فن سانتریفیوژ

فن سانتریفیوژ چیست؟

فن سانتریفیوژ (Centrifugal fan) : فن گریز از مرکز یا سانتریفیوژ دستگاهی است به منظور تأمین اختلاف فشار جهت جا به ‌جایی هوا یا گاز در پروسه‌های صنعتی. مکانیزم عملکرد فن سانتریفوژ به این شرح است که چرخش پروانه باعث افزایش انرژی جنبشی هوای عبوری از پروانه شده و این امر فشار استاتیک مثبت در خروجی و فشار استاتیک منفی در ورودی فن ایجاد می‌نماید.

دبی، فشار، شرایط محل نصب، درجه حرارت هوا یا گاز و دیگر ویژگی های جریان ورودی به فن از جمله اِلمان های اصلی در محاسبات انتخاب فن های سانتریفیوژ می‌باشند. فن های گریز از مرکز به صورت فن دمنده، و یا فن مکنده قابل استفاده می‌باشند. با توجه به نوع استفاده و مشخصات هوای ورودی به فن، پروانه فن‌های سانتریفیوژ در ۳ تیپ کلی بکوارد (Backward)، فوروارد(Forward) و رادیال(Radial)  طراحی می‌شوند.

این دستگاه اولین بار در سال 1832 توسط یک مهندس نظامی در ارتش روسیه به نام ستوان الکساندر سابلوکف اختراع شد. این دستگاه در ابتدا با نام دمنده شناخته می شد. در این فن، زاویه ورود و خروج هوا 90 درجه است. به عبارت دیگر این دستگاه، هوا را در جهت عمود بر محور گردش پروانه با فشار بیشتری تخلیه می کند. فن سانتریفیوژ ها سر و صدای بسیار کمی دارند و کارایی آن ها بسیار بالاست؛ به همین دلیل می توان در محیط های مختلف با خیالی راحت از آن ها استفاده کرد. 

در فن سانتریفیوژ چندین بال وجود دارد. زمانی که دستگاه روشن میشود ، این بال ها به حرکت در می آیند و فشار و دبی فن به مرور زمان بیشتر می شود. جهت خروج هوا از این فن ها طبق خواسته مشتری میتواند تغییر کند.

این فن ها در ابعاد مختلف بزرگ، متوسط و کوچک تولید می شوند و بیشتر در کارخانه ها، معادن، مصارف صنعتی کاربرد دارد. 

مکانیزم حرکت فن سانتریفیوژ :

در یک فن سانتریفیوژ مکانیزم حرکت به یکی از ۳ روش ذیل می‌باشد:

- ارتباط مستقیم (Direct Drive Fan) که الکتروموتور به صورت مستقیم به پروانه فن متصل است. 

- فن کوپلینگی (Coupling Drive Fan) که الکتروموتور توسط کوپلینگ به شافت پروانه متصل است .

- پولی و تسمه (Belt Drive Fan) که الکتروموتور توسط پولی و تسمه به شافت پروانه متصل است.

انواع پروانه فن سانتریفیوژ

پروانۀ فن سانتریفیوژ اصلی ترین قسمت فن را تشکیل می دهد و مهمترین عامل برای تعیین عملکرد سیستم فن سانتریفیوژ محسوب می شود.

بر حسب نوع کاربری فن سانتریفیوژ شرکت هوا سیستم ایران انواع طرح های گوناگون پروانه فن را ارئه می نماید :

که شامل کاربری های زیر می باشد.

- فن سانتریفیوژ جهت انتقال هوای معمولی

- فن سانتریفیوز جهت انتقال هوای حاوی بخار اشباع و رطوبت و غبار

- فن سانتریفیوژ جهت انتقال گرانول در سیستم های انتقال مواد

- فن سانتریفیوژ جهت انتقال مواد دارای الیاف در سیستم های انتقال مواد

فن های سانتریفیوژ ساخت هواسیستم ایران

فن های سانتریفیوژ فشار متوسط :

این سری از فن های سانتریفیوژ ساخت هوا سیستم ایران با توجه به نوع هوا یا گاز ورودی به فن   ( از نظر میزان غبار و بخارات ) و همچنین مقدار ظرفیت و فشار و نوع کاربرد آن ها در 5 تیپ مختلف طراحی شده اند که هر تیپ با یکی از حروف اختصاری (A, B ,F ,K ,L) نام گذاری می شود. همچنین با توجه به میزان فشار هر تیپ به 3 زیر شاخه تقسیم شده است که با یکی از اعداد (1،2،3) مشخص می شود. لذا در مجموع این سری از فن های سانتریفیوژ ساخت این شرکت دارای 330 مدل گوناگون می باشد. 

