Features of the use of oil-air coolers in refrigeration units with BITZER screw compressors

Abstract

Semi-hermetic screw compressors of the German company BITZER are increasingly being used in refrigeration due to their compactness, reliability, and the possibility of combining compressors of the same or different performance and design in a refrigeration system to obtain different temperature conditions.

Full Text

Полугерметичные винтовые компрессоры немецкой фирмы BITZER находят все более широкое применение в холодильной технике благодаря компактности, надежности, возможности объединения в холодильной системе компрессоров одинаковой или различной производительности и конструкции для получения различных температурных режимов.

При использовании винтовых компрессоров в низкотемпературных системах (рис. 1) одной из основных является проблема охлаждения масла. Особенно актуальна она при работе на R22, требующем высокого теплосъема при маслоохлаждении. Необходимая производительность масло охладителя рассчитывается с помощью программного обеспечения “Bitzer”.

Рис. 1

С учетом возможного дефицита воды и дороговизны водяного охлаждения преимущество получают воздушные маслоохладители. К ним фирмой BITZER (согласно инструкции SH-100-2) предъявляются следующие требования.

* Охладитель масла нужно устанавливать в непосредственной близости от компрессора.

* Положение трубопроводов масляной линии должно исключать образование в них газовых пробок, а также слив масла обратно в маслоотделитель во время остановки компрессора (предпочтительно располагать маслоохладитель ниже уровня подачи масла в компрессор/выхода из маслоотделителя).

* Падение давления в маслоохладителе не должно превышать 0,5 бар.

* Маслоохладитель должен иметь регулятор температуры масла сдатчиком, установленным на линии нагнетания.

* Для быстрого подогрева масла и снижения падения давления при работе на холодном масле необходима установка обводной линии подачи масла в компрессор (байпас маслоохладителя) или подогревателя в маслоохладителе, включающегося во время остановки компрессора.

В условиях действующих предприятий важно, но не всегда возможно выбрать благоприятное положение для воздушного маслоохладителя. Нашей фирмой опробованы различные варианты и выявлены их недостатки и достоинства.

> Если маслоохладитель размещается в помещении, необходимо решить вопрос об отводе тепла. При использовании стандартных маслоохладителей в замкнутых помещениях с небольшим объемом приходится применять мощные вентиляционные приточновытяжные установки (рис. 2).

> Если маслоохладитель размещен в проеме наружной стены, в зимнее время могут возникнуть трудности с регулированием температуры и количества охлаждающего воздуха. Наиболее предпочтительный вариант, позволяющий при необходимости утилизировать тепло маслоохлаждения, - применение центробежных вентиляторов для маслоохладителей (рис. 3). Простая система воздуховодов позволяет в летнее время забирать и выбрасывать воздух наружу, а зимой с помощью ручных или регулируемых заслонок использовать отводимое от масла тепло для обогрева помещений.

При размещении маслоохладителя на улице могут возникнуть следующие технические проблемы:

• маслоохладитель оказывается расположенным выше уровня подачи масла в компрессор / выхода из маслоотделителя;
• в зимнее время при длительной остановке компрессорного агрегата остывшее масло густеет до такой степени, что делает пуск затруднительным;
• маслоохладитель можно расположить только на значительном расстоянии от агрегата.

Первая проблема решается установкой обратных клапанов на линии подачи масла в маслоохладитель, вторая - использованием маслоохладителей со встроенными ТЭНами. Для регулирования работы ТЭНов предпочтительно применять многоточечный термостат с датчиком, размещенным в межреберном пространстве маслоохладителя.

При установке обратного клапана на линии подачи масла возникает опасность теплового расширения масла в замкнутом объеме. Для устранения больших давлений, способных повредить аппарат, следует применять перепускные предохранительные клапаны, соединяющие маслоохладитель с маслоотделителем при превышении заданной разности давлений.

Регулирование температуры масла осуществляется многоточечными термостатами, управляющими как работой соленоидных вентилей на линии подачи масла и на байпасной линии, так и пуском и остановкой вентиляторов. На некоторых объектах применены устройства плавного регулирования частоты вращения вентилятора (они удобны, когда маслоохладитель имеет один вентилятор).

Если маслоохладитель расположен на значительном расстоянии от агрегата, то потери давления в трубопроводах могут оказаться неприемлемыми, как и стоимость заполняющего трубы дополнительного количества дорогостоящего масла. В этом случае целесообразно применить схему маслоохлаждения с промежуточным хладоносителем (рис. 4 и 5), в качестве которого обычно применяют 35-40%-ный раствор пропиленгликоля, безопасного для пищевых производств.

Рис. 2

В таких схемах для охлаждения масла обычно используют пластинчатый теплообменник, а для охлаждения хладоносителя - воздушный охладитель жидкости (сухую градирню, установленную снаружи). Температура масла регулируется количеством и температурой подаваемого хладоносителя. Это дает возможность резко уменьшить количество масла в системе и обойтись без маслоохладителя со встроенными ТЭНами. Затраты на дополнительные устройства (пластинчатый теплообменник, насос, регуляторы) сопоставимы со стоимостью сэкономленных масла и электроэнергии.

Компанией ООО “ПТФ “Криотек” накоплен значительный опыт в применении описанных схем охлаждения масла, что позволяет предложить заказчику различные варианты или выбрать оптимальный в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Маслоохладители со встроенными ТЭНами были испытаны в низкотемпературных установках холодопроизводительностью 50, 150, 200 кВт (температура кипения -40 °C), работающих на R22 или R507A (рис. 6). Тепловая нагрузка на маслоохладитель 20...80 кВт.

Маслоохладители с центробежными вентиляторами (см. рис. 3) применяли в установке холодопроизводительностью 111 кВт (температура кипения до -45 °C), обеспечивающей холодом спиральный скороморозильный аппарат. Тепловая нагрузка на маслоохладитель достигала 69 кВт.

Схему с промежуточным хладоносителем для охлаждения масла испытывали на трех низкотемпературных установках на R507A холодопроизводительностью 180 кВт каждая (тепловая нагрузка на маслоохладитель 38 кВт) и на R22 холодопроизводительностью 150 кВт (см. рис. 1). Тепловая нагрузка на маслоохладитель 60 кВт.

Выносной воздушный маслоохладитель с одним вентилятором и регулятором частоты вращения был применен в установке с двумя винтовыми компрессорами, где тепловая нагрузка на маслоохладитель составляла 50 кВт.

Все эти схемы охлаждения масла показали надежность работы в зимнее и летнее время. Оптимальность применения той или иной схемы зависит от цен на комплектующие, условий работы и места установки холодильного оборудования.