新しい排気ファンを設置したばかりで、出口の風量がカタログ値よりも大幅に低いとします。ファンを責める前に、そのパフォーマンス曲線をどのように読んでいるかを確認してください。ファン曲線は、一定速度で動作するファンの空気流量、静圧、ブレーキ馬力、効率の関係を示すグラフです。そのグラフを動作データに変換できれば、適切なファンを選択し、適切なモーターを指定して、システムのパフォーマンスが低下することを回避できます。
ファンカーブとは何ですか?
最も基本的なレベルでは、ファン曲線には気流の水平軸 (通常は立方フィート/分 (CFM) または立方メートル/時 (m3/h)) と、静圧の垂直軸 (通常はインチ水位計またはパスカル) があります。ファン曲線は固定ファン速度で描画されます。これは単一の線ではなく、さまざまなファンの数量を表す一連の線です。
静圧曲線
静圧曲線はファン曲線の主線です。風量がゼロになると (シャットオフとも呼ばれます)、ファンは最大静圧を生成します。流量が増加すると、利用可能な圧力が低下します。典型的な曲線は、グラフ全体で高圧から低圧へと下降します。ダクト損失を克服する必要がある場合は、設計フローで圧力曲線がシステム要件を上回るファンを選択します。
連続使用用のエネルギー効率の高いエアクーラーモーター YYK-120 このモーターの出力曲線は、ファンの静圧要件に合わせてサイズを決定するのに役立ちます。省エネ設計と過熱保護により、一般的な空冷装置の設置に実用的な選択肢となります。 製品を見る→ ブレーキ馬力曲線
ブレーキ馬力 (BHP) 曲線は、選択した速度でファンを動かすのに必要なシャフト出力を示します。ほとんどの遠心ファンでは、空気流が増加すると BHP が増加しますが、ブレードの形状によっては中音域でピークが生じます。この曲線を使用してモーターのサイズを決定します。これにより、各流量条件における実際の機械的負荷が得られます。
効率曲線
効率曲線は、ファンが入力電力を有効な空気流量と圧力にどの程度うまく変換するかを示します。この値は停止時にゼロから始まり、ピークまで上昇し、その後ファンがより深い過負荷に移行すると低下します。最高効率点 (BEP) は、曲線が最高となる流量です。 BEP 付近で動作すると、騒音が最も低くなり、移動する空気 1 立方メートルあたりのエネルギーコストが最も低くなります。
静圧、BHP、効率のトレースを含む典型的な定速ファン曲線。
上の例では、圧力は着実に低下し、出力は上昇し、効率は流量範囲の中央付近で明確なピークを持っています。これは、多くの前方に湾曲した遠心ファンで見られるパターンです。
ファンカーブを 5 つのステップで読み取る方法
どの曲線が適用されるかがわかれば、読み取り手順は簡単です。既知の速度でのファン曲線があり、動作条件を見つける必要がある場合は、次の手順を使用します。
- 横軸で設計風量を求めます。
- その気流から静圧曲線と交差するまで上向きに垂直線を描きます。
- この交点から左に水平に読んで、ファンが生成できる静圧を見つけます。
- 横軸の同じエアフロー値から、BHP 曲線までトレースし、次に横断して必要なシャフト出力を読み取ります。
- 同じ点での効率曲線を確認してください。気流が最高効率点の左右に大きく離れている場合は、別のファン速度または別のファン モデルを選択してください。
以下の表は、典型的な小型ファンのいくつかの流量における測定値がどのように見えるかを示しています。
| エアフロー (CFM) | 静圧 (in. w.g.) | ブレーキ馬力 (BHP) | 効率 (%) |
|---|---|---|---|
| 0 | 1.5 | 0.25 | 0 |
| 1000 | 1.4 | 0.42 | 45 |
| 2000 | 1.1 | 0.58 | 62 |
| 3000 | 0.7 | 0.71 | 55 |
| 4000 | 0.2 | 0.82 | 35 |
ファン曲線をシステム曲線と一致させる
ファンカーブだけでは動作点はわかりません。ファンは常にダクト、フィルター、ダンパー、およびプロセス自体の抵抗に逆らって動作します。システム曲線はその抵抗を表します。つまり、圧力損失は空気流の 2 乗に応じて増加します。システム曲線をファン曲線と同じ軸上にプロットすると、その交点が実際の動作点になります。
動作点は、ファンの静圧曲線がシステム曲線と交差する場所です。
ファン曲線とシステム曲線が計画流量付近で交差しない場合、実際の風量はカタログ値と異なります。たとえば、抵抗が予想よりも小さいシステム曲線では、動作点が右にシフトし、流量は増加しますが、静圧は低下します。経験豊富なエンジニアが常に 2 つの曲線を並べて比較するのはこのためです。
ファンの法則と可変速度
可変速度は、ファン カーブをシフトする最も簡単な方法です。ファンの法則は、速度の変化がパフォーマンスにどのような影響を与えるかを説明します。風量は速度比によって直接変化し、静圧は速度比の 2 乗で変化し、電力は速度比の 3 乗で変化します。速度を 20% 下げると、0.83 は 0.512 に等しいため、出力は約半分に減少します。これが、可変速度モーターがダンパーによって制御される固定速度ファンと比較して大幅なエネルギーを節約できる理由です。
無段階速度制御付き可変周波数小型ブロワモーター YYK-60 ファンの法則により、速度制御が重要なエネルギー節約になります。このコンパクトなモーターは、正確な 30 ～ 100% の速度調整をサポートしており、ダクト設備を変更することなく、空気の流れを需要に合わせて消費電力を削減できます。 製品を見る→ 実際には、可変速ファン曲線は、速度ごとに描かれた一連の個別の曲線です。ダクト構造が変更されない限り、システム曲線は同じままです。新しい動作点は、選択した速度で曲線を読み取ることによって見つかります。速度調整が必要なブロワーや空冷ユニットの場合、周波数変換をサポートするモーターにより、制御スキームの実装が容易になります。ブロワー モーターの動作の詳細については、次の記事を参照してください。 ブロワーモーターのアプリケーションノート .
