Külmutusseadmed (1)

Холодильные системы
Холодильные системы предназначены для оснащения холодильных камер,
складов хранения охлажденных и замороженных продуктов, камер быстрого охлаждения и заморозки, а также для обеспечения технологических процессов и промышленного кондиционирования.В холодильной технике используются несколько систем холодильных машин, работа которых основана на том ,что рабочее тело- хладогент, за счет затраты внешней работы совершает цикл. Работа холодильных машин характеризуется их холодопроизводительностью.

Промышленные холодильные установки, холодильные машины

Неотъемлемой частью на любом современном производстве, а также в торговле, является наличие грамотно спроектированной системы охлаждения. Сегодня промышленный холод необходим как для охлаждения оборудования, так и для охлаждения пищевых продуктов.
При выборе холодильной установки, прежде всего, необходимо оценить надежность поставляемого оборудования, а также возможность быстрого восстановления, в случае выхода из строя какого-либо узла и агрегата.
Холодильные установки для охлаждения технологического оборудования в составе системы оборотного водоснабжения и охлаждения воды при переходе от охлаждения проточной водой окупаются в течении нескольких месяцев. Принципиально эти машины отличаются от классических чиллеров тем, что на раме, кроме холодильной части, имеется теплоизолированная емкость и насосная станция, для подачи технологической захоложенной воды на оборудование.
Холодильные машины для охлаждения пищевых жидкостей, предназначены для получения воды с температурой +5С и отличаются от обычных установок тем, что имеют полностью нержавеющий водный контур, а также оснащены системой автоматического долива воды по мере ее потребления на сатурацию или производство пищевого теста.
Любое сложное промышленное холодильное оборудование нуждается в обслуживании. Это необходимо для предотвращения аварий и поломок, влекущих за собой, как правило, очень серьезные убытки, да и просто для обеспечения большей продолжительности жизни холодильной машины.

Компоненты холодильных систем

     Комплекс оборудования для поддержания заданной температуры в помещении называется холодильной машиной.
Холодильную машину условно можно разделить на две составляющие:
• находящиеся внутри камеры (воздухоохладитель, батареи охлаждения);
• внешний блок (компрессорно-конденсаторный агрегат, много компрессорная станция, конденсатор, щит управления и т.д.).

Холодильный компрессор - это сложная высокотехнологичная машина, "сердце" любой парокомпрессионной холодильной установки. Он предназначен для отсасывания паров холодильного агента из испарителя и нагнетания их в конденсатор. В зависимости от применяемых хладагентов требуемой холодопроизводительности и прочих специфических условий в холодильной технике используются различные типы компрессоров: поршневые, ротационные, винтовые, центробежные. От надежности, долговечности и эффективной работы компрессоров во многом зависит работа всей холодильной установки. Поршневые компрессоры являются наиболее распространенным типом холодильных компрессоров. Их применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков Ватт до сотен кВт.
Основное преимущество поршневых холодильных компрессоров состоит в высокой энергетической эффективности. В условиях высокой стоимости электрической энергии это преимущество оказывает в ряде случаев решающее влияние на выбор типа компрессора.
Другим распространенным типом являются винтовые компрессоры. Их широко применяют в холодильной технике благодаря высоким энергетическим и объемным показателям, надежности и долговечности, хорошим массогабаритным характеристикам, полной автоматизации, успешной борьбе с шумом.
Базовая комплектация компрессорно-конденсаторного агрегата на базе поршневого или спирального компрессора:
• компрессор, укомплектованный термисторным реле защиты, запорными вентилями на всасывающей и нагнетательной магистрали, ТЭНом подогрева масла в картере компрессора;
• двухблочное реле давления (низкое и высокое);
• воздушный либо водяной конденсатор;
• ресивер с запорным клапаном типа Rotalock;
• к дополнительной комплектации мощно отнести систему отделения и возврата масла в компрессор, которая состоит из: маслоотделителя, линии возврата масла (смотровое стекло и сервисный запорный вентиль), подогрев маслоотделителя.
При наличие у заказчика нескольких низкотемпературных помещений, для крупных супермаркетов имеющих большое количество охлаждаемых витрин, прилавков, для переоборудования больших старых аммиачных холодильников целесообразно использование централизованной системы хладоснабжения, когда весь комплекс обеспечивается холодом от одной многокомпрессорной станции.
• Централизованное холодоснабжение позволяет сократить площадь занимаемую холодильной техникой, станция располагается в машинном отделение и соединяется трубопроводами с воздухоохладителями расположенными в камерах;
• Благодаря современным системам автоматики и системам регулировки производительности, достигается существенное сокращение потребления электроэнергии;
• Возможность проводить регламентные работы по обслуживанию компрессоров без остановки всей системы;
• В случае выхода из строя одного компрессора система продолжает функционировать;
• Увеличение срока службы из-за равномерного распределения нагрузки на компрессора.

