Рекомендации по проектированию вентиляторов и механических приводных систем.
На сегодняшний день градирни считаются одними из самых экономичных систем охлаждения. Они отводят ненужное тепло от воды посредством контакта холодного воздуха и теплой воды, передавая или отводя тепло в результате испарения.
Мокрые и сухие градирни различаются по способу отвода тепла. Наиболее распространены мокрые градирни, в то время как теплообменники с воздушным охлаждением работают по принципу «сухого» охлаждения. Однако в обеих конструкциях используется осевой вентилятор для перемещения воздуха внутри градирни, имеется крышка для размещения вентилятора и направления воздуха в него, а также нагнетательные камеры (специальные пространства) для направления воздуха, что позволяет передавать тепло при прямом и непрямом контакте.
Градирни подразделяются на поперечноточные и противоточные. В градирнях с поперечным потоком вода и воздух движутся почти перпендикулярно друг другу, в то время как в градирнях с противотоком вода и воздух движутся в противоположных направлениях. Кроме того, градирни могут быть со всасывающим вентилятором и нагнетательным вентилятором. В градирнях со всасывающим вентилятором вентилятор, обычно расположенный в верхней части градирни, прогоняет воздух через отверстия градирни. И наоборот, в градирнях с нагнетательным вентилятором воздух подается от основания градирни.
Модернизация механических компонентов градирни может значительно повысить эффективность наряду с надежностью и производительностью. Инвестиции в модернизацию вентиляторов и приводных систем могут привести к существенной экономии энергии, снижению затрат на техническое обслуживание и продлению срока службы градирни. Поговорим об усовершенствовании трех показателей механических элементов:
- Снижение энергопотребления благодаря повышению эффективности вентилятора
- Эффективность редукторного привода
- Увеличение срока службы оборудования.
Снижение энергопотребления благодаря повышению эффективности вентилятора
Эффективность системы — один из лучших способов снизить затраты на электроэнергию и увеличить поток воздуха для оптимальной работы системы охлаждения. Конструкция вентилятора должна основываться не на концепции “один размер подходит всем”, а на тщательно продуманном профиле, изготовленном по индивидуальному заказу для конкретных условий эксплуатации градирни. Форма аэродинамического профиля малого сопротивления, разработанная с учетом таких особенностей, как высокая крутка лопасти, широкая хорда и качественная отделка, обеспечивает высокий уровень эффективности.
Наиболее эффективные и долговечные лопасти имеют бесшовную полую конструкцию. Они изготавливаются из легких, коррозионностойких материалов, таких как армированные стекловолокном пластики из полиэфирной или эпоксидной смолы, в зависимости от области применения. Легкая конструкция обеспечивает низкий момент инерции, снижая износ и нагрузку на двигатель, подшипники и приводную систему градирни.
В конечном счете, правильно спроектированный вентилятор градирни с описанными выше конструктивными особенностями обеспечит больший поток воздуха при меньшем энергопотреблении, чем обычные металлические лопасти вентилятора, поставляемые многими производителями градирен. Как правило, благодаря индивидуальной разработке лопастей достигается экономия электроэнергии на 10-40%.
Повышенная эффективность привода
Градирни бывают разных форм и размеров и могут использовать различные способы передачи энергии, включая зубчатый, ременной и прямой приводы. Основное внимание мы уделим градирням высокой мощности, для которых требуются более низкие обороты вентиляторов и более высокий крутящий момент.
В таких градирнях большого размера чаще всего используется механический редуктор с высокоскоростным приводом от электродвигателя, который расположен снаружи градирни и соединен через приводной вал с ведущим валом редуктора. Выходной вал редуктора, расположенный вертикально, напрямую соединен с лопастью вентилятора. Такие системы поставляются с рамами разных типоразмеров, в основном с одноступенчатыми и двухступенчатыми редукторами. Мощность двигателя (л.с.) и передаточные числа варьируются в зависимости от размера привода. Типичная мощность двигателя составляет от 7,5 до 150 л.с., а передаточные числа варьируются от 5:1 до 70:1.