مشخصات فنی :

حداکثر ظرفیت : 440000 متر مکعب بر ساعت

حداکثر فشار : 800 میلیمتر ستون آب

حداکثر درجه هوا یا گاز ورودی به فن : 800 درجه سانتیگراد

[ جهت فن با ظرفیت های بالاتر به فن های Custom design مراجعه شود ]

کاربرد ها :

- به عنوان دمنده ، یا مکنده در سیستم های صنعتی یا غیر صنعتی.

- جا به جایی هوا یا گاز های غبار آلود یا حاوی بخار

- انتقال پودر ، گرانول ، الیاف و فیبر به وسیله هوا 

- تامین هوای مورد نیاز کوره ها و بویلر ها

که در صنایع  سیمان- شیشه - کاشی و سرامیک- ریخته گری و ذوب فلزات- شیمیایی- تولید پودر های شوینده و صابون - صنایع چوب و کاغذ - صنایع نساجی - صنایع غذایی و ... مورد استفاده قرار می گیرند.

 فن های سانتریفیوژ فشار بالا :

این مدل از فن های سانتریفیوژ ساخت شرکت هوا سیستم ایران دارای 3 مدل HA3-HA2-HA1 می باشند که هر مدل با توجه به ظرفیت و فشار مورد نیاز دارای سایز های گوناگون می باشند. این فن های سانتریفوژ با توجه به نوع کاربردشان با مکانیزم های کوپل مستقیم ، پولی تسمه و فلکسیبل کوپلینگ قابل ارائه می باشند.

مشخصات فنی :

حداکثر ظرفیت : 60000 متر مکعب بر ساعت 

حداکثر فشار : 2500 میلیمتر ستون آب

حداکثر درجه حرارت هوا یا گاز ورودی به فن : 600 درجه سانتیگراد

نمونه ای از کاربرد ها : 

- انتقال هوا یا گاز با فشار بالا 

- تامین هوای احتراق کوره ها

- انتقال پنوماتیک مواد

که در صنایع سیمان و آهک - کاشی و سرامیک- صنایع تولید پودر های شوینده- ریخته گریها و ذوب فلزات- صنایع شیشه- صنایع شیمیایی- صنایع مرتبط با کاغذ و چوب- صنایع غذایی و ... مورد استفاده قرار میگیرد.

فن سانتریفیوژ و پروانه های طراحی خاص ( Custom Design ) :

این سری از فن های سانتریفیوژ به طور خاص به منظور جا به جایی هوا با ظرفیت و فشار بسیار بالا و یا انتقال هوا یا گاز های حاوی مواد ساینده یا خورنده و نیز جا به جایی هوا یا گاز در درجه حرارت های بسیار بالا طراحی و مناسب سازی می شوند.

شرایط خاصی که این سری از فن های سانتریفیوژ را از دیگر فن های سانتریفیوژ ذکر شده جدا کرده است به شرح ذیل می باشد:

ظرفیت و فشار بسیار بالا:

جا به جایی هوا با ظرفیت و فشار بسیار بالا الزاماتی را ایجاد می کند که در طراحی و ساخت این سری از فن های سانتریفیوژ به طور خاص مورد توجه قرار می گیرند.

کارکرد در دمای بالا : 

در این حالت از فولاد و آلیاژ های خاص متناسب با شرایط دمایی استفاده می شود و در صورت لزوم طراحی فن ها به طور خاص مورد توجه قرار می گیرند.

وجود خوردگی و سایش :

در این حالت نه تنها استفاده از آلیاژ مناسب مورد نیاز بوده بلکه در شرایطی که میزان سایش بالا می باشد می بایست قسمت های خاصی از سطوح با مواد مقاوم و فولاد های خاص مقاوم سازی شوند.

