Аспирационные системы: виды, устройство, критерии выбора установки

Производственные процессы нередко сопровождаются выделением пылеобразных элементов или газов, которые загрязняют воздух в помещении. Проблему помогут решить аспирационные системы, спроектированные и монтированные в соответствии с нормативными требованиями.

Разберемся, как работают и где применяют такие устройства, какие бывают виды воздухоочистительных комплексов. Обозначим главные рабочие узлы, опишем нормы проектирования и правила установки аспирационных систем.

Как это работает

Загрязнение воздуха — неизбежная часть многих производственных процессов. Чтобы соблюсти установленные санитарные нормы чистоты воздуха, используют процессы аспирации. С их помощью можно эффективно удалять пыль, грязь, волокна и другие подобные примеси.

Аспирация представляет собой засасывание, которое осуществляется путем создания в непосредственной близости от источника загрязнений области пониженного давления.

Чтобы создавать такие системы, необходимы серьезные специальные знания и практический опыт. Хотя работа средств аспирации тесно связана с функционированием вентиляционных систем, не всякий специалист по вентиляции справится с проектированием и монтажом оборудования этого типа.

Для достижения максимальной эффективности комбинируют методы вентилирования и аспирации. Вентиляционная система в производственном помещении должна быть оборудована приточно-вытяжным комплексом, чтобы обеспечить постоянное поступление свежего воздуха снаружи.

Аспирация широко применяется в таких областях промышленности:

• дробильное производство;
• обработка древесины;
• изготовление потребительской продукции;
• прочие процессы, которые сопровождаются выделением большого количества вредных для вдыхания веществ.

Обеспечить безопасность сотрудников стандартными средствами защиты удается далеко не всегда, и аспирация может стать единственной возможностью наладить безопасный производственный процесс в цеху.

Аспирационные установки предназначены для эффективного и быстрого удаления из воздуха различных мелких загрязнений, которые образуются в процессе промышленного производства

Удаление загрязнений с помощью систем этого типа выполняется по специальным воздуховодам, которые имеют большой угол наклона. Такая позиция позволяет предотвратить появление так называемых зон застаивания.

Мобильные вентиляционно-аспирационные установки просты в монтаже и эксплуатации, они прекрасно подходят для небольших предприятий или даже для домашней мастерской

Показателем эффективности работы такой системы считают степень невыбивания, т.е. соотношения количества загрязнений, которые были удалены, к массе вредных веществ, не попавших в систему.

Различают два типа систем аспирации:

• модульные системы — стационарное устройство;
• моноблоки — мобильные установки.

Кроме того, аспирационные системы классифицируют по уровню напора:

• низконапорные — менее 7,5 кПа;
• средненапорные — 7,5-30 кПа;
• высоконапорные — свыше 30 кПа.

Комплектация аспирационной системы модульного и моноблочного типа отличается.

Пояснения к схеме: 1 — источник выделения пали (зерноперерабатывающее оборудование), 2 — зонт, 3 — центробежный вентилятор, 4 — воздуховоды, 5 — циклон, 6 — бункер для сбора пыли (+)

Моноблоки состоят из таких элементов:

• вентилятор;
• сепаратор;
• накопитель отходов.

Сепаратор представляет собой фильтр для очистки воздуха проходящего через устройство. Накопитель отходов может быть как стационарным, т.е. встроенным в моноблок, так и съемным.

Такой агрегат можно приобрести уже готовым и просто установить в подходящем для выполнения аспирационных процедур месте. При этом их не сложно подключить к имеющимся централизованным системам.

Модульные системы сложнее в монтаже и обходятся дороже, но их использование значительно эффективнее, чем при применении моноблочных конструкций. Такие системы не бывают типовыми, сначала их проектируют с учетом конкретных условий и задач.

При этом учитывается целый ряд факторов:

• характеристики производственного помещения;
• особенности технологического процесса;
• качества транспортируемой среды и т.п.

Обычно это централизованная система, которая состоит из набора воздуховодов и всасывающего блока. Для крупных предприятий может быть использована система не с одним, а с двумя или большим количеством таких блоков.

Материал воздуховодов может быть различным, в зависимости от характера и количества загрязнений, которые предполагается по ним транспортировать.

Отсос и укрытие монтируется максимально близко к зоне, из которой будут удаляться загрязнения, но он не должен мешать персоналу выполнять рабочие обязанности

Самыми прочными считаются конструкции из черного металла, но они же и наиболее дорогие. В любом случае отдельные участки воздушной магистрали герметично соединяют с помощью фланцев, скрепленных болтами.

Среди достоинств систем аспирации можно отметить:

• относительную простоту конструкции;
• совместимость с различными видами производственного оборудования;
• безопасность для окружающей среды;
• возможность автоматизации работы;
• повышение пожарной безопасности помещения и т.п.

К недостаткам таких установок относят, прежде всего, повышение затрат на электроэнергию, особенно, при неправильном проектировании, а также малую устойчивость металлических воздуховодов к износу. Эти моменты следует учитывать при выборе подходящей конструкции.

