Wentylator do dymów spawalniczych

Wentylator do dymów spawalniczych jest jednym z najważniejszych elementów instalacji odciągowej. Odpowiada za wytworzenie odpowiedniego przepływu powietrza, który umożliwia przechwycenie dymów powstających podczas spawania i ich transport przez instalację do urządzenia filtracyjnego lub punktu wyrzutu.

Dobór wentylatora do odciągu spawalniczego nie powinien jednak odbywać się wyłącznie na podstawie średnicy ramienia odciągowego albo deklarowanej wydajności urządzenia. Należy uwzględnić między innymi liczbę stanowisk, liczbę jednocześnie pracujących punktów odciągowych, długość i średnicę kanałów, liczbę kształtek, opory filtra oraz wymagany spręż.

W praktyce wentylator powinien zostać dobrany do rzeczywistego punktu pracy instalacji, czyli odpowiedniej kombinacji wydajności powietrza i ciśnienia.

Czym jest wentylator do dymów spawalniczych?

Wentylator do dymów spawalniczych jest elementem instalacji, który wymusza przepływ powietrza przez układ odciągowy. W zależności od konstrukcji systemu może współpracować z ramionami odciągowymi, ssawkami, okapami, stołami odciągowymi oraz centralnym układem filtracyjnym.

Typowy układ odciągu spawalniczego może wyglądać następująco:

stanowisko spawalnicze → ssawka/ramię odciągowe → przewód → kanał główny → filtr → wentylator → wyrzutnia

W innych instalacjach wentylator może znajdować się w innym miejscu, zależnie od przyjętej koncepcji technicznej.

Warto podkreślić, że wentylator nie odpowiada za filtrację dymów spawalniczych. Jego zadaniem jest zapewnienie wymaganego przepływu powietrza i pokonanie oporów występujących w instalacji. Za usuwanie zanieczyszczeń odpowiada odpowiednio dobrany system filtracyjny.

Dlatego wentylator, filtr i instalacja kanałowa powinny być traktowane jako jeden układ.

Jaki wentylator do dymów spawalniczych?

Rodzaj wentylatora należy dobrać do charakterystyki instalacji. W przypadku odciągów spawalniczych często stosuje się wentylatory promieniowe, szczególnie gdy wymagane jest pokonanie większych oporów instalacji.

Wentylator promieniowy do odciągu spawalniczego

Wentylatory promieniowe dobrze sprawdzają się w instalacjach, w których występują znaczne opory przepływu. Dotyczy to przede wszystkim układów wyposażonych w:

• Długie kanały wentylacyjne
• Wiele kolan i rozgałęzień
• Filtry odpylające
• Ramiona odciągowe
• Tłumiki
• Przepustnice
• Wyrzutnie i inne elementy instalacji

Wentylator promieniowy może być stosowany zarówno w instalacjach obsługujących pojedyncze stanowisko, jak i w centralnych systemach odciągania dymów spawalniczych.

Wentylator do małego odciągu spawalniczego

W przypadku pojedynczego stanowiska i krótkiego przewodu możliwe jest zastosowanie kompaktowego rozwiązania o odpowiednio dobranej wydajności i sprężu.

Nie należy jednak zakładać, że mała instalacja zawsze wymaga wentylatora o niskim sprężu. Jeżeli w układzie znajduje się filtr o dużych oporach lub długi przewód, wymagania wobec wentylatora mogą być znacznie większe.

Wentylator do centralnego odciągu spawalniczego

Centralne instalacje spawalnicze mogą obsługiwać wiele stanowisk za pomocą wspólnej sieci kanałów i centralnego urządzenia filtracyjnego.

W takim przypadku wentylator musi zapewnić odpowiednią wydajność przy wymaganym sprężu całej instalacji.

Istotne jest przy tym określenie, ile stanowisk będzie pracować jednocześnie. Nie zawsze konieczne jest sumowanie wydajności wszystkich punktów odciągowych, jeżeli system został zaprojektowany z założeniem częściowej jednoczesności pracy.

Jak dobrać wentylator do dymów spawalniczych?

Dobór wentylatora do odciągu spawalniczego powinien rozpocząć się od określenia parametrów całej instalacji.

