Выбор вентилятора и дымососа. Выбор электродвигателя дс по параметрам

Дымососы являются непременным элементом газовоздушных трактов энергетических объектов, использующих органическое топливо – тепловых электрических станций. Технические характеристики дымососов в значительной степени определяют энерго – и материалосберегающие показатели, а также показатели эксплуатационной надежности комплектуемых машинами объектов.

Дымососы ДН – 12,5; ДН – 11,2; ДН – 10 и ДН – 9 предназначены для отвода дымовых газов. Допускается применение дымососов в технологических установках. Температура окружающего воздуха не должна быть ниже − 30 °С и выше + 40°С . Максимально допустимая температура перемещаемых дымовых газов на входе в дымососы не должна превышать 200°С .

Основными узлами дымососов являются рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и постамент. Рабочие колеса дымососов состоят из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из 16 листовых загнутых назад лопаток, расположенных между основным и коническим покрывающими дисками. Лопатки и покрывающий диск – штампованные.

Дымососы выполняются без автономной ходовой части с непосредственной посадкой рабочего колеса на вал электродвигателя – привода. С целью предотвращения перегрева подшипников электродвигателей, расположенных со стороны рабочих колес (передних подшипников), посадочные поверхности ступиц рабочих колес выполняются со шлицевыми пазами.

Улитки дымососов сварные из листовой стали. Для создания необходимой жесткости торцевые стенки улиток усиливаются оребрением из полос. Выем ротора дымососов (электродвигатель – привод с насаженным рабочим колесом) осуществляется через отверстие в торцевой стенке улиток, расположенной между рабочим колесом и электродвигателем.

Производительность по газу:

V д = 1,2 ∙V 2 = 1,2 ∙ 42131,9 = 50558,28

Гидравлическое сопротивление дымососа:

ΔР д = 1,3 ∙ (ΔР ц + ΔР с) = 1,3 ∙ (220 + 25) = 318мм вод. ст.

где ΔР ц – гидравлическое сопротивление циклона; ΔР с – гидравлическое сопротивление скруббера.

По величине и принимаем дымосос по каталогу.

Для подбора дымососа примем производительность 50,5 и гидравлическое сопротивление 320 мм вод. ст.

Тогда выбираем дымосос ДН – 15,5 при частоте вращения 970 мин −1 .

Основные технические характеристики дымососа ДН – 15,5 (ТУ 108.1360-85):

Частота вращения 970 (лев/прав); Производительность 66,5 ;

Давление 402 мм вод. ст. ; Потребляемая мощность 120кВт ; Номинальная частота вращения 970мин −1 .

3.4.5 Подбор вентилятора

Производительности по воздуху:

V = 1,3 ∙V возд = 1,3 ∙ 22545,2 = 29308,76

Гидравлическое сопротивление:

Р в = (ΔР ап + ΔР т) = 200 + 500 = 700мм вод. ст.

По каталогу выбираем вентилятор радиальный центробежный ВД – 13,5. Необходимое количество вентиляторов: 3.

Основные технические характеристики вентилятора ВД – 13,5:

Производительность 40 ; Давление 200 – 300 мм вод. ст. ; Диаметр 1350мм .

3.4.6 Решетка

Площадь живого сечения решетки принимаем 6 % . Площадь всей решетки или площадь сечения аппарата:

S= = = 3,8м 2

Площадь живого сечения 0,27 м . Отверстия примем диаметром 5мм .

Решетка выполняется из 8 секторов жароупорной стали, скрепленных в центре соединительной тарелкой.

Крепление решетки осуществляется следующим образом. По периферии аппарата приварено кольцо со специальным пазом для асбестового шнура, на которое укладывается решетка таким образом, чтобы между ней и стенкой аппарата оставался зазор для температурного расширения. Зазор заполняется асбестовой прокладкой. Сверху решетку прижимают уголками с болтовым или клиновым креплением. Съем и установку решетки производят через боковой вертикальный люк. Количество решеток: 1. Материал: Х18Н9Т. Толщина: 30 мм .