Почему необходимо проектирование

Для создания модульной системы аспирации проектируют установку следующих элементов:

• местного отсоса;
• наклонных воздуховодов;
• системы фильтров;
• высоконапорного вентилятора и т.п.

В качестве местного отсоса могут быть использованы различные модели устройств, например, бортовой отсос, конструкции типа “зонт”, “укрытие” и другие. Воздуховоды прокладывают от места забора отходов до точки из перемещения в наружное пространство.

Фильтрационная система может предполагать как удаление очищенных воздушных масс из помещения, так и возврат их обратно после фильтрации к месту забора.

Стационарные системы аспирации на крупных предприятиях — это большие сооружения, которые следует проектировать с учетом особенностей помещения, характеристики загрязнений, конфигурации вентиляционной системы и многих других показателей

Перед составлением проекта аспирационной установки необходимо провести техническую экспертизу состояния объекта. На этом этапе можно выявить и устранить недостатки системы. Подобной же проверке можно подвергнуть и уже существующие системы вентилирования и аспирации.

Эффективность аспирации во многом зависит от объемов воздуха, которые проходят через воздуховоды за единицу времени. Чем больше этот показатель, тем дороже обходится монтаж конструкции, а также расходы на ее эксплуатацию.

Если подобрать компоненты системы правильно, то затраты, как начальные, так и эксплуатационные, можно существенно снизить.

Стационарная система аспирации состоит из множества модулей и элементов, конфигурация которых подбирается отдельно для каждого предприятия, чтобы обеспечить максимальную эффективность (+)

Это включает выбор подходящего устройства для отсоса воздуха, грамотные расчеты по распределению приточного воздуха и т.п. В результате нагрузка на систему снизится, фильтры будут реже требовать очистки, ресурс работы вентиляторов повысится и т.д.

Некоторые владельцы промышленных мощностей при подборе системы очистки идут по пути наименьшего сопротивления. Они отталкиваются от параметров установки циклонного типа, просто сообщив поставщику условия ее функционирования: расход воздуха и характер загрязнений.

В результате они получают устройство, производительность которого подобрана по таблицам без учета прочих параметров. Опытные проектировщики утверждают, что такой подход обычно приводит к повышенным расходам и снижению эффективности работы оборудования.

Стоимость циклонной установки тем выше, чем больше объемы воздуха, которые через нее перемещаются. Если оптимизировать уже существующую систему воздухораспределения, то можно подобрать отсосы и фильтры, которые дадут необходимый эффект при меньшем расходе воздуха.

Такое оборудование обойдется дешевле, экономия может составить примерно треть от общей суммы расходов. Именно поэтому перед выбором оборудования для системы аспирации следует позаботиться о технической экспертизе и пригласить опытных проектировщиков.

Особенности монтажа таких конструкций

Поскольку по воздуховодам аспирационных систем транспортируются значительные объемы загрязнений, то к таким конструкциям предъявляются и повышенные требования по прочности, в отличие от приточных вентиляционных систем.

Для их изготовления используют сталь толщиной от 1,2 до 5,0 мм, а для фасонных частей рекомендуется взять сталь, толщина которой больше на 1,0 мм, чем материал воздуховода.

Для воздуховодов аспирационных систем следует использовать прочную листовую сталь, не менее 1,2 мм толщиной. Разъемные соединения облегчат процесс очистки системы от загрязнений

Запрещается крепить аспирационные воздуховоды хомутами на подвеске. Допускается только использование хомутов, закрепленных с помощью кронштейнов, в некоторых случаях в качестве крепления используют цепи.

Максимальное расстояние между кронштейнами должно составлять три метра для труб диаметром более 40 мм и четыре метра — при диаметре конструкций 400 мм или меньше. Эти параметры обеспечат достаточную прочность конструкции и снизят риск обрыва воздуховодов в процессе эксплуатации.

Еще одна особенность аспирационных воздуховодов состоит в том, что их довольно часто приходится разбирать, чтобы очистить от скопившихся на стенках загрязнений. Кроме того, в результате быстрого износа отдельные элементы приходится периодически заменять.

По этой причине рекомендуется использовать для монтажа конструкций быстроразъемные элементы соединения, а не традиционные фланцы, которые от частой разборки-сборки быстро выходят из строя.

Чтобы в конструкции системы аспирации не скапливались загрязнения, необходимо придать воздуховодам правильный уклон, который зависит от расчетной скорости перемещения воздушных масс

Для регулировки потоков воздуха используют косые шиберы, которые демонстрируют меньшее сопротивление потоку и лучше препятствуют скоплению загрязнений. Применение регулировочных дроссельных клапанов в системах аспирации не рекомендуется. Очень важно, чтобы воздуховоды были расположены под правильным углом.

Положение конструкции зависит от заданной скорости потока воздуха, которая определяется характером удаляемых загрязнений. Так, чтобы обеспечить скорость около 20 м/с, нужен уклон в 60°, для скорости 45 м/с — угол менее 60° и т.д.

