遠心ファン選択ガイド: 適切な産業用ファンの選び方

セメント工場の改修プロジェクトでは、新しいテール排気ファンが試運転中に定格静圧に達しなかったため、動作が停止しました。ファンは空気の流れのみに基づいて指定されており、ダクトには予想よりも大きな抵抗がありました。これは、遠心ファンの選択で失敗する最も一般的な原因です。これは、ファンを選択する前にシステムが定義されていない場合に発生します。ここでは、その間違いを回避し、プロセスに合ったファンを指定するための実践的なガイドを示します。

ファンを探す前にデューティポイントを定義してください

出発点は常にシステムです。必要な空気流量を立方メートル/時 (m3/h) で、静圧をパスカル (Pa) で記録します。通常、空気の流れはプロセスによって与えられます。セメントロータリーキルンの場合、テール排気ファンはキルンからの排ガス量を処理する必要があります。スプレー塗装ブースの場合、ファンは地域の規制で要求される 1 時間あたりの空気交換回数を提供する必要があります。一方、静圧は銘板には記載されていません。これは、ダクト内の摩擦損失、フィルターまたは熱交換器での圧力損失、エルボとダンパーでの損失を含むダクト システムから計算する必要があります。

一般的な経験則は、計算された空気流量に 10 ～ 15 パーセントのマージンを追加し、静圧に 15 ～ 20 パーセントのマージンを追加することです。これにより、測定の不確実性と時間の経過によるシステムの劣化がカバーされます。また、ファンが失速領域に陥るのを防ぎます。失速領域は、圧力上昇が急速に低下し、ファンが機械的に不安定になる性能曲線上の点です。容量、圧力、材料相互作用の詳細については、当社の資料を参照してください。 容量、圧力、材料に関するテクニカルガイド .

圧力クラスをシステム抵抗に合わせる

遠心ファンは、指定された流量で生成できる静圧によってグループ化されます。インストールのパフォーマンスが低下するほとんどの原因は、間違ったクラスの使用です。以下はメーカーが使用する一般的な分類を表していますが、正確な値は設計によって異なります。

この表は参考用であり、パフォーマンス曲線の代替品ではありません。クラス間の実際の境界は、固定値ではなく、必要な流量でインペラが生成できる圧力上昇によって定義されます。システムが必要な容積で高い抵抗を示す場合、高圧遠心ファンが正しい選択です。抵抗が低く、大量の移動が主な課題である場合、低圧ファンの方が効率的で静かです。

高静電気抵抗システム用の高圧遠心ブロワー 8-09、9-12、9-19、および 9-26 シリーズは、600 ～ 120,000 m3/h の風量と最大 20,000 Pa の圧力を提供し、キューポラや鍛造炉など、適度な流量で高圧を必要とする用途に適しています。 製品を見る→

当社の高圧遠心ファンは 809、912、919、926 シリーズをカバーしており、高い静電気抵抗と適度なエアフローを備えたシステム向けに設計されています。

ガス温度と腐食性が材質を決める

温度は 2 番目に重要な要素です。セメント窯や冶金炉からの高温排ガスを処理するファンは、動作温度で強度を維持する材料で作られていなければなりません。炭素鋼は、多くの設計で約 250°C までのガスを処理できます。それを超えると、合金鋼で作られた高温遠心ファンまたは特別に設計された冷却システムが必要になります。ベアリングの配置も影響を受けます。高温では、ベアリングの故障を防ぐために冷却ファンまたは絶縁シャフトが不可欠になります。

猛暑環境用高温遠心ファン 350°C ～ 800°C の温度での連続運転向けに構築されており、耐食性のための断熱材と材料のオプションがあり、炉、ボイラー、冶金プロセスに最適です。 製品を見る→

腐食性メディアはルールを完全に変えます。 VOC または酸性ガスを扱う排気ガス処理システムでは、ファンに防食ライニングが必要な場合があります。メーカーは、FRP (ガラス繊維強化プラスチック)、ステンレス鋼、テフロン (PTFE) の耐食オプションを提供しています。有害ガスを扱うシステムなどでの漏れゼロ要件の場合、密閉ファン設計によりシャフト開口部からのガスの漏出が防止されます。ファンは単なる鋼鉄の塊ではありません。これは、デューティ サイクル全体にわたってプロセス媒体に耐えなければならないシステム コンポーネントです。

アプリケーション固有の選択事項

業界が異なれば、選択の優先順位も異なります。

セメントおよび石灰窯

テール排気ファンは、高い静圧要求を伴う高温の塵を含んだガスを処理します。グレートクーラーの冷却ファンは、低圧で大量の流量を動かします。これらは、同じプラント内であっても 2 つの異なるファン タイプです。キルンテールには高温排気ファンを選択してください。火格子冷却器の場合、冷却空気の供給に高圧ファンが必要になる場合があります。

ボイラーシステム

強制通風ファンは燃焼用空気を供給し、誘導通風ファンは燃焼排ガスをボイラーを通して排気筒から排出します。 FDファンは周囲の空気を利用して動作するため、材料の選択が簡単です。 ID ファンは高温で腐食性の排ガスを処理するため、より強力な材質のインペラや防食処理が必要になる場合があります。これらのファンの効率と信頼性は、ボイラーの性能に直接影響します。

