風量と静圧に基づいて産業用ファンを選択するにはどうすればよいですか?

どのくらいの量の空気を移動させる必要があるか?

そして：

ファンはどれくらいの圧力に耐える必要がありますか?

これら 2 つの要件は、産業用ファンの基本的な負荷点を定義します。気流は必要な空気またはガスの移動量を示し、静圧はファンがシステム内で克服しなければならない抵抗を表します。

空気流量は十分でも圧力が不十分なファンでは、設置後に必要なパフォーマンスが得られません。一方、過剰な圧力容量を選択すると、不必要なエネルギー消費、機器コストの上昇、またはファン曲線の望ましい部分から外れた動作につながる可能性があります。

正しいアプローチは、最初に実際のシステム要件を決定し、次にその要件に一致するパフォーマンス曲線を持つファンを選択することです。

1. まず必要なエアフローを決定します

風量は通常、m3/h、m3/s、または CFM で表されます。

必要なエアフローは、ファンが何を達成することが期待されるかによって異なります。

たとえば、産業用排気システムでは、プロセスの熱や汚染された空気を除去するために特定の空気流が必要になる場合があります。集塵システムには、ダクトを通して塵を捕らえて輸送するのに十分な空気の流れが必要です。材料搬送システムでは、プラスチックフレークやその他の軽量材料を移動させるために特定の搬送速度が必要な場合があります。

