Тенденции в разработке центробежных компрессоров большой мощности

24.03.2016

Современный рынок компрессоров центробежного типа

Крупнейшими производителями центробежных компрессоров являются компании из Китая и США, причем на долю американских фирм (среди основных можно назвать Carrier, York, McQuay (Daikin) и Trane) приходится почти три четверти от общего количества выпускаемых в мире холодильных компрессоров данного типа. Также среди изготовителей центробежных компрессоров выделяются датская компания Danfoss, японские компании MHI, Hitachi, Ebara, корейские LS Mtron, Finetec Century, китайские Midea и Gree.

 

На предприятиях в Европе и США благодаря умеренному климату используются в основном одноступенчатые центробежные чиллеры, тогда как в Азиатском регионе большее распространение получили двухступенчатые системы с экономайзером – более дорогие по начальной стоимости, они обеспечивают повышенную холодильную мощность, необходимую для районов с жарким климатом. Центробежные компрессоры большой мощности оснащаются высоковольтными электромоторами, которые наряду с высокой холодопроизводительностью отличаются большой энергозатратностью.

 

В отличие от винтового компрессора, повышенная холодопроизводительность компрессора центробежного типа может достигаться либо путем увеличения скорости вращения крыльчатки, либо благодаря использованию нескольких крыльчаток. Однако с повышением частоты вращения крыльчатки существенно увеличивается потребляемая агрегатом мощность, что ведет к росту электропотребления холодильного оборудования. В случае неполной нагрузки компрессора его производительность изменяется с помощью лопатки направляющего аппарата, установленной на входе в компрессор; открываясь и закрываясь, она может регулировать производительность холодильного агрегата.

Современные условия функционирования предприятий промышленного холодоснабжения вынуждают производителей холодильного оборудования вести постоянные конструкторские разработки, направленные на достижение повышенной холодопроизводительности агрегатов, снижение энергозатрат, а также повышение экологичности их работы.

 

Разработка компрессоров для холодильного оборудования с системами частотного регулирования

Ужесточение требований к энергоэффективности оборудования заставляет производителей совершенствовать свою продукцию, повышая ее производительность и экономичность. Одно из перспективных направлений этой работы — внедрение в конструкцию центробежного компрессора частотно-регулируемых приводов (VFD-моторов), с помощью которых достигается значительное повышение сезонной эффективности холодильного оборудования. Уже сейчас есть возможность купить холодильный компрессор с электромотором, оснащеннымсистемой частотного регулирования; хотя пока такие агрегаты очень дорогие, их использование обеспечивает существенную экономию электроэнергии. С помощью частотно-регулируемого привода обеспечивается гибкое управление производительностью холодильных чиллеров: при неполной нагрузке компрессора для холодильного оборудования скорость вращения индукционных электромоторов переменного тока уменьшается, благодаря чему снижается производительность агрегата и уменьшается его энергопотребление.

 

В данный момент все ведущие производители холодильного оборудования проводят разработки по усовершенствованию конструкции центробежных компрессоров вообще и систем частотного регулирования в частности. Так с развитием электроники частотно-регулируемые приводы делаются все дешевле и компактнее, а алгоритмы их управления – точнее.

 

Внедрение электромоторов с постоянными магнитами в конструкцию центробежных компрессоров

Одной из самых главных тенденций в разработке центробежных компрессоров большой мощности является применение электромоторов с постоянными магнитами (PM-двигателей) в их конструкции. В сочетании с технологией безмасляного подвеса ротора, благодаря которой уменьшаются потери на компенсацию силы трения, промышленные чиллеры, оснащенные центробежными компрессорами нового поколения, способны обеспечивать холодопроизводительность до 10630 кВт. Так компании Mitsubishi Heavy Industries, Midea и Greeуже наладили выпуск холодильных чиллеров, в которых реализовано бесконтактное вращение ротора в управляемом магнитном поле. Компании Johnsons Controls, Trane и Daikin решили возникающие технологические проблемы при достижении холодильной мощности свыше 200 холодильных тонн путем разработки мотора на постоянных магнитах, в которых вал конструируется либо на магнитном подвесе, либо на керамических подшипниках, которые смазываются хладагентом. Кроме упомянутых технологий ведущими компаниями на рынке холодоснабжения разрабатывается конструкция подшипников с газовой смазкой.

 

Датская компания Danfoss еще больше усовершенствовала конструкцию центробежного компрессора, соединив напрямую крыльчатку и двигатель, что до сих пор считалось делом технически очень сложным. Компактный компрессор Данфосс новой конструкции (модель Turbocor) оснащен мотором с постоянными магнитами, соединенным напрямую с крыльчаткой, которая может вращаться со скоростью более 10000 оборотов в минуту. Новая модель имеет безмасляный магнитный подвес вала и обеспечивает холодопроизводительность 250-700 холодильных тонн.

 

Разработки центробежных компрессоров для веществ с низким потенциалом глобального потепления (ПГП)

Большое внимание при усовершенствовании конструкции центробежных компрессоров уделяется повышению экологичности их эксплуатации. Практически все современные центробежные чиллеры работают на хладагенте ГФУ 134а, который имеет высокий коэффициент ПГП и поэтому по результатам Монреальского протокола его эксплуатация в холодильных машинах должна быть ограничена. Одним из перспективных заменителей является ГФО 1234ze: имея схожие с ГФУ 134а характеристики, он безопасен для экологии, хоть и имеет большой коэффициент воспламеняемости. Для переориентации холодильных машин на использование ГФО 1234ze не нужны кардинальные конструкционные изменения, и исследования по его внедрению уже проводятся производителями как холодильных компрессоров, так и холодильных агентов.

 

В последние годы на европейском рынке появились чиллеры, которые работают на хладагенте нового поколения ГФО 1233zd(E): являясь заменой неэкологичного хладагента ГХФУ 123, его использование не угрожает ни окружающей среде, ни здоровью человека (нетоксичен, не ядовит). Кроме того, уже разработаны экологичные холодильные машины с компрессорами центробежного типа, в качестве хладагента в которых используется вода. 

 

Также рекомендуем статьи:

Особенности винтовых и поршневых компрессоров

Способы охлаждения масла компрессора: воздушное и термосифонное охлаждение 

Воздушные компрессоры промышленные: рекомендации по техническому обслуживанию 

Заказать обратный звонок