排ガス処理（VOC吸着・脱着）

このシステムには、低圧から中圧で高い空気流量が必要です。多くの場合、中圧ファンが最適な選択となります。触媒燃焼の場合、ファンはプロセス空気と高温の両方を中圧で処理する必要があります。

コーティングと塗装

スプレー ブースの排気ファンは、溶剤を含んだ空気を中程度の圧力で処理する必要があります。通常は低圧ファンで十分ですが、ファンは不均衡を引き起こす可能性がある塗料粒子の蓄積を避けるように構成する必要があります。

効率、騒音、駆動配置

ファン効率は、多くの産業プロジェクトにおける調達基準になりつつあります。高効率ファンは、一般的な設計と比較してエネルギー消費を 5 ～ 15% 削減でき、10 年の耐用年数の間のランニングコストに違いをもたらします。特定のファン効率は重要なパラメータです。デューティ ポイントでピーク効率近くで動作するファンを探し、最高効率ポイントから遠く離れて動作するファンの選択は避けてください。

低圧用途向けの効率的な静音遠心ファン ESCF シリーズは、最大 1,600 Pa の圧力で 3,500 ～ 20,000 m3/h の風量をカバーし、工場や廃棄物処理の換気システムに高効率と低騒音を提供します。 製品を見る→

騒音は二次的なものですが、現実的な懸念事項です。職場では、ファン出口の騒音レベルを制限する必要がある場合があります。前方に湾曲した羽根車または翼型羽根車は騒音を低減できるため、ファンが占有領域に近い場合はサイレンサーが必要になる場合があります。 ESCF シリーズは、特別に設計されたインペラとハウジングとともに効率と騒音に対処します。

ドライブの配置も重要です。ベルトドライブにより、試運転中の速度調整が可能になり、システム条件の変化に対してより寛容です。ダイレクトドライブによりベルトの損失がなくなり、メンテナンスが軽減されますが、ファンの速度はモーターの速度に固定されます。後で調整するシステムの場合、多くの場合、ベルトドライブの方が安全な選択です。

実用的な選択チェックリスト

以下の手順に従って、システムに適合する遠心ファンを選択してください。

1. 動作条件を定義します: 風量、静圧、ガス温度、ガス組成、年間動作時間。
2. エアフローには 10 ～ 15%、静圧には 15 ～ 20% のマージンを追加します。
3. 計算された静圧に基づいて、圧力クラスを低、中、または高から選択します。
4. ファン候補の性能曲線をチェックし、デューティ ポイントが安定した動作領域内にあること、理想的には最高効率ポイントに近いことを確認します。
5. ガス温度や腐食性に合わせて材質を選定してください。必要に応じて、防食ライニングや高温設計を検討してください。
6. 固定デューティの場合はダイレクトドライブ、調整可能なデューティの場合はベルトドライブという駆動構成を決定します。
7. スペース、取付位置、保守性を考慮してください。ベアリングの交換やインペラの検査のためにファンにアクセスできる必要があります。
8. モータ出力は十分余裕を持ってご確認ください。設計時点での定格電流を超えてモーターを動作させないでください。

ファンシステム内で空気の流れと静圧がどのように相互作用するかについて詳しく知りたい場合は、次の資料を参照してください。 産業用遠心ファン、エアフロー、圧力に関するガイド .

避けるべきよくある間違い

• エアフローのみによるサイジング。 容積は供給するが圧力は供給しないファンはサージで動作し、振動、騒音、ベアリングの早期故障を引き起こす可能性があります。
• オーバーサイズ。 ファンが大きすぎると、低効率ゾーンで動作し、騒音が大きくなる可能性があります。過剰なサイジングは資本コストも増加させます。
• 濃度補正は無視します。 ファンの性能曲線は通常、20°C、海抜ゼロメートルにおける標準空気密度 1.2 kg/m3 に基づいています。熱い空気や高地の空気は密度が低いため、ファンが生成できる圧力が低下します。実際のガス密度に合わせてパフォーマンス曲線を調整します。
• ファンのガス温度は無視します。 システムの設計温度は 120°C ですが、バーナーの故障や異常状態により 200°C まで上昇する可能性があります。連続最高温度と短期変動限界を確認してください。
• フィルター抵抗を忘れてしまいました。 新しいフィルタは圧力損失が低いですが、フィルタが汚れているとシステム抵抗が数百パスカル上昇する可能性があります。ファンにはこの変動に対して十分なマージンが必要です。

適切な遠心ファンを選択するには、まずシステムを理解してからファンを理解します。エアフロー、静圧、ガス温度、ガス組成を定義し、適切なマージンを追加して、性能曲線上のデューティポイントを検証します。適切な圧力クラス、材質、ドライブ構成を使用すると、ファンは何年にもわたって効率的、確実、かつ安全に動作します。プロセスパラメータをメーカーと早めに共有し、カタログではなくエンジニアリングデータを選択の指針にしてください。