Advantages of using AKD frequency converters in refrigeration engineering

Abstract

Changing the power frequency is the most efficient way to control the speed of induction motors, which are widely used in refrigeration applications. Danfoss offers two series of frequency converters, the AKD 2800 and AKD 5000, specifically designed for refrigeration. They are used to modify the capacity of:
- compressors;
- condenser fans; dry cooler fans; cooling towers;
- evaporator fans;
- pumps of the secondary cooling circuit.
Let's consider the main examples of their use in more detail.

Full Text

Изменение частоты питания является наиболее эффективным способом регулирования скорости вращения асинхронных двигателей, широко применяемых в холодильной технике. Компания «Данфосс» предложила две серии частотных преобразователей - AKD 2800 и AKD 5000, специально разработанных для холода. Они применяются для изменения производительности:

• компрессоров;
• вентиляторов конденсатора, сухого охладителя, градирни;
• вентиляторов испарителя;
• насосов вторичного контура охлаждения.

Рассмотрим основные примеры их использования более подробно.

Фото

1. Частотное регулирование производительности компрессоров

В зависимости от типа нагрузки и правильности подбора всех компонентов холодильной установки уровень энергосбережения может меняться при частотном регулировании. Для однокомпрессорной холодильной установки экономия электроэнергии составляет 15-20%. Энергосбережение достигается за счет работы при более высоком, чем при традиционной схеме, давлении кипения и меньшем давлении конденсации.

Схема регулирования производительности компрессоров при помощи преобразователя частоты

Применение данной схемы регулирования позволяет достичь высокой стабильности системы благодаря постоянным давлениям кипения и конденсации. Постоянное и более высокое давление кипения, в свою очередь, позволяет поддерживать более точную температуру и более высокую относительную влажность в охлаждаемом объеме, что уменьшает усушку продукта и увеличивает срок его хранения.

График регулирования производительности компрессоров

Возможность работы при частотах питания более 50 Гц позволяет увеличить производительность компрессора при пиковых нагрузках.

Отпадает необходимость использования механических устройств регулирования производительности.

Частотный преобразователь позволяет производить плавный пуск компрессора, защищает электродвигатель от перегрузки и перегрева.

Меньшее количество пусков/остановок компрессора позволяет повысить его ресурс.

Наличие функции подогрева электродвигателя постоянным током во время перерывов в работе заменяет подогреватель картера.

Встроенный PID-регулятор обеспечивает точное поддержание контролируемого параметра.

При необходимости точного поддержания давления кипения многокомпрессорной холодильной машины достаточно использовать один компрессор с изменяемой частотой вращения. При этом компрессор должен быть подобран таким образом, чтобы разница производительностей при минимальной и максимальной частоте вращения ротора была больше производительности ступенчато включаемого компрессора.

Большинство производителей компрессоров уже выработали свои рекомендации по частотному регулированию выпускаемой ими продукции.

2. Регулирование производительности вентиляторов конденсатора

Наибольший энергосберегающий эффект достигается в зонах с низкой среднегодовой температурой воздуха. При уменьшении частоты вращения вентиляторов до 50% энергопотребление составляет всего 15% от расчетной величины. 

Наиболее жесткие требования по шуму, издаваемому вентиляторами конденсатора, касаются работы в ночной период. Как известно, ночью температура воздуха всегда ниже максимальной расчетной температуры, поэтому имеется возможность снижения частоты вращения вентиляторов конденсатора. При этом достигается снижение уровня шума, позволяющее использовать стандартные версии конденсаторов вместо специальных дорогостоящих «низкошумных». Снижение частоты вращения на 50% приводит к уменьшению уровня шума на 16,5 дБ.

 

График зависимости уровня шума от частоты вращения вентиляторов

Точное поддержание давления конденсации обеспечивает более высокое качество регулирования системы и помогает точно поддерживать необходимую температуру охлаждаемой среды.

График зависимости энергопотребления от изменения частоты вращения вентиляторов

Возможность работы при частотах выше 50 Гц позволяет увеличить производительность конденсатора в периоды пиковых нагрузок.

В отличие от традиционного, ступенчатого регулирования производительности конденсатора путем включения/выключения вентиляторов изменение скорости вращения всех вентиляторов одновременно позволяет эффективно задействовать всю площадь теплообменника.

3. Регулирование производительности насосов

Помимо существенной экономии электроэнергии использование частотного регулирования насосов позволяет заметно упростить систему холодоснабжения со вторичным хладоносителем. В зависимости от применяемой схемы встроенный PID-регулятор может поддерживать заданные температуру, давление, перепад давлений и т. д., изменяя производительность насоса.

Компания «Данфосс» предлагает две серии частотных преобразователей, предназначенных специально для применения в холодильной технике: AKD 2800 (от 0,37 до 18,5 кВт) и AKD 5000 ( от 0,75 до 45,0 кВт).

Система компьютерного мониторинга ADAP-Kool с преобразователями частоты AKD

Преобразователи серии AKD 2800 главным образом предназначены для использования с вентиляторами и насосами, а преобразователи серии AKD 5000 имеют ряд конструктивных особенностей, позволяющих использовать их для управления компрессорами.

При установке в AKD сетевой карты преобразователи частоты могут быть интегрированы в систему ADAP-Kool, при этом возможно удаленное управление преобразователями, их настройка и диагностика. Приборы имеют функцию мониторинга энергопотребления.

Следует отметить, что перед использованием AKD необходимо получить рекомендации завода - изготовителя холодильного оборудования по применению регуляторов частоты.