فن های گریز از مرکز سنگین برای فرآیندهای صنعتی با گرد و غبار بالا طراحی شده اند

در یک سیستم تهویه هوای پاک، انتخاب یک فن سانتریفیوژ نسبتاً ساده است. فرآیندهای صنعتی با گرد و غبار بالا متفاوت هستند. گرد و غبار سیمان، ریزه های معدنی، خاکستر زغال سنگ، ذرات چوب، کلینکر، و سایر مواد ساینده می توانند به طور مداوم بر پروانه و پوشش ضربه بزنند. با گذشت زمان، این می تواند باعث فرسایش تیغه، تجمع مواد، لرزش، کاهش جریان هوا و خاموش شدن غیرمنتظره شود.

اینجاست که فن های سانتریفیوژ Heavy-Duty اهمیت پیدا می کنند. آنها به سادگی نسخه های بزرگتر از فن های صنعتی استاندارد نیستند. طراحی پروانه، انتخاب مواد، آرایش شفت، پیکربندی بلبرینگ، حفاظت از سایش و نقطه عملیاتی باید با توجه به شرایط فرآیند واقعی در نظر گرفته شود.

بار گرد و غبار از آنچه بسیاری از خریداران انتظار دارند مهمتر است

یکی از اولین اشتباهات در انتخاب فن، نگاه کردن به جریان هوا و فشار است.

به عنوان مثال، یک مشتری ممکن است مشخص کند:

جریان هوا: 20000 m³/h

فشار استاتیک: 3000 Pa

دما: 80 درجه سانتی گراد

در نگاه اول، این سه مقدار برای انتخاب فن کافی به نظر می رسد. آنها نیستند.

اگر گاز حاوی 30 تا 50 گرم در متر مکعب گرد و غبار معدنی ساینده باشد، الزامات مکانیکی می تواند کاملاً متفاوت از یک فن باشد که هوای تمیز را کنترل می کند. اندازه ذرات، سختی، رطوبت، و اینکه آیا فن قبل یا بعد از گردگیر نصب شده است، همگی می توانند بر طراحی نهایی تأثیر بگذارند.

برای فن‌های گریز از مرکز سنگین، وضعیت گرد و غبار باید به‌عنوان یک پارامتر طراحی اساسی در نظر گرفته شود تا جزییات اختیاری. غلظت گرد و غبار و ویژگی های ذرات به طور مستقیم بر سایش مورد انتظار و پیکربندی مناسب پروانه تأثیر می گذارد.

پروانه را با توجه به گرد و غبار انتخاب کنید

هیچ طرح تک پروانه ای وجود ندارد که برای هر کاربرد گرد و غباری ایده آل باشد. برای هوای بسیار آلوده، طرح های تیغه شعاعی معمولاً در نظر گرفته می شوند زیرا تیغه های مستقیم کمتر مستعد تجمع مواد هستند و می توانند خدمات ساینده را تحمل کنند. موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده همچنین فن های گریز از مرکز تیغه شعاعی را به دلیل مقاومت در برابر سایش و کاهش تمایل به تجمع مواد برای بارهای گرد و غبار سنگین مناسب تشخیص داده است.

پروانه های خمیده به عقب یا مایل به عقب می توانند بازده بالاتری را ارائه دهند، اما زمانی که مقادیر زیادی ذرات به طور مستقیم از فن عبور می کنند نیاز به بررسی دقیق تری دارند. اگر فن در پایین دست یک گردگیر موثر گرد و غبار نصب شده باشد، بارگذاری ذرات کمتر ممکن است این طرح ها را کاربردی تر کند.

در کاربردهای شدید، فن‌های گریز از مرکز سنگین ممکن است از تیغه‌های تقویت‌شده، پوشش‌های سایش قابل تعویض، مواد مقاوم در برابر سایش یا لبه‌های جلویی محافظت‌شده ویژه استفاده کنند. این اقدامات هزینه اولیه را افزایش می دهد، اما می تواند بسیار ارزان تر از تعویض پروانه هر چند ماه یکبار باشد.

تفاوت بین نصب کثیف و سمت تمیز را نادیده نگیرید

موقعیت فن می تواند به طور قابل توجهی بار مکانیکی روی تجهیزات را تغییر دهد. یک سیستم جمع آوری گرد و غبار کیسه ای را در نظر بگیرید. اگر فن در پایین دست فیلتر نصب شده باشد، بیشتر ذرات ساینده قبل از رسیدن هوا به پروانه حذف شده اند. فن همچنان باید بر افت فشار فیلتر بارگذاری شده، کانال، دمپرها و سایر تجهیزات غلبه کند، اما فرسایش ذرات مستقیم کاهش می یابد.

