Осевой вентилятор: принцип работы, характеристики и отличие от центробежного
Материал носит информационно-справочный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями ст. 437 ГК РФ.
Формулы, цифры и примеры расчёта приведены как иллюстрация метода. Они могут содержать неточности и не учитывают условия конкретного объекта, поэтому не годятся для самостоятельного подбора оборудования.
Посчитаем под ваш объект и пришлём цену
«Осевой вентилятор — воздух идёт вдоль оси вала: большой расход, давление по линейке ВО — 22–1500 Па.»
Осевой вентилятор — вентиляционная машина, в которой воздух перемещается вдоль оси вращения рабочего колеса. Обозначается ВО (вентилятор осевой) по ГОСТ 5976-2020. По каталогу Аквент серии ВО создают полное давление от 22 до 1500 Па в зависимости от серии — существенно ниже, чем у центробежных машин, но при кратно большем расходе. Применяется там, где нужен высокий расход воздуха при коротких или отсутствующих воздуховодах.
КРАТКО О ГЛАВНОМ
- Осевой = воздух движется вдоль оси; центробежный = радиально, в стороны от вала.
- Q до 285 120 м³/ч (ВО 13-284) при давлении по линейке ВО 22–1500 Па — по каталогу Аквент.
- КПД осевых — 55–75%, у центробежных в их диапазоне давлений — 60–85%.
- Для давлений выше 1500 Па линейка ВО не покрывает задачу — выбирайте центробежный вентилятор ВР.
- Применение: вентиляция больших пролётов, охлаждение оборудования, шахты, кровельные продухи.
Принцип работы осевого вентилятора
В осевом вентиляторе воздух движется параллельно оси вала рабочего колеса — отсюда и название. Электродвигатель вращает колесо с лопастями, лопасти создают разность давлений между входом и выходом, и воздух перемещается в осевом направлении.
Устройство рабочего колеса
Лопасти осевых вентиляторов выполняются по авиационному профилю — несимметричному крыловому сечению, создающему подъёмную силу (в данном случае — тягу). Основные параметры лопасти:
- Угол атаки (установки) — определяет соотношение давления и расхода. На ряде серий угол регулируется: изменение на 5–10° сдвигает рабочую точку по характеристике Q-P.
- Число лопастей — от 4 до 16, в зависимости от серии. Больше лопастей — выше давление, но и выше шум.
- Материал — алюминиевый сплав (стандарт), стеклопластик (коррозионностойкое исполнение), сталь (для агрессивных сред).
Отличие от центробежного: направление потока и диапазон давлений
Центробежный (радиальный) вентилятор устроен иначе: воздух входит в колесо по оси, разгоняется лопастями и выбрасывается радиально — перпендикулярно оси, в улитку. Это позволяет создавать давления от 300 до 4000 Па и выше, но требует корпуса-улитки и ограничивает максимальный расход.
Осевой вентилятор не имеет улитки — его корпус это простой цилиндрический патрубок. Поток нигде резко не разворачивается, потери минимальны, поэтому при сопоставимом давлении КПД осевого не уступает центробежному. Выше 1500 Па — предела серий ВО в каталоге Аквент — центробежная схема остаётся единственным вариантом.
Аэродинамические характеристики: Q-P, КПД, мощность
Аэродинамическая характеристика (АДХ) — зависимость полного давления P от объёмного расхода Q при постоянной частоте вращения. Для осевых вентиляторов она имеет характерную форму, которую важно понимать при подборе.
Кривая Q-P осевого вентилятора
В отличие от центробежных машин, кривая Q-P осевого вентилятора крутая и нестабильная в левой части. При увеличении расхода Q давление быстро падает. В левой части графика (малые Q, высокое P) существует зона нестабильной работы — помпаж.
Зона помпажа и рабочая зона
Помпаж — режим, при котором сопротивление сети превышает возможности вентилятора: поток периодически срывается и восстанавливается, возникают пульсации давления, сильная вибрация, шум. Признаки помпажа: ритмичные удары, резкий рост тока двигателя, биение вала.
