Управление винтовым холодильными компрессорами

Параметры холодильных компрессоров подбираются исходя из максимальных перепадов температур, характерных для функционирования данной холодильной системы. Следовательно, на всех промежуточных рабочих режимах производительность компрессора холодильной установки избыточна и нуждается в регулировании с целью снижения расходов на эксплуатацию холодильного оборудования.

Компания «Холод», много лет работая в области промышленного холода, рекомендует самые качественные холодильные компрессоры Mycom и Bitzer, предлагая свои услуги в организации эффективной работы этих агрегатов.

Видео:Холодильный компрессор | Как это устроено? | DiscoveryСкачать

Способы изменения холодопроизводительности компрессора холодильной установки

Работа компрессорного оборудования может изменяться с помощью системно-интегрированного регулирования, которое включает:

• перепуск хладагента со стороны высокого давления на сторону низкого;
• дросселирование на всасывании.

Однако данные способы имеют очень малую энергетическую эффективность, т.к. электропотребление компрессора лишь незначительно снижается: в первом случае из-за небольшого снижения давления конденсации, во втором – благодаря изменению давления всасывания.

В отличие от системного регулирования, методы регулирования холодопроизводительности компрессора обладают бОльшей эффективностью и вместе с интеллектуальной системой управления с холодильных щитов имеют хороший потенциал энергосбережения при неполных нагрузках.

Критерии подбора методов регулирования холодопроизводительности промышленных компрессорных агрегатов:

1. 1) характеристика регулирования (ступенчатое или плавное);
2. 2) величина энергопотребления;
3. 3) стоимость выбранного решения;
4. 4) характеристики работы компрессора (минимальное время, область применения);
5. 5) характеристики холодильной системы (нагрузка электросети).

Методы регулирования производительности компрессора холодильной установки

Глобально методы регулирования производительности компрессора холодильной установки делятся на:

• 1) метод пусков и остановок компрессора;
• 2) механическое регулирование работы компрессора;
• 3) изменение частот вращения компрессора.

Методы пусков и остановок компрессора холодильной установки:

1. Включение и выключение компрессора как способ регулирования холодопроизводительности компрессора эффективен только для холодильных систем с относительно постоянной нагрузкой и высокой аккумулирующей способностью. Иначе излишне частые пуски и выключения при эксплуатации компрессора приведут к значительному сокращению ресурса оборудования и увеличению расходов на сервис компрессоров, а из-за сильных изменений рабочих условий эффективность работы системы существенно сократится.

2. Работа в тандеме или параллельная работа нескольких компрессоров в одном холодильном контуре, при которых требуемая нагрузка изменяется изменением режима работы отдельных компрессоров.

3. Разделение холодильной системы на несколько рабочих контуров, при котором холодильная система превращается в чиллер с общим контуром промежуточного хладоносителя и объединенными в один агрегат конденсаторами и испарителями с разделением на стороне хладагента. Широкий диапазон регулирования работы агрегатов наряду с параллельной работой отдельных контуров охлаждения обеспечивает высокую точность регулировки и усиление безопасности персонала при утечке хладагента. В качестве недостатков можно назвать высокие капитальные расходы и неполное использование теплообменных аппаратов при частичных нагрузках.

Методы механического регулирования холодопроизводительности компрессоров

В зависимости от конструкции агрегата, разные методы механического регулирования применяется к винтовым и поршневым компрессорам.

Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

Методы механического регулирования поршневого холодильного компрессора:

1. Разгрузка цилиндров – наименее затратный и наиболее часто применяющийся метод при использовании в холодильных установках многоциллиндровых (4-х, 6-ти и 8-ми) компрессоров, при котором на каждой ступени нагрузки отключаются два цилиндра, благодаря чему возможна регулировка холодопроизводительности с различными интервалами (25-50-75-100% или 33-66-100%). Более тонкая регулировка возможна при использовании метода разгрузки цилиндров в холодильных системах, использующих несколько работающих параллельно компрессоров.
2. Отжим всасывающих (кольцевых) клапанов является особо эффективным методом регулирования холодопроизводительности при использовании его для крупных промышленных компрессоров и применяется также для разгруженного пуска агрегатов. Суть этого метода в том, что газ, всасываемый цилиндрами, при нагнетании поступает на сторону всасывания, и цилиндр работает практически на холостом ходу. При этом энергопотери возникают только из-за механического трения колец и сопротивления в клапане всасывания.
3. Внутренний перепуск пара, который осуществляется с помощью установки регулирующего клапана (байпаса), прерывающего поток и предотвращающего противоток газа между полостями низкого и высокого давления цилиндров. Этот метод регулирования холодопроизводительности поршневого холодильного компрессора относительно прост и часто используется для полугерметичных агрегатов, хотя и имеет существенные недостатки: высокое термическое напряжение и значительные потери при работе байпаса.
4. Изменение мертвого объема цилиндров, которое реализовывается с помощью подключения дополнительных полостей и, следовательно, уменьшения объема мертвого пространства цилиндра. Данный метод имеет свои ограничения (применяется только в компрессорах, число цилиндров в которых менее четырех) и недостатки (снижение эффективности при неполной нагрузке из-за больших потерь при обратном расширении, диапазон регулирования сильно зависит от отношения давлений).
5. Сокращение хода сжатия, т.е. механическое изменение хода поршня в герметичных компрессорах.

