Актуальные вопросы

Консультируем ПН-ПТ с 9.30 до 18.00 по тел. +7 (495) 150-66-59

Журнал «лесной комплекс Сибири» №2 (18) 2016.

«Вентиляторы — префекты сушильных камер»

В статье изложена информация о принципах работы современных систем вентиляции, а комментарий ведущего специалиста по сертификации Бочаровой Анны Владимировной позволяет узнать подробности о сертификации данного вида техники. Системы вентиляции – сложная техника, разработка и установка которой должна проводиться согласно существующим стандартам. В этой связи вопрос сертификации вентиляторов является неотъемлемым этапом в процессе внедрения таких систем на предприятиях и их включения в производственный процесс. 

Ни одну модель сушильной камеры невозможно представить без системы вентиляции. При том, что важным конструктивным элементом, задающим рабочий ритм сушильного процесса, является вентилятор. Между тем, изготовители сушильного оборудования не придерживаются какого-то устойчивого клише в оснащении своих установок, и на ринге производственных возможностей пальму первенства присуждают однозначно на основании опыта и знаний.

В единстве продуктивность

Прочная связь ограждающих конструкций сушильной камеры с системой вентиляции в прямом смысле является регулятором технологического процесса. Нарушения герметичности конструкции могут аукнуться серьёзными проблемами для деревообработчиков, поскольку даже минимальные отступления от технологии ведут к возрастанию процента брака и даже со временем к разрушению самого каркаса оборудования. А ведь на системе вентиляции, как на костяке держится практически весь процесс сушки древесины.

«Основная идея использования систем вентиляции воздуха в сушильных камерах — повышенная потребность в выкачивании влажного воздуха. В сушильных камерах периодического действия система вентиляции базируется на основе разности давлений, где фактические циркуляционные вентиляторы выкачивают влажный воздух во время сушки, но в камерах непрерывного действия используются отдельные выхлопные двигатели для того, чтобы выкачать большой объём отработанного воздуха. Особенно камеры непрерывного действия, предназначенные для сушки боковых досок, содержат очень большой объём выхлопного воздуха.

Мы продолжительное время разрабатываем выхлопные системы и при этом сконцентрированы на том, чтобы создавать подходящий объём выпуска для спроектированной камеры. Надёжность и эффективность системы вентиляции являются ключевыми факторами в процессе производства. При этом для достижения надлежащего объёма воздуха и давления мы отдаём предпочтение осевым вентиляторам и используем именно их в нашем сушильном оборудовании.

Так в сушильных камерах нашей компании системы вентиляции имеют параметры размеров от 600 мм (диаметр) и наиболее частая мощность двигателя составляет 11 кВт. При таком проектировании объёмы выхлопного воздуха могут доходить до 30 000 м3/час. Как правило, выхлопные трубы изготавливаются из нержавеющей стали, чтобы срок службы в условиях жёсткой среды сушки был более продолжительным», — рассказал директор Valutec Oy Микко Питкянен.

В системе вентиляции как едином комплексе отдельных механизмов и деталей обязательно предусмотрены вентиляторы, диффузоры, системы направляющих, а также ограничивающие экраны. Современная сушильная камера, как правило, имеет реверсивную систему вентиляции, когда в процессе сушки происходит смена направления движения нагретого влажного воздуха в обратную сторону. Благодаря такому методу к пиломатериалам производится равномерная подача агента сушки, а его параметры обладают однородными характеристиками относительно температурного режима и влажности.

Поскольку проходящий даже половину сушильного пространства агент однозначно теряет изначальную температуру, и его влажность повышается. Так что, если бы использовали нереверсивный метод, то неравномерности сушильного процесса избежать не удалось бы, так как по пути прохождения части сушильного пространства, агент бы потерял порядка 10-15 °С в температуре и насытился влажностью до 10-20%.

Соответственно, в такой ситуации пиломатериалы в определённых зонах имели бы различную степень влажности, и это означало лишь одно — часть штабелей досок не достигла бы даже минимума конечной влажности. А досушивать сырьё не вполне разумно из-за большой вероятности получить древесину сомнительного качества, а то и полноценный брак, да ещё и в приличных объёмах.