От прогиба и разрушения газораспределительную решетку предохраняют две опорные балки круглого сечения.

Расчет параметров дымососа

Теоретические объемы продуктов сгорания топлива

Теоретические объемы продуктов сгорания Азота,

Теоретические объемы продуктов сгорания трехатомных газов

Теоретические объемы продуктов сгорания водяных паров

откуда, =7,67+1,058+2,16+1,016(1,02-1)9,74=12,89

Объем присосов за пределами котла с учетом присосов в системе золоулавливания и газоходах,

где, присосы в золоуловителях = 0

присосы в газоходах при длине в 70 метров, принимаем =0,07

=(0+,07)9,74=0,68

Объемная производительность дымососа, /

где, температура газов перед дымососом =145

Объем уходящих газов из котла, м 3

Присос воздуха после котла в золоуловителях и газоходах

где, -теоретический объем газов, образующихся при горении топлива, м 3

Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах

коэффициент избытка воздуха принимаем = 1,02

присос воздуха в конвективной шахте для ГП котлов = 0

присос в двух трубчатых подогревателях = 0,06

Расчетная производительность дымососа, / принимается с коэффициентом запаса. Количество дымососов при производительности котла более 500 / пара принимаем Z=2

Напор дымососа принимаем =4,0 кПа

где коэффициент запаса=1,2

Выбор дымососа

Определяем эффективную мощность на валу ДС, кВТ

Мощность на валу берется с коэффициентом запаса

По найденным расчетным значениям производительности /c=614844/ и напора =4,8 кПа=489,46кгс/ по справочным данным определяем типоразмер ДС. Выбираем центробежный дымосос, одностороннего всасывания ДОД-28,5 с техническими характеристиками:

Диаметр рабочего колеса, мм - 2850

Маховой момент ротора, кгс·м 2 - 20000

Производительность, тыс.м 3 /ч - 680

Полное давление, кПА - 5,1

Температура, °С - 140

Частота вращения, об/мин - 595

Максимально допустимая частота вращения, об/мин - 600

Максимальный КПД, % - 83

Выбор электродвигателя ДС по параметрам

Выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель ДА302 1859-10У1 с техническими характеристиками:

Мощность, кВт - 1250

Напряжение, В - 6000

Частота вращ., об/мин - 600

Дымосос ДОД-28,5, разработанный ПО «Сибэнергомаш», является осевой двухступенчатой машиной. Основными узлами дымососа (рис.2) являются: всасывающий карман, корпус, направляющий аппарат, ходовая часть, рабочие колеса, диффузор. Всасывающий карман предназначен для присоединения дымососа к газоходу и создания оптимальных условий дымовых газов в дымосос. Всасывающий карман состоит из камеры коробчатой формы и всасывающей воронки и имеет разъем на верхнюю и нижнюю половины. Нижняя половина всасывающего кармана имеет 2 опорные лапы и лаз для доступа в проточную часть машины, верхняя половина присоединяется к газоходу. Корпус для удобства изготовления, транспортировки и ремонта выполнен разъемным. В 1 части корпуса помещается первая ступень повышения давления. Во 2 части - вторая ступень повышения давления, в 3 части - спрямляющий аппарат. В состав корпуса входит также так называемый «кок», соединенный с обтекателем 1 части корпуса. Все три части корпуса и кок имеют общий продольный разъем в горизонтальной осевой плоскости, разделяющий их на нижнюю и верхнюю половины. Каждая из трех частей корпуса состоит из внешнего цилиндра и цилиндрического обтекателя, соединенных между собой вваренными в 1и 2 частях корпуса носовыми частями лопаток соответственно первой и второй ступеней направляющего аппарата и в 3 части лопатками спрямляющего аппарата. Внутренняя поверхность цилиндров корпуса защищена от абразивного износа сменными броневыми листами из углеродистой стали б=10 мм.

