Электродвигатель дымососа котла: мощность, частота вращения и режим работы

Двигатель дымососа (вентилятора принудительной тяги) котла выбирают по мощности на валу при холодном пуске, когда вентилятор перемещает самый плотный воздух, по частоте вращения, на которую рассчитано рабочее колесо, и по режиму непрерывной работы котла. Мощность на табличке часто рассчитана для дымовых газов при рабочей температуре; если не учесть холодный пуск, положение шибера и изменения нагрузки, двигатель испытывает перегрузку уже при первом розжиге. В этой статье эти три темы рассматриваются на примере реального режима работы котельной.

На объектах термин «вентилятор принудительной тяги» обычно относят к дымососу, который отсасывает дымовые газы из котла и подаёт их в дымовую трубу (ID-вентилятор). Вентилятор, подающий воздух горения в горелку, — это дутьевой вентилятор, или вентилятор воздуха горения. Ниже в основном описывается дымосос; отличающиеся моменты отмечены отдельно.

Где работает вентилятор: дымосос и вентилятор воздуха горения

Условия, которые два вентилятора создают для двигателя, различаются:

• Дымосос (принудительная тяга): перемещает горячие дымовые газы, выходящие из котла. Рабочее колесо находится в горячем газе, а двигатель — снаружи корпуса вентилятора, обычно соединён через подшипниковый узел и муфту или ремень. Газ может нести золу и пыль; со временем колесо изнашивается и теряет балансировку.
• Вентилятор воздуха горения: подаёт в горелку чистый и относительно прохладный воздух котельной. Колесо часто насажено прямо на вал двигателя. Нагрузка двигателя более ровная; температура воздуха равна температуре в котельной.

Стандартный трёхфазный двигатель не рассчитан на работу внутри дымовых газов или на горячей поверхности рядом с газоходом. Его место — вне потока газа, там, где он может забирать прохладный воздух. Теплопередачу между горячим газом и двигателем ограничивают подшипниковый узел вентилятора, охлаждающий диск и изоляция корпуса; эти детали относятся к зоне ответственности производителя вентилятора.

Мощность: какая рабочая точка определяет двигатель?

Мощность на валу вентилятора прямо пропорциональна плотности перемещаемого газа. Горячие дымовые газы намного легче холодного воздуха. Поэтому при холодном пуске котла, пока в газоходе ещё холодный воздух, дымосос потребляет заметно больше мощности, чем в рабочем режиме. Если мощность в паспорте вентилятора указана только для горячего газа, эта разница может перегрузить двигатель.

На практике используют три подхода:

• Двигатель, покрывающий холодную мощность: двигатель выбирают по мощности на валу вентилятора на холодном воздухе. Это самое простое и надёжное решение; в работе двигатель нагружен меньше.
• Пуск с шибером: вентилятор запускают при прикрытом шибере на всасе или нагнетании; по мере прогрева котла шибер открывается. При такой схеме нужно убедиться, что управление шибером работает правильно; если шибер остаётся открытым, двигатель полностью нагружается холодным газом.
• Преобразователь частоты: до прогрева котла вентилятор держат на низкой скорости. Поскольку потребляемая мощность быстро падает со снижением скорости, проблема холодного пуска в значительной мере исчезает.

Запросите у производителя вентилятора отдельно мощность на валу при рабочей температуре и на холодном воздухе. Мощность двигателя не оценивают по производительности котла или виду топлива; у двух котлов одинаковой производительности сопротивление газоходов и конструкция вентилятора могут сильно различаться.

Частота вращения: почему сохраняют скорость рабочего колеса?

На вентиляторе с прямым приводом колесо вращается с номинальной частотой двигателя. Изменение числа полюсов меняет давление вентилятора пропорционально квадрату скорости, а мощность — примерно пропорционально кубу. Установка 2-полюсной модели вместо 4-полюсного двигателя перегружает двигатель в несколько раз и может превысить допустимую окружную скорость колеса. При замене ориентируются на частоту вращения, указанную на табличке старого двигателя.

На ремённых вентиляторах скорость задаётся передаточным отношением шкивов; если меняется число полюсов двигателя, шкивы нужно пересчитать. На дымососах, перемещающих золу, колесо часто работает на относительно низкой скорости, чтобы снизить износ. Поэтому на дымососах чаще встречаются 4- и 6-полюсные двигатели, а на вентиляторах чистого воздуха горения — 2-полюсные. Это тенденция; решение принимается по расчётной скорости самого вентилятора.

Режим работы: непрерывная работа и изменения нагрузки

Вентилятор котла, как правило, работает без остановки весь отопительный сезон, а на паровых котлах — круглый год. Двигатель должен быть рассчитан на продолжительный режим (S1) при номинальной мощности; температура, которую котельная достигает летом, и место установки двигателя указываются в заказе.

