, емкостей с жидкостью;
• сушка, вакуумирование, очистка лекарственных препаратов;
• перемещение сыпучих материалов по пневмотранспортерам;
• нагнетание воздуха в воздушные подушки;
• доменное производство (поддержание промышленных печей);
• обогрев крупных помещений (торговых центров, спортивных площадок, цехов и т. д.).

Активно применяются воздуходувки на точных производственных площадках, оборудованных пневматическими столами и станками ЧПУ. С помощью нагретого воздушного потока сушатся бетонные плиты на стройплощадке, древесина, лакокрасочные материалы и т. д.

Популярные бренды промышленных воздуходувок

В сегменте промышленных воздуходувок есть страны с явной лидирующей позицией – Германия и Италия. Неплохие шансы на соперничество у изготовителей из Чехии, Франции и КНР. Наиболее яркие представители:

• Busch. Бренд премиум-сегмента, необычная компания, места в правлении которой с 1963 года неизменно занимает семья Буш. Сейчас сеть официально присутствует в 45 странах. В 2020 году заводы Busch принимали активное участие в борьбе с коронавирусом, поставляя оборудование медицинским учреждениям на безвозмездной основе.
  
• Becker. Лидер европейского и мирового рынка в сфере вакуумного оборудования (насосы, воздуходувки, компрессоры). Работает с 1885 года, в год выпускает более 12 000 единиц техники, из которых 75% уходят на экспорт (подтверждение востребованности в мире).
  
• Elektror. Уважаемый европейский поставщик, работающий с 1923 года. Специализируется на центробежных воздуходувках и вентиляторах. Постоянно наращивает производство, заводы Elektror присутствуют по всей Европе, в Азии и США.
  
• ERSTEVAK. Российская компания. Отличается доступными устройствами, которые просты в обслуживании (всегда в наличии расходные материалы и запасные части). Хороший выбор, когда нагрузка на оборудование в рамках производства умеренная, и смысла переплачивать нет.
  
• Esam. Итальянские воздуходувки Esam поставляются исключительно для промышленности (небольших бытовых устройств в продаже нет). Помимо серийных моделей можно заказать индивидуальное проектирование. Инженеры учтут производственные процесс и подберут характеристики.
  
• FPZ. Уникальный итальянский производитель с узкой специализацией. Единственная фирма Европы, выпускающая исключительно вихревые воздуходувки и ничего больше. Такая концентрация внимания на одном типе оборудования принесла плоды: аппараты FPZ применяются там, где другие не справляются.
  
• Kubicek. Чешский бренд, известный в первую очередь дирижаблями и воздушными шарами. Аналогов у такой продукции практически нет. Воздуходувки Kubicek, применяемые на летательных аппаратах, приспособлены к тяжелым условиям (разряженная атмосфера, низкие температуры, обледенение).
  
• Lutos. Еще один чешский поставщик, прославившийся на территории Европы воздуходувками типа Рутс. Компания сама проектирует, производит оборудование и тестирует в лабораторных условиях двухроторные агрегаты. Как результат – практически идеальные показатели герметичности корпуса и плотности прилегания вращающихся частей.
  
• Robuschi. Итальянская компания, основанная в 1941 году. Их синие воздуходувки в фирменном стиле легко выделить из общей массы. Проектировщики Robuschi делают упор на КПД, стремятся к снижению энергопотребления без влияния на производительность. Поэтому здесь установлены высококлассные подшипники (одни из лучших в мире).
  
• SEKO. Итальянское производство с японскими корнями, о чем можно догадаться по названию. SEKO в числе лидеров европейского рынка по выпуску оборудования для бассейнов (измерительные приборы, устройства контроля качества, дозирующие насосы, воздуходувки для аэрации воды).
  
• TurboMAX. Относительно молодой южнокорейский бренд. Производит как турбовоздуходувки, так и дополнения к ним (блоки управления, фильтры, клапаны и т. д.). Продукция среднего ценового сегмента с заявленной продолжительностью срока службы каждого агрегата 20 лет.
  

Подбирать воздуходувку следует по характеристикам – бренд уходит на второй план, если модель не способна обеспечивать эксплуатационные требования в непростых российских условиях. Тем не менее европейские аппараты – это неизменно высокое качество сборки и богатый опыт.

Ремонт промышленных воздуходувок

Воздуходувки устроены проще, чем компрессоры, они воспринимают меньшее давление. Некоторые поломки (например, нарушение герметичности отдельных участков) даже не сразу обнаруживаются. Распространенные признаки неисправностей:

• снижение перепада давления по сравнению с первоначальными показателями;
• посторонние шумы (свист, металлический скрежет, удары);
• долгий запуск, сложности с выходом на номинальные обороты;
• непредвиденная остановка;
• перегрев конструктивных элементов.

Оборудование нуждается в регулярном техническом обслуживании (чистке фильтров, заливке масла, смазке охлаждающих вентиляторов и т. д.). Посторонние звуки могут свидетельствовать о нарушениях геометрии цилиндров, трещинах в проточной части, изгибах лопастей на рабочем колесе. Некоторые детали выправить собственными силами не получится – придется отправлять на завод-изготовитель.