New compact screw compressors "Bitzer" series CSH
- Authors: Board E.
- Issue: Vol 93, No 12 (2004)
- Pages: 4-8
- Section: Articles
- URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/101748
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF101748
- ID: 101748
Cite item
Full Text
Abstract
The new head office of Bitzer Kiihimaschinenbau GmbH in Roggenburg, Germany, for the production of screw compressors was put into operation at the end of 2003. With a capacity of more than 25,000 compressors per year, this plant has become one of the largest enterprises in the world producing screw compressors for air conditioning and refrigeration systems. The preconditions for the construction of the new plant and the transfer of all production capacities from the old plant in Sindelfingen were the significant expansion of Bitzer over the past years and, in particular, the success of screw compressors. The annual increase in their output was more than 35%, and the old production was bursting at the seams! At the same time, the output of reciprocating compressors also increased significantly. Their production in Europe was completely transferred to the factories of the cities of Schkeuditz (Germany) and Castelo Branco (Portugal). This decision made possible the material and technical separation of the two production technologies, which had a positive effect on the total activity and costs of the companies. In addition to the named European enterprises, Bitzer compressors are manufactured according to around the world. Factories in Brazil and China produce a range of compressors to meet the needs of the local refrigeration and air conditioning markets.
Keywords
Full Text
Существенным толчком для общего бурного роста компании “Битцер” стало создание компактных винтовых компрессоров (со встроенным маслоотделителем), которые были разработаны для систем центрального кондиционирования, специальных технологических систем, а также тепловых насосов. Базой для первого поколения компактных винтовых компрессоров Н8КС стали полугерметичные компрессоры Н8К, применяемые главным образом в холодильных установках.
Рис. 1. Компактный винтовой компрессор CSH 9591- 300Y, демонстрировавшийся на выставке IKK-2004
Затем компания Bitzer решила отказаться от компрессоров HSKC в пользу новой концепции компактных винтовых компрессоров, которая была более востребована на рынке. Основными требованиями заказчиков были возможность плавного регулирования холодопроизводительности компрессоров и меньшие габаритные размеры.
Первоначально разработанная серия компактных компрессоров CSH75 для работы на R22 во многих отношениях определила тенденцию дальнейшего их развития. Эта серия была представлена тремя компрессорами с двигателями мощностью 70, 80 и 90 л.с. Она появилась на рынке осенью 1999 г. и имела большой успех. В начале 2000 г. была выпущена серия компрессоров CSH85 с двигателями мощностью 110, 125 и 140 л.с. Следующим шагом стало создание серии CSH65 (50 и 60 л.с.). Впоследствии на рынке появились базовые модели винтовых компактных компрессоров с двигателями еще меньшей мощности, предназначенные для работы на перспективном хладагенте R134a.
Номенклатуру компактных винтовых компрессоров предполагается завершить серией CSH95 с двигателями мощностью 240, 280 и 300л.с. Сегодня большая часть моделей этой серии компрессоров уже поступила в широкую продажу. В конце 2004 г. на рынок выпускаются две последние и самые большие модели - CSH9581-280Y и CSH9591-300Y объемной производительностью 805 и 910 м3/ч для работы на R22 и R404A. Последний компрессор демонстрировался компанией “Битцер” на Нюрнбергской выставке IKK-2004 (рис. 1).
Все четыре серии CSH являются независимыми разработками компании “Битцер”. Компрессоры этих серий изготовлялись только на заводах компании в Зиндельфингене, а впоследствии-в Роттенбурге.
Базовая конструкция компактных полугерметичных винтовых компрессоров
Несмотря на то, что многие российские специалисты уже знакомы с базовой конструкцией компактного винтового компрессора CSH, нам бы все же хотелось представить здесь краткое описание его важнейших особенностей.
- Эти полугерметичные компрессоры имеют дополнительную гидравлическую систему регулирования холодопроизводительности.