Редукторы необходимы для приведения в действие лопастей вентилятора, который создает поток воздуха через градирню, обеспечивая теплообмен. Привод вентилятора часто используется в экстремальных условиях окружающей среды с большими перепадами температур, воздействием влаги, хлора и химических веществ в зависимости от конструкции градирни.
В приводе вентилятора выходной вал редуктора соединен с крыльчаткой вентилятора, как правило, в вертикальном положении. Это создает большую осевую нагрузку на вал и увеличивает воздействие влаги и загрязнений на уплотнение выходного вала. Тепловые нагрузки на эти редукторы могут быть большими, и часто для ускорения отвода тепла требуются охлаждающие ребра в корпусе редуктора.
Основные характеристики, повышающие эффективность привода
Надежная конструкция редуктора включает:
- смазку, при которой масло подается во все необходимые зоны с помощью маслосбрасывающего устройства с системой контроля расхода масла;
- прочную отливку для снижения шума и вибрации;
- вертикальные охлаждающие ребра в корпусе, обеспечивающие максимальную тепловую эффективность;
- качественные подшипники, роликовые или конические, рассчитанные на минимальный ресурс L10 в соответствии с требованиями Американской ассоциации производителей зубчатых колес;
- двойные радиальные манжетные уплотнения или механические уплотнения для предотвращения утечки масла и уменьшения загрязнения;
- сверхстойкие судостроительные лакокрасочные материалы или эпоксидные краски для защиты корпуса от воздействия влаги и химических веществ;
- правильную установку редуктора для устранения вибрации, которая может привести к повреждению подшипников и зубьев шестерни;
- правильное соединение и центровку вала для снижения вибрации и нагрузки на вал, которые могут привести к преждевременному выходу подшипника из строя;
- подходящую смазку для уменьшения образования окалины, истирания и воздействия высоких температур, которые могут привести к выходу из строя шестерни и подшипника.
Увеличение срока службы оборудования
Как и в случае с другими системами механического привода, существует множество возможностей продлить срок службы привода и сократить время простоя, уделяя внимание простым вещам. Одна из проблем, связанных с приводами вентиляторов градирен, заключается в том, что доступ к приводу затруднен, а это чревато тем, что будет применен подход “с глаз долой — из сердца вон”. План профилактического обслуживания — это лучший способ избежать незапланированных простоев и выхода из строя градирни.
Вот несколько упреждающих шагов, которые помогут предотвратить ненужные затраты на время простоя.
Анализ вибраций. Рассмотрите возможность установки стационарных датчиков вибрации, которые передают удаленные данные о вибрации в режиме реального времени. Мониторинг может выявить проблемы до того, как произойдет сбой.
Регулярная смазка и анализ масла во время плановых отключений. Проверяйте герметичность уплотнений, обеспечьте надлежащий уровень смазки и периодически проверяйте состав на наличие загрязнений и износ внутренних материалов.
Правильный выбор смазки. Для увеличения интервалов замены и стойкости к тепловым нагрузкам лучше использовать синтетическое смазочное масло, а не масло на нефтяной основе. Проконсультируйтесь с поставщиком редуктора для выбора оптимальной смазки.
Надлежащий ремонт. Обратитесь к опытному специалисту по ремонту, чтобы убедиться в том, что используются качественные подшипники, уплотнения, материалы.
На общую эффективность градирни могут влиять и другие факторы, такие как качество питательной воды, циркуляция воды и использование химических реагентов. Однако, особое внимание к конструкции вентиляторов и приводной системе позволит значительно повысить эффективность и максимально быстро окупить инвестиции в модернизацию.
Скотт Смит – руководитель направления West Shops в компании Motion. Сертифицированный специалист по гидроэнергетике, имеет более чем 35-летний опыт работы в сфере гидроэнергетики и промышленного распределения, в том числе более 12 лет в компании Motion. Скотт Смит получил степень инженера-технолога в Орегонском технологическом институте.