Należy uwzględnić przede wszystkim:

• Liczbę stanowisk spawalniczych
• Liczbę jednocześnie pracujących stanowisk
• Rodzaj punktów odciągowych
• Średnicę ramion, ssawek lub przewodów
• Wymaganą wydajność powietrza
• Długość przewodów i kanałów
• Liczbę kolan i rozgałęzień
• Opory filtrów
• Opory pozostałych elementów instalacji
• Wymaganą wartość sprężu
• Temperaturę transportowanego powietrza
• Sposób regulacji wydajności
• Warunki pracy oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa

Dopiero na podstawie tych danych można dobrać wentylator odpowiedni do punktu pracy.

Nie należy dobierać wentylatora wyłącznie po średnicy przewodu

Średnica ramienia odciągowego jest ważnym parametrem, ale nie określa samodzielnie wymaganego wentylatora.

Dwa układy wykorzystujące przewód o tej samej średnicy mogą wymagać zupełnie innych wentylatorów. Różnice mogą wynikać między innymi z długości kanałów, liczby kolan, rodzaju filtra czy liczby jednocześnie pracujących stanowisk.

Wydajność wentylatora do odciągu dymów spawalniczych

Wydajność wentylatora określa ilość powietrza, jaką urządzenie może przetłoczyć w jednostce czasu. Najczęściej podaje się ją w m³/h.

W instalacji spawalniczej wymagana wydajność zależy przede wszystkim od zastosowanego punktu odciągowego i sposobu przechwytywania zanieczyszczeń.

W przypadku pojedynczego stanowiska należy określić wymagany przepływ dla konkretnego ramienia, ssawki, okapu lub innego urządzenia odciągowego.

W instalacji centralnej należy natomiast uwzględnić pracę wielu punktów.

Liczba stanowisk a wydajność wentylatora

Jeżeli wszystkie stanowiska mogą pracować jednocześnie, wymagany przepływ będzie znacznie większy niż w systemie, w którym w danym momencie aktywna jest tylko część punktów odciągowych.

Dlatego przy projektowaniu centralnego systemu należy określić:

• Całkowitą liczbę stanowisk
• Liczbę jednocześnie pracujących stanowisk
• Wymagany przepływ każdego punktu
• Sposób sterowania instalacją

Pozwala to uniknąć zarówno niedowymiarowania, jak i niepotrzebnego przewymiarowania wentylatora.

Spręż wentylatora do dymów spawalniczych

Sama wydajność nie wystarczy do prawidłowego doboru wentylatora. Drugim podstawowym parametrem jest spręż.

Spręż określa zdolność wentylatora do pokonania oporów przepływu występujących w instalacji.

W instalacji spawalniczej na całkowity opór mogą składać się między innymi:

• Przewody elastyczne
• Kanały wentylacyjne
• Kolana
• Trójniki
• Redukcje
• Przepustnice
• Ramiona odciągowe
• Ssawki
• Filtry
• Tłumiki
• Wyrzutnie
• Inne elementy instalacji

Szczególnie istotny może być spadek ciśnienia na filtrze. Jego wartość może zmieniać się w trakcie eksploatacji wraz ze stopniem zanieczyszczenia wkładów filtracyjnych.

Dlatego wentylator powinien być dobrany do wymaganej wydajności przy określonym sprężu, a nie do maksymalnej wydajności podawanej w katalogu.

Wentylator przed czy za filtrem spawalniczym?

Wentylator może być instalowany w różnych miejscach układu, zależnie od projektu instalacji.

W rozwiązaniu, w którym wentylator znajduje się po stronie czystego powietrza, po przejściu przez filtr transportuje przede wszystkim oczyszczone powietrze.

Jeżeli natomiast wentylator pracuje po stronie zanieczyszczonej, jego konstrukcja musi być odpowiednia do transportowanego medium i warunków pracy.

Lokalizacja wentylatora wpływa między innymi na:

• Warunki pracy wirnika
• Możliwość kontaktu z cząstkami zanieczyszczeń
• Wymagania dotyczące konstrukcji
• Poziom hałasu
• Dostęp serwisowy
• Sposób zabezpieczenia urządzenia

Nie istnieje więc jedna uniwersalna zasada, że wentylator zawsze powinien znajdować się przed albo za filtrem. Położenie urządzenia należy określić na etapie projektowania całego układu.

Wentylator do dymów spawalniczych a filtracja

Dymy spawalnicze zawierają cząstki powstające podczas procesu spawania, których skład i ilość zależą między innymi od rodzaju materiału, metody spawania, materiału dodatkowego oraz parametrów procesu.

