Leitfaden zur Auswahl von Radialventilatoren: So passen Sie Luftstrom, statischen Druck und Materialien an

Kürzlich rief ein Wartungstechniker in einem Chemiewerk an und fragte, warum ein neu installierter Radialventilator bereits nach zweiwöchigem Betrieb außer Betrieb genommen werden musste. Bei der Auswahl des Ventilators wurde der auf einem alten Typenschild angegebene Luftstrom abgeglichen, aber niemand hatte überprüft, ob das bestehende Kanalnetz um dreißig Meter verlängert worden war. Das Ergebnis war ein Systemwiderstand, der weit über dem lag, was der Lüfter liefern konnte, was zu einer Überhitzung des Motors und einem Abwürgen des Laufrads führte. Dies ist der häufigste Grund für das frühzeitige Scheitern von Fanprojekten: Die Auswahlmethode ist für das System, dem sie dient, zu einfach.

Die Auswahl eines Radialventilators ist keine Einzelberechnung. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Entscheidungen, die die Prozessanforderungen, die Kanal- und Geräteanordnung, die Gaseigenschaften, die Betriebstemperatur und die in der Anlage verfügbare Stromversorgung kombinieren. Wenn Sie diese Entscheidungen gleich zu Beginn treffen, vermeiden Sie den kostspieligen Weg, einen Lüfter zu installieren, die tatsächliche Systemkurve zu messen und festzustellen, dass der Lüfter zu nahe an seiner Druckstoßgrenze oder zu weit von seinem besten Effizienzpunkt entfernt läuft.

Definieren Sie den Betriebspunkt, bevor Sie sich für einen Ventilator entscheiden

Der erste Schritt bei jeder Auswahl besteht darin, zwei Werte zu ermitteln: den erforderlichen Volumenstrom und den erforderlichen Gesamtdruck. Beide müssen denselben Punkt auf der Systemkurve beschreiben und beide müssen unter tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgedrückt werden, nicht unter Standardbedingungen, wenn das Gas heiß oder mit Feststoffen beladen ist.

Der Volumenstrom wird üblicherweise in Kubikmetern pro Stunde (m³/h) oder Kubikfuß pro Minute (CFM) angegeben. Sie ergibt sich aus dem Prozess selbst: Wie viel Luft muss bewegt werden, um die Verbrennung zu unterstützen, einen VOC-Strom zu verdünnen, einen Klinker zu kühlen oder ein Pulver zu fördern. Der Trick besteht darin, nicht nur den theoretischen Fluss zu verwenden. Fügen Sie die Leckagefaktoren, den Sicherheitsspielraum für den zukünftigen Durchsatz und die Dichtekorrektur hinzu, wenn das Gas Feuchtigkeit oder Staub enthält.

Der Gesamtdruck ist die Summe aus statischem Druck und Geschwindigkeitsdruck. Bei den meisten industriellen Kanalsystemen dominiert der statische Druck. Es muss jeden Bogen, jede Klappe, jeden Filter, jeden Wärmetauscher, jeden Kanalabschnitt und jeden Prozessbehälter zwischen dem Ventilatoreinlass und dem Auslass berücksichtigen. Das Vernachlässigen eines einzelnen Schlauchfilters oder einer Kaminabgasstelle kann dazu führen, dass der tatsächliche Widerstand 30 bis 40 Prozent über dem berechneten Wert liegt.

Wenn beide Werte bekannt sind, tragen Sie sie in eine Lüfterleistungskurve ein. Der Schnittpunkt der Systemwiderstandskurve und der Lüfterkurve bei gewünschter Drehzahl ist der Betriebspunkt. Dieser Punkt sollte innerhalb des vom Hersteller empfohlenen Bereichs liegen, idealerweise im mittleren Drittel der Effizienzinsel des Lüfters.

Passen Sie die Druckklasse an den Systemwiderstand an

Radialventilatoren werden typischerweise nach dem statischen Druck, den sie erzeugen können, in Gruppen eingeteilt. Die Grenzen zwischen niedrigem, mittlerem und hohem Druck sind nicht bei jedem Hersteller standardisiert, aber die praktischen Bereiche, die in der Praxis von Industrieventilatoren verwendet werden, folgen einem bekannten Muster:

Wenn Sie einen Ventilator für ein Abgasbehandlungssystem mit langen horizontalen Strecken und mehreren Aktivkohlebetten auswählen, ist ein Mitteldruckventilator normalerweise der richtige Ausgangspunkt. Die Serien Y547 und Y548 werden in dieser Position häufig verwendet, da sie eine stabile Leistungskurve mit einer Form kombinieren, die eine leichte Staubbelastung toleriert.