«В сушильных камерах перенос влаги с пласти доски осуществляется путём принудительной рециркуляции сушильного агента посредством осевых вентиляторов, которые наиболее популярны сегодня среди производителей сушильного оборудования для древесины. При этом выбор той или иной вентиляционной системы осуществляется по нескольким критериям: срок от момента размещения заказа до получения готовых изделий; качество исполнения и применение только высококачественных компонентов в изделии; гарантия и долговечность; соотношение цена/качество. Из личного опыта отмечу, что эффективней сушка с применением осевых вентиляторов. Поскольку распределение воздушного потока равномерно по всему фронту, соответственно разброс конечной влажности в доске минимален, и реверсивная система циркуляции обеспечивает более качественные показатели по сушке», — отметил генеральный директор ООО «Салма» Сергей Яковенко.

Следовательно, системе вентиляции делегированы весьма важные задачи по обеспечению необходимым количеством, распределению свежего и выведению отработанного воздуха. Поэтому принудительная циркуляция в сушильном оборудовании весьма оправдана и необходима, ведь используемые вентиляторы обдувают элементы нагревательного оборудования, перенося выделяемое тепло на пиломатериалы. Отключение системы вентиляции ведёт к снижению заданной режимом температуры, а в таких условиях гарантировать полноценную сушку и получение качественного сырья нельзя.

В то же время стоит обратить внимание и на производительность вентилятора, ибо всегда есть риск получить брак в результате использования недостаточно мощного вентиляционного оборудования. Если установленный вентилятор не справляется с перемещением задействованных объёмов воздушных масс за переделённый промежуток времени, то о качестве высушиваемого сырья говорить не придётся. Потому как от объёмов загружаемой в камеру древесины ведётся расчёт количества необходимого для продуктивной циркуляции воздуха. Ведь если будет ощущаться нехватка воздуха, то появятся трудности с испарением влаги. Отсюда и неравномерное просыхание пиловочника, и снижение скорости сушильного процесса. Опять-таки при избытке циркулирующих воздушных масс можно будет наблюдать существенный перерасход электроэнергии из-за бесполезной работы вентиляторов. Таким образом, разработчики сушильного оборудования никогда не гнушаются точными расчётами и тщательным подбором необходимых механизмов и узлов при проектировании.

Всё познаётся в сравнении

Многоликость сушильного оборудования не претендует на обязательность использования определённого вида вентиляторов, поэтому производители свободны в своих предпочтениях, да и ассортимент всегда позволяет выбрать. Торговые площадки пестрят многообразием промышленных вентиляторов с учётом их принципа действия и конструкционного исполнения. Наиболее знакомы производителям сушильных камер центробежные или радиальные и осевые, у которых основным элементом выступает колесо. Первым свойственно перемещение воздуха в результате действия центробежных сил из центральной зоны к периферии между лопатками вращающегося колеса, а у вторых происходит движение воздуха в осевом направлении, когда самонагнетание происходит посредством давления лопаток, которые расположены наклонно к плоскости их вращения. Особые различия вентиляторы имеют и в отношении производительности, а точнее в способности перемещать заявленные объёмы воздуха. Если говорить непосредственно о параметрах, то давление играет не последнюю роль в технической судьбе любого вентилятора, ведь, согласно физическим канонам, потребляемая мощность и давление имеют прямую зависимость от плотности воздуха. Так, на начальном этапе работы с холодным воздухом вентилятор испытывает наибольшие нагрузки, нежели когда воздух уже находится в нагретом состоянии. Поэтому зачастую можно встретить недозагрузку электродвигателя вентилятора либо его перегрузку, причём последняя влечёт за собой неизбежную поломку и, соответственно, ремонт. Между тем, прохождение агентом кольца циркуляции сопряжено с некоторыми условностями. В данном случае речь идёт о способности вентилятора обеспечить необходимую скорость прохождения пространства сушильной камеры и сохранение давления с учётом требуемого расхода, так как на отдельных участках, в том числе и при вхождении в зону пиломатериалов, сушильный агент теряет часть первоначальных значений величин.

В сушильном процессе вентиляторы центробежного типа в большей мере используют для малогабаритных камер, когда можно обойтись одним агрегатом. И будут это вентиляторы низкого и среднего давления, потому как они отличились хорошим КПД. Кстати, одно время данный вид применяли в эжекционных сушильных камерах, где невысокую производительность перекрывала небольшая величина отношения объёма воздуха, проходившего через вентилятор, к объёму циркулирующего в камере.