したがって、エアフローは、単に利用可能な最大のファンを選択するのではなく、プロセス要件に基づいて決定される必要があります。

ファンを選択する前に、次のことを決定してください。

必要な通常のエアフロー

予想される最小および最大のエアフロー

営業時間

エアフローに影響を与える可能性のあるプロセスの変更

空気の流れを一定に保つ必要があるか、それとも調整できるか

システムに定義された設計エアフローがある場合、この値がファン選択の開始点になります。

2. 静圧要件の計算

気流だけでは、どの産業用ファンが適しているかわかりません。

ファンは、完全な空気処理システムによって生じる抵抗も克服する必要があります。{0}}

静圧力損失は次の原因で発生する可能性があります。

• 直線ダクト
• 肘と曲がり
• フィルター
• ダンパー
• スクラバー
• 熱交換器
• サイレンサー
• 集塵機
• プロセス装置
• 入口と出口の制限

これらのコンポーネントの合計抵抗は、ファンの圧力要件に影響します。

AMCA ガイダンスでは、ファンを選択する前に、システム効果の損失やその他の関連する圧力損失を考慮することを推奨しています。{0}

これが、単に「20,000 m3/h」を供給できるファンを求めるだけでは十分ではない理由の 1 つです。

メーカーはまた、どの圧力で空気流を供給する必要があるかを知る必要があります。

3. デューティポイントを形成する気流と静圧

気流と圧力が決定されると、それらをファンのデューティポイントとして扱うことができます。

たとえば、システムには次のものが必要になる場合があります。

風量: 20,000 m3/h

静圧：2,000Pa

したがって、ファンは、低抵抗条件下で単純に 20,000 m3/h を達成するのではなく、この組み合わせで動作できる必要があります。-

一般的なファンの性能曲線では、気流が横軸に、圧力が縦軸に表示されます。必要なエアフローと圧力によって、選択したファンが動作する必要があるポイントが定義されます。

これは、産業用遠心ファンを選択する際に理解する必要がある最も重要な概念です。

4. ファンのパフォーマンス曲線を理解する

ファンの性能曲線は、特定のファン速度でさまざまな空気流量でファンが生成できる圧力を示します。

曲線を使用するには、水平軸上の必要な空気流から始めて、ファン圧力曲線に達するまで垂直に移動します。次に、水平方向に移動して、対応する圧力を決定します。

曲線が必要なデューティポイントを通過する場合、ファンはその動作速度で指定された空気流量と圧力を満たすことができる可能性があります。

ただし、選択はそこで終わってはいけません。

以下も確認してください。

• ファン速度
• モーター出力
• ファン効率
• 動作範囲
• インペラの種類
• 空気密度
• 騒音要件
• 駆動配置

したがって、ファン曲線は、「最大風量」などの単一のカタログ値よりもはるかに有用な情報を提供します。

5. 動作点は最大エアフローよりも重要です

よくある間違いの 1 つは、産業用ファンを最大風量に基づいて比較することです。

例えば：

ファン A: 最大風量 30,000 m3/h

ファン B: 最大風量 25,000 m3/h

ファン A の方が良い選択のように見えるかもしれません。

しかし、用途が 2,000 Pa で 20,000 m3/h を必要とする場合、比較は不完全です。

ファン A は非常に低圧でのみ 30,000 m3/h を生成できますが、ファン B は必要な 2,000 Pa で 20,000 m3/h を生成できます。

したがって、重要な数値は最大空気流量ではありません。

実際の動作点における空気流量と圧力です。

6. ファン曲線をシステム曲線と一致させる

ファンとダクトシステムは連動します。

システムには独自の抵抗特性があり、ファンには独自の性能曲線があります。実際の動作点は、2 つの曲線が交差する場所に発生します。

これは、設置後にファンが単純なカタログ仕様から予想されるものとは異なる空気流を生成する理由を説明しています。

実際のダクト抵抗が推定値よりも高い場合、動作点がより低い空気流方向にシフトする可能性があります。

システム抵抗が予想よりも低い場合、空気流量が設計値よりも高くなる可能性があります。

つまり、ファン自体が風量を決定するわけではありません。

最終的なエアフローは、ファンとシステム全体の間の相互作用の結果です。

7. 静圧と全圧を混同しないでください

静圧と全圧は関連していますが、互換性はありません。

ファンの全圧力には速度圧力成分が含まれますが、静圧成分は含まれません。- AMCA は、ファンの性能をシステム要件に適合させる場合には、適切な圧力定義を使用する必要があると述べています。

これは、さまざまなエンジニア、機器サプライヤー、またはプロジェクトから仕様を受け取る場合に重要です。

ファンを選択する前に、次のことを確認してください。

指定圧力は静圧ですか、それとも全圧ですか？

また、圧力がどこで測定され、システムの圧力損失がどのように計算されたかも確認してください。

ここで不一致があると、紙の上では正しいように見えても、実際のシステム要件を満たしていないファンが選択される可能性があります。

8. 気温と密度を考慮する

必要な風量と圧力も実際のガス条件で評価する必要があります。

温度によりガス密度が変化します。高温ガスは通常、標準温度の空気より密度が低く、ファンのパフォーマンスと電力計算に影響します。-

以下を含むアプリケーションの場合:

• 炉排気
• ボイラーシステム
• 熱風-システム
• 高温プロセスガス-
• 排ガス処理

ファンの選択を要求する場合は、動作温度を指定する必要があります。

高度も空気密度に影響を与えるため、ファンのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。 AMCA は、ファンを選択する際に考慮すべき重要な条件の 1 つとして空気密度を特定しています。

このため、製造者がガスの温度と密度の条件を把握していなければ、「2,000 Pa で 20,000 m3/h」という数値はまだ不完全です。

9. 必要なデューティポイントでのファン効率を確認します。

2 つのファンは両方とも必要な空気流量と圧力を満たしますが、効率は異なります。

ファンが毎日何時間も動作する場合、この差は機器の耐用年数を超えて大きくなる可能性があります。

ファンの効率は、ファンが性能曲線上のどの位置で動作するかに強く関係しています。

考えられるファンのモデルを比較するときは、次の点を確認してください。

業務現場での効率化

モーター出力

ファン速度

予想される営業時間

制御方法

最低購入価格が、運用期間全体を通じて必ずしも最低コストのソリューションであるとは限りません。{0}

大規模なシステムや継続的に稼働するシステムの場合、エネルギー消費には特に注意が必要です。

10. ピーク圧力領域に近すぎる選択を避ける

ファンは技術的には必要な圧力に達している可能性がありますが、デューティポイントが性能曲線の不安定部分に近すぎる場合は、依然として不適切な選択となります。

AMCA は、ファンがピーク圧力点の左側で不安定性を示す可能性があることを指摘しており、メーカーが特に承認していない限り、この領域での動作を避けることを推奨しています。{0}

