3種類の遠心ファンブレード：前湾曲、後湾曲、ラジアル翼

1 回のキャンペーン後にローターが故障した場合は、通常、ケーシングの名前よりもブレードの形状が問題になります。 30 g/m3 の生粉塵を処理するセメント窯の排気ファンを考えてみましょう。薄い前方に湾曲したブレードを備えたホイールは数か月以内に前縁を失う可能性があり、何か問題が発生するずっと前にローターのバランスが崩れます。同様の直径のストレート ラジアル ホイールを取り付けると、同じ負荷で 15 ～ 20 パーセント ポイント多くのシャフト出力を引き出しながら、ファンは何年も動作する可能性があります。

このトレードオフにより、遠心ファンで使用される 3 つのブレード ファミリが区別されます。前方に湾曲したブレード、後方に湾曲したブレード (通常、工業用では後方に傾斜した平板として供給される)、およびストレート ラジアルです。ブレードの形状は、ホイールがどれだけの静圧を構築できるか、その圧力でどれだけの空気を移動させるか、どれだけの塵や熱に耐えられるか、システム抵抗が変化したときにモーター電流に何が起こるかという 4 つのことを同時に決定します。まずは刃の種類を決めます。材質、ドライブ、ベアリング、シールが詳細に続き、スチールグレードをアップグレードしてもホイールのバランスが間違った状態に保たれることはありません。

3種類の刃の比較

ファミリは形状、圧力能力、摩耗挙動に関して明確に分かれており、以下の図は仕様のレビューに持ち込む価値のあるものです。

前方に湾曲したブレード: エアフローを第一に、クリーンなエアストリームのみを提供

前方に湾曲したインペラには、ホイールが回転するのと同じ方向に湾曲した浅いブレードが多数搭載されており、幅広の小径ホイールに取り付けられています。ブレードが前方にスイープするため、空気は高い相対速度でインペラから流出し、その速度は圧力ではなく体積に変換されます。特定のホイール直径の場合、前方に湾曲したファンは他の 2 つのタイプのいずれよりも多くの空気を送りますが、静圧の発生が最も少ないため、短いダクト長と低抵抗システムに適しています。

ピーク効率は約 55 ～ 70% であり、流量が増加するにつれて出力も上昇し続けます。実際には、フィルターを取り外したり、バイパスダンパーを開いたり、排出ダクトを追加したりすると、モーターが定格を超えてしまう可能性があることを意味します。インレットダンパー、適切なモーターマージン、および上限周波数を制限した可変周波数ドライブが通常の安全策です。機械的には、前方に湾曲したブレードのヒールとブレードとシュラウドの隙間に物質が集まるため、その形状はきれいな空気または十分に濾過された空気に属します。 468、472、473、479、42x72 シリーズなどの標準的な低圧クラスがこのグループに属します。

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後方に湾曲したブレードと後方に傾斜したブレード: 自己制限出力曲線による効率

後方に湾曲したホイールでは、より少ない、より深いブレード (通常は 8 ～ 16 枚) が使用され、回転方向から離れる方向に傾いています。 2 つの変種が産業用供給を支配しています。中空翼型は最高の効率を実現しますが、塵の侵入を許しません。後方傾斜として知られる単一の厚さの平らなプレートは、より広い流路と蓄積に対するより良い耐性と引き換えに、効率を 1 ～ 2 ポイント犠牲にします。どちらも通常、ピーク効率が 80 ～ 86% に達するため、年間 8,000 時間以上稼働するファンの中で圧倒的に優れています。

2 番目の利点はパワーカーブです。後方に湾曲したファンは、設計流量付近で出力がピークに達し、その後平坦になるか低下するため、ファンがデューティポイントを超えてもモーターに過負荷がかかりません。この特性により、ダンパーが開いたままになったり、フィルターが取り外されたりした場合に、ドライブとモーターが保護されます。 Y547、Y548、G-Y651 中圧クラスや 809、912、919、926 高圧シリーズなどの中高圧デューティは、通常、このジオメトリで処理されます。

1 つを指定する前に、2 つの制限について知っておく価値があります。前縁は研磨粉塵で侵食され、材料で満たされた中空の翼型はアンバランスなローターになるため、汚れた流れでは平板ホイール、ウェアストリップ、または完全に異なるブレードファミリーが必要になります。粘着性または繊維状の材料が、密集したブレード間を橋渡しすることもあります。気流がクリーンでエネルギーコストが重要な場合は、後方に湾曲したものがデフォルトになります。そうでない場合には、それは責任となります。

