Khi lựa chọn quạt công nghiệp, nhiều người thường tập trung vào lưu lượng, áp suất và công suất động cơ. Tuy nhiên, các thông số riêng lẻ chưa đủ để xác định quạt có phù hợp với hệ thống hay không.
Một chiếc quạt có thể đạt lưu lượng lớn ở mức áp suất thấp nhưng không đáp ứng khi lắp vào hệ thống có trở lực cao. Ngược lại, quạt vẫn có thể đạt đủ lưu lượng và áp suất nhưng vận hành tại vùng hiệu suất thấp, gây tiêu hao điện năng hoặc làm tăng nguy cơ quá tải động cơ.
Để lựa chọn chính xác, người mua và kỹ sư cần hiểu đường đặc tính quạt là gì, cách xác định điểm làm việc và các thông số cần kiểm tra trước khi quyết định.
Đường đặc tính quạt là gì?
Đường đặc tính quạt, còn gọi là fan curve, là đồ thị thể hiện khả năng làm việc của quạt trong những điều kiện xác định. Trên đồ thị, lưu lượng thường nằm ở trục ngang, còn áp suất nằm ở trục đứng.
Ngoài đường lưu lượng – áp suất, biểu đồ có thể thể hiện thêm:
- Công suất yêu cầu trên trục quạt;
- Hiệu suất;
- Tốc độ quay;
- Đường kính bánh công tác;
- Giới hạn hoặc vùng vận hành được khuyến nghị.
Dữ liệu đường đặc tính thường được xác định theo phương pháp thử quạt tiêu chuẩn, chẳng hạn ISO 5801 hoặc AMCA 210. Vì vậy, khi so sánh nhiều phương án, cần kiểm tra xem các đường cong có được xây dựng trong cùng điều kiện về tốc độ quay, khối lượng riêng của không khí và loại áp suất hay không.
Nói đơn giản, đường đặc tính giúp trả lời câu hỏi:
Tại mức lưu lượng hệ thống cần, quạt có tạo đủ áp suất và vận hành phù hợp hay không?
Trên phần lớn vùng làm việc của nhiều loại quạt công nghiệp, lưu lượng tăng thường đi kèm với sự giảm áp suất. Tuy nhiên, hình dạng đường cong còn phụ thuộc vào loại quạt, thiết kế cánh, tốc độ quay và kết cấu bánh công tác.
Cách đọc đường đặc tính quạt
Trước tiên, cần xác định đúng hai thông số thiết kế: lưu lượng yêu cầu và áp suất yêu cầu tại lưu lượng đó.
Ví dụ, hệ thống cần 50.000 m³/h tại áp suất tĩnh 1.500 Pa. Không thể chọn quạt chỉ vì catalogue ghi lưu lượng tối đa 60.000 m³/h. Cần kiểm tra xem tại 50.000 m³/h, đường đặc tính của quạt có đạt được 1.500 Pa hay không.
Trên đồ thị, xác định giá trị lưu lượng tại trục ngang và áp suất tại trục đứng. Giao điểm giữa hai giá trị là điểm yêu cầu thiết kế, còn được gọi là duty point.
Nếu đường đặc tính quạt đi qua hoặc nằm gần điểm này, phương án có thể được xem xét tiếp. Nếu điểm yêu cầu nằm ngoài đường cong, quạt không đáp ứng được điều kiện thiết kế ở tốc độ đang xét.
Tuy nhiên, quạt không tự vận hành tại một điểm do người thiết kế tùy ý lựa chọn. Điểm làm việc thực tế được xác định bởi giao điểm giữa:
- Đường đặc tính quạt;
- Đường đặc tính trở lực của hệ thống.
Với nhiều hệ thống đường ống có cấu hình cố định, tổn thất áp suất thường biến đổi gần theo bình phương lưu lượng. Khi trở lực tăng, điểm làm việc có xu hướng dịch chuyển về phía lưu lượng thấp hơn. Khi trở lực giảm, lưu lượng có thể tăng.
Sau khi xác định điểm làm việc, cần kiểm tra tiếp đường công suất và hiệu suất. Động cơ phải đủ công suất trong phạm vi vận hành dự kiến, không chỉ tại một điểm duy nhất.
Lưu ý rằng sử dụng động cơ lớn hơn không đồng nghĩa quạt sẽ tự tạo thêm lưu lượng hoặc áp suất. Nếu tốc độ quay, bánh công tác và trở lực hệ thống không thay đổi, đặc tính khí động của quạt về cơ bản vẫn không đổi.
Những lưu ý quan trọng khi lựa chọn quạt
Sai lầm phổ biến nhất là chọn quạt theo lưu lượng tối đa. Giá trị này thường xuất hiện tại mức áp suất thấp và có thể không phản ánh điều kiện vận hành thực tế.
Ngoài ra, cần tránh:
- Nhầm áp suất tĩnh với áp suất toàn phần;
- Chọn quạt chỉ dựa vào công suất động cơ;
- Không kiểm tra công suất tại điểm làm việc;
- So sánh các đường cong ở tốc độ quay khác nhau;
- Bỏ qua nhiệt độ, khối lượng riêng hoặc đặc tính của dòng khí;
- Không tính tổn thất qua đường ống, van, bộ lọc và thiết bị công nghệ.
Đường đặc tính thường được xây dựng trong điều kiện thử xác định. Khi lắp đặt ngoài hiện trường, cút ống, van, vật cản hoặc đoạn ống không phù hợp đặt gần cửa hút và cửa đẩy có thể làm dòng khí bị biến dạng. Khi đó, kết quả vận hành thực tế có thể khác dữ liệu trên catalogue.
Hiểu đúng đường đặc tính quạt là gì giúp doanh nghiệp lựa chọn thiết bị dựa trên toàn bộ điểm làm việc, thay vì chỉ nhìn vào một vài thông số rời rạc. Đây cũng là cơ sở để đánh giá hiệu suất, phân tích nguyên nhân thiếu lưu lượng hoặc áp suất và xây dựng phương án điều chỉnh hệ thống phù hợp.