Если характер загрязнений позволяет прогнозировать накопление в воздуховодах липкой пыли, то такие системы промышленной аспирации рекомендуется изначально проектировать с расчетом на максимальную скорость перемещения воздушных масс.

В небольших аспирационных системах для устройства отсосов может быть использован полиэтиленовый шланг подходящего диаметра. Это удобный, но не слишком прочный элемент, который со временем придется заменить

Чтобы облегчить процесс очистки конструкции, внутрь воздуховодов вставляют специальные вкладыши из пленки, бумаги и других подходящих материалов. Обычные бытовые и даже некоторые промышленные вентиляторы для систем аспирации не подходят, даже если обладают достаточно высокой производительностью.

Нужны устройства с повышенной устойчивостью к износу, которые могут длительное время работать под высокой нагрузкой без перебоев.

Распространенная проблема для низкоэффективных систем аспирации — потери воздуха. Чтобы предотвратить это явление, специалисты рекомендуют выбирать вентиляторы с некоторым запасом мощности. Потери воздуха на практике могут достигать 30% по сравнению с расчетными данными.

Неправильный выбор местного отсоса может отрицательно сказаться на всей системе. Нельзя выбирать такой элемент без учета особенностей технологического процесса.

В одних случаях будет эффективно укрытие типа “зонт”, в других — “витрина”, вытяжной шкаф, кабина и т.п. Этот момент в обязательном порядке следует согласовать с технологом на конкретном производстве.

Большая часть аспирационных установок расчитана на перемещение очищенного воздуха в атмосферу, но иногда такие воздушные массы возвращают в производственное помещение (+)

Для грубой очистки воздуха от пыли используют пылевые мешки, бесперегородочные пылевые камеры, обункерованные газоходы, сухие циклоны и другие подобные устройства в зависимости от характера пыли.

Для средней очистки часто используют скрубберы, а тонкая очистка выполняется с помощью набора средств, который может включать электрофильтр циклонного типа и рукавный фильтр, в некоторых случаях используется высоконапорная труба Вентури или другие подходящие агрегаты.

Почему возникают проблемы

Даже при наличии системы аспирации в производственном помещении, нужно периодически проверять уровень содержания загрязнений в воздухе. Бывает так, что система работает в штатном режиме, фильтры в порядке, но загрязненность воздуха остается слишком высокой.

Причиной недостатков могут оказаться некоторые явления:

• пыль, скопившаяся в воздуховодах;
• низкая производительность вытяжного вентилятора;
• слишком большой расход воздуха;
• недостаточный приток свежих воздушных масс.

Если в каналах воздуховодов скапливается большое количество пыли, это говорит о том, что в проекте изначально были заложены слишком низкие скорости перемещения воздушных масс. Другая причина этого явления — огрехи в конфигурации элементов системы аспирации.

Препятствовать своевременному удалению частичек пыли из системы может наличие чрезмерно крутых поворотов, участков с малым уклоном, отсутствие достаточного количества люков очистки и т.п.

Если система аспирации спроектирована и/или смонтирована с огрехами, она будет испытывать повышенные нагрузки и вскоре придет в негодность

Неправильный монтаж или ошибки могут вызвать слишком высокие потери воздуха в системе, что приводит к общему снижению производительности устройства. Утечка воздушных потоков может происходить и в результате неправильной работы системы фильтрации. По этой причине при расчетах рекомендуется закладывать достаточный процент на такие потери.

Если через систему проходит достаточное количество воздуха, но работа системы все же не демонстрирует ожидаемой эффективности, возможно, следует пересмотреть проектирование местного отсоса-укрытия.

Он должен быть расположен так, чтобы собирать максимальное количество загрязнений, препятствуя их попаданию в воздух помещения. Это сооружение проектируется таким образом, чтобы оно не мешало работе и передвижению персонала.

Перед составлением проекта стационарной системы аспирации необходимо провести техническую экспертизу производственного помещения, чтобы определить размеры воздухообмена и основные параметры системы (+)

Если в помещение не поступает достаточное количество свежего воздуха, то его будет не хватать для работы аспирационной системы. Чтобы компенсировать повышенную эффективность воздухообмена, в производственном помещении монтируют приточную вентиляцию с рекуперацией.

В горячих цехах подогрев поступающего снаружи воздуха не нужен, достаточно сделать проем в стене и закрыть его заслонкой.

Выводы и полезное видео по теме

Здесь представлен обзор распаковки и монтажа мобильной системы аспирации RIKON DC3000 для деревообрабатывающей промышленности:

В этом ролике продемонстрирована стационарная система аспирации, используемая при производстве мебели:

Системы аспирации — современный и надежный способ очистки воздуха в промышленных помещениях от опасных загрязнений. Если конструкция правильно спроектирована и смонтирована без ошибок, она продемонстрирует высокую эффективность при минимальных затратах.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме аспирационных систем? Пожалуйста, оставляйте комментарии к публикации. Форма для связи находится в нижнем блоке.