- Без особых сложностей их можно использовать в однокомпрессорных установках (параллельная работа требует дополнительного строгого контроля уровня масла в маслоотделителе).
- При небольших отношениях давлений (например, в системах кондиционирования воздуха с водяными чиллерами), когда не требуется охлаждение масла, применение этих компрессоров особенно выгодно.
Полугерметичный винтовой компрессор представляет собой компактный модуль, встраивание которого в общую систему заключается в подсоединении труб и кабелей электропитания.
В отличие от компактных винтовых компрессоров обычные полугерметичные компрессоры применяют главным образом в многокомпрессорных централях, которые включают до шести компрессоров, имеющих один общий маслоотделитель и при необходимости-маслоохладители.
Компактные винтовые компрессоры предыдущей серии HSKC64/H8KC74 в основном состояли из тех же узлов, что и их прототипы-полугерметичные компрессоры HS64/H874: это двигатель, корпус компрессора и роторы. Отличие серий HSKC заключалось в пристыкованном к нагнетательному фланцу горизонтальном маслоотделителе.
При разработке новых компрессоров серии CSH с целью их лучшего приспособления к требованиям рынка принцип заимствования серийных узлов был полностью отброшен. В результате удалось значительно уменьшить размеры выпускаемых сейчас компрессоров CSH по сравнению с предыдущими HSKC (рис. 2).
Рис. 2. Сравнение размеров компактных винтовых компрессоров серий HSKC 74 и CSH 75
При создании компактных винтовых компрессоров серии CSH были учтены следующие основные требования:
- возможность выбора плавного или четырехступенчатого регулирования производительности;
- расширение модельного ряда компрессоров в сторону большей холодопроизводительности;
- меньшие габаритные размеры, чем у предыдущих моделей;
- более низкие уровни шума и вибраций;
- более высокий холодильный коэффициент (СОР) и общий КПД;
- возможность работы на R407C, R134a, и R22 (в системах кондиционирования воздуха), а также на R404A и R507A (в холодильных системах) в следующем диапазоне температур:
- простота монтажа и эксплуатации;
- соблюдение требований экологической безопасности при производстве, эксплуатации и утилизации;
- возможность увеличения холодопроизводительности компрессора путем использования экономайзера;
- ограничение утечки хладагента до 5 г/год;
- возможность присоединения наружного маслоохладителя для непрерывной работы при экстремальных давлениях и температурах;
- возможность впрыска жидкого хладагента при высоких температурах нагнетания;
- конкурентоспособные цены.
Таблица
Хладагент | Температура кипения, °C | Температура конденсации, °C |
R407C и R22 | -15...+12 | 20...65 |
Rl34a | -15...+20 | 20...70 |
R404A и R507A | -25...0 | 20...60 |
Рис. 3. Базовая конструкция компактного винтового компрессора серии CSH
Все эти требования нашли отражение в базовой конструкции компактного винтового компрессора серии CSH, представленной на рис. 3.
Особенности конструкции отдельных узлов компрессоров серии CSH
Система плавного регулирования холодопроизводительности при работе с экономайзером. Требование плавного регулирования холодопроизводительности компрессора в широком ее диапазоне определило необходимость интегрирования в компрессор золотника-регулятора (рис. 4). Холодопроизводительность компрессора регулируется перемещением золотника вдоль профилей роторов компрессора посредством масляного гидропривода.
Рис. 4. Золотник для регулирования холодопроизводительности компрессора
Важно отметить, что при таком способе регулирования холодопроизводительности сжатый до расчетного давления нагнетания газ не подается на сторону всасывания, так как это привело бы к существенному снижению КПД при работе компрессора с частичной нагрузкой. При золотниковом регулировании сжатие начинается, когда объем всасываемого газа уже уменьшен. Это достигается путем перемещения регулирующего золотника, ограничивающего объем камеры сжатия (рис. 5). Положение золотника определяется равновесием сил, действующих как на сам золотник, так и на поршень гидропривода. На регулирующий золотник слева действует давление всасывания, а справа - давление нагнетания; на поршень гидропривода слева воздействует масло из маслоотделителя, справа - возвратная пружина. Давление под поршнем в цилиндре гидропривода (см.рис. 5) определяет направление движения поршня с золотником: влево - холодопроизводительность компрессора возрастает, вправо - убывает; поршень неподвижен - холодопроизводительность компрессора не меняется.