Читайте также: Мембранный компрессор в аквариум

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

Методы механического регулирования винтовых холодильных компрессоров:

1. Внутренний перепуск пара является очень простым и рентабельным решением, но имеет ряд недостатков: снижение эффективности при работе в режиме полной загрузки, повышенное термическое напряжение при высоком перепаде давлений. Суть метода в том, что в рабочей зоне винтового компрессора пробиваются отверстия, которые с помощью управляемого клапана сообщаются с всасыванием, и при частичной нагрузке сжатый газ возвращается в камеру всасывания, сокращая при этом объемный расход.
2. Внутренние управляющие поршни, которые при воздействии на них открывают широкие каналы для перенаправления всасываемого газа в рабочую область винтовых холодильных компрессоров. Благодаря этому способу сокращается рабочая длина ротора и уменьшается объемная производительность агрегата, что делает возможным эффективное ступенчатое регулирование холодопроизводительности компрессора.
3. Регулирующий золотник между ведущим и ведомым роторами, параллельный оси вала, применяется в крупных компрессорных агрегатах, обеспечивая как ступенчатое, так и плавное эффективное изменение холодопроизводительности компрессора.

Также для изменения холодопроизводительности компрессора применяется изменение частоты вращения вала. Являясь самым выгодным способом регулирования холодопроизводительности агрегата, этот метод применяется при условии, что двигатель компрессора допускает экономичное изменение частоты вращения.

Видео:Структура поршневого холодильного компрессора BitzerСкачать

Винтовой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство.

Использование в холодильной технике винтовых компрессоров обусловлено необходимостью в больших значениях требуемой холодопроизводительности. Винтовые холодильные компрессоры успешно применяются в составе средне-, высоко- и низко-температурных холодильных установок. Они пользуются популярностью у производителей оборудования, благодаря своей надежности и высокой эффективности. Принцип работы винтового холодильного компрессора основан на непрерывном перемещении и сжатии паров хладагента, благодаря работе винтовой пары.

Принцип работы винтового холодильного компрессора.

Рабочими органами винтового холодильного компрессора являются винты, так называемые роторы. В основном распространены компрессоры с двумя роторами в конструкции. Один из них является ведущим, второй – ведомым. Они вращаются относительно друг друга в закрытом корпусе и «зацепляются» между собой зубьями, выполненными в форме спиралей. Крутящий момент ведущему ротору передает электродвигатель, который может располагаться в одном корпусе компрессора, либо соединён с ним через муфту или другую передачу.

Читайте также: Компрессор кондиционера для вольво хс90

Процесс сжатия происходит в пространстве между зубьями винтов. При взаимном вращении в разные стороны, зуб одного ротора входит во впадину другого, соответственно уменьшая объем рабочей зоны. По мере движения газа от полости всасывания к нагнетанию объем уменьшается и давление растёт. В конечной точке объем рабочей зоны сводится к нулю, это говорит о минимальном мертвом (вредном) пространстве и эффективности работы компрессора. В винтовых компрессорах процесс всасывания, сжатия и нагнетания проходит непрерывно.

Устройство винтового холодильного компрессора.

Рассмотрим устройство винтового холодильного компрессора на примере полугерметичного компрессора фирмы Bitzer . Основные элементы винтового компрессора указаны на рисунке.

Формы профилей зубьев роторов подогнаны так, что в процессе сжатия между винтами сохранялся постоянный контакт, для предотвращения перетечек газа из области высокого давления в область низкого давления.

Винтовые холодильные компрессоры работают с большим количеством масла. Его использование необходимо для смазывания винтовой пары, уменьшения износа рабочих элементов, уплотнения зазоров между винтами, а также для отвода тепла, получаемого при сжатии хладагента. Это условие требует установки в составе холодильной машины на базе винтовых компрессоров маслоотделителей и маслоохладителей. В результате впрыска масла в зону сжатия газа, трения в винтовом компрессоре сведены к минимуму, механический контакт между роторами отсутствует.