Направляющий аппарат, с помощью которого осуществляется регулирование производительности дымососа, включает в себя первую и вторую ступени (соответственно входной и промежуточной направляющей аппарат), состояние их различных по профилю лопаток. Каждая лопатка обеих ступеней состоит из неподвижной носовой части и закрылка, который может поворачиваться вокруг своей оси на + 30градусов против направления вращения ротора и на - 80градусов по направлению вращения ротора. Минимальная производительность дымососа при регулировании «вниз» по квадратичной параболе составляет 15-20% от производительности режима максимального регулирования «вверх». Поворот всех закрылков обеих ступеней направляющего аппарата осуществляется синхронно от общего механизма привода с одним поворотным кольцом, которое с помощью тяги соединено с электроисполнительным механизмом.

Ходовая часть состоит из цельнокованого вала, двух подшипниковых узлов, тормоза с тормозным шкивом, двухвенцовой зубчатой муфты, соединяющей вал с электродвигателем, и двух фланцевых втулок для установки на них рабочих колес. В опорном подшипниковом узле установлен радиальный двухрядный сферический роликоподшипник, воспринимающий только радиальные рабочие нагрузки и имеющий свободу осевого перемещения для компенсации теплового удлинения вала. Тормоз двухколодочного типа с ручным винтовым приводом предназначен для стопорения ротора во время остановок машины, чтобы исключить возможность произвольного вращения под действием самотяги дымовой трубы ТЭЦ, а также для экстренной остановки ротора. Чтобы предотвратить рассоединение винтовой пары в механизме привода тормоза, а также трение колодок о тормозной шкив при работе дымососа, на раме тормоза имеются два регулируемых винтовых упора, в которые должны упираться лапки разведенных тормозных рычагов. Ходовая часть в сборе с рабочими колесами образует ротор.

Каждое из двух рабочих колес состоит из втулки и приваренных к ней 18 рабочих лопаток. Втулка образована ободом и двумя приваренными к ободу и склепанными между собой в центре штампованными дисками тарельчатой формы. Рабочие лопатки вдоль радиуса колеса имеют клиновидную форму с утолщением к ободу. Колеса крепятся к фланцевым втулкам ходовой части с помощью болтовых соединений. Конструкция присоединительной части колеса позволяет производить их замену без снятия подшипников, тормозного шкива, муфты и др. деталей с вала. Оба колеса взаимозаменяемы. Диффузор состоит из конуса, цилиндрического обтекателя, укрепленного в конусе специальными плоскими ребрами, двух труб для прохода маслопроводов и воздухопроводов и овального лаза. Лаз предназначен для доступа к опорному подшипнику ходовой части дымососа.

Смазка подшипников дымососа производится циркулирующим жидким маслом от специальной маслостанции (одной на два дымососа).

1-ходовая часть; 2-всасывающий карман; 3-корпус; 4-входной направляющий аппарат; 5-рабочее колесо первой ступени; 6-промежуточный направляющий аппарат;7-рабочее колесо второй ступени; 8-стрямляющий аппарат; 9-диффузор.

Рисунок 2-Компоновочная схема двухступенчатых дымососов типа ДОД

Расчетная \(\)производительность (м 3 /ч)

\({Q}_{р}={\beta }_{1}V\frac{\text{101080}}{{h}_{б}}\text{3600}\),(6.2.27)

где V – расход продуктов сгорания, определяемый по формуле (6.2.17) для дымососа, или расход воздуха, определяемый по формуле (6.2.24) при t в = 30 °С для дутьевого вентилятора;  1 – коэффициент запаса по производительности, принимаемый из табл. 6.2.9; h б – барометрическое давление в месте установки дымососа или вентилятора.

Расчетное полное давление (мм вод. ст.), которое должен создавать дымосос (вентилятор), определяется по формуле

\({H}_{р}={\beta }_{2}{\mathit{\Delta H}}_{п}/\mathrm{9,}\text{81},\) (6.2.28)

где  2 – коэффициент запаса по напору, принимается из табл. 6.9; H п – перепад полных давлений в газовом тракте, определяемый для дымососа по формуле (6.2.22), а для вентилятора по формуле (6.2.25).

