Сегодня рассмотрим один оригинальный способ регулирования производительности поршневого компрессора, предложенный компанией Emerson, которая первая предложила бесступенчатое регулирование без изменения частоты вращения вала.
Система получила название «цифровое регулирование». Аналогичная система используется и в спиральных компрессорах того же производителя. Почему «цифровое»? дело в том, что фактически цикл работы компрессора разделен на две части – компрессор сжимает хладагент и компрессор не сжимает хладагент, что соответствует определению цифрового сигнала (Цифровой сигнал — сигнал, который можно представить в виде последовательности дискретных (цифровых) значений).
Система работает следующим образом (рис. 1):
соленоидный вентиль, установленный на крышке блока цилиндров компрессора, приводит в действие поршень, который управляет потоком газа, поступающим в область всасывания клапанной доски. Если требуется полная (100%-ная) холодопроизводительность, газообразный хладагент проходит через клапанную доску и клапаны всасывания в цилиндры компрессора, где сжимается до более высокого давления, после чего выталкивается через клапан нагнетания. Это называется состоянием «нагрузки» (см. рис. 1, слева). В состоянии, когда требуется более низкая холодопроизводительность, процесс сжатия в данном блоке цилиндров останавливается путем блокирования поступления потока (см. рис. 1, справа).
Рис. 1
Контролируя время фактического сжатия, можно регулировать холодопроизводительность компрессора (рис. 2). Такой подход позволяет легко интегрировать компрессор в конструкцию существующей системы
Рис. 2
В 4-цилиндровом компрессоре на одном из блоков цилиндров устанавливают простой механизм с соленоидным вентилем, который приводит в действие два поршня, блокирующие поступление газа в зону сжатия, когда требуется частичная холодопроизводительность. Холодопроизводительность компрессора можно плавно регулировать в диапазоне от 50 до 100 %, управляя временем цикла подачи питания на катушку соленоидного вентиля с помощью контроллера компрессорной станции или отдельного цифрового контроллера.
В 6-цилиндровом компрессоре на одном из блоков цилиндров устанавливают механизм с соленоидным вентилем, как описано выше, в то время как на другом блоке – стандартный механизм блокирования всасывания. Это обеспечивает плавное регулирование производительности в диапазоне от 33 до 100 %.
Важным в процессе регулирования является точное поддержание оптимальной температуры кипения, следовательно, и температуры в охлаждаемом помещении.
Были проведены сравнительные испытания следующих холодильных систем.
Система 1 – на базе компрессора с цифровым регулированием производительности и компрессора с регулированием холодопроизводительности путем отключения блока цилиндров.
Система 2 – на базе компрессора с цифровым регулированием производительности и компрессора без регулирования холодопроизводительности.
Система 3 – на базе компрессора с регулированием холодопроизводительности путем отключения блока цилиндров и компрессора без регулирования холодопроизводительности.
Система 4 – на базе двух компрессоров Stream без регулирования холодопроизводительности.
Испытания проводили на одном и том же охлаждаемом объекте. В результате оказалось, что те системы, в состав которых входил компрессор с цифровым регулированием производительности, позволяли более точно поддерживать температуру кипения и, казалось бы, избегать лишнего расхода электроэнергии (рис. 3).
Рис. 3
Про точность регулирования вопрос понятен – на графиках видно, что отклонение от уставки при цифровом регулировании значительно меньше, а вот что касается энергопотребления, то этот вопрос спорны.
Красной линией на рис. 3 показано среднее значение температуры кипения хладагента, которое при ступенчатом регулировании выше. Известно, что чем выше давление всасывания, тем выше холодопроизводительность компрессора, а значит, тем меньше время работы и потребляемая им мощность.
Зная допустимые отклонения температур охлаждаемого объекта, при одних и тех же уставках получаются парадоксальные результаты – энергопотребление системы со ступенчатым регулированием производительности меньше, чем при плавном.
Поэтому при использовании плавного регулирования производительности необходимо увеличивать уставку давления кипения, что позволяет повысить и точность поддержания температуры и не повысить энергопотребление.
Таким образом, для снижения энергопотребления недостаточно просто использовать соответствующую технологию, необходимо также правильно произвести настройку параметров работы.
Автор: Талызин Максим Сергеевич,
кандидат технических наук,
академик Международной Академии Холода,
эксперт в области систем холодоснабжения
talyzin_maxim@mail.ru
