遠心ファンとは何ですか?原理・種類・産業用途

遠心ファンは、空気やガスを外側に回転させることで移動させる機械です。ガスは回転するインペラの中心から入り、ブレードの間に捕らえられ、ケーシングの外縁に向かって投げられ、出口から排出されます。インペラはガスに速度を加えます。スクロール型のハウジングがガスの速度を下げ、速度を静圧に変換します。インペラの直径、ブレードの形状、材質、ベアリングの配置、ドライブの種類など、その他すべての詳細は、特定の負荷点で 1 回の変換を機能させるために存在します。

それが簡単な答えです。産業上の慣例では、システム内でファンが最初に選択されることはほとんどありませんが、システムのパフォーマンスが低下したときに最初に非難されるのはほとんどの場合です。

遠心ファンの仕組み、ステップバイステップ

単一入口ファンを介して 1 つのガス区画を追跡します。液体は入口コーンに引き込まれ、インペラの穴に導かれます。ブレードはそれをケーシングに対して外側に押し込みます。ガスはシャフトに対してほぼ直角に排出されるため、この機械は直角ファンと呼ばれることもあります。つまり、空気は軸に沿って流入し、軸に対して垂直に排出されます。

これがどの程度機能するかは 2 つのクリアランスによって決まります。インレットコーンとインペラシュラウドの間のギャップと、スクロールが出口と接するカットオフの先端クリアランスです。どちらも摩耗とともに増加し、コスト圧力がかかります。これが、研磨デューティが最終的にシステムの設計フローに達しなくなる理由です。

主要な部分は次のとおりです。

• インペラ — 唯一の空気力学的可動部品。ブレードの形状は圧力流量特性を設定します。
• ケーシングまたはスクロール — ガスを収集し、速度を圧力に変換します。
• インレットコーンまたはボックス — 損失を最小限に抑えてガスをインペラアイに供給します。
• シャフト、ベアリング、ハウジング - 多くの場合、高温でラジアル荷重とアキシアル荷重がかかります。
• ドライブ — ダイレクトカップリング、ベルトドライブ、またはモーターの可変周波数ドライブ。
• 付属品 - ダンパー、フレキシブル コネクタ、ドレイン、摩耗ライナー、振動センサー、温度センサー。

遠心力と軸力: 直角の経路がすべてを変える理由

遠心ファンと軸流ファンは同じシャフト出力で構築できますが、ダクト システム内ではまったく異なる動作をします。遠心羽根車はガスを外側に飛ばし、抵抗に対抗して圧力を高めます。軸方向のインペラがガスを真っ直ぐに押し出すため、圧力よりも体積が優先されます。

インペラの形状: これから出会う 5 つのファミリー

選択の決定のほとんどはインペラによって決まります。ブレードの形状により、効率、摩耗挙動、汚れたガスや高温のガスに対する耐性が決まります。

トレードオフは一貫しています。ホイールの効率が高ければ高いほど、粒子、温度の変動、アンバランスに対する耐性が低くなります。

産業システムにおける遠心ファンの設置場所

ほとんどのプラントでは、ファンは大規模なプロセス内のユーティリティアイテムです。プロセスエンジニアがガスを定義します。次に、ファンはそれを動かすのに適したサイズに設定されます。また、ファン自体の性能は、体積だけでなく、密度、温度、粉塵の負荷によって決まります。

ボイラーおよび発電所の任務

強制通風ファンは燃焼用空気を空気予熱器に押し込みます。一次空気ファンは粉砕燃料をバーナーに運びます。誘引通風ファンは、煙道ガスをエコノマイザー、予熱器、集塵器を通して煙突に引き込みます。誘引通風ファンは、高温で塵を含んだガスとシステム抵抗の大部分により最も激しく動作します。

ボイラーシステム排ガス抽出用ボイラー誘引通風ファン ボイラー システム用のカスタム遠心ファン。大量かつ高温の排ガスを処理して、燃焼の安全性、負圧、排出制御をサポートします。 製品を見る→

セメント、石灰、セラミック窯

キルン システムは、高温、大量の粉塵、長いダクトの稼働を組み合わせています。キルンテール排気および高温誘起通風ファンには、熱膨張を許容する耐摩耗性インペラ、耐熱合金およびベアリングが必要です。格子冷却ファンは適度な圧力で大量の空気を処理しますが、連続的に動作します。

セメントロータリーキルンテール高温ファン セメントキルンテール用のカスタムファン。高温の粉塵を多く含んだ排ガスを移動させて負圧を安定させ、熱回収をサポートし、下流の機器を保護します。 製品を見る→

