فن سانتریفیوژ

فن سانتریفیوژ چیست؟

صدای زوزه مرگبار یک پروانه ناموزون را شنیده‌اید؟ لرزشی که ابتدا از شاسی شروع می‌شود، سپس یاتاقان‌ها را خرد می‌کند و در نهایت، در کمتر از چند ثانیه، پروانه فولادی با دیواره‌ هوزینگ درگیر شده و کل دستگاه متلاشی می‌شود. خرید یک هواکش صنعتی بر اساس حدس و گمان یا قیمت ارزان، قمار روی امنیت کل خط تولید است.

یک فن که بر اساس دینامیک سیالات طراحی نشده باشد، نه تنها هوایی را جابجا نمی‌کند، بلکه به یک مصرف کننده حریص برق تبدیل می‌شود. ما در دپارتمان سیالات گروه مهندسین KME، آهن فروش نیستیم. ما طراحان آیرودینامیک هستیم. ما فن‌های سانتریفیوژی می‌سازیم که در بالاترین فشارهای استاتیک، بدون یک میلیمتر لرزش، سال‌ها بی وقفه کار کنند.

فن سانتریفیوژ صنعتی (Industrial Centrifugal Fan) یا اگزاست فن حلزونی، یک ماشین دوار مکانیکی است که انرژی جنبشی را از طریق یک الکتروموتور به سیل (هوا یا گاز) منتقل می‌کند. این دستگاه با استفاده از نیروی گریز از مرکز، هوا را به موازارت محور شفت به داخل کشیده و با تغییر زاویه ۹۰ درجه، آن را با فشار استاتیک بسیار بالا از دهانه خروجی تخلیه می‌کند.

بررسی پروانه‌ها بر اساس دینامیک سیالات

بسیاری از سازندگان کارگاهی، پروانه‌ها را صرفاً کپی می کنند. اما راز راندمان بالا و مصرف برق پایین یک هواکش حلزونی، در یک مفهوم پیچیده سیالاتی به نام «زاویه حمله» نهفته است. هر آلاینده‌ای رفتار خاص خود را دارد و انتخاب اشتباه هندسه پره، یعنی مسدود شدن سریع دستگاه. مهندسین ما دقیقا بر اساس نوع غبار، رطوبت و فشار شبکه کانال کشی، سه کلاس اصلی پروانه را ماشین کاری و کالیبره می‌کنند.

۱) پروانه بکوارد

این پروانه‌ها از نظر هندسی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تیغه‌های آن ها در خلاف جهت چرخش فن انحنا دارند. فن سانتریفیوژ بکوارد، شاهکار طراحی آیرودینامیک است. این مدل بالاترین راندمان انرژی (اغلب بین ۸۰ تا ۸۵ درصد) را در میان تمام فن‌های صنعتی تولید می‌کند. اما معجزه اصلی این پروانه در مفهوم «عدم اضافه بار» نهفته است. اگر در سیستم کانال کشی شما ناگهان افت فشار شدیدی رخ دهد (مثلاً دمپری به اشتباه باز بماند)، الکتروموتورِ فن بکوارد هرگز بیش از توان نامی خود آمپر نمی‌کشد و نمی‌سوزد. این یک تضمین قطعی برای امنیت سیستم برق کارخانه است. کاربرد طلایی این پروانه کجاست؟ این تنها انتخاب استاندارد، منطقی و مهندسی برای ایجاد مکشِ پایدار در دستگاه های سنگینی نظیر بگ فیلتر صنعتی و انواع سیکلون غبارگیر است. غبار در این سیستم ها نباید با پره ها برخورد خشن داشته باشد.

۲) پروانه رادیال

تیغه‌های این فن هیچ انحنایی ندارند؛ کاملا صاف و مانند شعاع یک دایره از مرکز به سمت بیرون کشیده شده اند. از نظر علم آیرودینامیک، راندمان این مدل بسیار پایین تر از مدل بکوارد است و صدای تولیدی آن نیز به شدت بالاست. پس چرا اصلا آن را می‌سازیم؟ چون در برخی صنایع، شما هوا جابجا نمی‌کنید، بلکه در حال شلیک زباله هستید!

