Холодильные компрессоры с частотным управлением

Настоящая статья посвящена описанию преимуществ использования технологии частотного регулирования в холодильной технике для управления компрессорами.

Как показывают теория и практика, частотное регулирование элементов холодильной системы, обеспечивает максимальную гибкость и энергоэффективность. Большую часть времени холодильные системы работают с производительностью ниже номинальной, так как рассчитаны на пиковую нагрузку, которой система может никогда не потребовать. Винтовые компрессоры с регулировкой производительности золотниковым механизмом, поршневые компрессоры с управлением производительностью при помощи соленойдных клапанов и другие типы компрессоров работают в режиме «вкл»/«выкл». К сожалению, эти методы управления не обеспечивают максимально возможного сокращения потребления электроэнергии при снижении холодопроизводи-тельности.

Частотное регулирование компрессоров

При стандартном подходе к управлению компрессором скорость вращения электродвигателя не регулируется и зависит от частоты питающей сети, а так же от конструктивных особенностей двигателя (количества полюсов). Нагрузка на валу двигателя определяется произведением частоты вращения вала на крутящий момент. При постоянной скорости вращения, мощность двигателя определяется моментом нагрузки. В случае изменения скорости вращения, нагрузка на двигатель будет уменьшаться не только за счет снижения скорости, но и за счет уменьшения крутящего момента. Существует два вида нагрузки на двигатель: с постоянным и переменным моментом.

Объемные компрессоры (например, винтовые, поршневые, ротационные, спиральные) относятся к устройствам с постоянные крутящим моментом. Это означает, что крутящее усилие, необходимое для поворота вала, постоянно, то есть не зависит от скорости вращения. Таким образом, мощность на валу определяется рабочими условиями (давлением) и способом управления производительностью, влияющими на крутящий момент. В общем, снижение скорости вращения на 50% приводит к пропорциональному уменьшению мощности на валу двигателя на 50%. (Рис. 1).

Главные причины использования преобразователей частоты

Использование преобразователей частоты для управления холодопроизводительностью обеспечивает высокую эффективность регулирования компрессоров, вентиляторов и насосов.

Использование преобразователей частоты для управления винтовыми компрессорами позволяет:

• снизить потери мощности, связанные с регулированием производительности с помощью золотникового механизма или дросселирующего клапанов.

• уменьшить износ, связанный с работой золотникового механизма.

• поддерживать давление всасывания на необходимом уровне. Во избежание чрезмерного износа при использовании золотникового механизма зачастую предусматривается широкая нейтральная зона.

• уменьшить размеры компрессора при сохранении необходимой мощности.

Видео:Винтовой компрессор Almig Variable XP с частотным преобразователемСкачать

Для компрессоров, без средств регулирования производительности, изменение скорости вращения двигателя позволит исключить использование других малоэффективных методов управления (байпасирование, дросселирование и пр.).

Принцип работы преобразователя частоты с винтовым компрессором

Практически все винтовые компрессоры используют золотниковый клапан для разгрузки компрессора. Золотник перемещается по всей длине ротора, уменьшая длину области сжатия. Конструкция винтового компрессора показана на рис. 2. Несмотря на то, что данный метод управления обеспечивает бесступенчатую регулировку и достаточную степень управления давлением всасывания, в компрессоре возникают существенные потери мощности, связанные с работой золотниковым механизмом. При снижении нагрузки компрессора не происходит пропорционального уменьшение мощности (рис. 3).

Читайте также: Автомобильный компрессор как определить давление

В общем случае, эффективность работы компрессора при частичной нагрузке снижается по мере снижения давления всасывания или увеличения давления нагнетания. У компрессоров оборудованных экономайзером последний обычно отключается при снижении производительности ниже 75%. По этой причине, ниже 75% холодопроизводительности такие компрессоры работают с отключенным экономайзером.

По данным заводов-изготовителей, большинство винтовых компрессоров могут работать с пониженной до 50% скоростью вращения. Для обеспечения дальнейшего снижения производительности необходимо использовать золотниковый механизм. Сравнение эффективности двух способов регулирования производительности изображено на рис. 4. Наблюдается существенное повышение эффективности работы компрессора во всем диапазоне нагрузок.

Компрессор с преобразователем частоты показан на рис. 5.

На рис. 6 показана холодильная централь из нескольких компрессоров с преобразователем частоты, установленным на ведущем компрессоре. Все, кроме ведущего, имеют фиксированную скорость вращения.

Данный алгоритм управления основан на применении интеллектуальных частотных преобразователей VLT®. Этот тип частотных преобразователей может управлять холодильной централью, как с разомкнутым, так и с замкнутым контуром управления. Основной функцией интеллектуальных преобразователей частоты является подд3.е2ржание постоянного давления всасытания путем непрерывного регулирования скорости вращения ведущего компрессора.

