空気搬送用遠心ファン 用途・材質別選定ガイド

セメント、小麦粉、プラスチック ペレットの空気輸送ラインがロータリー フィーダーやサイクロンで停止することはほとんどありません。ほとんどの場合、ファンで止まります。実際のシステム抵抗がファンが発生できる圧力を超えると、空気速度が塩析点を下回り、固形物が水平配管に沿って沈降し、ラインが詰まります。何か月も稼働するラインと毎週の清掃が必要なラインの違いは、通常、設置前に行われるファンの選択の決定によって決まります。空気圧搬送プロジェクトに取り入れるべき結論は簡単です。公称圧力表ではなく、実際のシステム抵抗曲線に基づいて遠心ファンを選択してください。

空気輸送システムにおける遠心ファンの役割

遠心ファンは製品をパイプ内に直接押し込みません。空気を動かし、空気が製品を運びます。これを確実に動作させるには、ファンが同じ動作点で 2 つのものを供給する必要があります。1 つは搬送速度を粒子の沈降速度よりも高く保つのに十分な体積流量、もう 1 つは材料供給点と最終分離器の間のあらゆる抵抗を克服するのに十分な静圧です。実際の動作点でどちらかの値が不足している場合、システムは給電点の下流のどこかに接続されます。

遠心ファンは、適度な圧力上昇で連続的で安定した空気の流れを提供するため、空気圧搬送に適しています。それらの性能曲線は容積式ブロワーの曲線より急勾配であり、抵抗が変化すると流量が著しく変化することを意味します。これが最も一般的な混乱の原因です。容積式機械は流れをほぼ一定に保ちますが、遠心ファンは設備の抵抗曲線に従います。実際には、配管、フィルター、ファンを 1 つのシステムとして開発する必要があります。方法を思い出させる必要がある場合は、 産業用遠心ファンは空気の流れと圧力の関係を処理します 、仕様を修正する前に見直す価値があります。

希薄相と濃密相の搬送: 2 つの異なるファンの役割

空気搬送システムは希薄相運転と濃厚相運転に分かれており、それぞれでファンの仕様が全く異なります。

希薄相の搬送

希薄相では、生成物はおよそ 15 ～ 30 m/s の搬送速度で空気流中に浮遊します。固体負荷率は低く、必要なファン圧力は通常 0.02 ～ 0.15 bar の範囲です。希薄相はシンプルで柔軟性があり、長距離に適しています。この製品の欠点は、パイプ壁に衝撃を与えたり、高速で曲がったりするため、磨耗と粒子による劣化が生じることです。

密相搬送

濃厚相は、ライン入口でより高い圧力を使用して、低速 (多くの場合 3 ～ 8 m/s) でパイプに沿って材料を移動させます。使用する空気の量が少なくなり、摩耗や劣化が少なくなりますが、圧力要件は 0.15 bar を軽く超える可能性があります。ほとんどの高密度相システムは、容積式ブロワーまたはコンプレッサーに依存しています。ただし、搬送距離が短く、容量が中程度の場合は、高圧遠心ファンが実用的で低コストのソリューションとなる可能性があります。

空気輸送用の遠心ファンのサイズを決める方法

正しい方法には 3 つのステップがあります。抵抗を計算し、空気流を計算し、出力と圧力クラスを確認します。

システム抵抗曲線から始めます

全圧力損失は、入口フードまたはフィルター、直管、ベンド、垂直リフト、ロータリーフィーダー、サイクロンまたはフィルターレシーバー、および最終バグフィルターで構成されます。これらの各要素は、設計流量での測定可能な圧力降下に寄与します。実際には、エンジニアはエルボを過小評価し、直管を過大評価することがよくあります。より安全な方法は、ラインの同等の長さを計算し、すべてを追加してから、コンポーネントのサプライヤーに確認することです。不確実性を考慮して約 10% のマージンを追加しますが、過度のサイズ変更は避けてください。これは、動作点がファン曲線の効率の低い領域に移動するためです。

搬送速度を気流に変換

必要な空気流量は、選択した搬送速度とパイプ断面積の積です。速度は、特定の材料の塩析点を超えていなければなりません。軽い食品粉末は約 15 ～ 18 m/s で搬送できます。セメントと砂には通常 20 ～ 25 m/s が必要です。より重いまたはより多くの接着剤が必要な場合は、さらに多くの接着剤が必要になります。材料データではなく経験に基づいて速度を指定すると、不必要な詰まりや摩耗のリスクを受け入れることになります。あ 容量、圧力、材料の挙動に基づいて作成された選択ガイド はこの段階での実用的な参考資料です。

圧力クラスとモーター出力を確認する

必要な流量と圧力がわかったら、負荷点が性能曲線の安定部分に収まるファンを選択します。空気圧搬送では、通常、仕様が中圧または高圧の遠心ファンに移行します。モーターの出力は体積流量、圧力、ファン効率から求められますが、空気密度も補正する必要があります。 120 °C の高温のプロセス空気を処理するファンは、モーターのサイズが高温条件のみに対応している場合、低温始動時により多くの電力を消費します。設計条件と始動条件の両方でのシャフト出力をメーカーに問い合わせてください。