Свою популярность осевые вентиляторы снискали в среде производства из-за внушительного диапазона возможностей применения. Специалисты говорят, что их показатель производительности существенно опережает своего «коллегу», да и по весовым параметрам он легче оного. Впрочем, и по конструктиву осевые вентиляторы проще, чем центробежные. К тому же посредством изменения угла поворота лопаток или их количества в рабочем колесе можно спокойно менять характеристики самого осевого вентилятора. А также произвести прямое побуждение агента и поместить сам вентилятор внутри камеры.

Многие сушильщики предпочитают именно осевые вентиляторы, и беспроигрышность занимаемой позиции обусловлена экономичностью, меньшими размерами и металлоёмкостью, возможностью регулировки производительности, способностью к реверсу циркуляции сушильного агента, а также незначительным изменением потребляемой мощности с увеличением производительности при уменьшении сопротивления сети.

«На мой взгляд, чтобы качественно сушить материал, надо обеспечить идеальные условия климата для дерева. Это невозможно сделать под открытым небом, потому что меняются параметры влажности, температуры и скорость воздуха. Самым важным параметром, отвечающим за надлежащую сушку древесины, является поток воздуха. В сушилке необходимо обеспечить такой поток, чтобы на выходе получился качественно высушенный материал. Для этого стоит уделить особое внимание следующим нюансам: равномерному потоку воздуха по всей ширине сушилки; высоте сушилки; глубине сушилки. Исходя из этих параметров, и надо выбирать необходимый объём вентиляторов и мощность.

Чтобы достичь требуемого эффекта, мы работаем по вопросам аэродинамики (изучаем теорию и внедряем на практике в сушильное оборудование углы и спойлеры, чтобы получить положительный результат). Мы учитываем эти дополнительные элементы в зависимости от породы и толщины материала (опять же отмечу, что для каждой породы нужна своя скорость воздуха, чтобы получать идеальный климат в сушке для конкретной породы и толщины).

Безусловно, процесс сушки древесины начинается с того, что надо в правильное время заготовить материал в лесу. Если обратиться к истории, то самый старинный сушильный процесс сводился к примитивным операциям: поставить материал на прокладках и положить его под навес. Материал высушивался в течение периода от года до пяти лет (смотря, какая порода). Конечно, даже в те времена, следили за тем, чтобы не было слишком ветрено или слишком жарко. Ведь тогда это было целой наукой — где и как поставить материал сушиться. Но сейчас объём потребления материала вырос настолько, что мы не можем ждать годами, пока весь пиломатериал примет требуемое состояние. Эра внедрения сушильных камер началась достаточно давно. И одной из популярных считалась аэродинамическая сушилка, где использовали огромные центробежные вентиляторы с огромными моторами, но, как оказалось, поток не был равномерным и сравнительное потребление электроэнергии большое по высушенному объёму материала.

Эволюция сушильного процесса преподнесла идею установки в камерах вентиляторов меньших размеров в одну линию, чтобы получить ровный поток воздуха по всей ширине материала и чтобы получить на выходе равномерный по влажности материал. С центробежными вентиляторами необходимого эффекта нельзя было достичь, из-за чего и перешли на осевые. На данный момент, если говорить о больших объёмах высушенного материала, то 99% производственников пользуются именно конвекционными сушилками с осевыми вентиляторами.

В данный момент на рынке присутствует множество производителей осевых вентиляторов. Каждый из них пытается поставить своё оборудование и показать сильные стороны своих вентиляторов. При выборе системы вентиляции я бы поставил производителю несколько вопросов, на которые необходимо получить ответ.

А. Мотор:

1. энергоэффективность мотора — реальное потребление электроэнергии;

2. материал корпуса — алюминий или чугун (алюминий при температуре гуляет);

3. материал крышек, где подшипники — алюминий или чугун (алюминий при температуре гуляет);

4. размер подшипников — чем подшипник по размеру больше, тем надежнее, потому что выдерживает большую нагрузку;

5. смазка в подшипниках — так как в сушке ~до 80 °С, тогда в моторе будет больше чем 100 °С, а смазка должна держать до 200 °С;

6. смазаны ли подшипники — вопрос про обслуживание.