КПД и мощность
Максимальный КПД осевых вентиляторов серии ВО — 55–75% в оптимуме, по каталогу Аквент для серий ВО 13-284, ВО 25-188 и ВО 30-160. У центробежных в их рабочем диапазоне давлений КПД выше — 60–85%. Потребляемая мощность:
При выборе электродвигателя к расчётной мощности добавляют коэффициент запаса 1,1–1,3 в зависимости от мощности — см. ГОСТ 5976-2020.
Серии осевых вентиляторов в каталоге Аквент: ВО 13-284, ВО 25-188, ВО 30-160
В каталоге Аквент представлены три основные серии промышленных осевых вентиляторов, охватывающие диапазон от компактных установок до крупных промышленных агрегатов.
| Серия | Диаметры (м) | Q, м³/ч | P, Па | КПД, % | Применение |
|---|---|---|---|---|---|
| ВО 13-284 | 0,4–2,0 | 900–285 120 | 22–1365 | 65–75 | Общеобменная вентиляция цехов, складов, навесов |
| ВО 25-188 | 0,8–1,25 | 16 000–80 000 | 200–850 | 62–70 | Подпор воздуха, сети умеренного сопротивления |
| ВО 30-160 | 0,63–1,25 | 5 000–88 500 | 50–1500 | 65–72 | Крупные цеха, тоннели — наибольшее давление в линейке |
* Диапазоны Q и P — по всему типоразмерному ряду серии, по каталогу Аквент; конкретное значение для типоразмера и угла установки лопастей — на аэродинамической характеристике модели.
ВО 13-284 — самая широкая серия по типоразмерному ряду: 8 типоразмеров №4–20, диаметр колеса 400–2000 мм. Цифры в обозначении: 13 — коэффициент быстроходности, 284 — коэффициент давления. Подробные технические характеристики по каждому номеру — в статье ВО 13-284: характеристики и подбор.
ВО 25-188 — серия подпора воздуха, 5 типоразмеров №8–12,5, диаметр рабочего колеса 800–1250 мм. Держит более высокое давление, чем ВО 13-284, поэтому применяется в системах с умеренным сопротивлением сети. Разбор серии — в статье ВО 25-188: характеристики.
ВО 30-160 — самая высоконапорная серия ВО: до 1500 Па, 7 типоразмеров №6,3–12,5, диаметр 630–1250 мм. Применяется там, где обычному осевику давления не хватает, а центробежный ещё избыточен. Подробнее — в статье ВО 30-160: характеристики.
ВМЭ — взрывозащищённое шахтное исполнение, типоразмеры ВМЭ-5…ВМЭ-12 (цифра — диаметр колеса в дм). Производительность — от нескольких сотен до нескольких тысяч м³/ч по гибкому вентиляционному трубопроводу, по каталогу Аквент. Исполнение РВ (рудничное взрывозащищённое) по ГОСТ 11004, применяется в шахтах, опасных по газу и угольной пыли.
Как перейти от таблицы к конкретному номеру и углу лопастей — с формулами и проверкой рабочей точки — в статье как выбрать осевой вентилятор для производства. Все серии доступны в каталоге: Осевые вентиляторы ВО →
Осевой vs центробежный: когда что выбрать
Выбор между осевым и центробежным вентилятором определяется прежде всего давлением сети и требуемой производительностью. Ниже — таблица сравнения по ключевым параметрам.
| Параметр | Осевой (ВО) | Центробежный (ВР) |
|---|---|---|
| Рабочее давление | 22–1500 Па по линейке ВО | 300–4000 Па и выше |
| Производительность | до 285 120 м³/ч (ВО 13-284) в одном агрегате | обычно до 100 000 м³/ч, но в сети с давлением |
| КПД в своём диапазоне | 55–75% | 60–85% |
| Уровень шума | 60–80 дБА (выше при малых Д) | 55–75 дБА (ниже благодаря улитке) |
| Габариты | Компактные (только патрубок) | Крупные (корпус-улитка + патрубки) |
| Стоимость | Ниже при одинаковом Q | Выше, но обоснована диапазоном давлений |
| Монтаж | Прост: врезка в проём или патрубок | Требует патрубков, виброоснования, улитки |
| Агрессивные среды | Специальные исполнения (ВМЭ) | Широкий ряд специсполнений (ВЦП, ВКРС…) |
Осевой выгоден
- Вентиляция больших открытых или полуоткрытых пролётов (ангары, склады, литейные цеха) без протяжённых воздуховодов.