ساختار شعاعی این پروانه باعث می‌شود ذرات سنگین هیچ سطحی برای نشستن و رسوب کردن پیدا نکنند. این یک مکانیسم «خود تمیز شونده» است. اگر پوشال چوب، تکه های کاغذ، ذرات پلاستیک، یا لجن چسبنده را به داخل یک پروانه بکوارد بفرستید، در کمتر از یک ساعت پره ها پر از کلوخه شده و فن به دلیل آنبالانسی شدید متلاشی می‌شود. کاربرد طلایی پروانه رادیال در سیستم های انتقال مواد فله ، کارخانجات کاغذسازی، اگزا‌ست دستگاه های CNC چوب و محیط هایی با ذرات به شدت ساینده و چسبنده است.

۳) پروانه فوروارد

در این طراحی، پره ها مانند یک قفس و در جهت چرخش فن خم شده اند. تعداد پره ها بسیار زیاد و عمق آن ها کم است. این فن یک ترفند مهندسی دارد: می‌تواند حجم هوای بسیار بالایی (CFM نجومی) را در ابعاد فیزیکی و دور موتور بسیار پایین تر تولید کند. بسیار بی صداست.

اما نقطه ضعف مرگبار آن کجاست؟ تحمل کوچک‌ترین افت فشاری را ندارد. به محض اینکه یک فیلتر در مسیر آن قرار دهید یا طول کانال را زیاد کنید، مکش آن به صفر می‌رسد. به هیچ وجه نباید از پروانه فوروارد برای تخلیه غبار یا سیستم های اگزا‌ست صنعتی استفاده کرد. کاربرد طلایی و انحصاری این پروانه فقط در دستگاه های تهویه مطبوع هواساز (AHU)، ایرواشرها، پکیج های پشت بامی و سیستم های ایجاد فشار مثبت در راه پله ها خلاصه می‌شود. جایی که هوا کاملا تمیز است و فشار استاتیک کانال از قبل محاسبه و ثابت شده است.

استانداردهای KME در ماشین کاری و ساخت اگزاست فن

ساخت یک فن صنعتی سنگین، جوش دادن چند ورق آهن در یک کارگاه تاریک نیست. وقتی یک پروانه فولادی با قطر یک متر در حال چرخش با سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه است، کوچک‌ترین خطای محاسباتی، آن را به یک بمب ترکش زا تبدیل می‌کند. ما در خط تولید خود، از طراحی تا مونتاژ نهایی، استانداردهای زیر را با وسواس جنون آمیز رعایت می‌کنیم.

قانون اول: بالانس دینامیکی و استاتیکی تحت استاندارد ISO ۱۹۴۰

آنبالانسی پروانه، قاتل خاموش یاتاقان ها و شفت مرکزی است. وقتی وزن روی تمام پره ها به صورت میکرونی یکسان نباشد، نیروی گریز از مرکز باعث ایجاد لرزش های مخرب می شود. ما پروانه ها را روی شاسی نمی بندیم تا با چشم بالانس کنیم! تمام پروانه های ساخته شده در KME توسط دستگاه های بالانسر کامپیوتری و تمام دیجیتال، در دو صفحه مجزا بالانس می شوند. ما جرم های چند گرمی را به پروانه های چند صد کیلویی جوش می دهیم تا لرزش دستگاه در دورهای بالا به صفر مطلق برسد. یک فن استاندارد، باید بتواند یک سکه ایستاده روی هوزینگ خود را در زمان کار در جای خود نگه دارد.

قانون دوم: متالورژی و انتخاب متریال بر اساس ماهیت سیال

فولادِ معمولی، پاسخگوی تمام نیازهای صنعت نیست. اگر گازهای خروجی شما حاوی اسید سولفوریک یا بخارات اسیدی باشد، ورق ST۳۷ در عرض چند ماه سوراخ می شود. در این شرایط ما هوزینگ و پروانه را از استنلس استیل ۳۱۶L می سازیم یا از پوشش های ضخیم اپوکسی و فن های تمام پلیمری (PVC/PP) استفاده می کنیم.

اگر گازهای محیط شما قابل اشتعال باشند (مثل بخارات تینر، حلال ها یا غبار پتروشیمی)، یک جرقه کوچک از برخورد پروانه با بدنه مساوی با فاجعه است. اینجا استاندارد ATEX وارد عمل می شود. ما پروانه‌های آلومینیومی ضد جرقه می سازیم که حتی در صورت سایش به بدنه، جرقه ای تولید نمی کنند و آنها را با الکتروموتورهای ضد انفجار (EX) کوپل می کنیم. برای ذرات به شدت ساینده معادن نیز، پروانه ها با فولاد هاردوکس یا ورق های ST۵۲ مجهز به لاینرهای تعویض شونده ضد سایش مسلح می گردند.