В. Крыльчатки:

1. материал крыльчаток — алюминий чтобы был легкий + поверхность должна быть очень гладкая (меньше сопротивление);

2. форма лопатки — здесь разговор по объёму воздуха и турбулентности воздуха;

3. угол лопатки — насколько эффективен по объёму воздуха;

4. центр пропеллера — слишком тонкий центр может не держать силу, которую должен удерживать по моменту запуска.

С. Диффузор:

1. материал диффузора — чтобы был стабильный и выдерживал нагрузку;

2. форма диффузора — даёт результаты по объёму воздуха.

За годы работы я видел разные типы моторов, вентиляторов и диффузоров. Главное задать все эти вопросы производителю и получить аргументированные ответы. И ещё важный момент: во избежание несчастных случаев на производстве рекомендую использовать алюминиевые крыльчатки и алюминиевый диффузор, чтобы не допустить искрообразования, если возникнет проблема с подшипниками (если пропеллер прикоснется к диффузору, чтобы не появилась искра)», — расставил технические акценты генеральный директор SIA «BaltBrand» Арнис Зивертс.

К слову, принципиальность симпатии к осевым вентиляторам специалистами по сушке объясняется ещё и возможностью достижения более высоких КПД, так как на пути движения потока через осевой вентилятор меньше внутренних потерь давления. В свою очередь использование осевого вентилятора означает отсутствие центробежных сил, а при одинаковых условиях рабочей среды это означает, что они создают меньшее давление, нежели радиальные. При этом повысить давление можно с помощью добавления количества ступеней или путём повышения частоты вращения рабочих колёс, за чем, соответственно последует и увеличение шумов и силового напряжения. Таким образом, осевым вентиляторам дан зелёный свет для внедрения в условиях серьёзной производительности, но с малым давлением, когда открываются возможности оперативного и простого реверса. В промышленном корпусе, где есть потребности в давлении наибольших объёмов, в основном применяют радиальные вентиляторы.

Сертификация вентиляторов

В отношении вентиляторов промышленного назначения имеются и определённые нормы сертификации.

«Требования к вентиляторам для сушильных камер исходят из условий среды, в которых им предстоит работать. В условиях агрессивной среды сушильных камер для древесины могут применяться промышленные вентиляторы с коррозионностойким исполнением корпуса и тепловлагостойким электродвигателем. Для защиты от коррозии применяются черные металлы с полимерным или алюмелевым покрытием, нержавеющая сталь, алюминий, композитные материалы. Важнейшим узлом вентиляторов для сушильных камер являются электродвигатели с эксплуатационными возможностями выше +100 оС и высокой влажности. Это обеспечивается применением двигателей с классом изоляции H (нагревостойкость до 180 оС) и степенью защиты не менее IP 55.

Необходимые требования безопасности промышленных вентиляторов установлены следующими техническими регламентами Таможенного союза:

— «О безопасности машин и оборудования» (010/2011);

— «О безопасности низковольтного оборудования» (004/2011);

— «Электромагнитная совместимость технических средств» (020/2011).

Соответствие вентиляторов данным тех. регламентам обеспечивается выполнением требований регламента непосредственно или выполнением требований межгосударственных или национальных стандартов.

Согласно упомянутым регламентам, вентиляторы подлежат обязательному подтверждению соответствия в форме декларации о соответствии. Декларирование может быть заменено сертификацией.

При декларировании вентиляторов проводят экспертизу на соответствие требованиям нормативных документов по следующим показателям:

— безопасность конструкции;

— электробезопасность (измерение сопротивления изоляции, испытание изоляции на пробой, показатели электрического сопротивления, степеней защиты);

— электромагнитная совместимость;

— уровень вибрации и шума;

— содержание в воздухе определенной рабочей зоны вредных веществ;

— эргономические параметры;

— показатели энергоэффективности.

Если вентилятор укомплектован двигателем во взрывозащищенном исполнении, то сам двигатель или вентилятор подлежат обязательной сертификации согласно тех. регламенту «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», — объясняет ведущий специалист по сертификации Центр сертификации «РосТест» (г. Москва) Анна Бочарова.



Наши клиенты: