Турбовоздуходувки или нагнетатели используются в тех сферах, где необходимо подавать большое количество воздуха под давлением не выше 0,04-0,08 МПа. Особенно популярны турбовоздуходувки в сфере очистки сточных вод, там, где работают различные сооружения биологической очистки.
Особенности и принципы работы турбовоздуходувок
Турбовоздуходувки, которые часто называют нагнетателями воздуха или просто воздуходувками, представляют собой машины центробежного типа, которые работают по тем же принципам, что и обычные центробежные насосы. Основными узлами турбокомпрессоров являются:
- Корпус агрегата;
- Ротор, который может быть снабжён одним или несколькими рабочими колёсами.
Воздуходувки могут быть как одноступенчатыми, так и многоступенчатыми. Одноступенчатые газодувки часто используются в системах вентиляции, а многоступенчатые в других областях. Там, где требуются большие объёмы воздуха с напором до 10 м, используются турбовоздуходувки. Там где нужны напоры до 30 м, используются многоступенчатые турбовоздуходувки. Если напор должен быть более 30 м, то в таких случаях используются турбокомпрессоры.
Все турбовоздуходувки и турбокомпрессоры работают по тому же принципу, что и центробежные насосы. Принцип работы турбовоздуходувок проходит по следующему алгоритму:
- Рабочее колесо вращается в корпусе воздуходувки;
- За счёт этого возникает центробежная сила. За счёт воздействия центробежной силы происходит нагнетание и сжатие воздуха;
- Воздух попадает в кольцевой диффузор;
- Диффузор превращает полученную им энергию воздуха в напор. Это происходит за счёт лопаток диффузора, которые вместе с ним образуют направляющий аппарат.
Турбовоздуходувки могут развивать различный напор воздуха. Это зависит от их ступенчатости. Одноступенчатые агрегаты не могут развить напор более 6 м. Многоступенчатые воздуходувки способны развить напор до 30 м. Турбовоздуходувки не могут быть более чем четырёхступенчатыми, всасывание у них может быть как односторонним, так и многосторонним.
Конструкция турбовоздуходувок
Конструкция турбовоздуходувок выглядит следующим образом:
- Корпус агрегата, как правило, делается из чугуна методом литья. Он имеет осевой разъём состоит из секций;
- Секции в корпусе турбовоздуходувки отделяются друг от друга диафрагмами;
- Внутри корпуса находится ротор. Он состоит из вала и рабочего колеса или колёс;
- Вал имеет ступенчатую форму, и постепенно утолщается к середине. Он изготавливается из углеродистой стали;
- Вал устройства имеет две опоры на шарикоподшипниках. Некоторые турбовоздуходувки имеют три опоры;
- Рабочие колёса, которые надеты на ротор, чаще всего закрыты. Они имеют лопатки специфической формы, которые отогнуты назад.
КПД турбовоздуходувок, которые имеют рабочие колёса с лопатками такого типа, очень высок, к тому же работа устройства отличается устойчивостью. Лопатки изготавливаются из никелевой стали. Сами колёса изготавливают из хромомолибденовой стали. Очень редко встречаются рабочие колёса из углеродистой стали, но они устанавливаются только на маломощные воздуходувки.
Все турбовоздуходувки не имеют системы охлаждения сжимаемого воздуха, так как его температура не превышает +170-200 градусов. А вот турбокомпрессоры нуждаются в систему е охлаждения, которая в данном случае устанавливается в обязательном порядке.
Все подшипники турбовоздуходувок нуждаются в смазке. Жидкое масло заливается через фильтр сеточного типа. Данный фильтр помещён в верхней крышке подшипника. Для охлаждения масла в подшипниках служит вода, которая подаётся в нижнюю часть опоры подшипников. Расход воды для турбовоздуходувок составляет от 2,1 м3/ч. Турбонагнетатели типов 360 и 750 могут расходовать на охлаждение масла в подшипниках до 40м3/ч воды.
Возможные проблемы в работе турбовоздуходувок
Часто бывает так, что при работе систем воздухоподачи возникает явление помпажа. Оно заключается в том, что установка начинает неустойчиво работать. Неустойчивость работы турбовоздуходувок связана с особенностью их конструкции. Помпаж крайне нежелателен, особенно в тех системах воздухоподачи, где имеются несколько турбовоздуходувок. За счёт этого могут возникать резкие скачки повышения давления в системе, которые могут привести к поломкам.
Чтобы защитить свои устройства от эффекта помпажа, многие заводы-производители выпускают противопомпажные системы, которые должны нейтрализовывать последствия резких скачков повышенного давления. Данные противопомпажные устройства оснащаются выпускными клапанами, которые обеспечивают сброс излишнего количества воздуха при достижении критической подачи.
Опыт эксплуатации нагнетателей воздуха и турбовоздуходувок доказывает, что если все установки в системе, которые являются постоянными потребителями воздуха, работают в одном и том же режиме, то помпаж при этом не наблюдается.
Огромные проблемы при монтаже турбовоздуходувок могут возникнуть при дисбалансе турбины. Он может возникнуть кок из-за неквалифицированной установки оборудования, так и в процессе длительной эксплуатации. Диспаланс турбины приведёт к увеличению нагрузок на опорные подшипники, фундамент и корпус устройства. В результате это может привести не только к выходу турбовоздуходувки из строя, но и к серьёзным авариям, которые могут обернуться даже человеческими жертвами.
Поэтому техническое обслуживание турбовоздуходувок является очень ответственным делом, к которому нужно подходить серьёзно. Особое внимание нужно уделять балансировке рабочего колеса, центровке валов электродвигателя и турбовоздуходувки и состоянию опорных подшипников.
В случаях ненадлежащего обслуживания турбовоздуходувок, они могут выйти из строя, что может привести не только к высоким расходам на ремонт, но и к остановке всего производства. Наиболее частые поломки, которые происходят из-за отсутствия регулярного осмотра и диагностики турбовоздуходувок, выглядят следующим образом:
- Спиральные камеры в корпусе устройства разбиваются;
- Посадочные места подшипников задираются;
- Вал ротора может деформироваться;
- Корпус и лопатки ротора разбиваются.
Чтобы избежать всех этих проблем, нужно проводить обязательное техническое обслуживание турбовоздуходувок, не реже, чем это рекомендует их изготовитель.
