Teknisk information Skruekompressorer for ECONOMIZER drift

Transkript

1 H. JESSEN JÜRGENSEN A/S - alt til klima- og køleanlæg Teknisk information Skruekompressorer for ECONOMIZER drift ST Indholdsfortegnelse: 1. Generelt. 2. Driftsprincip. 3. Designvariationer. 4. Anbefalinger for udformning og dimensionering. 1. Generelt. Bitzer skruekompressorer kan udstyres med en ekstra sugetilslutning for ECONOMIZER ( ECO ) drift. Ved denne driftsform forbedres kuldeydelse og systemets effektivitet ved hjælp af et underkølingskredsløb eller 2-trins kølemiddelekspansion. Fordelene er især synlige, hvis man sammenligner med ettrins systemer med høje trykforhold, som for eksempel lavtemperaturanlæg. På baggrund af omfattende undersøgelser er der udviklet en speciel udformning af ECO-tilslutningen, således at der ikke opstår tilbagestrømningstab ved kompression. Som følge deraf fastholdes kompressorkapaciteten ved alle driftskonditioner og derved opnås universel anvendelse og mere enkel lagerføring. 2. Driftsprincip. I modsætning til stempelslagene i en stempelkompressor foregår kompressionen i en skruekompressor kun i en strømningsretning. Når rotorerne drejer, presses kølemiddeldamp ind i rotorrillerne af de modgående rotortænder og føres til endevæggen på det tilsvarende arbejdssted. I denne fase nedsættes volumen støt, og dampen komprimeres fra sugetryk til kondenseringstryk (se fig. 1). Dette særlige træk i komprimeringsfasen gør, at en yderligere sugetilslutning kan foretages på rotorhuset. Placeringen vælges således, at sugefasen er afsluttet, og der er sket en lille stigning i trykket. På denne måde er det muligt at transportere yderligere en mængde gas uden, at det får væsentlig indflydelse på volumenstrømmen på sugesiden. Trykket på den ekstra sugetilslutning er på et niveau svarende til mellemtrykket ved et totrins system. Derved kan en skruekompressor i denne udformning kombineres med et ekstra underkølingskredsløb eller en mellemtryksbeholder (open flash type underkøler) for totrins ekspansion. Disse tiltag resulterer i en klart forøget kuldeydelse på grund af en yderligere væskeunderkøling, især ved høje trykforhold. Kompressorens effektforbrug øges kun lidt da den ekstra arbejdsproces grundet et højere sugetilgangstryk foregår mere effektivt. Sugeside Trykside Fig. 1. Kompresssorforløb med skruekompressor. 1

2 3. Typevariationer. 3.1 Underkølingskredsløb. Ved denne driftsform bruges en varmeveksler (kølemiddelunderkøler) for at underkøle det flydende kølemiddel. Underkøling opnås ved at noget af kølemidlet fra kondensatoren sprøjtes igennem en ekspansionsanordning i modstrøm ind i underkøleren, som derefter fordamper p.g.a. varmeoptagelse. Den overophedede damp suges ind i kompressoren ved ECO-tilslutningen og blandes med den allerede let komprimerede damp fra fordamperen. Den underkølede væske er med denne driftsform ved kondenseringstryk, der kræves derfor ikke noget særligt for rørføringen til fordamperen ud over isolering. Systemet kan anvendes universelt. Fig. 2. Economizer system med underkølingskredsløb. 3.2 Åben mellemtryksbeholder for 2-trins ekspansion. Væskeunderkøling ved denne driftsform fås ved at nedsætte kogepunktet i en mellemtryksbeholder (flash type underkøler) placeret mellem fordamper og kondensator. Denne fysiske effekt fører til, at væsken nedkøles til kogepunktet, idet noget af væsken fordamper. For at stabilisere beholdertrykket bruges en regulator, der samtidig kontrollerer mængden af damp, der suges til ECO-tilslutningen på kompressoren. Denne driftsform giver den mest økonomiske termodynamiske ydelse p.g.a den direkte varmeudveksling. Da mellemtrykket er reduceret til kogepunktstemperatur, bør dette system kun anvendes sammen med oversvømmede (flooded) fordampere. Fordamper Fordamper Fig. 3. Economizer system med mellemtryksbeholder. 2

