Emerson:10 лет холодильным спиральным компрессорам Digital

Удивительно, но факт: с момента запуска в 2006 г, продажи Digital в Европе показывали среднегодовой темп роста более чем на 30% (рис.1) — и это в то время, когда параллельно развивались и другие способы регулирования производительности, например, инверторный привод компрессора. За последние несколько лет компрессоры Digital нашли свою нишу на рынке и в настоящее время широко применяются в продуктовом ритейле и в пищевой промышленности. Основная идея этой технологии: дать клиентам простой и точный способ контроля температуры и эффективного использования энергии.

Рис.1. Портрет юбиляра и график продаж в штуках

Показатели продаж позволяют компании Emerson с гордостью сказать: ожидания клиентов удовлетворены.

Регулирования производительности — это необходимость

Крупнейшая проблема при эксплуатации холодильных установок: это соответствие холодопроизводительности реальной тепловой нагрузке. Если не решить ее должным образом, то колебания нагрузки и условий окружающей среды негативно повлияют на качество продуктов и нанесут убытки клиенту.

Ранее вопрос решался эксплуатацией системы в режиме постоянного «ВКЛ/ВЫКЛ», что приводило к высокому износу компонентов системы, в первую очередь компрессора. Включение в состав традиционных компрессорных станций и агрегатов компрессора Digital позволило избавиться от этой проблемы, точно обеспечивая необходимую холодопроизводительность, а, следовательно, предотвращая порчу продуктов и экономя электроэнергию.

Хотя существует несколько способов регулирования холодопроизводительности, технология Digital имеет собственные, только ей присущие преимущества. В частности, она предлагает для спиральных компрессоров самый широкий диапазон регулирования от 10% до 100%, а компрессор при этом может управляться непосредственно системным контроллером, без использования внешнего инвертора или «ведомого» контроллера.

Технология Digital. Как это работает?

Технология регулирования производительности Digital такова, что компрессор Digital может быть легко и быстро интегрирован в любую существующую систему, а менять компоненты системы при этом не потребуется. Компрессор поставляется вместе с внешним электромагнитным клапаном. Этот клапан «нормально закрытый», то есть он закрыт при отсутствии напряжения питания.

Клапан является ключевым компонентом регулирования производительности. Когда электромагнитный клапан закрыт, компрессор работает с полной производительностью. Когда на электромагнитный клапан подается напряжение питания, он открывается, а спирали компрессора под действием разницы давлений раздвигаются в осевом направлении. Электродвигатель компрессора продолжает вращаться, но поскольку спирали раздвинуты, сжатия хладагента не происходит. Это состояние называется разгруженным. Регулирование осуществляется временными циклами (рис.2), базирующимися на широтно-импульсной модуляции (ШИМ) внешнего электромагнитного клапана.

Рис.2. Пример временного цикла длительностью 15 сек

Цикл состоит из нагруженного и разгруженного состояний. В нагруженном состоянии производительность компрессора составляет 100%, а в разгруженном состоянии — 0%. Средняя производительность изменяется при изменении продолжительности нагруженного и разгруженного состояний — рис. 2. Конструктивно все устроено таким образом, что электромагнитный клапан управляет поршнем, жестко крепящимся к верхней спирали. Поршень способен двигаться под действием давления газа. Электромагнитный клапан открывается и позволяет разгрузочной камере, которая находится над поршнем, по внешней трубе соединиться со стороной всасывания.

Давление нагнетания снизу от поршня поднимает его вверх, а вместе с ним поднимается и верхняя спираль. Спирали расходятся в осевом направлении и сжатия не происходит. Когда электромагнитный клапан закрывается, давление в разгрузочной камере растет. Верхняя спираль движется вниз, в свое нормальное контактное положение и сжатие возобновляется. Технология Digital обеспечивает спиральным компрессорам непрерывное и плавное регулирование производительности от 10% до 100% без уменьшения рабочего диапазона.