Mitteldruck-Radialventilatoren für die Abgasbehandlung Diese Ventilatoren der Serien Y547, Y548 und G/Y6-51 verarbeiten mäßigen Staub und bieten eine stabile Leistung für Gasaufbereitungssysteme mit langen Kanalstrecken und Kohlenstoffbetten, was sie zu einem geeigneten Ausgangspunkt für solche Anwendungen macht. Produkt anzeigen →

Temperatur und Gaszusammensetzung bestimmen die Materialauswahl

Steht der Betriebspunkt fest, stellt sich als nächstes die Frage, was das Gas enthält und wie heiß es ist. Die Temperatur beeinflusst die zulässige Motorleistung, die Art der Lagerkühlung, das Laufradmaterial und die Wellendichtungskonstruktion. Ein Ventilator, der 200 Grad Celsius heißes Rauchgas aus einem Drehrohrofen bewegt, ist eine grundlegend andere Maschine als derselbe Rahmen, der Umgebungsluft bewegt.

Materialien und Konstruktion des Laufrads

Für saubere Luft bis etwa 120 Grad Celsius reicht Kohlenstoffstahl mit einer Standard-Schweißkonstruktion aus. Darüber hinaus dehnt sich das Metall aus und die Qualität der Schweißnaht sowie die Art der Blattbefestigung werden kritisch. Für Gas über 250 Grad Celsius ist ein Hochtemperaturventilator mit speziell geformtem Laufrad und hitzebeständigem Stahl erforderlich. Wenn der Prozess während eines thermischen Zyklus weiterlaufen muss, muss der Lüfter auch dann sicher im Leerlauf laufen können, wenn der Kanal heiß ist, sich der Lüfter aber nicht dreht.

Korrosive Gase benötigen korrosionsbeständige Legierungen oder Beschichtungen

Nasswäscher, chemische Abgassysteme und Müllverbrennungsanlagen enthalten häufig Säuredämpfe, die gewöhnlichen Stahl angreifen. Für diese Anwendungen überdauert ein Ventilator aus glasfaserverstärktem Kunststoff (FRP), ein Ventilator aus Edelstahl oder ein mit Teflon ausgekleideter Ventilator einen Ventilator aus Kohlenstoffstahl um ein Vielfaches. Der Kompromiss liegt in der maximalen Temperatur. FRP ist im Allgemeinen auf etwa 80 Grad Celsius begrenzt, während die Teflonbeschichtung aggressivere Medien bei höheren Temperaturen verarbeiten kann, wenn der Lüfter richtig ausgelegt ist.

Wenn bei einem Prozess sowohl hohe Temperaturen als auch korrosive Stoffe zum Einsatz kommen, können Sie nicht einfach einen Standardventilator nehmen und ihn lackieren. Sie benötigen einen maßgeschneiderten Radialventilator mit korrosionsbeständiger Verkleidung im Kontakt mit dem Gasstrom und einer hochtemperaturfesten Lageranordnung auf der Welle. Genau in diesem Fall wird ein Hochtemperatur-Radialventilator anstelle eines Allzweckmodells spezifiziert.

Hochtemperatur-Radialventilator für korrosive und heiße Gasprozesse Dieser Ventilator ist für extreme Temperaturen von bis zu 800 °C ausgelegt und verfügt über eine korrosionsbeständige Verkleidung und Wärmeisolierung, was ihn für Prozesse, bei denen sowohl Hitze als auch korrosive Stoffe involviert sind, unverzichtbar macht. Produkt anzeigen →

Effizienz, Lärm und Gesamtbetriebskosten

Effizienz ist vielleicht nicht die erste Zahl, auf die Sie achten, aber sie bestimmt die Lebenszykluskosten. Ein Lüfter, der mit einem Wirkungsgrad von 58 Prozent läuft, verbraucht bei gleichem Betriebspunkt etwa 28 Prozent mehr Strom als ein Lüfter, der mit einem Wirkungsgrad von 74 Prozent läuft. Bei einer zehnjährigen Lebensdauer eines 75-kW-Motors kann dieser Unterschied Hunderttausende Yuan an Strom ausmachen.

Lärm ist ein weiterer Faktor, über den oft zu spät entschieden wird. Bei Installationen in Innenräumen mit Anwesenheit von Arbeitern liegt der praktische Grenzwert normalerweise bei etwa 85 dB(A), während die Grenzwerte an Wohngebieten bis zu 60 dB(A) betragen können. Der Schallleistungspegel eines Radialventilators wird stark von der Spitzengeschwindigkeit und der Flügelform beeinflusst. Die Wahl einer leiseren Baureihe bereits in der Konstruktionsphase ist weitaus günstiger als der nachträgliche Einbau eines Schalldämpfers.