Wentylator nie usuwa tych zanieczyszczeń. Jego zadaniem jest zapewnienie przepływu powietrza przez instalację.

Za filtrację odpowiada odpowiednio dobrany odpylacz lub urządzenie filtrowentylacyjne.

Podczas doboru wentylatora trzeba jednak uwzględnić opory urządzenia filtracyjnego. Pominięcie tego parametru może spowodować, że wentylator będzie miał odpowiednią wydajność w warunkach katalogowych, ale nie zapewni wymaganej ilości powietrza po podłączeniu do rzeczywistej instalacji.

Wentylator do pojedynczego stanowiska spawalniczego

Odciąg pojedynczego stanowiska może składać się między innymi z:

• Ramienia odciągowego
• Przewodu
• Filtra
• Wentylatora
• Wyrzutni

W takim układzie istotne są przede wszystkim długość przewodu, jego średnica, liczba kształtek oraz opory zastosowanego filtra.

Jeżeli odciąg obsługuje tylko jeden punkt, nie ma potrzeby projektowania wentylatora z parametrami charakterystycznymi dla dużej instalacji centralnej. Nie oznacza to jednak, że można dobrać urządzenie wyłącznie według maksymalnego przepływu.

Wentylator powinien osiągać wymagany przepływ przy rzeczywistym oporze układu.

Wentylator do centralnego odciągu spawalniczego

Centralny odciąg spawalniczy stosuje się między innymi w zakładach, w których znajduje się większa liczba stanowisk spawalniczych.

Typowa instalacja może obejmować:

ramiona odciągowe → sieć kanałów → centralny odpylacz → wentylator → wyrzutnię.

W takim rozwiązaniu bardzo ważna jest prawidłowa konfiguracja sieci kanałów. Poszczególne odgałęzienia powinny zapewniać odpowiedni przepływ powietrza przy założonych warunkach pracy.

Wentylator centralny musi zostać dobrany do parametrów całej instalacji, a nie pojedynczego stanowiska.

Regulacja centralnego odciągu

Jeżeli liczba aktywnych stanowisk zmienia się w czasie, korzystnym rozwiązaniem może być regulacja wydajności wentylatora.

Można wykorzystać między innymi:

• Przepustnice
• Regulatory
• Falownik
• Automatyczne sterowanie poszczególnymi odgałęzieniami

Dzięki temu instalacja może dostosowywać pracę do aktualnego zapotrzebowania.

Wentylator do dymów spawalniczych z filtrem

W zależności od zastosowania można spotkać kilka konfiguracji:

Pojedyncze stanowisko

Wentylator współpracuje z jednym punktem odciągowym i niewielkim układem filtracyjnym.

Mobilny odciąg

Wentylator i filtr znajdują się w jednym urządzeniu, które można przemieszczać pomiędzy stanowiskami.

Centralny system filtracyjny

Wiele stanowisk jest podłączonych do wspólnej instalacji kanałowej i centralnego urządzenia filtracyjnego.

W każdym przypadku parametry wentylatora należy określać na podstawie rzeczywistych warunków pracy. Nie ma jednej uniwersalnej wartości wydajności, która będzie prawidłowa dla każdego odciągu spawalniczego.

Konstrukcja wentylatora do dymów spawalniczych

Konstrukcja wentylatora powinna być dopasowana do warunków pracy.

Znaczenie mają między innymi:

• Rodzaj wirnika
• Konstrukcja obudowy
• Sposób napędu
• Rodzaj zastosowanych łożysk
• Materiały wykonania
• Odporność na temperaturę
• Warunki zapylenia
• Sposób montażu

W przypadku instalacji, w której wentylator transportuje powietrze zawierające cząstki stałe, szczególnego znaczenia nabiera odporność konstrukcji na ich oddziaływanie.

Wentylator do dymów spawalniczych a temperatura

Temperatura powietrza transportowanego przez instalację nie jest równa temperaturze łuku spawalniczego.

Dymy powstające w bezpośrednim sąsiedztwie łuku mieszają się z powietrzem otoczenia i są schładzane podczas transportu przez układ odciągowy.

Rzeczywista temperatura medium docierającego do wentylatora zależy między innymi od:

• Miejsca poboru powietrza
• Odległości od źródła emisji
• Rodzaju ssawki
• Ilości zasysanego powietrza
• Długości kanału
• Temperatury otoczenia
• Sposobu prowadzenia instalacji

Jeżeli instalacja ma transportować powietrze o podwyższonej temperaturze, należy uwzględnić ten parametr podczas wyboru konstrukcji wentylatora.