- Охлаждение технологических агрегатов, градирен, теплообменников — высокий расход Q при малом P.
- Подпор воздуха в системах дымоудаления (специальные модификации ВО Подпор).
- Шахтная и тоннельная вентиляция (серия ВМЭ).
Центробежный необходим
- Когда сопротивление сети превышает предел линейки ВО (1500 Па у ВО 30-160): протяжённые воздуховоды, много поворотов, фильтры.
- Транспорт воздуха с примесями: пыль, стружка, опилки, пары агрессивных жидкостей.
- Системы дымоудаления (вытяжка дыма под давлением) — ВР 80-75 ДУ, ВР 280-46 ДУ.
- Котельные и дутьевые установки (Д, ДН, ВД, ВДН — тягодутьевые машины).
Монтаж и эксплуатация осевых вентиляторов
Способы установки
Осевой вентилятор устанавливается тремя основными способами:
- В патрубок воздуховода — вентилятор вваривается или фланцуется в круглый воздуховод. Наиболее распространённый способ для систем с небольшим сопротивлением сети.
- В стеновой проём — монтируется заподлицо со стеной или в специальной раме. С наружной стороны — жалюзи или обратный клапан для предотвращения обратной тяги.
- На кронштейне (настенный или потолочный) — для циркуляционных агрегатов внутри цеха, без подключения к воздуховодам.
Электрическое подключение
Малые типоразмеры (диаметр до 0,63 м) допускают однофазное питание 220 В. Все средние и крупные серии — трёхфазный ток 380 В, 50 Гц. Пуск — прямой (до 11 кВт) или через частотный преобразователь (ЧРП) для регулировки производительности без дополнительных потерь.
Техническое обслуживание
График ТО осевого вентилятора:
- Ежемесячно: визуальный осмотр лопастей на предмет загрязнения, механических повреждений, трещин.
- Раз в 6 месяцев: смазка подшипников (тип и количество — по паспорту), проверка крепёжных элементов, контроль вибрации.
- Раз в год: балансировка рабочего колеса, замер тока двигателя, проверка зазора между лопастями и обечайкой (должен быть равномерным по окружности).
Типичные неисправности
Дисбаланс рабочего колеса из-за загрязнения лопастей или механического повреждения. Износ или разрушение подшипников.
Решение: очистить лопасти, выполнить динамическую балансировку. При износе подшипников — замена. Проверить правильность угла установки лопастей.
Засорение обмоток, работа в нерасчётном режиме (зона помпажа), повышенное напряжение сети.
Решение: проверить режим работы по характеристике Q-P, убедиться что вентилятор не работает в зоне помпажа, проверить состояние обмоток.
Загрязнение лопастей, неправильный угол установки, обратный клапан не открывается полностью, износ лопастей.
Решение: очистить колесо, проверить угол лопастей, осмотреть клапан и жалюзи. При износе лопастей — замена колеса целиком.
Подберём осевой вентилятор для вашего объекта
Укажите производительность Q (м³/ч) и давление сети P (Па) — инженер Аквент подберёт серию и типоразмер за 1 рабочий день. В каталоге — осевые вентиляторы ВО всех серий.
Пошаговый подбор осевого вентилятора
-
1Определите требуемую производительность Q
Рассчитайте воздухообмен помещения по формуле Q = K × V (м³/ч), где K — нормативная кратность воздухообмена (1/ч), V — объём помещения (м³). К полученному значению добавьте запас 10–15% на потери в патрубках и жалюзи.