Wenn der Prozess es zulässt, ist die Auswahl eines Ventilators mit einer breiteren Effizienzinsel eine bessere Strategie als die Auswahl eines Punkts mit Spitzeneffizienz, der zufällig zum Designfall passt, aber keinen Spielraum für Systemabweichungen lässt. Der Betriebspunkt verschiebt sich, wenn die Filter belastet werden und die Kanäle schlechter werden. Daher sollte der Ventilator über ein breiteres Strömungsband effizient bleiben.

Wissen Sie, wann Sie einen Standardventilator verwenden und wann Sie ihn anpassen müssen

Standard-Radialventilatoren sind attraktiv, weil sie schnell verfügbar sind und einen klaren Leistungsumfang bieten. Sie funktionieren am besten, wenn der Luftstrom, der Druck und die Gaszusammensetzung nahe an den normalen industriellen Bedingungen liegen und wenn das Systemdesign einen angemessenen Spielraum lässt.

Eine kundenspezifische Anpassung wird erforderlich, wenn der Standardrahmen eine der wenigen strengen Einschränkungen nicht erfüllen kann. Es könnte, wie oben besprochen, an der Temperatur liegen. Möglicherweise liegt ein Platzmangel vor, da der Ventilator in eine vorhandene Kanalanordnung passen muss. In einem System, in dem giftige Gase verarbeitet werden, könnte eine leckagefreie Wellendichtung erforderlich sein. Dabei könnte es sich um eine spezielle Korrosionsschutzanforderung handeln, beispielsweise einen Halbleiterwäscher, bei dem Chloridionen sogar Edelstahl angreifen.

Bei einer bestehenden Anlage, in der der Lüfter ausgetauscht wird, kann es sein, dass aufgrund der Baugröße und des Schraubenmusters der Originalausrüstung eine kundenspezifische Lösung erforderlich ist. Die Serien 809, 912, 919 und 926 bieten eine Reihe von Hochdrucklaufradkonstruktionen, die an eine bestimmte Drehzahl und Wellenanordnung angepasst werden können, ohne dass eine völlig neue Werkzeugkonfiguration erforderlich ist. Dies ist wichtig für Austauschprojekte, bei denen Fundament, Einlasskasten und Auslassflansch bereits befestigt sind.

Hochdruck-Radialgebläse zum Austausch und zur individuellen Anpassung Die Serien 809, 912, 919 und 926 bieten anpassbare Hochdrucklaufräder, die eine individuelle Anpassung an vorhandene Wellengeschwindigkeiten und Montageabmessungen ermöglichen – ideal für Nachrüstungsprojekte mit festen Fundamenten und Flanschen. Produkt anzeigen →

Eine praktische Checkliste für Ihren nächsten Ventilatorkauf

Bevor Sie eine Angebotsanfrage senden, vergewissern Sie sich, dass die folgenden Punkte notiert sind. Es handelt sich hierbei nicht um optionale Angaben; Sie bestimmen, ob der gelieferte Ventilator die vorgesehene Leistung erbringt.

1. Volumenstrom am Ventilatoreintritt, inklusive Leckagemarge.
2. Gesamtdruck am Ventilatorauslass, einschließlich Systemwiderstand vom Einlass bis zum Auslass bei Auslegungsströmung.
3. Gaszusammensetzung: Temperatur, Dichte, Feuchtigkeitsgehalt und Konzentration von korrosiven Stoffen oder Staub.
4. Höhenkorrektur, wenn die Anlage über dem Meeresspiegel steht, da die Luftdichte sinkt und sich die Ventilatorkurve ändert.
5. Drehrichtung und Auslassposition: im oder gegen den Uhrzeigersinn, oben horizontal, unten im Winkel usw.
6. Motordaten: Spannung, Frequenz, Phase und ob ein Frequenzumrichter verwendet wird.
7. Lärmgrenzwert und ob für den Standort tatsächlich ein Schalldämpfer erforderlich ist.
8. Zugangsvoraussetzungen: Inspektionstür, Ablassschraube, Hebeösen und Kupplungsschutz.

Einige dieser Eingaben ändern sich nach der Installation des Lüfters. Das Verhalten des Ventilators außerhalb des Entwurfs ist ebenso wichtig wie sein Verhalten im Entwurf. Deshalb lohnt es sich, die Auswahlhilfe des Herstellers für die konkrete Druckklasse, die Sie verwenden, durchzulesen. Eine schnellere Möglichkeit besteht darin, den Reiseführer zu lesen Auswahl des Radialventilators Das deckt Kapazität, Druck und Materialien an einem Ort ab und grenzt dann die Suche auf Ihre Branche ein.

Letztendlich ist ein richtig ausgewählter Radialventilator einer, der nahe seinem besten Effizienzpunkt läuft, die Gaschemie übersteht, in den physischen Raum passt und stabil bleibt, wenn sich der Systemwiderstand ändert. Alle anderen Überlegungen, vom Lärm bis zum Wartungszugang, sind diesen vier Bedingungen untergeordnet.