Low temperature refrigeration units

Abstract

Today, the Russian market is dominated by new, different from traditional approaches to the design and configuration of large-capacity central industrial refrigeration units.

Full Text

Сегодня на российском рынке превалируют новые, отличные от традиционных подходы к проектированию и комплектации центральных промышленных холодильных установок большой мощности.

К сожалению, классический подход к проектированию таких низкотемпературных установок не находит должного применения, так как нет достаточной информации об эффективности их использования, например, для замораживания продуктов, закаливания мороженого и т.д.

При проектировании традиционных низкотемпературных установок (при температурах ниже -30 °C) их комплектуют двухступенчатыми компрессорными агрегатами в сочетании с промежуточными сосудами открытого или закрытого типов.

Вариант с открытым промежуточным сосудом эффективен при размещении циркуляционных сосудов и аппаратов охлаждения в компрессорно-аппаратном отделении, а объектов охлаждения - на расстоянии, обеспечивающем минимальное избыточное давление перед дроссельным устройством. По энергопотреблению и холодильному коэффициенту этот вариант наиболее эффективен.

Вариант с закрытым промежуточным сосудом позволяет осуществить подачу переохлажденного хладагента на значительные расстояния.

Кроме закрытого промежуточного сосуда змеевикового типа в качестве экономайзеров применяют теплообменники пластинчатого или кожухотрубного типа, которые чаще всего монтируют на агрегате, что не требует дополнительного места в компрессорном или аппаратном отделении.

Ошибочно считается, что для традиционных схемных решений необходимы сложная система автоматики, значительные площади для монтажа, большой объем монтажных работ и т.д.

Между тем оборудование фирмы «Грассо» является ярким примером технической и экономической оправданности классического подхода.

Фирма предлагает холодильные установки на базе как винтовых, так и поршневых компрессорных агрегатов.

Уникальная конструкция двухступенчатых винтовых компрессорных агрегатов фирмы «Грассо Интернэшнл» обладает следующими особенностями (рис. 1):

Рис. 1. Двухступенчатый винтовой компрессорный агрегат

• современный асимметричный профиль роторов, обеспечивающий значения холодильного коэффициента выше среднего в режиме частичной и полной нагрузки;
• компактность - два компрессора с электродвигателями и единым маслоотделителем смонтированы на общей раме;
• единая масляная система;
• единая система управления и контроля SIMATIC фирмы SIEMENS;
• автономные электродвигатели для каждого компрессора.

Особенностями поршневых двухступенчатых компрессорных агрегатов «Грассо» серий RCU 12, RCU Юи RCU 9 являются отсутствие дополнительной системы водяного охлаждения компрессоров, двухступенчатое сжатие в одном блок-картере (рис. 2).

Рис. 2. Двухступенчатый поршневой компрессорный агрегат

Холодильные установки на базе двухступенчатых компрессорных агрегатов «Грассо Интернэшнл» отвечают таким современным требованиям, как:

• небольшая занимаемая площадь;
• компактное и простое исполнение;
• энергетически оптимальный режим двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением;
• точное соответствие требованиям, предъявляемым к холодопроизводительности в результате использования комбинации специально подобранных программ;
• разгрузка пуска компрессоров высокой и низкой ступеней;
• плавное регулирование холодопроизводительности у винтовых и ступенчатое у поршневых компрессорных агрегатов;
• высокая надежность агрегатов благодаря автономной работе компрессора высокой ступени.

Одна из разновидностей схем холодильных установок с двухступенчатым сжатием - компаудная, которая позволяет обеспечить среднетемпературный уровень охлаждения технологических объектов. При этом не требуется специальное оборудование. Такие холодильные установки пользуются спросом в мясомолочной промышленности. Промежуточное давление в них соответствует температуре -8...-12 °C.

Рис.3. Холодильная централь на базе полугерметичных компрессоров

В качестве альтернативы классической схеме предлагается для центральных холодильных установок использовать оборудование, относящееся к коммерческому холоду, т. е. на базе герметичных и полугерметичных компрессоров небольшой производительности. Для достижения холодопроизводительности, соответствующей диапазону промышленного холода, на единую раму монтируется несколько герметичных и полугерметичных компрессоров (рис. 3). Централь с шестью винтовыми полугерметичными компрессорами, работающими на один всасывающий коллектор с температурой всасывания -42 °C при ступенчатом регулировании (0-50-75-100 %) холодопроизводительности на переходных режимах, работает неустойчиво. Результат - попадание жидкого хладагента на обмотки встроенного электродвигателя и, как следствие, снижение сопротивления изоляции обмоток. Кроме того, встроенный электродвигатель в полугерметичном компрессоре повышает перегрев на всасывании, что приводит к перерасходу электроэнергии. Даже сами фирмы-изготовители полугерметичных холодильных компрессоров не рекомендуют параллельную работу более чем трех компрессоров.

В качестве еще одной альтернативы устойчиво предлагаются низкотемпературные установки (температура кипения -30...-45 °C) на базе одноступенчатых агрегатов с экономайзером (рис. 4).

Рис. 4. Одноступенчатый агрегат с экономайзером

Сравнение работы двухступенчатого агрегата с экономайзером, одноступенчатого агрегата с экономайзе-ром и централи с полугерметичными компрессорами и экономайзерами в установках с расчетной холодопроизводительностью 100 кВт при температурах кипения -40 °C, конденсации 40 °C, работающих на R22, показывает, что более высокий холодильный коэффициент у двухступенчатых агрегатов (см. таблицу). Холодильные установки с такими агрегатами холодопроизводительностью свыше 100 кВт (при -40/+35 °C) не только эффективнее, но имеют и более низкую стоимость.

Параметры	Двухступен­чатый агрегат с эконо­майзером	Одноступен­чатый агрегат с эконо­майзером	Централь на базе пинтовых полугерме­тичных компрессоров (3 шт.) с экономайзерами
Холодопроизводи­тельность. кВ 1	103,7	100,3	98,1
Потребляемая мощность. кВт	67,3	69.2	78.24
Установочная мощность, кВт	30+55*85	75	111
Холодильный коэффициент	1,54	1,45	1,254

Важно отметить устойчивую тенденцию повышения тарифов на электроэнергию. Уже сегодня использование холодильного цикла двухступенчатого сжатия позволит через 8 лет купить новый компрессор за счет сэкономленных затрат на электроэнергию.

Фреоновые холодильные установки на базе двухступенчатых и одноступенчатых агрегатов фирмы «Грассо Интернэшнл» можно устанавливать рядом с объектами охлаждения (скороморозильными камерами и туннелями, камерами закаливания и т.д.), так как они имеют низкий уровень звукового давления (около 80 дБ на расстоянии 1 м от агрегата при условии отсутствия каких- либо полей), повышенную надежность и безопасность. По дополнительному требованию компрессорные агрегаты оснащаются глушителями. Такая комплектация позволяет отказаться от машинных залов.