Рис. 5. Золотниковая система регулирования холодопроизводительности компрессора
Холодопроизводительность регулируется следующим образом.
Когда масло под давлением нагнетания подается в цилиндр гидропривода через клапан CR4 (см. рис. 5), регулирующий золотник занимает крайне левое положение, что соответствует 100%-ной холодопроизводительности. При необходимости уменьшить производительность компрессора до 75% клапан CR4 закрывается и открывается клапан CR1, давление в цилиндре снижается до уровня давления всасывания и поршень с золотником под действием возвратной пружины перемещается до места присоединения маслопроводной трубки, ведущей к клапану CR1. Если необходимо еще уменьшить холодопроизводительность компрессора (до 50 или 25 % от расчетной величины), то открываются клапаны CR2 или CR3, при этом поршень с золотником перемещается вправо, занимая в последнем случае крайнее правое положение.
Благодаря тому что все четыре электромагнитных клапана CR1-CR4 интегрированы в корпус компрессора, регулирование холодопроизводительности может осуществляться как в плавном (бесступенчатом), так и в четырехступенчатом (100-75-50-25 %) режимах без каких-либо изменений конструкции. Различие состоит только в управлении клапанами.
Рис. 6. Изменение внутренней степени сжатия Vi при изменении нагрузки в компрессорах серии CSH
Рис. 7. Процесс сжатия в компрессоре без экономайзера (вверху) и с экономайзеров (внизу)
Рис. 8. Зависимость потребляемой мощности от холодопроизводительности компрессора серии CSH при частичных нагрузках (сразными степенями сжатия рс /р0 )
За 1 мин до пуска компрессора включается клапан CR1. В течение этой минуты поршень с золотником под действием возвратной пружины перемещается вправо до крайнего положения, соответствующего минимальной холодопроизводительности, что позволяет произвести разгруженный пуск компрессора.
Интегрирование поверхности правой верхней части золотника в геометрическую форму выпускного канала сделало возможным регулирование внутренней степени сжатия (Vi-регулирование) в случае частичной нагрузки. При понижении нагрузки до приблизительно 70 % Vi-регулирование поддерживается на постоянном уровне. При дальнейшем понижении нагрузки внутренняя степень сжатия падает в соответствии с ожидаемым понижением давлений в системе (рис. 6).
Другой отличительной особенностью является встроенный в золотник канал экономайзера (см. рис. 5), что создает возможность эффективной работы контура переохлаждения независимо от нагрузки компрессора. В обычных винтовых компрессорах ЭКО-порт расположен в зоне всасывания и его положение неизменно. При частичной нагрузке это сводит на нет увеличение холодопроизводительности и КПД компрессора от переохлаждения. Поскольку компрессоры в течение года нередко работают при частичной нагрузке, очень важно поддерживать максимальный эффект от применения экономайзера.
Давление в процессе сжатия повышается благодаря подпитке парами из переохладителя. Это оказывает положительное воздействие на процесс сжатия, которое обычно бывает несколько неполным. Особенно часто неполное сжатие наблюдается при частичной нагрузке компрессора, что можно в некоторой степени компенсировать, применив экономайзер (рис. 7). Увеличение потребляемой мощности, вызванное ростом давления, составляет всего лишь около 30% в сравнении с увеличением холодопроизводительности. Этим объясняется рост холодильного коэффициента при использовании экономайзера. На рис. 8 показана зависимость потребляемой мощности от холодопроизводительности компрессора серии CSH с подвижным золотником-регулятором при частичных нагрузках.
About the authors
Editorial Board
Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation
References
Supplementary files