صنایع فولاد و صنایع سیمان :

در این صنایع مهم ترین فاکتور در طراحی ، پیش گیری از سایش و جلوگیری از نشست مواد بر روی پروانه می باشد.

صنایع شیمیایی :

کارکرد در دمای بالا ، خوردگی ، تجمع مواد و در بعضی موارد وجود گاز های قابل اشتعال همگی از مواردی می باشند که فن های مورد استفاده در صنایع شیمیایی عمدتا با آن ها مواجه بوده و می بایست در طراحی و ساخت به عنوان فاکتور های اساسی مورد نظر قرار گیرند.

تعمیر و جایگزینی تجهیزات موجود با دستگاه های جدید :

شرکت هوا سیستم ایران امکان جایگزین نمودن پروانه و یا فن های سانتریفیوژ از کار افتاده و مستهلک شده کارخانجات با پروانه و یا فن های سانتریفیوژ جدید را دارا می باشد و در این راستا سعی و تمرکز این شرکت ، تعویض کمترین قطعات و استفاده بیشتر از قطعات و تجهیزات موجود به جهت کاهش هر چه بیشتر هزینه های خریداران می باشد.

انواع پروانه فن سانتریفیوژ ساخت هواسیستم ایران

فن های سانتریفوژ فشار متوسط شرکت سیستم هوا از 10 گروه از جمله انواع بالها و پروانه ها با عرض های مختلف تشکیل شده است.

بال ها در 5 تیپ مختلف طراحی شده اند که هر تیپ با یکی از حروف اختصاری  (A, B, F, K, L) نام گذاری میشود.

و همچنین عرض پروانه ها با توجه به میزان فشار هر تیپ به 3 زیر شاخه تقسیم شده است که با یکی از اعداد (1،2،3) مشخص می شود.

فن‌های سانتریفوژ خاص (CUSTOM DESIGN)

فن‌های سانتریفیوژ هوا سیستم ایران به صورت Heavy Duty و مناسب جهت کارکرد در شرایط خاص صنعتی طراحی و ساخته می‌شوند. فن‌های Custom design به صورت خاص جهت کارکرد در شرایط نامتعارف نظیر هنگامی که گاز ورودی به فن دارای درجه حرارت بسیار بالا بوده ، و یا هنگامی که ظرفیت و فشار درخواستی بسیار بالا باشد طراحی می‌شوند.

شرکت هواسیستم ایران مفتخر است که به عنوان یکی از بزرگترین طراحان و سازندگان فن سانتریفیوژ، بگ فیلتر و اسکرابر هوا با بیش از 30 سال سابقه و اجرای پروژه‌های صنعتی ( بخصوص بصورت EPC) به رشد صنعت کشور کمک بسیاری کرده است.

مشخصات فنی فن سانتریفیوژ 

فن سانتریفیوژ بیشتر برای مکان هایی که از نظر آب و هوایی کثیف هستند و ناخالصی دارند و همچنین مکان هایی که دمای بسیار بالایی دارند، بسیار مناسب و کاربردی است. یکی از ویژگی های فن سانتریفیوژ این است که توانایی مقابله با افت فشار بالای استاتیک در پکیج ها و سیستم های کانال کشی شده را دارد. 

سرعت این دستگاه بر مبنای دور در دقیقه اندازه گیری می شود که سرعت عادی آن در شرایط معمولی از حداقل 78 دور در دقیقه شروع می شود و تا حداکثر 3000 دور در دقیقه ادامه پیدا می کند. البته باید گفت که این دستگاه سرعت های بالاتری هم دارد که جریان هوای قوی تر با سرعت بالاتر را برای محیط های صنعتی سخت ایجاد می کند. 

دستگاه فن سانتریفیوژ یکی از مناسب ترین دستگاه ها برای به حرکت درآوردن گازها، هوا و بخارات در سیستم های تهویه و همچنین مقابله با افت فشارهای موجود در سیستم ها است. یکی از متداول ترین و پرکاربردترین فن های صنعتی، همین دستگاه هواکش گریز از مرکز است. شاید دمنده های دیگری جز فن سانتریفیوژ وجود داشته باشند، اما آن ها شرایط متفاوت تری نسبت به این دستگاه دارند و به هیچ عنوان نمی توان از نظر عملکردی و مشخصات فنی آن را با این دستگاه مقایسه کرد.

