Разумевање недостатака аксијалног вентилатора
Дефиниција: Шта су дефекти аксијалног вентилатора?
Дефекти аксијалног вентилатора су проблеми специфични за аксијалне вентилаторе где ваздух струји паралелно са осом вратила кроз ротор сличан пропелеру. Ови дефекти укључују грешке угла нагиба лопатица, деградацију зазора врха, умор и пуцање, кварови причвршћивања главчине, ротационо застој и аеродинамичке резонанције. Аксијални вентилатори се разликују од центрифугалних вентилатора по путањи протока и расподели силе, што их чини подложним јединственим режимима отказа повезаним са увијањем лопатица, цурењем врхова и варијацијама аксијалног потиска.
Аксијални вентилатори су уобичајени у HVAC системима, расхладним торњевима, вентилаторима за промају у електранама и индустријској вентилацији. Њихов велики пречник и релативно лагане лопатице чине их посебно подложним замору изазваном вибрацијама и аеродинамичким нестабилностима.
Дефекти специфични за аксијални вентилатор
1. Проблеми са нагибом и углом лопатице
Неправилно подешавање висине тона
- Вентилатори са подесивим нагибом: Подесиви угао сечива за подешавање перформанси
- Неправилно подешавање: Лопатице подешене под погрешан угао за радне услове
- Ефекти: Лоше перформансе, високе вибрације, тенденција застоја
- Неуједначено подешавање: Лопатице под различитим угловима стварају неравнотежу
Деформација увијања сечива
- Лопатице трајно увијене од аеродинамичких или центрифугалних оптерећења
- Мења углове протока, утиче на перформансе
- Може створити неравнотежу ако је увијање асиметрично
- Термичка дисторзија услед температурних градијената
2. Проблеми са чишћењем врха
Критични значај аксијалних вентилатора
- Цурење протока преко врхова лопатица (вртоглави врхови)
- Ефикасност је веома осетљива на зазор врха
- Свако повећање клиренса од 1% губи ефикасност од ~1-2%
- Утиче на вибрације и акустичне перформансе
Прекомерни клиренс
- Узроци: Хабање, деформација кућишта, скретање лопатице, термички раст
- Ефекти: Губитак перформанси, повећана јачина вртлога врха, вибрације
- Типично ново: 0,5-1,5% распона лопатица
- Потребна акција: > 3% распона указује на замену или реконструкцију
Трљање врхова
- Врхови сечива додирују кућиште
- Од прекомерног вибрација, термички раст или неусклађеност
- Ствара буку, вибрације, оштећење сечива
- Видљиви трагови хабања на врховима сечива и кућишту
3. Структурни дефекти сечива
Пукотине од замора
- Локација: Корен лопатице (причвршћивање за главчину), предња ивица
- Узрок: Наизменична аеродинамичка оптерећења, вибрације, резонанција
- Детекција: Инспекција пенетрантом боје, магнетним честицама или ултразвучном инспекцијом
- Критичност: Може довести до ослобађања сечива
Кварови причвршћивања сечива
- Пуцање завара на споју лопатице и главчине
- Вијчани прикључци се олабављују
- Пукотине коренског филета
- Прогресивни неуспех ако се не открије
4. Аеродинамичке нестабилности
Ротирајући штанд
- Раздвајање тока на неким лопатицама које се окрећу око прстена
- Субсинхроне вибрације (0,2-0,5× брзина ротора)
- Јавља се при малом протоку или високом отпору на улазу
- Може бити насилно, оштећујући сечива
Лептање
- Самопобуђене вибрације лопатице од аероеластичне спреге
- Кретање лопатице утиче на проток ваздуха, проток ваздуха утиче на кретање лопатице
- Фреквенција на природној фреквенцији лопатице
- Може изазвати брзи квар сечива
- Ретко, али катастрофално када се догоди
Вибрациони потписи
Фреквенција проласка сечива
- Израчунавање: BPF = Број лопатица × RPM / 60
- Аксијални вентилатори: BPF је често изражен (виши него код центрифугалних вентилатора)
- Повишена амплитуда: Проблеми са зазором врха, оштећење сечива, проблеми са протоком
- Хармоници: Вишеструки BPF хармоници указују на проблеме са лопатицом или протоком
Неравнотежа
- Од накупљања лопатица, ерозије или неуједначености угла нагиба
- 1× компонента вибрације
- Може се исправити кроз балансирање са теговима монтираним на сечиву
Вибрације повезане са застојем
- Субсинхроне компоненте (0,2-0,5×)
- Случајна, флуктуирајућа амплитуда
- Повећање шума широкопојасног интернета
- Нестаје када се проток повећа
Детекција и праћење
Анализа вибрација
- Стандардно праћење вибрација лежајева
- Тренд амплитуде BPF-а
- Потражите субсинхроне компоненте (застој)
- Мерење аксијалних вибрација (варијације потиска)
Праћење учинка
- Мерење протока ваздуха (метода диференцијалног притиска)
- Трендови потрошње енергије
- Израчунавање ефикасности
- Упоредите са дизајном/основним перформансама
Инспекција
- Визуелни преглед сечива на пукотине, ерозију, корозију
- Провера угла нагиба лопатице
- Мерење зазора врха
- Преглед главчине и тачке причвршћивања
- НДТ за детекцију пукотина у критичним вентилаторима
Одржавање и корекција
Одржавање сечива
- Очистите наслаге са сечива (и поново балансирајте)
- Поправка мањих оштећења од ерозије/корозије
- Замените напукле или озбиљно оштећене сечива
- Проверите да ли су све лопатице под истим углом нагиба
- Проверите и затегните завртње за причвршћивање сечива
Рестаурација чишћења
- Додајте прстенове заштитног поклопца или заптивке врха ако је зазор превелик
- Реконструишите кућиште да бисте смањили пречник
- Замените вентилатор ако је економски оправдано
Контрола оперативне тачке
- Подесите отпор система да би вентилатор радио близу пројектоване тачке
- Променљива контрола брзине за оптимално подударање
- Избегавајте рад у зони застоја
- Контрола усисних лопатица или амортизера за смањење температуре
Дефекти аксијалних вентилатора комбинују стандардне проблеме ротирајућих машина са аеродинамичким феноменима специфичним за машине са аксијалним протоком. Разумевање структурних проблема лопатица, критичности зазора на врху и аеродинамичких нестабилности попут ротирајућег застоја, у комбинацији са одговарајућим праћењем вибрација и тестирањем перформанси, омогућава поуздан рад ових есенцијалних машина за кретање ваздуха у индустријским применама.