اگر فن در بالادست کلکتور نصب شده باشد، پروانه گاز پر از گرد و غبار را مستقیماً کنترل می کند. در این آرایش، سختی ذرات، غلظت، توزیع اندازه و تجمع بسیار مهمتر می شود.

این تمایز باید قبل از انتخاب فن های سانتریفیوژ Heavy-Duty تایید شود. فن‌هایی که در قسمت تمیز فیلتر عملکرد خوبی دارند، ممکن است در هنگام استفاده در سمت کثیف، عمر مفید یکسانی نداشته باشند.

فشار واقعی سیستم را محاسبه کنید

یکی دیگر از مشکلات رایج انتخاب فن با توجه به افت فشار تنها یک قطعه از تجهیزات است.

فشار واقعی مورد نیاز فن معمولاً باید سیستم کامل را در نظر بگیرد:

فشار مورد نیاز فن = تلفات هود + اصطکاک کانال + زانو و شاخه + مقاومت جداکننده + مقاومت فیلتر + تلفات خروجی + حاشیه عملیاتی

به عنوان مثال، فرض کنید یک سیستم جمع آوری گرد و غبار صنعتی دارای موارد زیر است:

تلفات هود و ورودی: 450 Pa

تلفات مجرای و آرنج: 700 Pa

مقاومت در برابر سیکلون: 900 Pa

مقاومت فیلتر کیسه ای: 1600 Pa

تلفات خروجی و پشته: 350 Pa

قبل از در نظر گرفتن هر گونه حاشیه طراحی اضافی، مقاومت کل در حال حاضر تقریباً 4000 Pa است.

انتخاب یک فن بر اساس تخمین 2500-3000 Pa می‌تواند منجر به جریان ناکافی هوا در شرایط عملیاتی واقعی شود.

به همین دلیل است که فن های سانتریفیوژ سنگین باید بر اساس منحنی مقاومت کامل سیستم انتخاب شوند نه اینکه صرفاً جریان هوای درخواستی مشتری را با یک مدل کاتالوگ تطبیق دهند.

مثال موردی: جمع آوری گرد و غبار سیمان

کارخانه سیمان را در نظر بگیرید که به حدود 25000 متر مکعب در ساعت هوای خروجی از فرآیند آسیاب نیاز دارد. فن اصلی در درجه اول با توجه به جریان هوا و قدرت موتور انتخاب شده است.

پس از چندین ماه کار، تکنسین ها سه مشکل پیدا کردند:

لرزش فن به تدریج افزایش یافت.

جریان هوا کاهش یافت.

پروانه در نزدیکی ورودی و قسمت بیرونی تیغه سایش آشکاری را نشان داد.

بازرسی نشان داد که فن قبل از مرحله نهایی فیلتراسیون، گرد و غبار سیمان ساینده را مدیریت می کرد. گرد و غبار سطوح تیغه ها را به طور ناهموار ساییده بود و تعادل روتور را تغییر داد. در عین حال، تجمع گرد و غبار مقاومت موثر سیستم را افزایش داد.

راه حل صرفاً نصب یک موتور بزرگتر نبود.

تیم مهندسی ابتدا جریان هوا و فشار واقعی را تأیید کردند، سپس غلظت گرد و غبار و ویژگی های ذرات را بررسی کردند. پیکربندی پروانه مقاوم‌تر در برابر سایش انتخاب شد و مناطق آسیب‌پذیر با محافظ سایش قابل تعویض تقویت شدند.

درس مهم این است که افزایش قدرت موتور سایش مکانیکی را حل نمی کند. ابتدا باید فن با فرآیند واقعی مطابقت داده شود.

برای کاربردهایی مانند آسیاب سیمان، جابجایی کلینکر، استخراج معادن و فرآوری مواد معدنی، فن های گریز از مرکز سنگین باید از منظر آیرودینامیکی و مکانیکی ارزیابی شوند.

محافظ پوشیدنی باید در جایی که اهمیت دارد طراحی شود

افزودن مواد مقاوم در برابر سایش در همه جا همیشه بهترین راه حل نیست.

یک رویکرد عملی تر، شناسایی مناطقی است که بیشترین ضربه ذرات را دریافت می کنند.