Для больших магазинов типа супермаркет достаточно большую роль играет вопрос сокращения площади занимаемой холодильной машиной для таких случаев возможно многоярусное размещение компрессоров.
Конденсатор элемент холодильной машины служащий для отдачи тепла какой либо внешней среде, воде или воздуху. Наибольшее распространение получили воздушные и водяные конденсаторы:
• Воздушные конденсаторы по сравнению с водяным конструктивно являются более простыми и не требуют каких либо сопутствующих устройств (насосных станций перекачки воды, градирни, фильтров и т.д.), в следствие чего они получили наибольшее распространение. Для нормального функционирования воздушного конденсатора необходимо беспрепятственное поступление «свежего» воздуха, для решения данной проблемы самый простой способ установить конденсатор на улице, конденсатор устанавливается на фасаде либо крыше здания.
• Водяной конденсатор. Для сокращения эксплуатационных расходов на оборотную воду используемую для охлаждения конденсатора, с целью повторного использования ее, применяют градирни. Охлаждение воды в градирне достигается в результате теплообмена между водой и воздухом и испарения части воды.      По способу разбрызгивания воды градирни делятся на открытые и закрытые. Закрытая градирня с принудительной циркуляцией воздуха состоит из металлического шкафа. Внутри шкафа расположены коллектор с форсунками, а над ними - каплеуловитель из оцинкованной листовой стали и вентилятор. В нижней части шкафа размещена орошаемая поверхность из азбоцементных пластин, окно для входа воздуха, фильтр, штуцер для воды и поплавковый клапан. Около шкафа расположен циркуляцинный насос для воды. Отепленная в конденсаторе вода подается в коллектор, распыляется в форсунках. Воздух циркулирует противотоком. В пространстве ниже форсунок происходит теплообмен между водой и воздухом. Охлажденная вода собирается в нижней части кожуха и насосом подается снова на конденсатор. Свежая вода доливается автоматически.
Охлаждение в камерах осуществляется с помощью воздухоохладителей, пристенного либо потолочного исполнения, при этом струя холодного воздуха эффективно продувает весь объем камеры, устраняя возможность локального повышения температуры в объеме. При выборе воздухоохладителя помимо его производительности необходимо учитывать дальнобойность по воздуху, шаг между ребрами. Высокая дальность выброса струи холодного воздуха позволяет избежать неравномерности температурного поля внутри камер большого объема при любой их загрузке. При подборе шага ребра, учитывается температура в камере, чем больше шаг, тем воздухоохладитель медленные обмерзает снеговой шубой и дольше работает в режиме охлаждения. Если воздухоохладитель используется в помещения с незначительной высотой или в каких либо производственных помещениях (для целей промышленного кондиционирования) в которых находится рабочий персонал, более предпочтительны, в таких случаях, потолочные двух поточные воздухоохладители, где распределение воздушного потока происходит с меньшей скоростью, чем у обычных пристенных воздухоохладителей, что позволят создать более комфортные условия работы для людей работающих в охлаждаемых помещениях.
     В камерах интенсивного охлаждения и заморозки более целесообразно использование специальных воздухоохладителей – шок фростеров. Применение данных воздухоохладителей позволит существенно сократить время обработки продукта за счет уменьшения периодичности дефростации (оттайки), благодаря заложенной в их конструкции переменного шага оребрения: 15…20 мм на входе «теплого» воздуха и 8…12 мм на выходе «холодного» воздуха. Так же в камерах заморозки целесообразно наличие дополнительных элементов конструкции (подвесной потолок, воздушный коридор и т.д.) позволяющих разделить «холодный» воздух выходящий из воздухоохладителя и «теплый» воздух прошедший через продукт – нет тепловых потерь на смешивание потоков воздуха.