Wentylator do dymów spawalniczych a iskry

Procesom spawalniczym może towarzyszyć powstawanie iskier i rozgrzanych cząstek.

Ich obecność należy uwzględnić już na etapie projektowania instalacji. Znaczenie ma między innymi sposób prowadzenia przewodów, lokalizacja punktu odciągowego oraz zastosowane zabezpieczenia.

Nie należy jednak automatycznie utożsamiać obecności iskier spawalniczych z koniecznością zastosowania wentylatora ATEX.

Ocena wymagań dotyczących zabezpieczeń przeciwwybuchowych powinna wynikać z właściwości transportowanego medium, możliwości wystąpienia atmosfery wybuchowej, rodzaju pyłu lub substancji oraz oceny ryzyka dla konkretnej instalacji.

Wentylator do dymów spawalniczych a ATEX

Wentylator przeciwwybuchowy ATEX może być wymagany w instalacjach, w których występują warunki określone w dokumentacji oceny zagrożenia wybuchem i klasyfikacji stref.

Nie każdy odciąg dymów spawalniczych automatycznie wymaga wentylatora ATEX.

W przypadku materiałów, które mogą tworzyć atmosferę wybuchową, należy przeanalizować między innymi:

• Właściwości transportowanego medium
• Obecność palnych pyłów
• Możliwość powstawania atmosfery wybuchowej
• Klasyfikację stref
• Wymagania dotyczące uziemienia
• Ryzyko powstawania źródeł zapłonu

Dobór wykonania przeciwwybuchowego powinien być częścią kompleksowej analizy instalacji.

Regulacja wydajności wentylatora do odciągu spawalniczego

W instalacjach spawalniczych zapotrzebowanie na przepływ może się zmieniać.

Przykładowo zakład może posiadać dziesięć stanowisk, ale jednocześnie aktywnych może być tylko kilka. W takiej sytuacji stała praca wentylatora z maksymalną wydajnością nie zawsze jest optymalnym rozwiązaniem.

Do regulacji można zastosować między innymi:

• Przepustnice
• Regulatory obrotów
• Falowniki
• Automatykę sterującą
• Układy uruchamiające odciąg wraz z rozpoczęciem pracy stanowiska

Odpowiednia regulacja może poprawić warunki pracy instalacji i ograniczyć zużycie energii.

Jak obliczyć moc wentylatora do dymów spawalniczych?

Moc wymagana przez wentylator zależy przede wszystkim od przepływu powietrza i sprężu.

W uproszczonej postaci można zastosować zależność:

P = Q × Δp / η

gdzie:

• P - moc wentylatora [W]
• Q - przepływ powietrza [m³/s]
• Δp - wymagany spręż [Pa]
• η - sprawność całkowita układu

Jeżeli przepływ jest podany w m³/h, należy najpierw przeliczyć go na m³/s:

Q [m³/s] = Q [m³/h] / 3600

Przykładowo dla instalacji wymagającej przepływu 3600 m³/h:

Q = 3600 / 3600 = 1 m³/s

Jeżeli wymagany spręż wynosi 1500 Pa, a przyjęta sprawność całkowita wynosi 0,6, otrzymujemy:

P = 1 × 1500 / 0,6 = 2500 W

W praktycznym doborze należy następnie uwzględnić sposób napędu, warunki pracy silnika, rezerwę projektową oraz charakterystykę konkretnego wentylatora.

Najczęstsze błędy przy doborze wentylatora do dymów spawalniczych

Dobór wyłącznie na podstawie średnicy ramienia

Średnica przewodu nie określa całkowitych wymagań instalacji.

Dobór według maksymalnej wydajności katalogowej

Maksymalna wydajność wentylatora może być osiągana przy bardzo niskim oporze. Po podłączeniu instalacji rzeczywisty przepływ może być znacznie mniejszy.

Pominięcie oporu filtra

Filtr jest jednym z elementów generujących straty ciśnienia. Należy uwzględnić jego opór podczas doboru wentylatora.

Nieuwzględnienie liczby jednocześnie pracujących stanowisk

W instalacji centralnej całkowita liczba stanowisk nie zawsze jest równa liczbie aktywnych punktów odciągowych.