بسته به کاربرد، این مناطق ممکن است شامل موارد زیر باشد:

لبه های جلویی تیغه پروانه

سطوح تیغه

صفحه پشت پروانه

بخش ورودی مسکن

محفظه اسکرول

مناطق چرخشی مستعد سایش

صفحات سایش قابل تعویض در صورت دسترسی به تعمیر و نگهداری می توانند مفید باشند. هنگامی که صفحه سایش به حد مجاز سرویس خود رسید، تکنسین ها می توانند به جای تعویض پوشش کامل، جزء محافظ را تعویض کنند.

برای کاربردهای خاص ساینده، سازندگان ممکن است از فولاد مقاوم در برابر سایش، ساختار تیغه‌های تقویت‌شده، یا آسترهای قابل تعویض نیز استفاده کنند. راه حل صحیح به سختی ذرات، سرعت، غلظت و ساعات کاری مورد انتظار بستگی دارد.

هدف این نیست که هر جزء را بی جهت سنگین کنیم. هدف قرار دادن حفاظت مناسب در مکان مناسب است.

قدرت موتور نقطه شروع نیست

یک مشتری گاهی اوقات یک استعلام می فرستد و می گوید:

ما به یک فن سانتریفیوژ 160 کیلوواتی نیاز داریم.

این اطلاعات برای انتخاب مناسب فن کافی نیست.

یک موتور 160 کیلوواتی را می توان با تعداد زیادی ترکیب فن های مختلف بسته به جریان هوا، فشار، سرعت، دمای گاز، چگالی گاز، راندمان و ترتیب انتقال استفاده کرد.

برای کاربردهای پر گرد و غبار، تامین کننده معمولاً باید حداقل درخواست کند:

جریان هوای مورد نیاز

فشار استاتیک یا کل

دمای معمولی گاز

حداکثر دمای گاز

غلظت گرد و غبار

نوع گرد و غبار و مشخصات ذرات

ترکیب گاز

شرایط ورودی و خروجی فن

موقعیت نصب فن

ساعات کاری مورد نیاز

ولتاژ و فرکانس موتور

ارتفاع مورد نیاز، در صورت لزوم

محدودیت فضا و نگهداری

این پارامترها به فن اجازه می دهند که از نقطه کار واقعی انتخاب شود نه از توان موتور به تنهایی.

بعد از نصب، نقطه عملیاتی را بررسی کنید

اگر شرایط سیستم تغییر کند، حتی یک فن که به درستی طراحی شده باشد، می تواند عملکرد ضعیفی داشته باشد.

پس از راه اندازی، تکنسین ها باید موارد زیر را ثبت کنند:

دور فن

جریان هوا

فشار استاتیک

جریان موتور

قدرت موتور

دمای بلبرینگ

لرزش

دمای گاز

فرض کنید نقطه طراحی اولیه 20000 m³/h در 3500 Pa است. پس از نصب، اندازه‌گیری‌ها 24000 m³/h را تنها در 2800 Pa نشان می‌دهند.

این تفاوت مستحق بررسی است.

دلایل احتمالی عبارتند از مقاومت سیستم کمتر از حد انتظار، موقعیت دمپر، تغییرات کانال، شرایط فیلتر، سرعت نادرست فن، یا محاسبه نادرست سیستم اصلی.

اگر فن بالاتر از نقطه کار مورد نظر خود کار کند، جریان موتور نیز ممکن است افزایش یابد. در این شرایط، به سادگی بستن یک دمپر بدون درک سیستم می تواند مشکل واقعی را پنهان کند.

تعمیر و نگهداری باید بر روی تغییرات روند تمرکز کند

برای فن های صنعتی گرد و غبار، تعمیر و نگهداری نباید تنها به یک تقویم ثابت بستگی داشته باشد.

یک رویکرد بهتر، نظارت بر روندها است.

برای مثال، اگر ارتعاش برای چندین ماه در حدود 3 میلی‌متر بر ثانیه باقی مانده باشد و به طور ناگهانی به 5 میلی‌متر بر ثانیه افزایش یابد، تکنسین‌ها باید قبل از اینکه فن به وضعیت خرابی جدی برسد، بررسی کنند.