Для увеличения холодопроизводительности винтовых компрессоров, особенно при использовании в низкотемпературных целях, производители сделали возможным использование переохладителя (экономайзера). Использование экономайзера (переохладителя хладагента) позволяет на одном и том же компрессоре получать значительно большие характеристики производительности.

Винтовые холодильные компрессоры повсеместно используются и возможностью регулирования производительности без использования частотных инверторов. Многоступенчатое регулирование холодопроизводительности обеспечивается за счет изменения объема всасываемого газа.

На сегодняшний день на российском рынке, в том числе и в Челябинске представлены такие производители винтовых компрессоров, как Bitzer , Refcomp , Frascold .

Видео:Монтаж камеры с винтовым компрессором BitzerСкачать

Применение преобразователей частоты Danfoss для управления холодильными компрессорами

Для данного применения рекомендуется использовать преобразователи частоты серии VLT Micro Drive FC51, либо другие специальные серии преобразователей частоты «Данфосс».

Наиболее распространены следующие типы холодильный компрессоров:
• Поршневые
• Спиральные
• Винтовые

Принцип управления всеми типами холодильных компрессоров подобны, однако, в работе винтовых компрессоров существует специфика.

Поршневые и спиральные компрессоры

Система управления преобразователя частоты поддерживает заданное значение давления всасывания (температуры кипения) хладагента. 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.

Винтовой компрессор

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 обоснована лишь при узком диапазоне производительносте (85–100%). В случае, если технологически необходимо регулирование производительности в более широком диапазоне, энергоэффективность решения на базе преобразователей частоты не имеет аналогов.

Читайте также: Маленький компрессор для покраски автомобиля

Ввод в эксплуатацию

Преимущества применения преобразователей частоты

Поршневой и спиральный компрессор

Винтовой компрессор

Пример. Рассчет экономии электроэнергии с использованием преобразователей частоты для холодильных компрессоров

Винтовой холодильный компрессор с электродвигателем мощностью 15 кВт работает в составе производственного технологического процесса. Компрессор работает круглосуточно. Среднесуточная загрузка распределена следующим образом:
27 % производительности – 6 ч
55 % производительности – 8 ч
85% производительности – 6 ч
100 % производительности – 4 ч

Стоимость преобразователя серии VLT Micro Drive FC51 мощностью 15 кВт ≈ 48 500 руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 3 руб.
КПД двигателя = 84%.
Потребление без ПЧ в сутки = 9,47 * 24= 227,28 кВт/ч.
Потребление с ПЧ в сутки = 8,65 * 24 = 207,5 кВт/ч.
Экономия за сутки = (227,28-207,5) * 3=59,04 руб.
Экономия за сутки составит 8,7% (Расчет был сделан при помощи программы «Экономия с ЧРП»).
Экономия за год = 59,04 руб * 365 дней ≈ 21 549,6 руб.
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).

В компании «Данфосс» разработаны методики расчета ТЭО для винтовых компрессоров и программа для мобильных приложений по расчету. Данный факт позволяет экономить время заказчику при предварительных расчетах ТЭО по внедрению Преобразователей частоты. Экономия составит около 8000 руб.

Сведем все расчеты энергосбережения в таблицу

Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за полтора года.

🌟 Видео

Холодильная машина двухступенчатого сжатия с винтовым компрессором и экономайзеромСкачать

Фазировка винтового компрессора после замены Bitzer HSN7461-70Скачать

Винтовой компрессор Bitzer OSA95Скачать

Принцип работы винтового компрессораСкачать

Винтовой компрессор BitzerСкачать

BITZER Compressor Unit R404A - устройство, описание и принцип работы холодильного оборудованияСкачать

Пусконаладка Централи На Винтовых КомпрессорахСкачать

РЕМОНТ винтового холодильного компрессора BITZER HSN 7451-60-40P / Repair screw compressorСкачать

Перегрев компрессора Bitzer | +100°C на ВСАСЕСкачать

Основные параметры винтового компрессора НОВОТЕКСкачать

Холодильный компрессор. Виды. ДиагностикаСкачать

Техническое обслуживание компактного винтового компрессора Bitzer CSH 8571-140Скачать

Испытание Винтового компрессора, Панель управления - полный разбор с пояснением.Скачать

В поисках льда Тема 5 Холодильные компрессорыСкачать

MYCOM холодильная установка обзор от машиниста холодильных установокСкачать