نحوه عملکرد فن سانتریفیوژ

ورود هوا به این دستگاه در راستای محور چرخشی هواکش گریز از مرکز انجام می شود. در طی این فرآیند، انرژی جنبشی و فشار استاتیکی هوا افزایش خواهد یافت. هوای وارد شده به فن برای خروج از آن تحت تاثیر نیروی گشتاور مرکز، حرکت چرخشی پیدا می کند. نکته ای که در نحوه عملکرد این دستگاه وجود دارد این است که سرعت و حجم هوا در این فن ها کاملا ثابت است و این جرم هوا است که براساس چگالی تغییر می کند. به بیان ساده تر می توان گفت که هوای محیط در این دستگاه، از قسمت ورودی وارد فن می شود و در قسمت پروانه می چرخد و سپس در اثر نیروی گریز از مرکز شتاب می گیرد. در نتیجه هوا روی بال های فن جریان پیدا کرده و از محفظه فن خارج می شود. 

دستگاه هواکش گریز از مرکز علاوه بر تهویه و انتقال هوای محیط، برای کشیدن هوا از طریق مبدل های حرارتی هم کاربرد دارد. هوای ایجاد شده توسط پروانه این فن ها، توانایی این را دارد تا بر مقاومت موجود در هوا مقابله و غلبه کند. 

دستگاه فن سانتریفیوژ برای این که بتواند جریان هوا را به گردش درآورد، از انرژی جنبشی و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده توسط پروانه داخل آن کمک می گیرد. این موضوع باعث می شود تا جریان هوای ایجاد شده توانایی حرکت در مقابل مقاومت ناشی از کانال ها، دمپرها و سایر اجزای دیگر را داشته باشد. همچنین جابجایی جریان هوا توسط این فن به صورت شعاعی انجام می شود و جهت جریان هوا را تغییر می دهد. 

اجزای اصلی فن سانتریفیوژ 

فن سانتریفیوژ دارای اجزای اصلی مختلفی هستند که در ادامه هر یک از آن ها را توضیح می دهیم:

• پروانه 

پروانه با گردش خود با استفاده از نیروی گریز از مرکز می توانند سبب انتقال هوا شوند. 

• هازینگ یا حلزونی

این قطعه برای این طراحی شده است که پروانه ها به درستی در جای خود قرار گیرند و به حرکت در بیایند. 

• ورودی 

وظیفه اصلی مکش هوای بیرونی به سمت داخل دستگاه و حلزونی، به عهده مقطع ورودی هوا است. 

• خروجی یا اوریفیس

اوریفیس که نام دیگر آن مقطع خروجی است، برای اتصال به کانال خروجی هوا در دستگاه فن سانتریفیوژ قرار گرفته است. 

• الکتروموتور 

وظیفه تامین گشتاور و همچنین انرژی مکانیکی لازم برای چرخش پروانه ها به عهده الکتروموتور یا همان دینام است. 

• سیستم انتقال قدرت

این بخش می تواند نیروی گشتاور خروجی الکتروموتور را به فن انتقال دهد. 

• شاسی و فریم نگهدارنده

شاسی و فریم نگهدارنده شامل قطعاتی همچون ناودان ها، نبشی ها و همچنین ورق های گالوانیزه می شود که همه این قطعات در کنار هم بدنه دستگاه را تشکیل می دهند. 

• لرزه گیر مکانیکی و لاستیکی 

وظیفه کاهش و دفع لرزش ناشی از چرخش فن و همچنین ضربات موتور به عهده لرزه گیر مکانیکی است. 

• یاتاقان ها و کوپلینگ ها

یاتاق و کوپلینگ دقیقا روی شافت پروانه نصب می شوند و وظیفه آن ها این است که جابجایی این شافت را تحت دو محور معین، ثابت کند. 

• تسمه

کاربرد تسمه برای فن سانتریفیوژهای تسمه ای است که در سیستم انتقال قدرت نقش زیادی دارد.