Современное холодильное оборудование не возможно представить без современных систем aвтоматики и контроля, системы автоматики поддерживают требуемые технологические параметры и обеспечивают безопасную эксплуатацию холодильного оборудования. Качественно продуманная система автоматики позволяет существенно увеличить срок службы холодильной установки и снизить энергетические затраты и затраты на ее текущее обслуживание.
     Кроме традиционных систем автоматики наша компания предлагает системы, в основе которой лежит микропроцессорное управление холодильной установкой. Основным конечным результатом этой системы является оптимизация энергетических затрат при производстве холода.
     Микропроцессорные системы позволяют управлять как одной, так и группой холодильных установок дистанционно с диспетчерского пульта, в качестве которого можно использовать обычный персональный компьютер. Кроме этого, данные системы осуществляет мониторинг всех параметров работы холодильной установки, температуры хранящегося продукта и ведет протокол по всем событиям, касающимся работы холодильной части предприятия.
     По всем параметрам, микропроцессорные системы - это техника XXI века, практически не имеющая никаких ограничений, присущих традиционным (аналоговым) системам автоматики. Они гибко конфигурируются и программируются под конкретное оборудование и позволяют учесть все пожелания заказчика. В настоящее время мы имеем успешный опыт монтажа и обслуживания подобной техники и рады предложить ее нашим заказчикам как современное эффективное решение технических проблем не только для сегодняшнего дня, но и в будущем.
Для рядa технологических операций требуется поддержание заданной температуры каких либо жидкостей (вода, пропилен гликоль, этилен гликоль и т.д.). Установки для охлаждения жидкостей (чиллер), состоят из следующих базовых элементов: холодильная машина с теплообменной аппаратурой обеспечивающей удаление тепла от охлаждаемой жидкости, пульта управления с системами автоматики и контроля работы, буферной емкости и насосной станции.
     Элемент холодильной машины где происходит процесс охлаждения жидкости – теплообменник, по конструкции могут быть достаточно различны (кожухотрубные, пластинчатые, пленочный), тип теплообменника подбирается в зависимости от условий работы, типа охлаждаемой жидкости и т.д.
     При большом температурном перепаде между температурой поступающей и выходящей из теплообменника жидкости (более 10°С) рекомендуется применять двух контурные системы охлаждения с промежуточным хладоносителем, (фреон охлаждает промежуточный хладоноситель, затем промежуточный хладоноситель охлаждает жидкость). В зависимости от потребления холода чиллер может быть укомплектован как, для установок малой производительности, герметичным компрессором, так для установок большой производительности несколькими полугерметичными компрессорами или винтовыми компрессорами.
Холодильные установки с промежуточным хладоносителем
Существующие холодильные системы по способу охлаждения классифицируются на системы с непосредственным охлаждением хладагентом и системы с охлаждением промежуточным хладоносителем.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили холодильные системы, работающие по принципу непосредственного охлаждения. Это связано с очевидными достоинствами таких систем: простотой схем, меньшими первоначальными финансовыми затратами на приобретение, более низкими удельными затратами энергии на получение холода, меньшими диаметрами трубопроводов и более компактным теплообменным оборудованием. Тем не менее, данным системам присущ и ряд недостатков. Прежде всего:

• основные хладагенты (фреоны и аммиак) недопустимо использовать для охлаждения помещений, в которых предусматривается длительное нахождение и работа людей;
  
• значительные потери давления в гидростатическом столбе жидкости при подаче углеводородных хладагентов на верхние этажи многоэтажных хладопредприятий, ведущие к существенной потере холодопроизводительности. Особенно заметно действие этого фактора при разнице высот более 10 м и низких температурах кипения;
  
• проблемы с возвратом масла в случае разветвленной системы охлаждения территориально распределенного хладопредприятия;
  
• опасность выброса жидкого хладагента из испарителя во всасывающую полость компрессора в условиях эксплуатации, допускающих резкие возрастания тепловой нагрузки;
  
• значительные потери дорогостоящих углеводородных хладагентов в случае разгерметизации системы охлаждения и большие финансовые затраты на восполнение хладагента, особенно в случае разветвленных систем охлаждения;
  

Приведенные проблемы позволяют избежать холодильные системы с промежуточным хладоносителем, в которых охлаждение производится жидкостью, циркулирующей по системе трубопроводов от охладителя жидкости (чиллера) к конечным потребителям. Основными достоинствами таких систем являются:

• отсутствие ограничений по высоте подачи жидкости и по предельному расстоянию между охладителем жидкости и охлаждаемыми помещениями. Требуемые параметры обеспечиваются выбором соответствующего напора насосной станции и толщины теплоизоляции трубопроводов;
  
• простота регулирования температуры воздуха в камерах, возможность независимого регулирования температуры воздуха одновременно в большом количестве помещений, в том числе и при существенных различиях в поддерживаемых температурах;
  
• компактная конструкция фреоновой части холодильной машины и минимальная потребность во фреоне;
  
• большая аккумулирующая способность хладоносителя, более продолжительный межпусковой период и пониженная частота включения-выключения компрессоров;
  
• в несколько раз меньшая стоимость хладоносителя по сравнению с хладагентами, что снижает финансовые потери в случае нарушения герметичности системы.
  

В качестве хладоносителей в системах охлаждения можно использовать водные растворы солей: NaCl, СаСl2, которые в силу дешевизны и доступности до последнего времени имели наибольшее распространение. Особенно широкое применение в холодильной технике получил рассол СаСl2, как имеющий наинизшую температуру замерзания -55°С. Такая температура исключает возможность замерзания рассола СаСl2 в испарителе и гарантирует высокую надежность системы.
Однако, несмотря на использование ингибиторов и прочих пассиваторов, коррозионная активность водных растворов солей остается достаточно высокой. Продолжительность эксплуатации рассольных систем в результате коррозии труб на 3-5 лет ниже систем непосредственного охлаждения.

Промышленное холодильное оборудование:

Установки оборотного водоснабжения - холодильные агрегаты, предназначенные для охлаждения промышленного оборудования и применяются для снабжения водой (жидкостью) с заданной температурой (ниже +25 oС - при более высоких требуемых температурах применяют воздушные охладители жидкостей – «сухие градирни») одной или нескольких единиц технологического оборудования (термопластавтоматы, экструдеры, лазеры, томографы, вакуумные установки и т.д.).

Холодильные машины

Чиллеры используют для обеспечения кондиционирования воздуха в больших помещениях. С помощью чиллера охлаждается или подогревается теплоноситель (вода, этиленгликоль) и подается по системе трубопроводов в фанкойл (или другие теплообменники).
Чиллеры различаются:

• по конструктивному исполнению (со встроенным или выносным конденсатором);
  
• типу охлаждения конденсатора (воздушное или водяное);
  
• схемам подключения;
  
• наличию теплового насоса;
  

