Винтовые компрессоры HANBELL: особенности применения

Компания Precise Machinery Ltd Hanbell — один из широко известных на глобальном рынке производителей винтовых компрессоров. Они экономически эффективны благодаря низким эксплуатационным затратам и конкурентоспособным ценам. Ныне компрессоры этой компании используются в различных вариантах холодильных установок — низкотемпературных системах холодоснабжения, чиллерах с водяным или воздушным охлаждением конденсатора, тепловых насосах, системах кондиционирования воздуха.

В журнале «Империя холода» за октябрь 2023 года были подробно представлены винтовые компрессоры производства этой тайваньской компании. Сегодня мы расскажем об особенностях управления производительностью холодильных систем с винтовыми компрессорами Hanbell.

Как управлять производительностью компрессоров

Сокращение потребления электроэнергии — одна из основных задач компаний, использующих системы охлаждения. В них компрессоры, как известно, являются элементом, расходующим около 70% от всего электропотребления холодильной системы.

Для большинства систем охлаждения, особенно для систем с переменной тепловой нагрузкой, огромное значение имеет возможность регулирования производительности компрессора в соответствии с профилем изменения тепловой нагрузки. При этом должны быть обеспечены как оптимальная производительность, так и энергетическая эффективность системы. Они же в первую очередь зависят от таких факторов, как величины перегрева и переохлаждения.

При фиксированной температуре конденсации, по мере снижения производительности системы охлаждения, давление всасывания винтового компрессора падает, а эффективность снижается. Отсюда и возникает необходимость регулирования его объемной производительности.

Например, водоохлаждающие машины с винтовыми компрессорами Hanbel™,  в течение всего своего срока службы отличающиеся эксплуатационной надежностью, широким рабочим диапазоном и стабильной производительностью, имеют два способа управления производительностью винтовых компрессоров: механический и электрический.

В первом случае используется золотниковый клапан, который ограничивает количество газа, проходящего через компрессор. В другом — подача сжатого хладагента изменяется с помощью частотно-регулируемого электрического привода. Оба эти варианта обеспечивают оптимальное регулирование производительности системы охлаждения в диапазоне от 25 до 100%, обеспечивая при этом высокую эффективность системы. Данная возможность имеет первостепенное значение при неполной тепловой нагрузке.

Механическое регулирование производительности

Механическое управление производительностью винтового компрессора осуществляется с помощью золотника. Он в свою очередь управляется электромагнитным клапаном, который регулирует объем газа, поступающего на всасывание. При этом изменяется объемная производительность компрессора путем смещения начала процесса сжатия. Ползунок золотника позволяет плавно регулировать давление нагнетания и производительность компрессора во всем рабочем диапазоне.

Но при регулировании производительности компрессора золотниковым клапаном увеличивается коэффициент объема Vi, а эффективность машины снижается. С помощью золотникового клапана можно обеспечить высокую энергоэффективность компрессора при его загрузке в диапазоне от 85% до 100%.

Однако при малой загрузке компрессора его эффективность снижается, тогда как потребляемая мощность привода существенно не изменяется.

Регулирование частоты вращения вала

В этой конструкции для регулирования производительности компрессора используются асинхронный двигатель и преобразователь частоты, который изменяет частоту поданного на электродвигатель напряжения. Тем самым увеличивается или уменьшается частота вращения вала компрессора. Кроме того, частотный преобразователь обеспечивает защиту компрессора от перегрузки.

Таким образом частота вращения роторов компрессора и расход хладагента через него постоянно соответствуют фактической потребности в охлаждении, а это позволяет избежать излишнего потребления энергии.

Сравнение способов регулирования производительности компрессора — вопрос выбора

Как применение частотного регулирования электропривода, так и использование золотникового клапана, обеспечивают адаптацию загрузки винтового компрессора к требуемой холодопроизводительности.

Выбирать один из двух вариантов следует на основе профиля тепловой нагрузки. При этом также следует учитывать: затраты электроэнергии, производительность системы охлаждения и ее энергоэффективность при заданных условиях эксплуатации (см. график).

Приведём перечень положительных и отрицательных факторов, которые следует учитывать при принятии решения о том, какой принцип регулирования производительности является наиболее оптимальным для конкретной системы охлаждения:

• Стоимость. Регулирование производительности с помощью золотникового клапана является более экономичным решением по сравнению с регулированием частоты вращения вала компрессора.
• Компрессоры с преобразователем частоты электропривода имеют наилучшие показатели энергоэффективности в условиях малых тепловых нагрузок. При полной нагрузке компрессоры с механическим регулированием производительности демонстрируют более высокую энергоэффективность.
• Поскольку в инверторе происходит потеря до 4% электрической мощности, холодильный коэффициент (EER) компрессоров с частотным регулированием привода ниже по сравнению с компрессорами с прямым питанием от электросети.
• Диапазон рабочих температур. Системы с преобразователями частоты ограничены более узким диапазоном рабочих температур, в частности более низким значением максимальной температуры конденсации.
• Системы с частотнорегулируемыми приводами имеют возможность увеличить производительность с помощью работы на более высокой (свыше 50 Гц) частоте электросети, питающей компрессор.
• Ограничения сети электропитания. Применение приводов с частотным регулированием предпочтительнее, если есть какие-либо ограничения по значениям пусковых токов.

При выборе системы управления производительностью винтового компрессора также необходимо учитывать стратегию управления всей системой холодоснабжения: например, сезонные или дневные изменения тепловой нагрузки, а также количество холодильных контуров и компрессоров в каждом контуре. Компания Hanbell производит две серии винтовых бессальниковых компрессоров:

1.  Серия RC2-А(В)  с регулированием производительности с помощью золотника. Компрессоры этой серии обычно применяются для систем холодоснабжения различных технологических процессов, где тепловая нагрузка практически не зависит от сезонности и времени суток.

2.  Серия RC2-AV  с системой управления производительностью с помощью частотного регулирования электропривода. Эта серия компрессоров разработана специально для применения в системах кондиционирования воздуха, которые имеют значительные колебания тепловой нагрузки, зависящей не только от внешних факторов окружающей среды, но и от изменения тепловыделений внутри помещений.

Для заказа компрессоров и запасных частей к ним, а также для получения более подробной информации об оборудовании компании Hanbell, обращайтесь к её авторизованному представителю в России ООО «Фреско».

ООО «Фреско»
140000, МО, г. Люберцы, Котельнический пр-д, д. 4/1
+7 (495) 554-72-73
fresco@fresco.ru
fresco.ru