Приводы для промышленной вентиляции и кондиционирования (HVAC)
Промышленный HVAC — это сочетание мощных дымососов и тягодутьевого оборудования котельных, центробежных и осевых вентиляторов общеобменной и аварийной вентиляции, тоннельных вентиляторов метро и автодорог, чиллерных установок с центробежными и винтовыми компрессорами, тепловых насосов коммерческого класса и градирен оборотного водоснабжения. Здесь приводное оборудование работает в режиме S1 круглосуточно, а ключевой фактор экономической эффективности — регулирование расхода через преобразователи частоты, дающее экономию 25–30 % энергопотребления по сравнению с дросселированием.
Типовые задачи отрасли
- Привод дымососов и дутьевых вентиляторов крупных котельных и ТЭЦ — ВВ-двигатели 800–4 000 кВт, 6/10 кВ, регулирование через ЧРП
- Привод центробежных вентиляторов общеобменной вентиляции производственных корпусов — 5,5–1 500 кВт, длительный режим S1
- Тоннельные осевые вентиляторы метрополитена и автодорожных тоннелей — 75–350 кВт, реверсивный режим, дымоудаление при пожаре
- Приточно-вытяжные установки промышленных АТУ/ОВК с рекуперацией тепла — 1,5–250 кВт на секцию, плавный пуск
- Приводы центробежных и винтовых компрессоров чиллеров холодоснабжения — 250–2 500 кВт, частые пуски
- Тепловые насосы коммерческого класса для отопления и ГВС — 75–800 кВт, инверторное регулирование
- Приводы вентиляторов градирен оборотного водоснабжения — 22–315 кВт, влажная агрессивная среда
- Привод заслонок, дроссельных клапанов, шиберов и направляющих аппаратов — мотор-редукторы 0,12–7,5 кВт с обратной связью
Электродвигатели вентиляторов и компрессоров
Двигатели для HVAC выбираются по двум главным критериям: длительный режим S1 круглосуточной работы и совместимость с преобразователем частоты, через который регулируется расход воздуха или производительность компрессора. ЧРП экономит 25–30 % электроэнергии по сравнению с дроссельным регулированием направляющим аппаратом, поэтому на новых объектах применяется почти повсеместно. Для дымососов и компрессоров крупных чиллерных станций нужны высоковольтные двигатели 6/10 кВ с принудительным охлаждением.
ВВ-двигатели дымососов и дутьевых вентиляторов котельных
Высоковольтные асинхронные двигатели 800–4 000 кВт на 6 или 10 кВ, скорость 740–1 000 об/мин, длительный режим S1. Серия Wolong YHTM с маркировкой для HVAC обеспечивает работу с ВВ-инвертором и удлинённый срок службы подшипников за счёт изолированного исполнения со стороны муфты. КПД на номинале выше 96 %, что критично при круглогодичной работе.
- — Мощность 800–4 000 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Изолированный подшипник (защита от токов вала при работе с ЧРП)
- — Класс изоляции F с тепловым резервом по B
- — Контроль вибрации по ISO 10816-3 zone B
- — IP55 + защита от пыли в воздухозаборе
Двигатели центробежных вентиляторов общеобменной вентиляции
Общепромышленные асинхронные двигатели 5,5–1 500 кВт, 380/660 В, IE3/IE4, режим S1. Подходят серии Huali Y2/YE3/YE4 и Wolong WD1000 с медной обмоткой и пониженными вентиляционными потерями. На крупных корпусах применяются двигатели 315–1 500 кВт с водяным охлаждением (IC81W) для уменьшения шумовой нагрузки в машзале.
- — Класс энергоэффективности IE3 или IE4
- — Совместимость с ЧРП (изоляция класса H, NEMA MG1 Part 31 для P ≥ 110 кВт)
- — IP55, тропическое исполнение для южных регионов
- — Балансировка ротора G2.5 (низкая вибрация в венткамерах)
- — Подшипники с увеличенным интервалом смазки (10 000 ч)
Двигатели тоннельных осевых вентиляторов
Двухскоростные асинхронные или с ЧРП, мощностью 75–350 кВт. В нормальном режиме работают на пониженной скорости для дежурной вентиляции, при пожаре — переключаются на полную мощность с реверсом для дымоудаления. Должны выдерживать 250–400 °C в течение 1–2 часов (классы F300/F400 по EN 12101-3). Серия Wolong YGTd с термостойкой изоляцией и Huali YHA для тоннельных применений.
- — Сертификат F300 или F400 (работа при 300/400 °C)
- — Двухскоростное исполнение или работа с реверсивным ЧРП
- — Усиленная изоляция термоклассом H (180 °C)
- — IP55, защита от воды при тушении пожара
- — Контроль температуры обмотки Pt100
Двигатели чиллерных компрессоров и тепловых насосов
Для центробежных и винтовых компрессоров чиллеров — 250–2 500 кВт, частые пуски (S4–S6, до 6 пусков в час). Для тепловых насосов коммерческого класса 75–800 кВт применяются инверторные синхронные двигатели с постоянными магнитами или асинхронные с ЧРП. Серия Wolong YHTM-HVAC специально маркирована для чиллерных применений с расширенным температурным диапазоном на подшипниках.
- — Тепловой запас под S4–S6 (60 пусков в час)
- — Изоляция класса H для работы с ЧРП
- — Подшипники с керамическими шариками (защита от токов вала)
- — Возможность работы в чиллерной без отдельной венткамеры
- — Низкий уровень шума ≤ 78 дБ(А) на 1 м
Двигатели вентиляторов градирен
22–315 кВт, тихоходные (490–740 об/мин) или с понижающим редуктором. Работают во влажной агрессивной среде с каплеуносом — обязательны IP56, антикоррозионное покрытие корпуса, морское или тропическое исполнение. Подходят Huali YHF и Wolong WD-CT с двойными уплотнениями подшипниковых щитов и дренажными отверстиями.
- — IP56 (защита от мощных струй воды)
- — Антикоррозионное покрытие C4-H (морская среда)
- — Тропическое исполнение (T2/T3 по ГОСТ 15150)
- — Двойные уплотнения подшипников
- — Анкерные пластины из нержавеющей стали
Мотор-редукторы заслонок и тихоходных приводов
В системах HVAC мотор-редукторы применяются для управления заслонками воздуховодов, дроссельными клапанами на компрессорах, шиберами дымоходов, направляющими аппаратами вентиляторов и приводами вращающихся теплообменников-роторов. Главные требования — высокое передаточное число для тихоходного хода, точность позиционирования с обратной связью, длительный ресурс при частых реверсах (заслонки в системах VAV переключаются десятки тысяч раз в год) и работа в стеснённых условиях вентиляционной камеры.
Привод регулирующих заслонок и дроссельных клапанов
Малогабаритные червячные или коническо-цилиндрические мотор-редукторы Boneng K, S, R мощностью 0,12–1,5 кВт с передаточным отношением 50–500. Работают в системах VAV (variable air volume) с частыми переключениями (до 50 циклов в час). Снабжаются концевыми выключателями, потенциометрической или цифровой обратной связью по положению.
- — Мощность 0,12–1,5 кВт, i = 50–500
- — Концевые выключатели открытого/закрытого положения
- — Обратная связь 4–20 мА или Modbus RTU
- — Ручной дублёр (маховичок) для аварийного управления
- — IP54, температура среды −20…+60 °C
Привод шиберов дымоходов и газоходов
На котельных и крышных вентиляторах удаления продуктов сгорания применяются мотор-редукторы Boneng HB или K с термостойким исполнением для температур газов до +200 °C на корпусе шибера. Передача через цепной или зубчатый редуктор-понижатель к осевому валу шибера. Срок службы — не менее 100 000 циклов открытие/закрытие.
- — Термостойкое исполнение (тепловой барьер от шибера)
- — Передаточное отношение 200–800
- — Сервис-фактор не менее 1,5
- — Защита от заклинивания (момент-реле)
- — Ручной дублёр и сигнализация положения
Привод направляющих аппаратов вентиляторов
Регулирование производительности дымососов и тягодутьевых вентиляторов через лопатки направляющего аппарата на входе. Применяются мотор-редукторы Boneng F или K мощностью 0,75–4 кВт с цифровой обратной связью и интегрированным позиционером. Сегодня частично вытесняются ЧРП, но на старых установках по-прежнему массово используются.
- — Линейность позиционирования ≤ 1 %
- — Время полного хода 30–120 с
- — Совместимость с АСУ ТП котельной (Modbus, Profibus)
- — Тепловой запас на 100 циклов в час
- — Ремонтопригодность без демонтажа корпуса вентилятора
Привод роторных теплообменников-рекуператоров
В крупных приточно-вытяжных установках с рекуперацией тепла используются вращающиеся регенеративные теплообменники диаметром 1–4 м. Привод — мотор-редуктор Boneng R или S мощностью 0,12–0,75 кВт с передаточным отношением 200–500, частота вращения ротора 8–20 об/мин. Ремённая или цепная передача к ободу ротора.
- — Низкая частота на выходе (8–20 об/мин)
- — Совместимость с ЧРП для регулирования утилизации
- — Длительный ресурс уплотнений (≥ 50 000 ч)
- — Установка на лапах с натяжителем ремня
- — Защита от перегрузки при заклинивании ротора
Муфты и тормоза вентиляторов
Соединение двигателя с центробежным или осевым вентилятором требует муфты, способной компенсировать тепловое смещение валов после прогрева машины и демпфировать пусковые удары. Для мощных вентиляторов с большим маховым моментом ротора (тысячи кг·м²) после отключения двигателя ротор продолжает вращаться по инерции 5–15 минут — для аварийной остановки или быстрого ввода в работу резервного агрегата применяются дисковые тормоза.
Упругие пальцевые муфты вентиляторов общеобменной вентиляции
Серии Yongjing LX (LMC), Longxuan TL и Jiaohua YOXp с эластичными втулками передают момент от двигателя на крыльчатку центробежного вентилятора. Демпфируют пусковые удары и компенсируют небольшие радиальные смещения валов после прогрева подшипников. Срок службы эластичных элементов — 30 000–50 000 ч, замена без съёма полумуфт.
- — Момент 1–63 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Балансировка G6.3 при n > 1 500 об/мин
- — Возможность интеграции с тормозным шкивом
- — Эластомер маслостойкий, рабочий диапазон −20…+80 °C
Зубчатые муфты крупных дымососов
На дымососах и дутьевых вентиляторах мощностью свыше 500 кВт применяются зубчатые барабанные муфты Yongjing GIICL и Longxuan WGZ. Передают высокие моменты с компенсацией смещений после теплового расширения валов между двигателем и вентилятором. Густая смазка через тавотницу с интервалом 6 месяцев.
- — Момент 50–630 кН·м
- — Компенсация угла до 1,5°, осевого смещения до 5 мм
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с
- — Защитный кожух (стандарт безопасности)
- — Контроль уровня смазки (визуальный индикатор)
Центробежные пусковые муфты
Для облегчения пуска двигателя крупных центробежных вентиляторов и компрессоров с большим маховым моментом применяются центробежные муфты Yongjing или Longxuan. При пуске двигатель раскручивается практически вхолостую, а сцепление наступает только после достижения 70–80 % номинальной скорости. Это снижает пусковой ток на 30–40 % и продлевает срок службы обмотки.
- — Момент включения 0,7–0,8 от номинального
- — Тепловой запас на 6 пусков в час
- — Гранулированная сталь или роликовый принцип
- — Совместимость с прямым пуском или софт-стартером
- — Балансировка перед установкой
Тормоза вентиляторов с инерционным выбегом
Для аварийной остановки крупных дымососов и тоннельных вентиляторов после отключения двигателя применяются дисковые тормоза Huawu YPZ2/YWZ5 с электрогидравлическим приводом. Останавливают ротор за 30–60 с вместо естественного выбега 5–15 мин. Критично для систем, где требуется быстрый ввод резервного вентилятора или доступ персонала для обслуживания.
- — Тормозной момент с запасом 1,5–1,75 от номинального
- — Время полной остановки 30–60 с
- — Электрогидравлический толкатель Ed-50–Ed-201
- — Ручное растормаживание для ТО
- — Контроль износа накладок (концевик)
Электроника, преобразователи частоты и теплообменники
Современная экономика HVAC строится на двух китах: преобразователях частоты для регулирования расхода воздуха/жидкости и эффективных теплообменниках в системах chilled water. Замена дроссельного регулирования на ЧРП даёт 25–30 % экономии электроэнергии на годовом цикле — окупаемость 1–3 года в зависимости от профиля нагрузки. Пластинчатые теплообменники в системе охлаждённой воды компактнее кожухотрубных в 3–5 раз и позволяют достичь приближения температур 1–2 °C.
ЧРП для центробежных и осевых вентиляторов
Преобразователи частоты Inovance MD500/MD520 и INVT Goodrive HVAC оптимизированы для квадратичной нагрузки (момент пропорционален квадрату скорости). Содержат специальные алгоритмы плавного пуска без пускового тока, режимы спячки при низком запросе, ПИД-регулирование по датчику давления или CO₂ в помещении. Экономия 25–30 % энергии по сравнению с дросселированием направляющим аппаратом.
- — Мощностной диапазон 0,75–2 500 кВт (LV) и до 6 МВт (MV)
- — Встроенный ПИД-регулятор и режим спячки
- — Modbus RTU/Profibus/BACnet для интеграции с АСУ здания
- — EMC-фильтр для размещения в венткамере
- — Степень защиты IP54 для встраиваемых в шкаф
ЧРП для чиллерных компрессоров
Для винтовых и центробежных компрессоров холодильных машин применяются ЧРП повышенной мощности Inovance MD810 и INVT GD350 250–2 500 кВт. Особенности — возможность работы с активным выпрямителем (рекуперация энергии при торможении), точное регулирование по температуре охлаждённой воды, интеграция с контроллером чиллера.
- — Мощность 250–2 500 кВт, 380–690 В
- — Активный выпрямитель (AFE) — опция для крупных машин
- — Защита по перегрузке компрессора (S6, частые пуски)
- — Интерфейс к контроллеру чиллера (Modbus/CAN)
- — Гармонические искажения THDi ≤ 5 % (требование ГОСТ Р 51317.3.2)
Пластинчатые теплообменники chilled water
В системах кондиционирования воздуха теплообменники DEO BR/SH разделяют контур охлаждённой воды чиллера от контура внутренних кондиционеров (фанкойлов, ККБ). Пластины из нержавеющей стали AISI 316, уплотнения EPDM (вода) или NBR (гликоль). Компактны: производительность 1 МВт занимает объём 0,3–0,5 м³, что в 3–5 раз меньше кожухотрубного.
- — Производительность 100 кВт – 10 МВт
- — Приближение температур 1–2 °C
- — Пластины AISI 316, уплотнения EPDM/NBR
- — Рабочее давление до 1,6 МПа (ст.) или 2,5 МПа (ус.)
- — Разборная конструкция для очистки и замены пластин
Маслоохладители компрессоров и редукторов вентиляторов
Винтовые компрессоры чиллеров требуют постоянного охлаждения масла через теплообменник. Применяются пластинчатые DEO DFL или кожухотрубные модели. Аналогично — для редукторов крупных дымососов, работающих в круглосуточном режиме. Циркуляционный насос масла, термостат включения вентилятора обдува, контроль перепада давления для индикации засорения.
- — Тепловая мощность 5–500 кВт
- — Масло VG 32–46 (компрессоры) или VG 220–320 (редукторы)
- — Контроль перепада давления на масляном фильтре
- — Термостатический регулятор температуры масла
- — Воздушное или водяное исполнение
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- WOLONGВВ-двигатели дымососов и компрессоров чиллеров (YHTM-HVAC, WD3000) 800–3 000 кВт; общепромышленные WD1000 для вентиляторов и тоннельные YGTd с сертификатом F300/F400
- HUALIобщепромышленные двигатели Y2/YE3/YE4 для центробежных и осевых вентиляторов 5,5–1 500 кВт, серия YHF для градирен с тропическим исполнением
- BONENGмотор-редукторы K/F/S/R/HB для приводов заслонок, дроссельных клапанов, шиберов дымоходов и роторных рекуператоров — 0,12–7,5 кВт
- INOVANCEПЧ MD500/MD520/MD810 для регулирования расхода вентиляторов и чиллерных компрессоров, экономия 25–30 % энергии по сравнению с дросселированием
- INVTПЧ серии Goodrive HVAC специально для систем вентиляции и кондиционирования — встроенный ПИД, режим спячки, BACnet
- DEOпластинчатые теплообменники BR/SH для chilled water, маслоохладители DFL для компрессоров чиллеров и редукторов крупных дымососов
- YONGJINGупругие пальцевые муфты LX, зубчатые барабанные GIICL для крупных дымососов, центробежные пусковые муфты для облегчения пуска
- LONGXUANмуфты WGZ/TL для центробежных вентиляторов, тормозные шкивы для приводов с инерционным выбегом
- HUAWUдисковые тормоза YPZ2/YWZ5 для аварийной остановки крупных дымососов и тоннельных вентиляторов с большим маховым моментом
- JIAOHUAупругие муфты YOXp для приводов вентиляторов общеобменной вентиляции, гидродинамические муфты для тяжёлых пусков компрессоров
Источники изображений: Georg Pik (Public domain) · Stupich, Martin, creator (Public domain) · Kecko (CC BY 2.0) · Rsparks3 (CC0) · Steve Johnson from Valparaiso Indiana, USA (CC BY 2.0)