• Ступенчатая и модулируемая нагрузка: при изменении мощности горелки расход вентилятора регулируют шибером или преобразователем. Двигатель выбирают так, чтобы он мог длительно отдавать мощность самой высокой ступени нагрузки.
• Число пусков: даже если горелка часто включается и выключается, дымосос обычно оставляют работать. Если вентилятор тоже останавливается в каждом цикле, укажите в заказе число пусков в час; частые пуски с колесом большой инерции нагревают обмотку.
• Вибрация: налипание золы и износ колеса создают дисбаланс; эта вибрация в первую очередь передаётся на подшипники двигателя. Очистка колеса и проверка его балансировки перед заменой двигателя защищают новый двигатель.
• Резервный двигатель: если вентилятор останавливается, останавливается и котёл. На ответственных объектах можно держать наготове резервный двигатель того же габарита и частоты вращения; о сохранности двигателя на складе — в статье о хранении резервного двигателя.

Если используется регулирование скорости, действует общее положение сайта: наши трёхфазные серии подходят для регулирования скорости с преобразователем частоты; при длительной работе на низкой скорости с полным моментом может потребоваться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается dv/dt- или синус-фильтр; эти условия указываются в заказе. Поскольку у вентиляторной нагрузки потребность в моменте на низкой скорости тоже снижается, такая схема распространена на котельных вентиляторах.

Примеры моделей в диапазоне мощностей котельных вентиляторов

Так как котельная — пыльная, горячая среда с вибрацией, примеры взяты из чугунной серии. Все модели имеют степень защиты IP55, изоляцию класса F и питание 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц; в сети 400 В они подключаются треугольником и подходят для пуска звезда-треугольник.

Пример 225M-6 показывает, как растёт габарит при той же мощности на низкооборотных дымососах; если меняется компоновка, размеры основания сверяют с 2D-чертежами. Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены смотрите на странице купить электродвигатель; другие вентиляторные применения описаны на странице двигатели для вентиляторов и вытяжных вентиляторов.

Гипотетический пример: дымосос, который отключается холодным утром

Этот пример составлен для пояснения. Предположим, на дымососе парового котла двигатель 15 кВт, 1465 об/мин каждое утро при холодном пуске котла отключается тепловой защитой, а днём ток остаётся ниже паспортного значения.

• Проверка показывает, что привод шибера на всасе неисправен и вентилятор запускается на холодном воздухе при полностью открытом шибере.
• В паспорте вентилятора мощность на валу на холодном воздухе превышает номинальную мощность двигателя.
• Рассматривают два варианта: отремонтировать управление шибером и запускать при прикрытом шибере либо выбрать двигатель по холодной мощности. На объекте сначала ремонтируют шибер; поскольку условия работы непостоянны, на перспективу планируют преобразователь частоты.

Итог и данные для заказа

На котельном вентиляторе двигатель определяют мощность при холодном пуске, расчётная скорость рабочего колеса и непрерывная работа. Для правильного выбора пришлите следующие данные:

• Тип вентилятора (дымосос или воздух горения), мощность на валу в рабочем режиме и на холодном воздухе
• Частоту вращения двигателя, прямой или ремённый привод, монтажное исполнение
• Способ пуска, схему шибера и, если есть, данные преобразователя
• Температуру в котельной и положение двигателя относительно газохода
• Фото таблички старого двигателя

Модели и цены представлены на нашей странице магазина. Отправьте фото таблички вашего текущего двигателя, его частоту вращения и данные о монтаже через страницу отправки таблички и запросите предложение на подходящую модель; по другим вопросам свяжитесь с нами.

Часто задаваемые вопросы

Почему дымосос потребляет больше мощности на холодном воздухе?

Мощность на валу вентилятора растёт с плотностью перемещаемого газа. Холодный воздух плотнее горячих дымовых газов, поэтому при той же скорости двигатель нагружается сильнее.

Можно ли рассчитать мощность двигателя котельного вентилятора по производительности котла?

Нет. Мощность определяется расходом, давлением и сопротивлением газоходов; опорными являются значения мощности на валу в рабочем режиме и на холодном воздухе от производителя вентилятора.

Усилит ли тягу перевод двигателя дымососа на 2 полюса?

Давление вырастет, но мощность увеличится примерно пропорционально кубу скорости; двигатель перегрузится, а колесо может превысить предельную скорость. Расчётную скорость колеса нужно сохранить.

Нужно ли держать резервный двигатель для котельного вентилятора?

Поскольку при остановке вентилятора останавливается и котёл, на ответственных объектах резервный двигатель того же габарита и частоты вращения — распространённая практика.