Применение холодильных винтовых компрессоров BITZER в промышленном и коммерческом холоде

Компания «Ксирон-Холод» предлагает со склада в Москве и под заказ полугерметичные холодильные винтовые компрессоры и другую продукцию компании BITZER

В недалеком прошлом поршневые холодильные компрессоры доминировали практически во всех областях промышленного холода и кондиционирования воздуха. В последние годы ситуация изменилась, поскольку часть этого рынка стали завоевывать холодильные винтовые компрессоры, которые начиная с 60-х годов успешно проникают на этот рынок.

Винтовые компрессоры, также как и поршневые, относят к группе холодильных компрессоров вытеснительного действия, однако процесс сжатия хладагента в этих компрессорах сильно отличается друг от друга. В холодильных винтовых компрессорах процесс сжатия происходит динамически, благодаря впрыску масла. Этим объясняется зависимость производительности винтового компрессора от окружной скорости роторов, и ограничение по экономическим соображениям объемной производительности.

В ранее разработанных холодильных винтовых компрессорах нижняя граница объемной производительности находилась примерно на уровне 300м3/ч. В начале 80-х годов производителям холодильных винтовых компрессоров, а именно, фирме BITZER, удалось получить принципиально новые конструктивные и технологические решения по геометрии прифиля рабочей части винтовых компрессоров, а также разработать технологию измерений точность их изготовления, которые позволили наладить серийное производство холодильных винтовых компрессоров малой производительности. Поэтому в настоящее время винтовые компрессоры малой производительности, которые можно без особых проблем включать параллельно для увеличения производительности, являюся хорошей альтернативой поршневым холодильным компрессорам большой производительности.

Основные конструктивные особенности винтовых компрессоров малой производительности

Высокая эффективность этих двухвальных винтовых компрессоров основана на геометрии проточной части, разработанной специально для холодильных компресоров малой производительности, специальной системе смазки и прицизионном изготовлении винтов на новейших обрабатывающих центрах. Неотъемлемой частью этого технологического процесса является контроль качества, проводимый с использованием автоматизированных измерительных стендов.

При применении таких компрессоров в промышленном холодильном оборудовании их отличают низкие начальные затраты, а также невысокая стоимость эксплуатации. Так, например, смазка холодильных винтовых компрессоров осуществляется непосредственно из маслоотделителя, находящегося под высоким давлением, поэтому при использовании этих винтовых компрессоров в стандартных схемах холодоснабжения можно отказаться от установки отдельного масляного насоса.

Главный ротор непостредственно связан с приводом, поэтому в промежуточной передаче нет никакой необходимости.

Приводы холодильных винтовых компрессоров позволяют повышение числа оборотов для компрессоров малых размеров, а также уменьшение числа вариантов профиля рабочих частей (снижение затрат на изготовление), однако это ведет к увеличению количества узлов, подверженных интенсивному износу, и, тем самым, к возможности выхода из строя. Кроме того, повышение числа оборотов увеличивает чувствительность к гидравлическим ударам (относительно малые рабочие объемы в сравнении с массовым расходом), увеличивает перетечки внутри винтового компрессора, уменьшает срок службы подшипников, а также увеличивает уровень шума в неприятном для человека диапазоне частот.

Все холодильные винтовые компрессоры нового поколения оборудованы одноступенчатыми или многоступенчатыми регуляторами производительности. Эти регуляторы представляют собой поршни, гидравлически управляемые с помощью соленоидных вентилей. Эти регуляторы служат также для автоматической разгрузки пуска. Кроме того они выполняют функции дополнительной защиты от избыточного давления нагнетания, а также от гидравлических ударов. При указанных чрезвычайных обстоятельствах поршневой регулятор производительности открывается за счет внутреннего давления и, тем самым, компенсирует пиковую нагрузку.

Кроме того, на этих холодильных винтовых компрессорах можно осуществлять регулирование мощности за счет изменения числа оборотов с помощью частотного преобразователя в диапазоне частот от 25 до 75 Гц. (от 1450 до 4500 об/мин). Такие схемы регулирования наиболее эффективно используются в многокомпрессорных холодильных установках при параллельном включении винтовых компрессоров, о чем будет сказано ниже.