これが、経験豊富なファン エンジニアが単に次のことを尋ねない理由の 1 つです。

「このファンは必要な圧力に達することができますか?」

彼らは次のようにも尋ねます。

「必要な動作点はファン曲線のどこに位置しますか?」

この違いは、さまざまなファン サイズやインペラの設計を比較するときに重要です。

11. 実際のデューティポイントに基づいてファンサイズを選択します

エアフローと圧力が確立されると、いくつかのファン モデルが技術的に要件を満たすことができる可能性があります。

最終的な選択では、次のことが考慮されます。

• ファンサイズ
• インペラの設計
• ファン速度
• モーター出力
• 効率
• 駆動配置
• 設置スペース
• ノイズ
• メンテナンス要件
• 予想される動作範囲

一部の用途では、低速で動作する大型のファンが利点となる場合がありますが、設置スペースが限られている場合には、高速で動作する小型のファンの方が適している場合があります。

最大または最小のファンが最良の選択であるという普遍的なルールはありません。

正しい選択とは、適切な動作特性を備えた必要なデューティポイントを提供するものです。

12. 産業用ファンのメーカーに提供すべき情報は何ですか?

ファンの見積もりや技術的な推奨事項をリクエストする場合は、希望するエアフロー以上のものを提供してください。

有用な仕様には以下を含める必要があります。

パラメータ	例
気流	20,000 m³/h
静圧	2,000Pa
ガス	空気・排ガス・プロセスガス
温度	80度
ほこり	きれいな空気 / ほこりの多い空気-
営業時間	16時間/日
電源	380V、50Hz、3相
速度制御	固定速度 / VFD
インストール	屋内/屋外
応用	排気・集塵・排ガス処理

高温、粉塵、腐食性、または材料を搬送する用途では、ガスまたは材料に関する追加情報を提供する必要があります。{0}{1}

これにより、メーカーは単純なエアフロー定格を超えてファンを評価するのに十分な情報が得られます。

実用的な例

産業用排気システムには次のものが必要だとします。

風量: 15,000 m3/h

静圧：1,500Pa

選択プロセスは次のようになります。

ステップ 1: 15,000 m3/h が必要な設計空気流量であることを確認します。

ステップ 2: ダクト、エルボ、フィルター、ダンパー、およびプロセス機器による圧力損失を計算します。

ステップ 3: 指定された動作条件下で必要な合計圧力が約 1,500 Pa であることを確認します。

ステップ 4: 利用可能な遠心ファンの性能曲線を確認します。

ステップ 5: 1,500 Pa で約 15,000 m3/h を提供できるモデルを特定します。

ステップ 6: 動作速度、モーター出力、効率を比較します。

ステップ 7: 動作点がファン曲線の適切な領域に位置していることを確認します。

ステップ 8: ガスの温度、密度、粉塵の状態、ドライブの配置、および設置要件を確認します。

これらのチェックを行った後でのみ、最終的なファン モデルを選択する必要があります。

最終的なポイント

エアフローのみに基づいて産業用ファンを選択するだけでは十分ではありません。

基本的な選択は、必要な空気流量 + 必要な圧力というデューティ ポイントから始める必要があります。

そこから、ファンの性能曲線を使用して、特定の遠心ファンが実際に要件を満たせるかどうかを判断できます。システム抵抗、空気密度、動作温度、ファン効率、インペラ設計、モーター出力、設置条件によって、そのファンが適切なエンジニアリング選択であるかどうかが決まります。

産業用換気、集塵、排ガス処理、ボイラー システム、高温排気、材料搬送では、必要な空気流量と圧力が大きく異なる場合があります。{0}

目標は、最大の風量定格を持つファンを選択することではありません。

目標は、システムの実際の条件下で、性能曲線上の適切な点で、必要な空気流量と圧力で動作するファンを選択することです。