搬送物によってファンの仕様がどのように変化するか

材料特性はパイプやフィーダーだけでなく、ファンの構造にも影響します。 3 つのグループの材料は特に注目に値します。

研磨材

飛灰、セメント原料、砂、再生骨材は高速で移動し、インペラを急速に侵食します。これらの用途では、インペラとケーシングの厚さ、ブレードの形状、摩耗保護の有無によって耐用年数が決まります。きれいな換気空気用に設計された標準的な低圧ファンは、プロジェクトが最初のメンテナンス間隔に達するずっと前に、パフォーマンスとバランスを失います。

食料・農業資材

小麦粉、でんぷん、砂糖、穀物、飼料ペレットには、滑らかな表面、良好な密閉性、製品の蓄積を防ぐ羽根車の形状など、さまざまな要件が求められます。食品粉末には衛生的な設計も必要であり、多くの場合、より高いレベルの防塵性が必要です。あ 食品グレードの粉体搬送ファン はまさにこの種の任務のために作られており、一般的な換気扇を採用して再現するのが難しい細部の構造を備えています。

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穀物、種子、ペレット状飼料を扱う農業用搬送ラインでは、通常、研磨粉塵と湿気や可燃性物質が混合されます。の 農業用空気搬送ファンの範囲 は、ベアリングや外部環境から塵を防ぐ強化ハウジングとシーリングでこれらの状況に対処します。

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可燃性粉塵および衛生的または有毒な粉末

小麦粉、でんぷん、アルミニウム粉末、および多くの化学中間体は、搬送装置内で爆発性の粉塵雲を形成します。ほとんどの事故ではファンが発火源ではありませんが、インペラがケーシングに接触した場合やベアリングが過熱した場合には発火源となる可能性があります。耐火花構造、シャフトシール、および適切な接地はすべてリスクを軽減します。有毒な粉体や非常に細かい粉体の場合、後からシールを追加すると費用がかかり、性能が損なわれることが多いため、漏れのないファン構成について早期に検討する価値があります。

ファンにコミットする前に確認すべきこと

ご購入前に以下の点をファンメーカーにご確認ください。

• 評価点だけでなく、実際のパフォーマンス曲線を尋ねてください。デューティポイントは、サージや不安定な動作に対して適度なマージンを持った曲線の安定領域に位置する必要があります。
• 温度、密度、粉塵負荷、流れに水分や粘着性成分が含まれているかどうかなど、正確な媒体を記述します。密度補正により、圧力と出力の両方が変化します。
• 圧力クラスを確認してください。空気圧による搬送業務は通常、中圧および高圧の範囲で行われ、インペラとケーシングの機械設計は圧力レベルに応じて変化します。
• シャフトのシール構造、ベアリングの設計、メンテナンスのためのアクセスを確認します。ベアリングハウジング内の塵埃は、ファンの早期故障の主な原因となります。
• 可変速駆動を計画している場合は、ファンが機械的または空気力学的共振ゾーンを通過することなく、全周波数範囲にわたって動作できることを確認してください。あ 高圧遠心ファンの動作原理と仕様のガイド 高圧クラスに適用される制限について説明します。

空気輸送用遠心ファンの選択でよくある間違い

現場で見られる失敗は、工場や業界全体で繰り返されます。設計レビューで把握できるように、最も頻繁に発生するものをここにリストします。

• システム曲線上の動作点ではなく、最大カタログ圧力に基づいてファンを選択します。
• ラインのサイズを調整するときにバグフィルターまたはサイクロンの圧力降下を無視します。多くの場合、分離装置はパイプ自体よりも大きな抵抗に寄与します。
• ファンが高温のプロセスガスに対して動作している間に冷気の電力計算を使用する、またはその逆。
• 圧力と流量に過剰な安全マージンを追加すると、ファンがそのピーク効率から遠ざかり、低負荷時にサージ状態が発生する可能性があります。
• 粘着性または吸湿性の物質がインペラブレードに蓄積する可能性があることを忘れると、徐々にバランスが変化し、供給される流量が減少します。
• ファンの排出口近くで鋭く曲がった搬送パイプの配線。ファンはすぐに余分な抵抗に気づき、動作点が低下します。

実践的なポイント

この記事で覚えていることが 1 つだけある場合は、次のようにしてください。最初にシステム抵抗曲線を作成し、次にファン曲線をそれに一致させます。インペラーの材質、ベアリングの種類、モーターの出力について議論する前に、これを行ってください。

まずは材料、搬送距離、経路、分離装置から始めます。それらを必要な流量と圧力に変換します。次に、適切な速度、安定したカーブ位置、現実的なモーター マージンでそのデューティ ポイントを実現する遠心ファンを選択します。プロジェクトに難しい材料、高温、または爆発性粉塵が含まれる場合は、早期にファンのメーカーに協力してもらいます。コンベアのレイアウトと一緒に選択されたファンは何年にもわたって動作します。プロジェクトの最後にファンが追加されると、メンテナンス スタッフは全員のために忙しくなります。