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ストレートラジアルブレード: 粉塵、熱、酷使に強い設計

ストレート ラジアル ホイールは 3 つのホイールの中で最も単純です。8 ～ 16 個の平らなブレードがスポークのようにハブから突き出ており、多くの場合、交換可能な摩耗プレートが取り付けられ、重いバック プレートに溶接されています。効率は代償であり、通常は 55 ～ 68% ですが、ブレード間の開いた通路が材料を閉じ込めるのではなく、外側に飛ばすため、ホイールは湾曲したインペラを破壊するような気流の中でも動作し続けます。

そのため、研磨粉塵、高温の排ガス、粘着性、繊維状、または凝縮性の粒子を運ぶ流れに対しては、ラジアルブレードが標準的な選択肢となります。キルンとクリンカーのライン、焼結物と製錬の排気、木材と食品の粉塵収集、および多くの固形廃棄物の熱プロセスがこのグループに分類され、多くの場合、1 立方メートルあたり数十グラムで測定される粉塵負荷が発生します。先端速度とブレードの厚さは、圧力と摩耗寿命と引き換えにすることができ、過酷な作業では静圧が約 15 kPa に達することがあります。

エンジニアリングの取り組みは、空気力学から構造へと移行します。ブレードの厚さと硬化面、ハブとバックプレートの剛性、耐摩耗性のインレットコーン、および結果として生じるシャフト負荷に耐えるベアリングです。プロセス温度によりアルミニウムホイールや薄ゲージホイールが使用できない場合には、ラジアルファンが正直な答えになります。

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ブレードの種類をプロセスに適合させる

以下を順番に実行してください。通常、答えは最初の 3 つの質問から外れます。

1. 粉塵の付着と摩耗性。 およそ 0.1 g/m3 未満で、摩耗性のない湾曲した刃は安全です。約 1 g/m3 を超える場合、または硬い鉱物粒子が存在する場合は、放射状ブレードを計画するか、短い摩耗寿命を受け入れてください。
2. 設計流量における静圧。 約 1 kPa までの低圧デューティは前方に曲がります。中圧と高圧は後方に湾曲した、または放射状の点を指します。ダクト圧力だけでなく、フィルター、サイレンサー、スタック損失を含む総圧力を使用します。
3. 稼働時間とエネルギーコスト。 110 kW のファンを年間 8,000 時間稼働させた場合の効率の 15 ポイントの違いは、年間の請求額が大きくなります。数百時間稼働するファンの場合、資本価格が低いと比較すると、それは小さいです。
4. 温度とガス組成。 高温、腐食性、または凝縮性ガスの場合、ステンレス、FRP、またはテフロン コーティングされた構造、そして多くの場合、ラジアル ホイールが選択されます。
5. システムの動作。 ダンパー、フィルター負荷、または可変周波数動作によって動作点が変動する可能性がある場合は、過負荷ではないブレードを選択し、設計時だけでなく極端な出力曲線を確認してください。
6. メンテナンスの現実。 ファンがキルンの上に設置されている場合、アクセス ドア、交換可能な摩耗プレート、およびローターのバランス グレードが効率のパーセント ポイント以上に重要になります。

構造化された 容量、圧力、材質を網羅した選択ガイド は、ブレード ファミリを絞り込んだ後のクロスチェックに役立ちます。

購入に関する考慮事項とよくある間違い

ほとんどの選択エラーは空気力学的なものではありません。それらは省略です。

• 効率だけを重視して選択する。 埃っぽい流れに乗る高効率の後方に湾曲した翼は、交換されたラジアル ホイールよりも早く侵食され、充填され、バランスが崩れます。
• パワーカーブを無視します。 抵抗が低下すると前方にカーブしたホイールに過負荷がかかるため、モーターは設計点ではなくカーブの終点に合わせたサイズにする必要があります。
• 摩耗を過小評価している。 ブレードの厚さ、摩耗プレートのグレード、および予定の保守期間にわたる浸食許容量を尋ね、粉塵の負荷が多い場所では交換可能なライナーを指定してください。
• ドライブとシールのレビューはスキップします。 ベルト、ダイレクト、可変ドライブによって利用可能な速度範囲が変わります。また、プロセスガスが漏れてはいけない場合、漏れのないシャフトシールはブレードの形状とは別個に決定されます。
• 後のために予備を残しておきます。 リードタイムが長いローターとベアリングは、故障後に作成された停止計画ではなく、当初の注文に含まれます。

ブレードのタイプは遠心ファンの最初の仕様であり、最後の詳細ではありません。前方に湾曲したホイールは空気の流れとコンパクトさを実現し、クリーンなガスを必要とします。後方に湾曲し、後方に傾斜したホイールにより、効率と寛容なパワーカーブが得られます。ストレートラジアルホイールは、シャフトの出力を犠牲にして、ほこり、熱、無視に対する耐性を獲得します。その選択には、ローターの実際の寿命を決定する材料のグレード、摩耗保護、シーリングの配置、駆動が関係しており、それらはエアフローの数値と同じ注意を払って検討する価値があります。