Увеличение энергоэффективности холодильных систем

Увеличение энергоэффективности холодильных систем за счет улучшения маслоотделения в винтовых компрессорных агрегатах и чиллерах...

Одним из основных факторов, влияющих на эффективную работоспособность холодильной системы, являются системы маслоснабжения и маслоотделения холодильных агрегатов (отделения, возврата и дренирования). Более 70% отказов оборудования, использующего различные виды вращения, в том числе компрессоров холодильных винтовых, происходит из-за:

- масляного голодания;

- примесей в масле;

- неконтролируемых изменений в составе масла.

Винтовые холодильные компрессоры являются маслозаполненными, что предъявляет повышенные требования к их системе маслоотделения независимо от способа подачи масла, как при помощи насоса, так и за счет перепада давления между сторонами высокого и низкого давлений, или ориентации маслоотделителя: горизонтального или вертикального.

Если в конденсаторах попадание масла может сказаться только на повышении давления конденсации, то в испарительной системе загустевшее масло при низких температурах может не только изменить вязкость, но и переходить из жидкого состояния в твердое, ухудшать теплообмен в испарителях, воздухоохладителях, приводить к поломкам соленоидных и пилотных вентилей и хладагентных насосов в насосно-циркуляционных станциях. Все это влияет на износ элементов и энергоэффективность системы в целом. Так, например, по данным компании Мобил (см. рис. 1,2) хладон R507 полностью смешивается с различными маслами фирмы Мобил в рабочем диапазоне температур от -55 °C до +70 °C при содержании масла от 5 до 60%, а при содержании масла до 86% и температуре нагнетания более +70 °C вязкость масла недостаточна (менее 10 сСт) для нормального функционирования винтового компрессора. Поэтому одна из основных задач после сжатия холодильного агента в компрессорах – это отделение масла от хладагента и возврат его в контур компрессора с минимальным процентным содержанием газа для обеспечения минимального уноса масла в холодильный контур и работоспособности всей системы смазки компрессорного агрегата.

При разработке системы отделения масла принимаются в качестве начальных следующие основные исходные данные:

- свойства газа;

- смешиваемость хладагентов с маслом.

Например, такие хладагенты, как фреоны, метан, пропан, бутан и пропилен хорошо растворяются в компрессорных маслах, что снижает их вязкость, а такие, как аммиак, углекислота практически не смешиваются с маслами.

-массовый расход компрессора.

-давление и температура газа на нагнетании компрессора.

-применяемые схемы охлаждения (прямой впрыск, насосно-циркуляционная, гравитационная, двухступенчатое сжатие и т.д.).

-содержание масла в нагнетаемом газе компрессора.

-необходимое время удержания масла в маслоотделителе.

-прочие характеристики.

В маслозаполненных винтовых агрегатах применяются вертикальные или горизонтальные маслоотделители с несколькими ступенями отделения. Холодильные масла в нагнетаемом газе существуют в форме аэрозолей с величиной частиц от 0,1 до 40 микрон, где большинство в пределах 0,4 - 10 микрон и более 50% из них менее 1 микрона. Поэтому используется многоступенчатая схема маслоотделения на основе создания условий для торможения частиц масла, их столкновения, укрупнения и утяжеления, осаждения их на дне маслосборного сосуда маслоотделителя, удержания частиц в этом сосуде определённое время с последующим отделением «масляного тумана». «Масляный туман» в последней ступени маслоотделителя отделяется посредством коалесцентной фильтрации до уровня 99,999…% (или для холодильных агрегатов 10-15 р.р.m.).

Все перечисленные факторы влияют на общую энергоэффективность и работу холодильной установки в целом и позволяют сэкономить до 30% электроэнергии.

Пренебрежение правилами расчета и конструирования маслоотделителей холодильных агрегатов и чиллеров на базе маслонаполненных сальниковых винтовых компрессоров приводит к замасливанию холодильных систем и снижению их энергоэффективности, повышению затрат электроэнергии. Мы столкнулись с проблемой неправильной организации маслоотделения одной российской коммерческой фирмы в насосно-циркуляционных схемах на хладоне R507A, где, несмотря на хорошую смешиваемость данного хладона с маслом Mobil EAL Arctic 100, в циркуляционном ресивере произошла «парафинизация» масла (см. фото 3), приведшая к выходу из строя хладагентных насосов, разрушению золотниковых клапанов регулировки производительности, подшипников и дисковых муфт компрессорных агрегатов, а также и выходу всей холодильной системы из строя.

Компрессорные агрегаты смогли выйти на штатные производительности, только когда с помощью специалистов компании COOLTECH были сделаны новые маслоотделители и система маслоснабжения в целом.

Уместно также отнести к системе маслоотделения и устройства отделения, возврата и дренирования масла с целью предотвращения замасливания теплообменных аппаратов – испарителей промышленных чиллеров.

Поэтому компания COOLTECH разработала отдельные узлы для отвода, возврата и дренирования масла (система COOLTECH CTOR), которые могут быть использованы различными компаниями при производстве чиллеров.