Таблица 6.2.9

Коэффициенты запаса при выборе дымососов и дутьевых вентиляторов, рекомендуемые СНиП II-35-76

В связи с тем, что напорные характеристики машин, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давлении 101 080 Па, необходимо полное расчетное давление привести к условиям, указанным в каталоге, по формуле (мм вод. ст.)

\({H}_{р}^{\text{пр}}=\frac{\mathrm{1,}\text{293}}{{\rho }_{0}}{H}_{р}\frac{\text{273}+t}{\text{273}+{t}_{\text{хар}}}-\frac{\text{101}\text{080}}{{h}_{б}}\) ,(6.2.29)

где  0 – плотность перемещаемых газов при 0 °С и 101 080 Па, кг/м 3 ; t – температура продуктов сгорания (воздуха) перед машиной, °С; t хар – температура, для которой составлена приведенная в каталоге напорная характеристика.

Выбор дымососа (вентилятора) следует производить так, чтобы точка с параметрами Q p и \({H}_{р}^{\text{пр}}\) располагалась на напорной характеристике, приведенной в каталоге, в зоне КПД не меньше 90% максимального значения.

Мощность (кВт), потребляемая дымососом (вентилятором), определяется по формуле

\(N=\frac{{Q}_{р}{H}_{р}^{\text{пр}}}{{\eta }_{э}3\text{670}}\frac{{\rho }_{0}}{\mathrm{1,}\text{293}}\frac{\text{273}+{t}_{\text{хар}}}{\text{273}+t}\frac{{h}_{б}}{\text{101}\text{080}}\),(6.2.30)

где  э – КПД машины в рабочей точке, определяемый по напорной характеристике, приведенной в каталоге, %.

Расчетная мощность электродвигателя (кВт) определяется по потребляемой мощности с коэффициентом запаса  3 = 1,05\[{N}_{\text{дв}}=N{\beta }_{3}\]. (6.2.31)

Электродвигатель выбирается по мощности N дв из перечня двигателей, рекомендованных заводом-изготовителем.

Согласно [ 2 ] при проектировании котельных тягодутьевые установки (дымососы и дутьевые вентиляторы) следует принимать в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей. Как правило, тягодутьевые установки должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.

Групповые (для отдельных групп котлов) или общие (для всей котельной) тягодутьевые установки допускается применять при проектировании новых котельных с котлами производительностью до 1 Гкал/ч и при проектировании реконструируемых котельных.

Групповые или общие тягодутьевые установки следует проектировать с двумя дымососами и двумя дутьевыми вентиляторами. Расчетная производительность котлов, для которых предусматриваются эти установки, обеспечивается параллельной работой двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов.

При проектировании тягодутьевых установок для регулирования их производительности следует предусматривать направляющие аппараты, индукционные муфты и другие устройства, обеспечивающие экономичные способы регулирования и поставляемые комплектно с оборудованием.

Для встроенных, пристроенных и крышных котельных в стенах следует предусматривать проемы для подачи воздуха на горение, расположенные, как правило, в верхней зоне помещения. Размеры живого сечения проемов определяются, исходя из обеспечения скорости воздуха в них не более 1,0 м/с.

Выбор вентилятора и дымососа должен обеспечивать подачу необходимого для горения топлива воздуха в топку и удаление продуктов его сгорания из котла при всех режимах его работы, поддерживая заданное постоянное разрежение или давление в топке. При этом на привод вентилятора и дымососа должно расходоваться минимально возможное количество электроэнергии.