3 4. Anbefalinger for udformning og konstruktion. 4.1 Rørføring. Kølemiddelunderkølere/ mellemtryksbeholdere bør installeres under kompressoren for at undgå tilbageføring af olie eller flydende kølemiddel til kompressoren ved stilstandsperioder. Kompressoren kan skubbe en vis mængde olie ud igennem ECO-tilslutningen, indtil driftsbetingelserne er stabile eller i driftsperioder uden underkølingsfunktion. Olievandring bør undgås ved at montere en rørbøjning, der går lodret opad (se fig. 4). ECO-tilslutningen fører direkte til rotorprofilen. For at beskytte kompressoren bør der installeres et filter (filtrering max. 25 µm). Dimensioner på ECO sugeledning: Da korte rørføringer normalt anvendes, kan følgende rørstørrelser bruges ved lavtemperaturanvendelse: OS Ø18 mm (3/4 ) OS./ HS Ø22 mm (7/8 ) Fig. 4. Placering af Economizer sugeledning. 4.2 Yderligere komponenter Kølemiddel underkøler Frostsikrede shell and tube fordampere, pladevekslere og koaxialfordampere er velegnet til anvendelse som væskeunderkøler. Ved montagen skal der tages højde for en relativ lav temperatur på væskesiden. For ydelser, se manual SH-100/ SH-500. Termostatisk ekspansionsventil For at undgå våddrift, når underkølingskredsløbet tilsluttes, bør specielt udviklede ekspansionsventiler for flydende kølemiddelindsprøjtning foretrækkes med en overhedningsindstilling på ca. 10 K. For ydelser se manual SH-100/ SH

4 Mellemtryksbeholder Fig. 3 viser den skematiske konstruktion af en lodret beholder udstyret med en lavtrykssvømmer. Andre reguleringssystemer og konstruktioner kan også anvendes afhængig af systemets udformning. Beholderen skal være frostsikker og er normalt underlagt lokale regler for trykbeholdere. Forslag til størrelse (for enkelt kompressor): Rør indvendig diameter... min. 200 mm Adskillelseshøjde over væskeniveau...> 400 mm Ved parallel drift af flere kompressorer til en receiver skal rørdiameteren være forholdsmæssigt større. En individuel beregning i.h.t. det normale design for flash type underkøler anbefales generelt. Reguleringsanordning ved udgang på åben mellemtryksbeholder En sugetryksregulator er monteret til kontrol af reduktion af beholdertryk og regulering af dampvolumen til kompressor. Den ekstra magnetventil i styreledningen holder udgangen på beholderen lukket ved nedkøling og stilstandsperioder. Lavtrykssvømmer (åben mellemtryksbeholder) Den individuelle udformning laves i.h.t. driftsbetingelser og ydelse. 4.3 Kontrol Da kompressoren skal transportere et ekstra masseflow, er driftsområdet ved ECO-drift delvist begrænset. Til dette formål og med henblik på at stabilisere driftskonditionerne efter starten, tilsluttes magnetventilen på underkølingskredsløbet eller ECO-sugeledningen enten med en tidsforsinkelse (ved klima/ normalkøling) eller ved hjælp af lavtrykspressostat afhængig af sugetryk (ved lavtemperatur). Ved almindelige lavtemperatursystemer skal en begrænsning på t0 < -20 C indstilles. 4.4 Parallelsystemer Parallelle systemer kræver en individuel udformning. Efterfølgende ses to anvendelseseksempler. Fig. 5. Anvendelseseksempel for parallelsystemer. 4

5 Ved anvendelse af individuelle væskeunderkølere (fig. 5) gælder de samme retningslinier som ved enkelte kompressorer. Begge magnetventiler i underkølingskredsløbet er derved styret parallelt med kompressorkontaktoren (ved hjælp af en hjælpekontakt). (1) Ved CR drift (2) Mulig alternativ drift med 2 TX ventiler med forskellig kapacitet Figur 6. Parallelsystem med ECO og fælles underkøler I tilfælde af en fælles underkøler (fig. 6) skal der i hver rørsektion monteres en magnetventil, en kontraventil samt et sugefilter for hver kompressor ECO-tilslutning. Magnetventilen styres parallelt med kompressorkontaktoren (hjælpekontakt). Ved delbelastning skal den fælles underkøler vælges omhyggeligt (kølemiddelfordeling, gashastighed); det samme gælder for ekspansionsventilen. I tilfælde af drift over et større kapacitetsområde kan det være hensigtmæssigt at bruge to ekspansionsventiler (f.eks. 100 % og 33 % af total kapacitet) der - afhængig af belastningen - alternativt får væske via de tilsvarende magnetventiler. Ved ekstreme betingelser anbefales en underkøler med delt kredsløb på fordampersiden. Hvor kompressorerne kører med kapacitetsregulering skal en fordampertrykregulator (EPR) sættes i ECO sugeledningen efter underkøleren. Den skal indstilles til et tryk lige under værdien ved fuldlastbetingelser. Ved justering kan regulatoren også bruges til at holde væsketemperaturen på en defineret konstantværdi. BITZER Kühlmaschinenbau GmbH & Co. KG - Technical Information ST /97 MAC/QXP - Bitzer ST