Использование преобразователей частоты для управления скоростью вращения компрессора способствует росту COP (coefficient of performance, коэффициент полезного действия холодильной машины) системы и снижению энергопотребления. Сравнение эффективности различных способов регулирования производительности холодильных машин представлено на рис. 7.

Видео:Недорогой компрессор с частотником SCR30APM10 от ООО КомпрессорСнабСкачать

Расчет экономии электроэнергии при использовании преобразователя частоты:

Управление в режиме «включения»/«выключения»

COP = 1,878 — Q0 = 10 кВт
W= Q0/C0P= 10 кВт/ 1,878 = 5,324 кВт
E = W x t/2= 5,324 кВт x 0.5 ч = 2,662 кВт•ч

Непрерывная работа

COP = 2,441 — Q0 = 5 кВт
W= Q0/C0P= 5 кВт/ 2,441 = 2,049 кВт
E = W x т = 2,049 кВт x 1 ч = 2,049 кВт•ч
Экономия:
( 2,662 — 2,049) кВт-ч = 0,613 кВт•ч
Снижение энергопотребления:
0,613 кВт-ч/ 2,662 кВт-ч * 100 % = 23%

На рис.8 приведены расчеты экономии электроэнергии при использовании преобразователя частоты.

Расчет экономического эффекта при управлении винтовыми компрессорами с помощью частотно-регулируемого привода по сравнению с управлением золотниковым механизмом. Винтовые компрессоры, используемые в холодильных системах, делятся на два типа:

a) с золотниковым механизмом для изменения производительности

b) без управления производительностью

Несмотря на то, что золотниковый механизм обеспечивает разумное управление давлением всасывания, определенная часть энергии затрачивается на управление золотником.

Из графика (рис. 10) видно, что метод использования золотника не обеспечивает пропорциональное снижение энергопотребления при снижении производительности. При производительности 60%, компрессор с золотником потребляет примерно 80% энергии от номинального. В то же время, при управлении преобразователем частоты: с производительностью 60%, потребление энергии составляет приблизительно 60% от номинального.

Читайте также: Муфта компрессора кондиционера ниссан марч

Видео:Частотный преобразователь в компрессорахСкачать

Наш опыт работы с клиентом в Канаде при использовании винтовых компрессоров Mycom позволил получить следующие результаты:

(*основано на реальных измерениях).

Полагая, что среднегодовая холодо-производительность составляет 80% от номинальной, режим работы — 20 часов в день, 365 дней в году, получим следующее сравнение энергопотребления при регулировании золотником и преобразователем частоты:

С золотником:
267 кВт x 365 x 20 часов = 1 949 100 кВт-ч С частотно-регулируемым приводом: Потребление энергии на 15% ниже = 1 656 735 кВт-ч Экономия: 292 365 кВт-ч
Экономия средств (при стоимости 0,1 Евро / кВт-ч) = 29 236,5 Евро
Средняя стоимость с установкой частотно-регулируемого привода 315 кВт = 29 500 Евро Период окупаемости: 1 год.

Применение частотных преобразователей в промышленном холодильном оборудовании

Поршневые и спиральные компрессоры

Алгоритм работы

Система управления преобразователя частоты поддерживает заданное значение давления всасывания (температуры кипения) хладогента. Преобразователь частоты поддерживает давление на требуемом уровне путем изменения частоты вращения электродвигателя, тем самым плавно регулируя производительность компрессора. Такой режим работы особо актуален при значительно изменяющейся нагрузке на холодильную систему.

Преимущества

Широкий диапазон изменения производительности, особо актуальный для систем с одним компрессором и несколькими потребителями

Увеличение ресурса за счет снижения количества пусков/остановов компрессора

Возможность увеличения производительности компрессора путем увеличения частоты вращения двигателя от 20% и выше

Отсутствие механических устройств регулирования производительности

Плавный пуск компрессора, защита электродвигателя от перегрузки, перегрева

Видео:Промышленные холодильные компрессоры.Скачать

Уменьшение риска гидроудара

Возможность использования одного компрессора с изменяемой частотой вращения для поддержания точного давления кипения многокомпрессорной холодильной машины

Возможность управления холодильной машиной до трех компрессоров посредством одного преобразователя частоты (два компрессора включаются ступенчато).

Винтовой компрессор

Алгоритм работы

Принцип управления винтовым компрессором аналогичен другим типам холодильных компрессоров. Однако, в большинстве случаев такие установки снабжены регуляторами производительности. Исследования показывают, что эффективность регулирования производительности винтового компрессора золотником, по сравнению с применением преобразователя частоты для этих целей, экономически обоснованна лишь при узком диапазоне производительности (85-100%). В случае, если технологически необходимо регулирование производительности в более широком диапазоне , энергоэффективность решения на базе преобразователей частоты VLT® не имеет аналогов.

