چکیده : سیستم کاهش دور تسمه برج خنک کننده، قطعه‌ای است گرد شامل یک پولی (چرخ یا قرقره Pulley) و شفت که سرعت دورانی الکتروموتور را به سرعت دورانی پایین تر تبدیل کرده و به پروانه منتقل می نماید. الکتروموتور برج خنک کننده به طور معمول با سرعت دورانی ۱۴۵۰ دور در دقیقه تهیه می شود. انتقال مستقیم این دور بالا به پروانه موجب شکست پروانه خواهد شد. بنابراین باید این سرعت دَوران بالا به سرعت دوران کمتر کاهش داد و به پروانه منتقل نمود.
سیستم کاهش دور در برج خنک کننده یکی از متداول ترین نوع انتقال قدرت در سیستم های مرتبط با فن کولینگ تاور و هوادهی می باشد. تجهیزات متنوعی نیز در صنعت سرمایشی و گرمایشی ارتباط مستقیمی با این سیستم انتقال قدرت و یا کاهش دور قرار دارند که از جمله می توان به اگزاست فن، بلوئر فن، برج خنک کننده، هواساز و رادیاتورهای هوا خنک اشاره نمود.
سیستم کاهش دور تسمه برج خنک کننده، قطعه‌ای است گرد شامل یک پولی (چرخ یا قرقره Pulley) و شفت که سرعت دورانی الکتروموتور را به سرعت دورانی پایین تر تبدیل کرده و به پروانه منتقل می نماید. الکتروموتور برج خنک کننده به طور معمول با سرعت دورانی ۱۴۵۰ دور در دقیقه تهیه می شود. انتقال مستقیم این دور بالا به پروانه موجب شکست پروانه خواهد شد. بنابراین باید این سرعت دَوران بالا به سرعت دوران کمتر کاهش داد و به پروانه منتقل نمود. تعداد زیادی از دستگاه های صنعتی، این تغییر سرعت دورانی را به وسیله نسبت چرخ ها انجام می دهند. برخی از کولینگ تاورها نیز کاهش سرعت دوران را بوسیله گیربکس برج خنک کننده اعمال می کنند.
در برج های خنک کننده نیروی لازم جهت گردش فن یا پروانه از یک الکتروموتور تامین می گردد. به دلیل کاهش هزینه ها، معمولاً الکتروموتورها دارای دورموتور بالاتر از ۹۵۰ دور می باشند . در برج های خنک کننده با ظرفیت پایین ، شاید انتقال این دور به فن به صورت مستقیم (کوپل مستقیم – دایرکت درایو) مشکل ساز نباشد، ولی در برج های خنک کننده با ظرفیت های بالاتر، افزایش این دور باعث وارد آمدن صدمات بسیاری به پره های فن، بلبرینگ ها و همچنین بدنه برج خنک کننده شده و در نهایت نیاز به سیستم کاهنده دور در برج خنک کننده خواهد بود. سرعت زاویه ای مناسب پروانه برج خنک کننده با توجه به ظرفیت و قطر آن، مقداری در محدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ دور بر دقیقه تعریف می شود. بنابراین یکی از مهمترین آیتم های مورد توجه در مبحث انتقال قدرت کاهش دور موتور به وسیله یک سیستم کاهنده دور، به حد مجاز می باشد.
انواع کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده
- کاهش دور تسمه ای طرح V ساده
- کاهش سرعت تسمه ای دندانه دار
کاهنده دور نوع تسمه ساده (V belt)، یکی از پرکاربردترین انواع کاهنده تسمه و پولی می باشد که تسمه های این مدل با دو نوع عرض کوتاه b و عرض زیاد a استفاده می شود. در این میان، تسمه b بیشترین استفاده را در انواع برج خنک کننده دارا می باشد. تسمه سایز b54 و سایز b65 و سایر سایزهای بزرگتر معمولاً در سیستم های کاهش دور دو تسمه، سه تسمه و بالاتر کاربرد دارند.
سیستم های کاهش دور در فن برج خنک کننده
سیستم های کاهش دور در فن برج خنک کننده به دو دسته تقسیم می شوند:
کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده
در سیستم کاهش دور تسمه ایی برج های خنک کن، کاهش دور از دو پولی با اندازه های مختلف استفاده می شود. چون معمولاً دور موتور سیستم هوادهی ۱۴۵۰ دور بردقیقه است، لازم است با بهره گیری از اصول کاهش دور دورموتور را به ۰.۲۵ درصد خود (۴/۱) کاهش داد. پولی کوچک روی محور الکتروموتور نصب می شود و پولی بزرگ روی بخش هاب فن قرار می گیرد. پولی ها یک یا چند شیار دارند و بوسیله تسمه و به شکل V به یکدیگر متصل می شوند. این سیستم کاهش دور در برج های خنک کننده کوچک تا متوسط و توان مصرفی کم تر از hp 50 دارای کاربرد بسیار مناسب است.