Модельный ряд компрессоров

В 2006 г все начиналось двумя среднетемпературными моделями, а сейчас Emerson предлагает 7 среднетемпературных моделей холодопроизводительностью от 5 до 25 кВт на компрессор и 4 низкотемпературных модели от 4 до 13 кВт. Недавний запуск в производство компрессоров большой платформы Summit привел к расширению диапазона до 15 л.с. в области средних температур и до 13 л.с. (рис.3). Причем Emerson не только расширял диапазон, но и улучшал характеристики. Некоторые из новых моделей, например, ZBD57KCE и ZBD29KCE, запущенные в производство в 2015 г для замены «предшественников», имеют меньшую до 30% массу при той же холодопроизводительности и лучшей эффективности. Модели Summit Digital*K5 выпускались с учетом тенденций рынка, уходящего от централизованных систем холодоснабжения в сторону распределенных систем с холодопроизводительностью менее 40 кВт. Тандем компрессоров по 10 л.с., один из которых Digital ZBD76K5E, а другой — ZB76K5E с фиксированной производительностью способен выдавать холодопроизводительность от 2 до 36 кВт, в зависимости от тепловой нагрузки. Тандем компрессоров Digital ZBD114K5E + ZB76K5E обладает холодопроизводительностью от 2.5 до 44 кВт.

Рис.3. Модельный ряд холодильных компрессоров Digital

Кроме того, в рамках борьбы Emerson с глобальным потеплением все холодильные компрессоры Digital способны работать на альтернативных хладагентах, таких как ГФО-смеси, с низким уровнем ПГП. Тенденция продолжится новыми ГФО A2L, которые начнут в ближайшее время использоваться в коммерческом ритейле, что снизит ПГП используемых хладагентов до уровня 150 и создаст базу для решений, безопасных с «климатической» точки зрения.

Преимущества технологии Digital

1. Простота является ключевым отличием технологии Digital, решающим фактором для быстрой разработки проекта и быстрого выхода на рынок в сочетании с низкой себестоимостью проектирования:

• Компрессоры Digital легко и просто устанавливать в полевых условиях, поскольку по габаритам они идентичны стандартным компрессорам
• Компрессоры Digital не влияют на механический баланс системы — в отличие от систем с частотными инверторами в системах с Digital отсутствуют вибрации и резонансные колебания. Как следствие, не нужно переделывать раму и трубную обвязку
• Компрессоры Digital не имеют чрезмерных пульсаций давления и резких звуков, которые характерны для работы компрессора с инвертором частоты на высоких оборотах
• Инверторы до сих пор воспринимается как сложная технология, требующая высокого технического опыта хотя бы для того, чтобы разобраться в сотнях параметров настройки
• Допустимые частотные диапазоны для инвертора зависят от требований производителя компрессоров — и это меняется от производителя к производителю, и от одной модели к другой, что создает сложности.

2. Точное поддержание температуры в охлаждаемом объеме: простое и точное управление производительностью с помощью Digital позволяет поддерживать температуру в охлаждаемом объеме с точностью ± 0.5°С. Благодаря практически плавной регулировке удается уменьшить цикличность работы системы (рис.4) и точно контролировать давление всасывания и температуру нагнетания. В условиях растущей конкуренции этот факт вселяет надежду на сохранение качества скоропортящихся продуктов. Точный контроль температуры и давления позволяет работать с низкой температурой конденсации, что в сочетании с электронным расширительным клапаном позволяет повысить энергоэффективность системы.

Рис.4. Плавное регулирование производительности с компрессорами Digital

3. Пониженное энергопотребление и повышенная энергоэффективность: благодаря точному соответствию холодопроизводительности и тепловой нагрузки компрессоры Digital потребляют только ту энергию, которая нужна. Также экономит энергию пониженное число запусков компрессора (отсутствие повышенных пусковых токов) и отсутствие постоянной работы на полную мощность. Это также позволяет операторам повысить уставку температуры кипения в охлаждаемом объеме, что приводит к уменьшению энергопотребления, а кроме того, уменьшает число циклов оттайки. По сравнению с инверторами, технология Digital обеспечивает более высокую энергоэффективность при загрузке свыше 5060% в зависимости от применения и конкретной модели. Это утверждение особенно справедливо при низких температурах конденсации, при которых система в Европе работает 80% времени — теоретическое сравнение показано на рис.5.

