Клапанные станции ICF с поплавковым модулем оттайки от «Данфосс»

Международная группа Danfoss продолжает инвестировать в развитие инновационной клапанной платформы Danfoss Flexline™ и в 2017 г вывела эволюционный продукт для систем индустриального холода — поплавковый модуль оттайки ICFD 20 в составе станций ICF Flexline™ (рис. 1). Слоган новой разработки — «Эффективность достигается простотой».

Рис. 1 Станция ICF 15 с модулем ICFD 20

Поплавковый модуль оттайки типа ICFD 20 представляет собой поплавковый регулятор, реализованный на базе блочно-модульной концепции станций типа ICF 15-20, и предназначен для регулирования оттаивания испарителей горячими парами в холодильных системах с насосной подачей хладагента (рис. 2). Станции ICF с новым модулем ICFD 20 совместимы со всеми общепринятыми хладагентами, включая R717, имеют максимальное рабочее давление 28 бар изб. и диапазон рабочих температур от -50°С до +50°С. Модуль ICFD, как и другие компоненты ICF, имеет внешнее цинковое покрытие с толстостенной пассивацией хромом для антикоррозионной защиты во время транспортировки и хранения. Благодаря адаптированной конструкции, клапанные станции с ICFD 20 могут применяться в аммиачных испарителях холодопроизводительностью до 200 кВт.

Принцип действия нового компонента (рис. 3) основан на работе традиционного поплавкового регулятора, пропорционально изменяющего степень открытия дроссельного узла в зависимости от уровня жидкого конденсата в поплавковой камере. Простой механизм с саморегулированием пары «поплавок — дроссель» обеспечивает автоматическую подстройку производительности регулятора к реальным рабочим условиям.

Стоит отметить, что способ регулирования оттаивания испарителей по уровню конденсата с помощью поплавковых регуляторов не является новым для холодильной отрасли. Долгое время эта технология не получала широкого распространения из-за отсутствия достоверных методик расчета и подходящих по производительности конструкций поплавковых регуляторов. К основным преимуществам поплавковых регуляторов перед традиционными регуляторами давления оттайки (например, клапаны ICS с пилотом CVP) относят:

• Отвод преимущественно жидкого конденсата вместо парожидкостной смеси хладагента, что особенно актуально в завершающем этапе оттаивания (рис. 4);
• Меньшее значение степени сухости (паросодержания) хладагента на выходе из оттаиваемого испарителя и наиболее полное использование потенциала скрытой теплоты конденсации. Сокращение длительности и расхода горячих паров в процессе оттаивания, снижение нагрузки на компрессорную группу и меньшее энергопотребление холодильной установки;
• Меньшее среднее избыточное давление оттайки, повышение безопасности системы и снижение средней величины дроссельных потерь.

Рис. 4 Представление регулирования оттаивания горячими парами на энтальпийных диаграммах

Несмотря на простоту устройства и принципа действия, важно выполнять ряд рекомендаций по установке и проектированию поплавковых регуляторов оттайки. На практике большинство холодильных применений требует расположения запорно-регулирующей арматуры до 5м выше уровня расположения приборов охлаждения, например, за пределами холодильных камер. Это ограничение требует эффективной организации подъема конденсата к поплавковому регулятору во избежание обильного подтопления теплообменной поверхности испарителя и увеличения длительности оттаивания.

С целью исключения застойных газовых зон в дренажном трубопроводе и интенсификации подъема жидкого конденсата при оттайке в конструкции ICFD предусмотрен небольшой перепускной канал (пропускная способность менее 7% основного дроссельного узла) для поддержания постоянного перепада давления на регуляторе. Кроме этого, особое внимание стоит уделить организации самой системы трубопроводов: подвод горячих паров следует всегда выполнять через верхний трубопровод, а отвод конденсата — через нижний (рис. 2).

Для эффективного сбора конденсата и создания гидравлического затвора для не сконденсировавшихся паров хладагента в линии дренажа после испарителя предусматривают U-образную жидкостную ловушку (рис. 2). Также стоит понимать, что конструкция испарителя, расстояние между испарителем и поплавковым регулятором в виде гидравлического столба конденсата непосредственно влияют на перепад давления и производительность регулятора. Для быстрого подбора станций ICF с модулем ICFD предлагается использовать обновленную версию программы Coolselector2.

Модули ICFD не имеют встроенных предохранительных устройств, поэтому во всех схемах испарительных узлов следует предусматривать отдельные предохранительные клапаны (например, типа BSV, SFA и др.). А на главном коллекторе подачи горячих паров в испарительную систему — устанавливать редукторы давления (например, клапан ICS с пилотом CVC) для снижения избыточного давления при оттаивании. Более подробная информация по проектированию нового продукта представлена в русскоязычном руководстве по применению клапанных станций ICF с дренажным модулем ICFD.

Все конфигурации клапанных станций ICF с поплавковым модулем требуют горизонтального расположения с установкой ICFD в одном из трех возможных положений, что повышает гибкость компонента инсталляции и эксплуатации. При установке новый модуль не требует отдельных преднастроек и регулировки, свойственных регуляторам давления. Давление испытания холодильных систем с ICFD 20 не должно превышать 28 бар изб., однако при временном извлечении поплавка из поплавковой камеры допускается повышать давление испытаний до 52 бар изб.

Для предотвращения повреждений при транспортировке поплавок удерживается в поплавковой камере ICFD 20 специальным транспортным фиксатором. После инсталляции компонента в системе этот фиксатор заменяется заглушкой, которая будет полезна при сервисном обслуживании. Для удобства проведения пусконаладочных работ в конструкции ICFD предусмотрен механизм ручного открытия основного дроссельного узла. Более подробная информация по монтажу ICFD представлена в русскоязычной инструкции на клапанные станции ICF. Проведенные в Датском технологическом институте (DTU), специализирующимся на передовых холодильных разработках, практические исследования эффективности применения регуляторов ICFD в схемах с оттаиванием испарителей горячими парами показывают уменьшение количества перепускаемого в процессе оттаивания газа до 90% в сравнении с регуляторами давления. Комплекс лабораторных и полевых испытаний на действующих аммиачных холодильных установках также подтвердил актуальность разработки Danfoss для повышения эффективности промышленных холодильных систем.

Поставки клапанных станций ICF с новым поплавковым модулем ICFD открыты на рынках Таможенного союза с ноября 2017 г. В ближайшее время к заказу будут также доступны специальные модули ICFD с повышенным рабочим давлением для применения в аммиачно-углекислотных холодильных установках.

Все промышленные холодильные компоненты Danfoss имеют необходимый пакет разрешительной и технической документации на русском языке для применения на территории стран Таможенного союза.