در صورت طراحی دقیق، نصب صحیح و نگهداری مناسب، یک سیستم کاهش دور تسمه ای برج خنک کننده سال ها بدون مشکل می تواند کار کند.
کاهش دور گیربکسی برج خنک کننده
سیستم کاهش دور گیربکسی در برج های خنک کننده که توان مصرفی آن ها بالاست بهتر است از سیستم کاهش دور گیربکسی استفاده شود. حداقل توان جهت استفاده از سیستم گیربکس کاهش دور، hp 5 می باشد. گیربکس نوع هلیکال و دنده ای دارای حداقل افت توان می باشند و به صورت وسیعی در سیستم های انتقال قدرت و کاهش دور برج خنک کننده استفاده می شوند. گیربکس های نوع مارپیچی به صورت محدود در سیستم کاهش دور برج خنک کننده به کار گرفته می شوند. بسته به نسبت کاهش دور ممکن است از گیربکس واحد و یا چند مرحله ای استفاده شود. برای فن های بزرگ که دارای سرعت زاویه ای پایینی هستند و توان مصرفی آنها بیش از hp 75 است، بهتر است از دو گیربکس جهت انتقال قدرت و کاهش دور استفاده شود.
اهمیت کاربرد کاهش دور در برج خنک کننده
سیستم کاهش دور و کاهنده سرعت چرخشی در کولینگ تاور یکی از مهمترین اجزا و قطعات برج خنک کننده مداربسته و مدار باز می‌باشد که در بخش هوادهی و هوارسانی مشغول انجام وظیفه می باشد. اهمیت این بخش زمانی مشخص خواهد شد که با نصب اصولی و استاندارد سبب افزایش طول عمر پروانه و سهولت در چرخش فن خواهد گردید. در این سیستم هر چه قطر پروانه بیشتر باشد، باید سرعت دوران پروانه کاهش یابد. بنابراین هر چه طراحی سرعت دوران پروانه کمتر باشد استهلاک فن کاهش می‌یابد و سرانجام سر و صدا کمتر شده و عمر آن نیز بالا می رود.
کارایی هرزگرد در کاهش دور برج خنک کننده
سیستم کاهنده دور مدل تسمه ای بخاطر گردش پیرامون محور دینام حول افق تنها تحت تنش های کششی حاصل شده از چرخش محور الکتروموتور قرار دارد. یعنی نیروی کششی ضربه زننده بوسیله الکتروموتور برج خنک کننده توسط هرزگرد دمپ می شود. هرز گرد نقطه مقابل موتور جای گرفته و نیروهای کششی حول محور ساعتگرد دینام را طی یک گردش معکوس دفع خواهد کرد. از مهمترین کاربردهای هرزگرد در کاهش دور کولینگ تاور می توان مواردی نظیر افزایش طول عمر بلبرینگ بخش پولی فن، پایین آمدن مقدار سطح دسیبل صدای تولیدی برج فایبرگلاس، بالا رفتن طول عمر موتور طی کمتر شدن نیروی وارده بر شفت، کاهش میزان سطح ارتعاشات حاصل شده از انتقال قدرت موتور به فن را نام برد.
نکات مهم در طراحی و انتخاب کاهش دور برج خنک کننده
شرکت های تخصصی باتجربه ای وجود دارند که علاوه بر ساخت انواع کولینگ تاور طراحی قطعات مختلف آنها، نظیر کاهنده دور برج خنک کننده را نیز انجام می دهند. مهندسان فنی این شرکت های تولیدی، هنگام طراحی انواع سیستم های کاهش دور نکات ذیل را مد نظر قرار می دهند:
- محاسبات صحیح توان یا مولد الکتریکی الکتروموتور برای تامین گشتاور احتیاجی جهت چرخش فن کولینگ تاور
- تعیین سرعت نامی پروانه برج خنک کننده
- توجه به نوع سیستم هوادهی یعنی آکسیال یا سانترفیوژ بودن
- برآورد فشار استاتیکی دینامیکی مورد نیاز فن
- محاسبات دقیق نسبت دور خروجی از طریق فرمول های مرتبط
- مد نظر قرار دادن نوع برج خنک کن فایبرگلاس و جهت گذر جریان هوا
- بر اساس شرایط طراحی انتخاب مدل تسمه پولی یا گیربکسی