Q (м³/ч) = K × V × 1,12 -
2Рассчитайте потери давления в сети и сравните с линейкой ВО
Оцените сопротивление сети: проём + жалюзи — 20–50 Па, короткий патрубок — до 100 Па, развёрнутая система воздуховодов — 150–300 Па и выше. Сопоставьте с диапазоном серии из таблицы раздела 3 (22–1365 Па у ВО 13-284, до 850 Па у ВО 25-188, до 1500 Па у ВО 30-160). Общая методика расчёта — в статье подбор вентилятора по Q и ΔP.
-
3Выберите серию, типоразмер и проверьте рабочую точку
По расходу и давлению определите серию (таблица раздела 3), затем нанесите точку (Q_расч; P_сети) на аэродинамическую характеристику выбранного типоразмера. Точка должна попасть в рабочую зону 0,5–0,9 × Q_max — левее начинается помпаж, правее падает КПД. Полный алгоритм с формулами мощности и запасом — в статье как выбрать осевой вентилятор для производства.
Часто задаваемые вопросы
Осевой вентилятор — это вентиляционная машина, в которой воздух перемещается вдоль оси вращения рабочего колеса. Лопасти, вращаясь, создают разность давлений: захватывают воздух с одной стороны и выталкивают с другой. Обозначается ВО по ГОСТ 5976-2020. Отличительная особенность: поток движется параллельно валу, а не отклоняется в стороны как у центробежных машин.
Главное отличие — направление потока. В осевом воздух движется вдоль оси (параллельно валу), в центробежном — радиально, выбрасывается перпендикулярно оси. По каталогу Аквент серии ВО развивают полное давление от 22 до 1500 Па при большом расходе. Центробежные работают при давлениях от 300 до 4000 Па и более. КПД осевых — 55–75%, у центробежных — 60–85%.
По каталогу Аквент серии ВО создают полное давление от 22 до 1500 Па: ВО 13-284 — до 1365 Па, ВО 25-188 — до 850 Па, ВО 30-160 — до 1500 Па (максимум в линейке). Для сетей с сопротивлением выше этих значений или с большим числом поворотов и фильтров нужен центробежный вентилятор. Осевые применяют там, где воздуховоды короткие или отсутствуют.
Осевые вентиляторы применяют: в больших производственных пролётах (вентиляция цехов, навесов), для охлаждения технологического оборудования, в шахтах и тоннелях (серия ВМЭ — взрывобезопасная), для создания подпора воздуха в системах дымоудаления (серия ВО Подпор), в кровельных продухах и приточно-вытяжных агрегатах при малых сопротивлениях сети.
Выбор серии определяется требуемым расходом и давлением сети. По каталогу Аквент: ВО 13-284 — самый широкий ряд, расход до 285 120 м³/ч при давлении до 1365 Па. ВО 25-188 — расход до 80 000 м³/ч, давление до 850 Па, для подпора воздуха. ВО 30-160 — расход до 88 500 м³/ч, давление до 1500 Па — наибольшее в линейке. Подробный алгоритм подбора по формулам — в статье как выбрать осевой вентилятор.
Да, специальные модификации осевых вентиляторов выпускаются для систем противодымной защиты. В каталоге Аквент — серия ВО для подпора воздуха, работающая при температуре до +400°C в течение 2 часов или до +200°C на протяжении всей эвакуации. Стандартные серии ВО 13-284 / ВО 25-188 / ВО 30-160 для дымоудаления не предназначены.
Основные причины вибрации и шума: дисбаланс рабочего колеса (загрязнение лопастей, механические повреждения), износ подшипников, работа в зоне помпажа (сопротивление сети слишком велико для данной модели), ослабленное крепление к воздуховоду или раме. При появлении вибрации — немедленно остановить, проверить баланс и подшипники. Нормальный уровень шума осевых: 60–80 дБА.
Похожие статьи
Подберём осевой вентилятор под ваш объект — бесплатно
Укажите тип помещения, требуемую производительность Q и давление сети P — инженер Аквент выберет серию и типоразмер, проверит рабочую точку на характеристике за 1 рабочий день.