قانون سوم:  مهندسی مکانیک انتقال قدرت

توان الکتروموتور چگونه باید به پروانه برسد؟ ما دو مکانیزم اصلی را اجرا می‌کنیم. طراحی اول به صورت کوپله مستقیم است. شفت موتور مستقیماً درون هاب پروانه می رود. راندمان انتقال قدرت در اینجا ۱۰۰٪ است، اتلاف انرژی نداریم و استهلاک تسمه حذف می شود.

اما سرعت فن همیشه ثابت و برابر با سرعت موتور است. طراحی دوم، سیستم پولی و تسمه است. موتور در کنار هوزینگ قرار می گیرد. این طراحی برای زمانی است که کارفرما نیاز دارد با استفاده از تغییر سایز پولی ها، در آینده دور فن و حجم مکش را کم یا زیاد کند. این سیستم ضربات ناگهانی سیال را خنثی می کند اما نیاز به رگلاژ دوره ای تسمه ها دارد.

هشدار فنی و قاطع تیم KME در خصوص استفاده از اینورتر:

بسیاری از تکن‌سین های برق، برای کاهش مکش سیستم، یک درایو فرکانس متغیر روی الکتروموتور نصب می کنند. این کار به خودی خود عالی است. اما یک اشتباه وجود دارد. الکتروموتورهای استاندارد دارای یک پروانه پلاستیکی در انتهای خود هستند که وظیفه خنک کردن سیم پیچ را دارد. اگر شما فرکانس اینورتر را روی اعداد زیر ۲۵ هرتز تنظیم کنید، دور موتور به قدری کند می شود که آن پروانه خنک کننده دیگر توانایی دفع حرارت را نخواهد داشت. جریان در سیم پیچ بالاست، اما خنک کاری صفر است. سیم پیچ موتور شما در زمان بسیار کوتاهی می سوزد. در صورت نیاز به کار در فرکانس های پایین، حتماً باید از الکتروموتورهای دارای فن خنک کننده مستقل استفاده کنید.

قیمت ساخت فن سانتریفیوژ صنعتی

قیمت یک هواکش صنعتی، یک عدد مقطوع در سایت‌های فروشگاهی نیست. از آن‌جا که ما در KME فن‌ها را تماماً به صورت سفارشی ساز تولید می‌کنیم، قیمت نهایی بر اساس متریال بدنه (استیل، ورق فولادی ST۳۷ یا PVC ضد اسید برای محیط‌های خورنده)، نوع و برند الکتروموتور (موتوژن تبریز، زیمنس آلمان، الکتروژن)، توان (KW) و کلاس عایق بندی حرارتی محاسبه می‌گردد.

جدول زیر محدوده ظرفیت‌ها را برای برآورد اولیه بودجه شما نشان می‌دهد. جهت دریافت پیش فاکتور دقیق تماس بگیرید.

محاسبه ظرفیت فن بر اساس استاندارد جهانی ASHRAE

“یک فن قوی می‌خوام که سالن رو تهویه کنه.” این غیرمهندسی‌ ترین جمله ای است که می‌توان برای خرید اگزاست فن به کار برد. یک فن قوی یعنی چه؟ چه میزان دبی؟ چگونه بفهمیم چه فنی نیاز داریم؟

مهندسین ما ظرفیت مکش را بر اساس یک فرمول مهندسی ساده اما حیاتی ($Q = N \times V$) محاسبه می‌کنند:

متغیر V نشان‌دهنده حجم خالص سالن یا سوله شماست (طول $\times$ عرض $\times$ ارتفاع). متغیر N ضریب دفعات تعویض هوا در ساعت است که توسط استاندارد ASHRAE استخراج شده است.

به عنوان مثال، برای یک انبار معمولی ضریب ۴ تا ۶ بار کافی است. اما برای یک کارگاه رنگ کاری، ضریب N برابر با ۱۸ تا ۲۰ بار در ساعت، و برای سالن های جوشکاری سنگین و کوره‌های ذوب، بالای ۲۵ بار در ساعت در نظر گرفته می‌شود. شما حجم سالن را در این ضریب ضرب می‌کنید و به دبی کل می‌رسید.