モーターの選択とファンカーブ
ファン カーブにより、設計点での BHP が得られます。モーターは少なくともその出力を継続的に供給できなければなりません。空気密度の変化、ベルトの摩耗、フィルターの負荷をカバーするには、モーターのサービスファクターまたは 10 ～ 15% の安全マージンを使用してください。モーターの銘板をよく読んでください。定格電力は電気入力ではなく、機械出力です。単相モーターの場合、始動トルクと運転トルクも、ファンが曲線点に到達するかどうかに影響します。
部分負荷状態では、ファンは電力が少ない低いポイントで動作することがあります。全負荷点に合わせたサイズの固定速度モーターは引き続き動作しますが、可変速ドライブが使用されていない場合は効率が低下する可能性があります。動作点に近い効率的なモーターを選択することは、エネルギーの無駄を減らし、ベアリングと絶縁体の寿命を延ばすことができるため、時間をかける価値があります。
低騒音環境向け静音運転空冷モータ YYK-50 部分負荷効率が重要な場合、このモーターの IE3 レベルのパフォーマンスと 35 デシベル未満の動作は寝室やオフィスに適しています。振動を低く抑えながら、適度な静圧のファン曲線とよく調和します。 製品を見る→ 騒音に敏感な環境では、モーターがファンブレードと同じくらい重要になることがあります。バランスの取れたベアリングを備えた静かに動作するモーターにより、ファン アセンブリ全体が快適に保たれ、通常はファンの曲線にかかる負荷がより滑らかになります。空冷器用途向けに、当社のエネルギー効率の高い空冷器モーターは、適度な静圧と低振動で連続使用できるように設計されています。
ファンカーブを読み取るときによくある間違い
ファンカーブの読み方は、実際には間違いやすいです。現場で最も頻繁に見られる問題は次のとおりです。
- システム曲線を使用せずにファン曲線を使用すると、実際の流量がなぜ異なるのか疑問に思います。
- 特にベルトやプーリーの交換後、間違った速度で圧力や動力を読み取る。
- コールド スタートやフィルターの汚れを考慮せず、設計ポイントのみをカバーするモーターを指定します。
- 流れの問題を解決するためにモーターを大型化すると、エネルギーコストが増加し、ファンシャフトに過負荷がかかる可能性があります。
- 空気密度と温度が曲線に影響を与えることを忘れています。海面レベルで定格されたファンは、高地での圧力が低くなります。
ファンカーブに関するよくある質問
ファン曲線上の最適な動作点はどれですか?
最適な動作点は、効率曲線のピーク付近です。メーカーによってはこれを推奨ポイントとしてマークしている場合もあります。システム設計者に任せる場合もあります。設計フローが最高効率点からかけ離れている場合は、別のファン速度または別のインペラ サイズを検討してください。
ファンがカーブの右側に向かうのはなぜですか?
右側の点は、実際の空気流量が予想より高く、静圧が予想より低いことを意味します。これは通常、システム抵抗が計算値よりも低いためです。隙間を埋めるには、ダクトの摩擦を増やすか、ダンパーを閉じるか、速度を調整します。
ファンカーブを使用してモーターを選択するにはどうすればよいですか?
全負荷空気流量で BHP を読み取ります。安全率1.1～1.2を乗じて次の標準モータサイズを選定してください。特にファン曲線の動作点付近に電力ピークがある場合は、モーターの破壊トルクが十分であることを確認してください。
ファンの法則は何に使用されますか?
ファンの法則は、速度やサイズが変化したときにファン曲線がどのように変化するかを予測します。 They are the fastest way to calculate new performance after changing the motor speed, and they help determine whether an existing motor can drive a changed fan load.
いくつかのグラフで練習したら、ファン カーブを読むのはすぐに頭の体操になります。 Start with the design airflow, use the static pressure curve to check available pressure, confirm the BHP for the motor, and always compare the fan curve to the system curve.この単純な手順により、インストール時の予期せぬ作業が軽減され、実際に業務に適合するコンポーネントを指定するのに役立ちます。 If you are working on a new motor selection or troubleshooting a noisy, weak, or overheating fan, a correct reading of the fan curve will point you in the right direction.アプリケーション固有の質問については、 弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせください ファンのデータと動作条件を含めます。
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