Преимущества

• Экономия электроэнергии
• Возможность регулирования производительности в широком диапазоне (выше номинальной производительности, при согласовании с производителем до 90 Гц) без отключения экономайзера
• Снижение капитальных затрат (сокращение требуемой мощности трансформатора, отсутствие дополнительной пусковой автоматики)
• Пусковые токи близки к номинальным
• Увеличение срока службы за счет снижения количества пусков/остановов компрессора
• Отсутствует необходимость в обслуживании золотникового механизма, сокращение количества двигающихся механизмов
• Повышение коэфициента мощности двигателя (cos φ) 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Эффективность регулирования производительности компрессора
• Относительное энергопотребление, % 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
• Относительная холодопроизводительность, %
• Эффективность регулирования производительности компрессора
• Регулирование преобразователем частоты VLT®
• Регулирование золотником
• Прямая пропроциональность
• Относительное энергопотребление, %

Читайте также: Дизельные компрессоры в казани

Воздухоохладитель

Алгоритм работы

Преобразователь частоты регулирует производительность вентиляторов воздухоохладителя в зависимости от равномерности распределения температуры в холодильной камере. Анализ однородности температуры в камере возможен по данным из трех точек камеры. Регулирование производительности воздухоохладителя рекомендуется применять при использовании электронных расширительных вентилей или при использовании хладоносителя.

Преимущества

Уменьшение усушки продуктов в камере

Точность поддержания температуры воздуха

Поддержание однородной температуры в различных точках холодильной камеры

Уменьшение обмерзания и снижение количества оттаек

Видео:Работа ЧРП серии Р700 с воздушным компрессоромСкачать

Оптимизация энергопотребления в соответствии с актуальной нагрузкой на систему

Конденсатор

Алгоритм работы

Регулирование производительности вентиляторов конденсатора в зависимости от температуры окружающей среды позволяет повысить эффективность холодильной системы в целом. Преобразователь частоты регулирует скорость вращения электродвигателя вентилятора согласно плавающей уставке давления конденсации, которая зависит от температуры наружного воздуха. При этом, снижение температуры конденсации на 1°C, позволяет снизить энергопотребление компрессоров на 2-3%. В среднем для Московского региона экономия может достигнуть 15-20% от энергопотребления всей холодильной системы.

Подбор преобразователя частоты для управления вентиляторами конденсатора

Подбор преобразователя частоты осуществляется по номинальному току и напряжению питания электродвигателя вентилятора. В случае управления несколькими электродвигателями от одного преобразователя частоты, номинальные токи электродвигателей суммируются. Выбор преобразователя частоты осуществляется по колонке “Ток непрерывный”.

Пример : Двухвентиляторный конденсатор с номинальным напряжением 3x 380В и номинальным рабочим током каждого электродвигателя вентилятора 3,9А: 3,9А x 2 = 7,8A => 134F8723

Преимущества

Экономия энергопотребления холодильной системы

Возможность увеличения производительности конденсатора путем увеличения частоты вращения вентиляторов выше номинала в периоды пиковых нагрузок

Снижение капитальных затрат на щит управления

Снижение уровня шума вентиляторов

Изменение скорости вращения всех вентиляторов, следствием чего является увеличение эффективности используемой площади теплообменника

Насос

Алгоритм работы

В холодильных системах, использующих хладоноситель или затопленную схему работы испарителей, часто используются циркуляционные насосы. Производительность насосного оборудования можно регулировать в зависимости от требуемых технологических параметров системы: давление, расход, температура и пр. Для насосов, работающих на несколько потребителей, возможно осуществить регулирование по перепаду давления.

Преимущества

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Увеличение ресурса насосного оборудования

Перевод насоса в Режим Сна, когда его работа не требуется

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/holodilnye-kompressory-s-chastotnym-upravleniem

  🎦 Видео

  Винтовые маслосмазываемые компрессоры с частотным приводом GA VSD+Скачать

  

  Подключение компрессора СО-7Б через частотный преобразователь.Скачать

  

  Что нужно знать про компрессора с холодильных установокСкачать

  

  Проверка инверторного компрессора перед установкой в холодильник #ремонтхолодильниковСкачать

  

  Устройство ИНВЕРТОРНОГО линейного компрессора холодильника LGСкачать

  

  Винтовой компрессор ДЭН-18Ш Оптим 18 кВт с частотникомСкачать

  

  Инверторные компрессора с частотным управлением переводим на обычный старт-стоп.Скачать

  

  SCR30APM10 - недорогой воздушный винтовой компрессор с японскими технологиями и частотным приводом.Скачать

  

  Тихий китайский компрессор для нейлера #инструмент #строительство #tools #компрессорСкачать

  

  Винтовой компрессор COMARO MD 55 08I с частотным преобразователемСкачать

  

  Структура поршневого холодильного компрессора BitzerСкачать

  

  Компрессор ALMiG VARIABLE-28Скачать

  

  В поисках льда Тема 5 Холодильные компрессорыСкачать

  

  Винтовой компрессор APD-30E, -3,2 куб.м, 10бар, 22кВт, (с частотным приводом+двиг.PM) AirPIKСкачать