آيا این پایان کار است؟ خیر! فن شما برای خارج کردن این هوا، باید بر اصطکاک دیواره‌ی کانال ها غلبه کند که به آن افت فشار استاتیک می‌گویند. اگر در محاسبه افت فشار شبکه ی کانال کشی خود مشکل دارید، حدس نزنید! ما خدمت تخصصی اندازه گیری دبی و فشار کانال های هوا را با تجهیزات دقیق پیتوت تیوب و بادسنج حرارتی، مستقیماً در محل کارخانه شما انجام می‌دهیم.

خدمات تعمیر، اورهال و ارتقای فن‌های صنعتی

صنایع بزرگ نیازی به خرید فن جدید ندارند! تجهیزات سنگین صنعتی، سرمایه‌های عظیمی هستند. واسطه‌ها دوست دارند شما دستگاه معیوب را دور بیندازید تا جنس جدیدی به شما بفروشند. اما رویکرد دپارتمان خدمات پس از فروش ما، احیای سرمایه است. اگر فن غول پیکر خط تولید شما صدای زوزه می دهد، اگر هر ماه یاتاقان خرد می کند، یا مکش آن به طرز مشکوکی افت کرده است، ما خدمات جراحی مکانیکی زیر را در محل کارخانه شما ارائه می دهیم:

• تعویض شفت و یاتاقان: تعویض شفت های بریده شده یا تاب برداشته و یاتاقان زنی مجدد با استفاده از بلبرینگ های اورجینال اروپایی نظیر SKF و FAG.
• بالانس پرتابل: بالانس دینامیکی پروانه با تجهیزات لیزری در محل، بدون نیاز به دمونتاژ کامل دستگاه و خارج کردن پروانه از هوزینگ. یعنی بازگشت به خط تولید در کمتر از ۴۸ ساعت.
• نصب کنترل کننده های جریان: طراحی و نصب دمپر هواکش صنعتی از نوع پره ای بازشونده در دهانه مکش جهت کنترل بهینه دبی ورودی و کاهش چشمگیر مصرف برق موتور، بدون نیاز به نصب اینورترهای گران قیمت.

سؤالات متداول شما

1. تفاوت فشار استاتیک و فشار دینامیک در انتخاب هواکش چیست؟
   فشار استاتیک مقاومت است که شبکه‌ای از کانال‌ها، زانوها و فیلترها در برابر عبور جریان هوا ایجاد می‌کنند (شبیه مقاومت رگ‌ها در برابر خون). اما فشار دینامیک، انرژی جنبشی خودِ هوا در حال حرکت است. فن شما باید بتواند بر مجموع این دو غلبه کند. محاسبه اشتباه فشار استاتیک باعث می‌شود فن بچرخد اما هیچ مکشی در سالن احساس نکنید.

2. چرا فن سانتریفیوژ من مکش بسیار ضعیفی دارد در حالی که موتور کاملاً سالم است؟
   در ۹۰ درصد مواقع، تکن‌سین‌های برق الکتروموتور را به صورت «برعکس» سیم‌بندی کرده‌اند! اگر یک فن سانتریفیوژِ بکوارد برعکس بچرخد، باز هم هوا را به سمت خروجی پرتاب می‌کند، اما با راندمانی کمتر از ۳۰ درصد ظرفیت واقعی‌اش. همیشه جهت چرخش پروانه را با فلش حک شده روی هوزینگ چک کنید.

3. آیا می‌توانم با تغییر سایز پولی‌ها در سیستم تسمه‌ای، مکش فن را دو برابر کنم؟
   قاطعانه خیر. این یک اشتباه فاجعه‌بار است. طبق قوانین فن‌ها، توان مصرفی الکتروموتور با “مکعب” تغییرات سرعت رابطه مستقیم دارد. یعنی برای دو برابر کردن سرعت فن، شما به موتوری با قدرت ۸ برابر نیاز خواهید داشت! تغییر خودسرانه پولی فوراً باعث سوختن الکتروموتور می‌شود.

4. چرا در پروانه‌های KME از جوشکاری پیوسته استفاده می‌شود؟
   جوشکاری نقطه‌ای شاید در ظاهر محکم باشد، اما در اثر خستگی فلز ناشی از لرزش‌های مداوم، به سرعت ترک می‌خورد. ما تمام درزهای اتصال تیغه‌ها به دیسک اصلی را با جوشکاری پیوسته و نفوذی پر می‌کنیم تا پروانه در برابر سخت‌ترین تنش‌های متالورژیکی، عمری مادام‌العمر داشته باشد.