汚染管理: VOC、粉塵、廃棄物

排気ガス処理トレインでは、ファンの位置によってファンが生き残らなければならないことが決まります。吸着ファンと脱着ファンは、溶剤を含んだ空気を周囲温度付近に移動させます。触媒燃焼ファンは多くの場合、ガスが数百度に達する高温側に設置されます。密閉ファンとパージファンにより、小さなストリームのバランスが保たれます。

排ガス処理システム用触媒燃焼ファン VOC 排気ガス処理用のカスタム ファン。触媒燃焼によってガスを移動させ、流量、反応温度、ろ過とのシステム連携を制御します。 製品を見る→

冶金、食品、農業

製錬炉と焙焼炉では、同じ容器の周囲に燃焼ファン、冷却ファン、循環ファン、排気ファンが使用されます。食品工場では、乾燥、除塵、粉末搬送、チューブバンドルファンが使用されており、原圧よりも洗浄性と安定したエアフローが重要です。穀物の乾燥および貯蔵ファンは低圧で稼働しますが、長期間稼働するため、効率とベアリングの寿命が運用コストを決定します。

これらの義務の背後にある計算については、これを参照してください 遠心ファンセレクションガイド 容量、圧力、材料の選択がどのように影響するかについて。

データシートで確認する価値のあるパフォーマンス数値

2 つのファンは見積書では同じに見えても、現場ではまったく異なる動作をすることがあります。これらを明示的に要求します。

• 20 °C ではなく、動作温度での体積流量。
• ファンの静圧または全圧とシステム抵抗曲線。
• 温度、高度、湿度、組成を補正したガス密度。
• ピーク値だけでなく、指定されたデューティポイントでの効率。
• 冷間始動時の余裕を含む吸収力。
• 最大連続速度と最大入口ガス温度。
• ベアリングの種類、潤滑、ハウジングが冷却されているか断熱されているか。
• インペラ、ケーシング、シャフトの材料に加え、浸食代または交換可能なライナー。
• ガスが有毒、可燃性、または単純に漏れてはいけない場所のシャフト シール。
• ファンおよび最も近い騒音に敏感な境界における音圧レベル。

ファンと職務のマッチング: 順番に行う 6 つのステップ

以下のシーケンスにより、ほとんどの予想外の事態が回避されます。通常、ステップをスキップすると、後でダンパーを使用して修正することになり、プラントの寿命にわたってエネルギーが無駄になります。

1. ガスを定義します: 組成、温度範囲、粉塵負荷、湿気、腐食性、爆発性かどうか。
2. 最も汚れた状態のフィルターを含め、ファンの位置で必要な流量とシステム抵抗を修正します。
3. ファンが認識する最高温度と最低温度を使用して密度を補正します。
4. 圧力クラスを選択します: 低、中、または高。クラスの外に押し出されたファンは、電力を浪費するか、カーブに抗して失速します。
5. 材質とシールを選択します - コーティングされた炭素鋼、ステンレス鋼、攻撃的な酸用の FRP、高温ガス用の高温合金、または漏れのない構造。
6. 注文する前に、ドライブの配置、回転、メンテナンスへのアクセス、およびスペアパーツの入手可能性を確認してください。

静圧要件が高い場合（密集したダクト、長時間のバグハウス稼働、詰め込まれたスクラバー）、選択した製品は通常、次のような高圧範囲に達します。 809、912、919、926 シリーズ高圧遠心ファン .

現場でのほとんどの問題の原因となる仮定

遠心ファンに関する苦情のほとんどは、製造上の欠陥ではなく、いくつかの仮定に遡ります。

標準空気用に見積もられたファンは、高温ガスと同じ質量流量を提供しません。 300 °C では、ガスの密度が周囲温度の約 3 分の 1 になるため、同じ質量を移動させるには、ファンをより速く動作させるか、より大きくする必要があります。これを無視したシステムは、フローが不十分なまま試運転に達します。

オーバーサイズは保険ではありません。デューティポイントのかなり右にあるファンを選択すると、上向きの曲線に従います。流量が増加し、吸収される電力がより速く増加し、密度が最高になる寒い朝にモーターがトリップする可能性があります。

摩耗はファンの破損としてではなく、圧力損失として現れます。チップクリアランスが開き、ライナーが薄くなるにつれて、ファンはその曲線から外れます。電流引き込みと流量を試運転記録と比較することは、利用可能な最も安価な早期警告です。

遠心ファンは本質的には単純な機械です。速度と圧力を交換する回転羽根車が、速度を使用可能な静圧に変えるケーシングに包まれています。問題は、温度、粉塵、腐食、シーリング、システム抵抗曲線の形状などの動作条件にあります。ファンを注文する前にこれらの数値を取得しておけば、マシンは何年も工場内に静かに置かれます。