Zbyt niski spręż

Wentylator może mieć dużą wydajność katalogową, ale jeżeli nie zapewnia odpowiedniego sprężu, nie będzie w stanie utrzymać wymaganego przepływu w rzeczywistej instalacji.

Przewymiarowanie wentylatora

Zbyt duży wentylator również może być problemem. Może powodować niepotrzebne zużycie energii, hałas oraz nadmierne przepływy w poszczególnych odgałęzieniach.

Brak regulacji

W przypadku zmiennego obciążenia instalacji brak regulacji może powodować nieefektywną pracę całego systemu.

Jak dobrać wentylator do dymów spawalniczych - krok po kroku?

Prawidłowy dobór można uporządkować w kilku etapach:

Określ liczbę stanowisk

Ustal, ile punktów odciągowych ma być podłączonych do instalacji.

Określ jednoczesność pracy

Sprawdź, ile stanowisk może pracować w tym samym czasie.

Określ sposób przechwytywania dymów

Uwzględnij ramiona, ssawki, okapy, stoły odciągowe lub inne rozwiązania.

Ustal wymagany przepływ

Dla każdego punktu określ wymagany przepływ zgodnie z przyjętym rozwiązaniem odciągowym.

Zaprojektuj sieć kanałów

Określ średnice, długości oraz kształtki.

Oblicz straty ciśnienia

Uwzględnij przewody, kolana, trójniki, przepustnice i pozostałe elementy.

Dodaj opór filtra

W przypadku instalacji filtracyjnej uwzględnij wymagany spadek ciśnienia na urządzeniu.

Określ wymagany spręż wentylatora

Na podstawie całkowitych strat wyznacz wymagane ciśnienie.

Sprawdź warunki pracy medium

Uwzględnij temperaturę, zapylenie oraz ewentualną obecność iskier.

Oceń wymagania bezpieczeństwa

W razie potrzeby przeanalizuj wymagania dotyczące wykonania przeciwwybuchowego i innych zabezpieczeń.

Dobierz wentylator do punktu pracy

Wybierz urządzenie, którego charakterystyka zapewnia wymaganą wydajność przy wymaganym sprężu.

Dobierz silnik i sposób regulacji

Na końcu należy dobrać odpowiednią moc napędu oraz sposób sterowania wentylatorem.

Wentylatory do dymów spawalniczych Mastervent

Dobór wentylatora do dymów spawalniczych powinien być wykonywany w odniesieniu do całej instalacji odciągowej. W zależności od zastosowania może to być układ obsługujący jedno stanowisko, kilka punktów odciągowych albo centralna instalacja dla całej hali produkcyjnej.

W rozwiązaniach tego typu istotne są nie tylko same wentylatory, ale również:

• Ramiona odciągowe
• Ssawki i punkty odbioru
• Przewody i kanały wentylacyjne
• Urządzenia filtrowentylacyjne
• Odpylacze
• Elementy regulacyjne
• Automatyka sterująca

Mastervent może dobrać rozwiązanie odpowiednie do parametrów konkretnej instalacji, uwzględniając wymagany przepływ, spręż, sposób filtracji oraz liczbę obsługiwanych stanowisk.

Podsumowanie

Wentylator do dymów spawalniczych powinien być dobierany jako element całej instalacji odciągowej, a nie jako niezależne urządzenie.

Najważniejsze parametry przy wyborze to:

• Wymagana wydajność powietrza
• Wymagany spręż
• Liczba stanowisk
• Liczba jednocześnie pracujących punktów
• Średnice i długości kanałów
• Opory kształtek
• Opór filtra
• Rodzaj punktu odciągowego
• Temperatura transportowanego powietrza
• Obecność iskier
• Wymagania dotyczące bezpieczeństwa
• Sposób regulacji pracy

Najważniejszą zasadą jest dobór wentylatora do punktu pracy Q-Δp. Urządzenie powinno zapewniać wymagany przepływ przy rzeczywistych oporach instalacji. Sam parametr maksymalnej wydajności katalogowej nie wystarcza do prawidłowego doboru.

W przypadku prostych układów można dobrać wentylator dla pojedynczego stanowiska. Przy większej liczbie punktów konieczne jest natomiast uwzględnienie całej sieci kanałów, centralnego filtrowania i sposobu jednoczesnej pracy stanowisk. Dzięki temu można uzyskać skuteczny odciąg dymów spawalniczych, stabilne parametry przepływu i efektywną pracę instalacji.