РАЗРАБОТКА И МОДЕРНИЗАЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ БЛОКОВ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Разработка и изготовление рабочих колес и лопастей вентиляторов АВО

В настоящее время на основе разработанных в ЗАО "Гидроаэроцентр" запатентованных технологий создания осевых вентиляторных установок из композитных материалов и надежных методик снятия характеристик аппаратов воздушного охлаждения стало возможным снизить до 50% энергопотребление данного оборудования и повысить безопасность эксплуатации благодаря уменьшению в 3-4 раза массы рабочего колеса вентилятора.

Отечественная промышленность выпускает целый ряд АВО: 1АВЗ, АВЗД, АВГ, 2АВГ-75, АВГ-160. Для многих типов АВО и разнообразных технологических процессов до недавнего времени выпускались всего два типа рабочих колес: СТ-28 диаметром 2,8 м и Т-50-4(6) диаметром 5,0 м. Выпускаемые рабочие колеса (РК) и диффузоры изготавливали из металла, и их аэродинамический облик был далек от совершенства.

Из-за отсутствия выбора трудно ожидать высокой эффективности РК для всех АВО и технологических процессов. В то же время сложность создания широкого спектра РК обусловлена тем, что расчет АВО проводили вручную, в связи с чем нельзя было охватить весь диапазон параметров технологических процессов и окружающих условий.

Для улучшения этой ситуации процесс создания АВО должен базироваться на трех основных элементах: компьютерном многопараметрическом расчете АВО, создании вентилятора для требуемых режимах работы, снятии реальных характеристик АВО и последующей корректировке методики расчета.

Широкое распространение персональных компьютеров и доступность программного обеспечения позволили реализовать сложную методику расчета АВО в виде программы. Созданная методика позволяет учитывать особенности реального АВО: надежно рассчитывать физико-химические свойства теплоносителя в зависимости от его температуры и давления, учитывать коррозию и загрязнения трубного пучка и неоднородность охлаждающего воздушного потока. В результате математического моделирования процесса охлаждения в АВО можно сформулировать грамотные требования к вентиляторной установке. Сейчас в ЗАО "Гидроаэроцентр" используется, с нашей точки зрения, наиболее перспективный подход к проектированию вентиляторных блоков, основанный на достижениях классической и вычислительной аэродинамики.

Спроектированный аэродинамический облик эффективного вентилятора имеет сложную форму: объемный аэродинамический профиль рабочего колеса (РК) и существенно переменную крутку и хорду лопастей по их длине. Создание такого вентилятора стало возможным благодаря использованию композиционных материалов взамен металлов (а.с. № 25771 и пат. № 2205991). Лопасти изготавливаются из стеклопластика сэндвичевой структуры с демпфирующей прослойкой из пенопласта. Такая структура материала позволяет создать легкую и жесткую бесшовную оболочку лопасти. Наиболее подверженные эрозии передние кромки лопастей защищены сменными защитными носками из усиленного пластика или нержавеющего металла. Металл используют лишь в конструкции ступицы для крепления РК на валу и обжатия хвостовиков лопастей при помощи пластиковых хомутов.

В результате масса композитного РК снижается до 55 кг вместо 220 кг у СТ-28 и до 170 кг вместо 500 кг у Т-50-6. Кроме удобства монтажа, меньшая масса обусловливает более безопасную эксплуатацию вращающегося РК, что в случае взрывопожароопасных производств является важным преимуществом.

Разработанная в ЗАО "Гидроаэроцентр" технология изготовления лопастей позволяет создавать вентиляторы в сжатые сроки (2…3 мес). Это, в свою очередь, дает возможность в ответственных случаях создавать несколько типов РК, каждый из которых эффективен в своем диапазоне режимов работы (расход воздуха, потребляемая мощность). После определения требуемого расхода воздуха через теплообменные секции возможен подбор РК именно для этого расхода.

Замена металлических РК композитными приводит к экономии электроэнергии на 20-25%. Дальнейшая доработка вентиляторов (установка входных коллекторов, устранение рециркуляции теплого воздуха и выбор оптимальных параметров) позволит сэкономить до 40% электроэнергии.

Все вышесказанное относится к доработке уже существующих АВО. При проектировании новых АВО можно сразу заложить в их конструкцию все современные достижения. В качестве примера приведем АВО нового поколения для охлаждения природного газа - АВГ-85МГ (пат. № 31643), который предназначен для замены серийного 2АВГ-75.