نقاط بازرسی مفید عبارتند از:

سایش پروانه

فرسایش ناهموار تیغه

تجمع گرد و غبار

وضعیت بلبرینگ

تراز شفت

شرایط کوپلینگ

پیچ و مهره های پایه

کشش تسمه، اگر تسمه محور باشد

پوشاک مسکن

اتصالات ورودی و خروجی

تجمع گرد و غبار روی پروانه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تجمع ناهموار می تواند باعث عدم تعادل روتور شود، حتی زمانی که پروانه اصلی به صورت دینامیکی بالانس بود.

از رطوبت و گرد و غبار چسبنده غافل نشوید

همه گرد و غبارها مانند پودر معدنی خشک رفتار نمی کنند.

رطوبت می تواند باعث چسبیدن ذرات ریز به پروانه شود. با گذشت زمان، این می تواند رسوبات ناهموار و ارتعاش ایجاد کند.

به عنوان مثال، یک فن که مواد خشک را جابجا می کند ممکن است ماه ها به طور معمول کار کند. اگر دمای فرآیند به زیر نقطه شبنم کاهش یابد، میعان در داخل سیستم رخ می دهد. سپس گرد و غبار چسبناک می شود و شروع به جمع شدن روی روتور می کند.

در این حالت، صرفاً افزایش مقاومت به سایش مواد تیغه ممکن است مشکل را حل نکند.

راه حل مهندسی ممکن است به کنترل بهتر دما، عایق، زهکشی، تغییرات فرآیند یا طراحی پروانه ای نیاز داشته باشد که کمتر مستعد تجمع باشد.

این دلیل دیگری است که فن های سانتریفیوژ سنگین باید بر اساس فرآیند واقعی انتخاب شوند و نه تنها بر اساس نام گرد و غبار.

چک لیست انتخاب عملی

قبل از سفارش یک فن سنگین برای فرآیند گرد و غبار، توصیه می کنم اطلاعات زیر را با مهندس فرآیند تأیید کنید:

عملکرد هوا

جریان هوا: m³/h، CFM یا m³/s

فشار استاتیک یا فشار کل

نقطه وظیفه طراحی

حداقل و حداکثر شرایط عملیاتی

وضعیت گاز

دمای معمولی

حداکثر دما

ترکیب گاز

تراکم

رطوبت

وضعیت گرد و غبار

نوع گرد و غبار

تمرکز

اندازه ذرات

سختی ذرات

میزان رطوبت

ویژگی های چسبنده یا ساینده

ساخت فن

نوع پروانه

مواد

محافظ بپوشید

قطر شفت

چیدمان بلبرینگ

چیدمان رانندگی

دسترسی بازرسی

سیستم برق

قدرت موتور

ولتاژ

فرکانس

روش شروع

عملیات RPM یا VFD مورد نیاز

نصب و راه اندازی

موقعیت فن نسبت به گردگیرنده

جهت ورودی و خروجی

قطر مجرا

فضای نصب موجود

ترخیص تعمیر و نگهداری

شرایط محیطی

یک دیتا شیت کامل در ابتدای پروژه می تواند بعداً از بروز بسیاری از مشکلات جلوگیری کند.

افکار نهایی

کاربردهای صنعتی با گرد و غبار بالا برای فن ها سخت است زیرا مشکل به جریان هوا محدود نمی شود. سایش، تجمع مواد، دما، مقاومت سیستم، ارتعاش و نیازهای تعمیر و نگهداری همه با یکدیگر در تعامل هستند.

بنابراین، فن‌های گریز از مرکز سنگین سنگین باید بر اساس شرایط واقعی فرآیند انتخاب شوند. یک موتور قوی تر به تنهایی یک فن را سنگین نمی کند و یک بدنه ضخیم تر به تنهایی عمر طولانی را تضمین نمی کند.

برای کارخانه های سیمان، عملیات معدن، پردازش زیست توده، جابجایی زغال سنگ، پردازش فلز، سیستم های سنگ زنی، و جمع آوری گرد و غبار صنعتی، قابل اعتمادترین رویکرد این است که با نقطه کار کامل و ویژگی های گرد و غبار شروع شود، سپس نوع پروانه، مواد، حفاظت از سایش، ترتیب درایو و پیکربندی موتور تعیین شود.

این رویکرد ممکن است قبل از ثبت سفارش نیاز به کار مهندسی بیشتری داشته باشد، اما معمولاً هزینه بسیار کمتری نسبت به تعویض مکرر پروانه، لرزش بیش از حد، خرابی غیرمنتظره و جمع‌آوری ضعیف گرد و غبار پس از نصب دارد.