Основными параметрами, определяющими выбор вентилятора и дымососа, являются требуемая их подача и давление при номинальной нагрузке котла. Необходимая подача вентилятора, м 3 /ч, определяется по формуле

а подача дымососа, м 3 /ч, по формуле

где В р - расчетный расход топлива, кг/ч или м 3 /ч; Ув - теоретический расход воздуха, м 3 /кг или м 3 /м 3 ; V r - объем продуктов сгорания топлива при α т, м 3 /кг или м 3 /м 3 ; α ст, ∆α в, ∆α Вп, ∆α пл - коэффициент избытка воздуха в топке, увеличение α в за счет присосов в газоходах, увеличение α Вп за счет потерь воздуха в воздухоподогревателе, уменьшение α пл за счет поступления воздуха в топку из системы пылеприготовления; t x.в и t r - температуры воздуха, поступающего в вентилятор, и газов, поступающих в дымосос, °С; β 1 - коэффициент запаса по подаче, принимаемый равным 1,05; р рц - доля рециркулирующего воздуха при подаче части горячего воздуха из воздухоподогревателя в вентилятор.

Правильный выбор вентилятора и дымососа дает необходимое полное давление - перепад полных давлений во входном и выходном их патрубках, Па, определяется по формуле

где ∆р п - перепад полных давлений по воздушному или газовому тракту котла, Па; р 2 - коэффициент запаса по давлению, принимаемый равным 1,1.

Мощность на валу вентилятора или дымососа, кВт, определяется по формуле

где ȵ в - КПД вентилятора (или дымососа); Q - подача вентилятора или дымососа, м/с. Для современных машин ȵ в = 0,74-0,75. Заводами-изготовителями характеристика вентилятора и дымососа, т. е. связь между подачей и полным давлением, дается для воздуха при температуре 20 °С и давлении его 102- 103 Па (760 мм рт. ст.,), поэтому при выборе машины подачу и давление необходимо привести к заводским условиям.

В процессе работы котла возникает необходимость регулирования подачи вентилятора и дымососа в соответствии с нагрузкой котла с целью обеспечения заданного коэффициента избытка воздуха. Характеристики работы центробежного вентилятора в зависимости от способа регулирования показаны на рис. 11.4.

При изменении частоты вращения характеристика машины изменяется примерно по следующим соотношениям:

и, соответственно, затрачиваемая мощность машины при неизменном КПД при различных режимах изменяется по соотношению

Здесь Q 1 и Q 2 - подача при I и II режимах, м 3 /ч; р 1 и р 2 - полные давления при I и II режимах, Па; n 1 и n 2 - частоты вращения при I и II режимах, об/мин; N 1 и N 2 - мощности при I и II режимах, кВт. При применении асинхронных электродвигателей с реостатами в цепи ротора или гидромуфты с учетом возникающих дополнительных потерь потребляемая мощность пропорциональна примерно квадрату отношения частот вращения.

При регулировании направляющим аппаратом изменение характеристики машины сопровождается дополнительными потерями в ней и снижением ее КПД. Снижение КПД зависит от конструкции машины и направляющего аппарата, глубины регулирования и положения направляющих лопаток при данном режиме. Однако благодаря простоте конструкции направляющего аппарата и несложности его обслуживания при относительно высокой экономичности такой способ регулирования является наиболее распространенным. Мощность на валу машины при полностью открытом направляющем аппарате определяется по формуле (11.25). При всех прочих режимах мощность на валу машины, кВт, определяется по формуле

где Q - подача вентилятора или дымососа при данном режиме, м 3 /с; ∆р п - перепад полных давлений тракта, Па; ȵ э - эксплуатационный КПД машины приданном режиме. При регулировании направляющим аппаратом

где ȵ рег - КПД регулирования, зависящий от глубины регулирования, конструкции машины и направляющего аппарата, а также от положения исходного режима на характеристике машины, т. е. от характеристики тракта; ȵ исх - КПД вентилятора или дымососа при номинальной нагрузке.

Установленная мощность электродвигателя, кВт, для привода вентилятора или дымососа определяется по формуле

где β р - коэффициент запаса мощности электродвигателя, равный 1,1; Q p - подача машины при расчетном режиме, м 3 /с; Р р - расчетное полное давление машины, Па; ȵ т э - эксплуатационный КПД машины при расчетном режиме.

При регулировании направляющим аппаратом ȵ т э определяется по формуле (11.29) или по характеристике машины. При этом область рабочих режимов машины должна быть в пределах значений КПД не ниже 90 % оптимального ею значения.