Полугерметичные холодильные винтовые компрессоры в качестве привода используют двухполюсный встроенный электродвигатель, имеющий довольно большие габариты. С этим типом электродвигателя полугерметичные винтовые компрессоры достигают высокого значения КПД в широком диапазоне рабочих нагрузок. На рис. 1 показан разрез полугерметичного винтового компрессора с указанным типом электродвигателя. Охлаждение электродвигателя полугерметичного винтового компрессора осуществляется всасываемым газом. Это решение заимствовано у больших полугерметичных поршневых холодильных компрессоров, поскольку оно отлично зарекомендовало себя на протяжении многих лет их эксплуатации.

Схема с использованием впрыска жидкого хладагента для охлаждения винтовых компрессоров не требует никаких дополнительных регуляторов и поэтому значительно проще в эксплуатации.

Особенности параллельного включения винтовых компрессоров

Параллельное включение винтовых компрессоров малой производительности является наиболее распространенной формой их практического использования в холодильных установках. Многолетний практический опыт эксплуатации таких холодильных систем доказал их экономичность и надежность, низкий уровень шума и вибраций, невысокие начальные и последующие финансовые затраты. Особо следует отметить высокую экономичность при использовании винтовых компрессоров в схемах с регулированием производительности.

По сравнению с холодильными винтовыми компрессорами большой производительности, используемых в крупных промышленных холодильных установках в схемах параллельного включения с индивидуальными маслоотделителями, для компрессоров малой производительности применяется более простая схема, в которой для всех компрессоров используется один маслоотделитель с общим для всех копрессоров запасом масла. Это позволяет использовать в схемах параллельного включения холодильные винтовые компрессоры различной производительности, при этом давления всасывания могут быть различными.

Подача масла в холодильный винтовой компрессор осуществляется непосредственно из маслоотделителя через централизованные системы трубопроводов, с помощью которых масло подводится каждому компрессору. Масляный фильтр, датчик расхода масла, соленоидный вентиль и смоторовое стекло (для визуального контроля потока масла) также являются непременным атрибутом каждого холодильного винтового компрессора, что гарантирует необходимый контроль над его работой в процессе эксплуатации.

С целью обеспечения контроля за максимально-допустимой температурой нагнетания, температурой масла и температурой обмоток электродвигателя в стандартную комплектацию каждого винтового компрессора входят датчик температуры нагнетания (РТС) и датчики температуры обмоток электродвигателя (РТС), а также электронное реле защиты, которое контролирует эти температуры.

Конструкция холодильных агрегатов с винтовыми компрессорами, а также геометрия трубопроводов выполнена таким образом, чтобы эффективно исключить переполнение компрессора маслом во время его остановки. Даже в относительно редких случаях утечки масла через неисправный соленоидный вентиль не приводят к выходу из строя винтового компрессора. При частичном переполнении холодильного компрессора автоматически срабатывает частичная разгрузка старта компрессора. При полном заполнении винтового компрессора маслом осуществляется блокировка компрессора, в результате которой он отключается по защите приводного электродвигателя.

Важным преимуществом холодильных винтовых компрессоров является чрезвычайно низкий уровень вибраций и практически отсутствие пульсаций газа на выходе из компрессора. Это свойство винтовых компрессоров значительно уменьшает опасность разрушения трубопроводов в процессе эксплуатации и связанные с этим потери хладагента из системы и затраты на ремонт и техническое обслуживание.

Необходимо отметить также тот факт, что потребность в площади для размещения центральной компрессорной установки на нескольких параллельно включенных винтовых компрессорах значительно меньше, чем для аналогичных систем на поршневых холодильных компрессорах. При этом винтовые компрессоры в схемах с параллельным включением можно использовать для низких температур. Применяя частотный преобразователь можно увеличить число оборотов до 4500 об/мин — при этом холодопроизводительность повышается примерно на 50% по сравнению с обычным электроприводом, работающим на частоте 50Гц.