Рис.5. Сравнение Digital ZBD и полугерметичного компрессора с инвертором

4. Увеличение надежности системы: спиральные компрессоры надежнее полугерметичных хотя бы потому, что в спиральном компрессоре на 70% меньше движущихся частей. Компрессоры Digital базируются на той же спиральной технологии, а потому наследуют высокую надежность и обеспечивает преимущества по сравнению с другими технологиями регулирования производительности.

Технология Digital уменьшает количество запусков компрессора, что приводит к существенно меньшему износу системы охлаждения. Она не только продлевает жизнь компрессора, но и уменьшает количество отказов в системе, таких как контакторы или трубы, которые чаще повреждаются при работе со 100% производительностью.

5. Возможности для модернизации. Компрессор Digital может использоваться как ведущий в тандеме с компрессором фиксированной производительности или с полугерметичным компрессором на соседней раме. Регулирование Digital минимизирует скачки производительности даже в неравновесных тандемах, разумеется в сочетании с активным управлением уровнем масла, что позволяет холодопроизводительности системы колебаться в соответствии с загрузкой супермаркета.

6. Новые хладагенты: технология Digital уже доступна для хладагентов с низким ПГП, будь то переходные хладагенты R407A/F или новые ГФО-смеси A1 R448A/R449A, R450A и R513A. Холодильные спиральные компрессоры Digital были испытаны и квалифицированы с этими новыми хладагентами, чтобы помочь клиентам в достижении экологических целей и в выполнении требований законодательства.

7. Не уменьшается рабочий диапазон: в отличие от компрессоров с переменной скоростью вращения вала, для компрессора Digital рабочий диапазон не сужается, каков бы ни был процент его загрузки и на каком бы хладагенте он не эксплуатировался. Для компрессора с инверторным управлением производительностью существует достаточное количество ограничений, зависящих от числа оборотов в минуту, а спиральный компрессор Digital работает ровно в тех же операционных пределах, что и стандартные компрессоры. При необходимости пользователь может запустить и эксплуатировать его в весьма экстремальных условиях. Новые компрессоры имеют даже более широкий рабочий диапазон, чем предыдущее поколение, в частности максимально допустимая температура конденсации возросла на 5°C.

8. Малые габариты и площадь основания: существует растущая тенденция перехода от крупных супермаркетов и гипермаркетов к более удобно расположенным местным магазинам. Более мелкий формат таких магазинов накладывает ограничения на пространство — земля в городах стоит дорого и на ограниченном пространстве нужно разместить как можно больше продуктов. Холодильная система (компрессорная станция либо компрессорно-конденсаторные агрегаты) в этом случае тоже должна быть компактной. Спиральные компрессоры Digital хорошо дополняются стандартными моделями.

Для каждого Digital существует эквивалентная стандартная модель, что позволяет делать компрессорную станцию из 3-4 спиральных компрессоров, один из которых — Digital. По сравнению с компрессорной станцией на полугерметичных компрессорах, компрессорная станция на спиральных компрессорах будет существенно легче (до 50%) и будет занимать меньшую площадь.

9. Проверены временем и покупателем: за 10 лет производства сделано и эксплуатируются уже более миллиона холодильных спиральных компрессоров Digital модельных рядов ZBD и ZFD. Наши достоинства и преимущества подтверждает время и Его Величество Покупатель.

О компании Emerson

Emerson (NYSE: EMR) с головным офисом в Сент-Луисе (Миссури, США) является мировым технологическим лидером, создающим решения для заказчиков в промышленном, коммерческом и потребительском сегментах рынка во всем мире. Компания Emerson предлагает глобальные решения, которые повышают уровень комфорта, позволяют сохранить продукты питания и защитить окружающую среду.

Emerson.com