Параллельное соединение вентиляторов

Параллельную установку вентиляторов используют в случаях, когда необходимо увеличить производительность в сети или иметь разную производительность (в зависимости от сезона работы), а также для эффективного регулирования производительности в ветвях вентиляционной системы и т. д. Схема параллельной работы двух и более вентиляторов рекомендуется для увеличения подачи воздуха.

1 — параллельное соединение вентиляторов

2 — последовательное соединение вентиляторов

3 — одновременно параллельное и последовательное соединение вентиляторов

Чтобы получить суммарную характеристику системы из двух вентиляторов, необходимо сложить их производительности (ординаты) при фиксированном давлении. При анализе параллельной работы вентиляторов, как и в первом случае, не учитываем увеличение сопротивления сети при установке дополнительного вентилятора.

Аэродинамическая характеристика двух одинаковых параллельно работающих вентиляторов

1, 2 – характеристики дополнительного и основного вентиляторов

3 – суммарная характеристика

Рабочим режимом каждого из вентиляторов является точка А, а системы из двух вентиляторов — точка В. Вентиляторы имеют равные производительности L₁ и L₂, а суммарная производительность системы равна их удвоенной производительности L₁₊₂.

Рассмотрим совместную работу двух различных вентиляторов (см. рисунок), один из которых является основным вентилятором, а другой — дополнительным вентилятором, установленным, например, для увеличения производительности основного.

Параллельная работа двух различных вентиляторов:

1 – дополнительный вентилятор

2 – основной вентилятор

3 – суммарная характеристика

Для построения суммарной аэродинамической характеристики необходимо иметь характеристику дополнительного вентилятора в четвертом квадранте (режим обратного течения через вентилятор). Теоретическая кривая совместной работы, полученная сложением производительностей двух вентиляторов, имеет особый начальный участок E—F, на котором максимальное давление дополнительного вентилятора меньше, чем у основного (здесь точка F на характеристике совместной работы соответствует давлению на режиме заглушки дополнительного вентилятора). Существуют два режима совместной параллельной работы вентиляторов, которые определяются сопротивлением сети.

Рассмотрим случай, когда сопротивление сети не превышает максимальное давление дополнительного вентилятора р_V1MAX (рис. а). Режимом совместной работы вентиляторов является точка С, рабочим режимом основного вентилятора — точка В, а дополнительного вентилятора — точка А. Если бы основной вентилятор работал один, то его режимом была бы точка D, а производительность — L_D. За счет установки дополнительного вентилятора производительность при совместной работе была увеличена на L₁₊₂— L_D. Такой режим характеризуется устойчивой параллельной работой двух вентиляторов.

Рассмотрим случай неудачного выбора дополнительного вентилятора, при котором сопротивление сети превышает его максимальное давление р_V1MAX (рис. 6). Теоретически режимом совместной работы двух вентиляторов является точка С, совместная производительность двух вентиляторов — L₁₊₂. Рабочим режимом основного вентилятора является точка В, а рабочим режимом дополнительного — точка А, причем через дополнительный вентилятор в режиме противодавления идет отрицательный расход — L₁, снижающий общую производительность системы из двух вентиляторов. Суммарная производительность системы L₁₊₂ меньше производительности одиночно работающего основного вентилятора L_D. В действительности же и основной, и дополнительный вентиляторы работают в нестационарном режиме. Через дополнительный вентилятор имеют место нестационарные во времени (периодические) прорывы воздуха, сопротивление сети периодически изменяется, что приводит также к неустойчивой работе основного вентилятора (особенно если он работает в области срывных режимов). При этом дополнительный вентилятор потребляет определенную мощность. Необходимо любым способом избегать таких режимов параллельной работы вентиляторов, поскольку увеличенная нагрузка и ее периодические изменения могут привести к сгоранию электродвигателя дополнительного вентилятора. В крайнем случае вход или выход дополнительного вентилятора следует перекрывать клапаном.

Выше были рассмотрены случаи параллельной работы вентиляторов, имеющих монотонно падающие кривые давления р = f(L). Это характерно, например, для радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками или для ряда слабонагруженных осевых вентиляторов. Для таких вентиляторов характерны несильно выраженные зоны неустойчивой работы в области малых производительностей и не очень интенсивные колебания аэродинамических параметров в этих областях. Все существенно усложняется, если вентиляторы имеют так называемые «седлообразные» кривые давления (кривые с точкой перегиба и с максимумом) или кривые давления с разрывом. Например, радиальные вентиляторы с барабанными колесами (с вперед загнутыми лопатками) имеют провал характеристики в зоне малых производительностей, некоторые схемы высоконагруженных осевых вентиляторов имеют разрыв характеристик с сильно развитой неустойчивостью течения. Не будем утруждать читателя построением совместной характеристики, скажем только, что если сеть пересекает совместную характеристику вентиляторов вблизи максимума давления, то при одном и том же давлении вентиляторы могут иметь несколько производительностей (многозначность режимов). В этом случае режим работы каждого вентилятора зависит от первоочередности их включения, вентиляторы работают неустойчиво, однако помпажные режимы полностью отсутствуют. Помпаж вентилятора — это неустойчивая работа вентилятора, которая характеризуется резким колебанием напора и расхода перегоняемого воздуха.

При параллельной работе двух вентиляторов имеет значение, как объединены их входы и выходы и как используется скоростной напор в каналах перед и после вентиляторов. От этого может зависеть уровень неустойчивости выбранного режима. Например, если перед вентиляторами установлен тройник с ответвлениями под прямыми углами (рис. а), то в таком тройнике кроме потери скоростного напора, наблюдается интенсивное вихреобразование, которое может повлиять на работу вентиляторов и понизить порог устойчивой работы при параллельном соединении. В этом смысле тройник (рис. 6) предпочтительнее. То же самое можно сказать и об объединяющем тройнике на выходе из вентиляторов.

Тройник на входе / выходе параллельного соединения вентиляторов:

а – ответвления под прямым углом

б – ответвления под острым углом

Примером неудачной параллельной работы с объединенным входом является, например, работа нескольких приточных установок различной производительности с общей зажатой шахтой, а неудачной работы с объединенным выходом — работа оконного вентилятора на нагнетание в помещении с организованным притоком, но с несбалансированной вытяжкой и т.д.

Интересно отметить, что радиальный вентилятор двустороннего всасывания является также примером параллельной работы двух одинаковых вентиляторов с объединенными входом и выходом. При этом важно учитывать следующее.

1. Теоретически производительность вентилятора равна удвоенной производительности каждого входа. В действительности у вентиляторов двустороннего всасывания, как правило, используется шкиво-ременная передача, которая загромождает один из входов. Таким образом, в ряде случаев вентилятор с двухсторонним входом необходимо рассматривать как два параллельно работающих вентилятора с разными характеристиками.

2. Если вентилятор имеет так называемую «седлообразную» кривую давления (кривые с точкой перегиба и с максимумом) или кривую давления с разрывом, то возможны режимы многозначной работы вентилятора. Как правило, это осевые сильно-нагруженные вентиляторы и радиальные вентиляторы с углами выхода ?_?2 ? 90°.