Устройство холодильной машины, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды. Х. м. используются для получения температур от 10 °С до —150 °С. Область более низких температур относится к криогенной технике (См. Криогенная техника). Х. м. работают по принципу теплового насоса (См. Тепловой насос) — отнимают теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой и т.д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело. Работа Х. м. характеризуется их Холодопроизводительностью, которая для современных машин лежит в пределах от нескольких сотен вт до нескольких Мвт.
         В холодильной технике (См. Холодильная техника) находят применение несколько систем Х. м. — парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные и воздушно-расширительные, работа которых основана на том, что рабочее тело (Холодильный агент) за счёт затраты внешней работы совершает обратный круговой термодинамический процесс (холодильный цикл (См. Холодильные циклы)). В парокомпрессионных, абсорбционных и пароэжекторных Х. м. для получения эффекта охлаждения используют кипение низкокипящих жидкостей. В воздушно-расширительных Х. м. охлаждение достигается за счёт расширения сжатого воздуха в Детандере.
         Первые Х. м. появились в середине 19 в. Одна из старейших Х. м. — абсорбционная. Её изобретение и конструктивное оформление связано с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834). Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента метилового эфира и сернистого ангидрида. В 1874 К. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную Х. м., которая положила начало холодильному машиностроению.
      Парокомпрессионные Х. м. — наиболее распространённые и универсальные Х. м. Основными элементами машин данного типа являются испаритель, Холодильный компрессор, Конденсатор и терморегулирующий (дроссельный) вентиль — ТРВ, которые соединены трубопроводом, снабженным запорной, регулирующей и предохранительной арматурой. Ко всем элементам Х. м. предъявляется требование высокой герметичности. В зависимости от вида холодильного компрессора парокомпрессионные машины подразделяются на поршневые, турбокомпрессорные, ротационные и винтовые.
      В парокомпрессионной Х. м. осуществляется замкнутый цикл циркуляции хладагента. В испарителе хладагент кипит (испаряется) при пониженном давлении pk и низкой температуре. Необходимая для кипения теплота отнимается от охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается (вплоть до температуры кипения хладагента). Образовавшийся пар отсасывается компрессором, сжимается в нём до давления конденсации pk и подаётся в конденсатор, где охлаждается водой или воздухом.
Вследствие отвода теплоты от пара он конденсируется. Полученный жидкий хладагент через ТРВ, в котором происходит снижение его температуры и давления, возвращается в испаритель для повторного испарения, замыкая таким образом цикл работы машины. Для повышения экономической эффективности Х. м. (снижения затрат энергии на единицу отнятого от охлаждаемого тела количества теплоты) иногда перегревают пар, всасываемый компрессором, и переохлаждают жидкость перед дросселированием. По этой же причине для получения температур ниже —30 °С используют многоступенчатые или каскадные Х. м. В многоступенчатых Х. м. сжатие пара производится последовательно в несколько ступеней с охлаждением его между отдельными ступенями. При этом в двухступенчатых Х. м. получают температуру кипения хладагента до —80 °С. В каскадных Х. м., представляющих собой несколько последовательно включенных Х. м., которые работают на различных, наиболее подходящих по своим термодинамическим свойствам для заданных температурных условий хладагентах, получают температуру кипения до —150 °С.
      Абсорбционная Х. м. состоит из кипятильника, конденсатора, испарителя, Абсорбера, насоса и ТРВ. Рабочим веществом в абсорбционных Х. м. служат растворы двух компонентов (бинарные растворы) с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Компонент, кипящий при более низкой температуре, выполняет функцию хладагента; второй служит абсорбентом (поглотителем). В области температур от 0 до —45 °С применяются машины, где рабочим веществом служит водный раствор аммиака (хладагент — аммиак). При температурах охлаждения выше 0 °С преимущественно используют абсорбционные машины, работающие на водном растворе бромида лития (хладагент — вода). В испарителе абсорбционной Х. м. происходит испарение хладагента за счёт теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела. Образующиеся при этом пары поглощаются в абсорбере. Полученный концентрированный раствор перекачивается насосом в кипятильник, где за счёт подвода тепловой энергии от внешнего источника из него выпаривается хладагент, а оставшийся раствор вновь возвращается в абсорбер. Что касается газообразного хладагента, то он из кипятильника направляется в конденсатор, конденсируется там и затем поступает через ТРВ в испаритель на повторное испарение. Применение абсорбционных машин весьма выгодно на предприятиях, где имеются вторичные энергоресурсы (отработанный пар, горячая вода, отходящие газы промышленных печей и т.д.). Абсорбционные Х. м. изготавливают одно- или двухступенчатыми.
         Пароэжекторная Х. м. состоит из эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и ТРВ. Хладагентом служит вода, в качестве источника энергии используется пар давлением 0,3—1 Мн/м2 (3—10 кгс/см2), который поступает в сопло Эжектора, где расширяется. В результате в эжекторе и, как следствие, в испарителе машины создаётся пониженное давление, которому соответствует температура кипения воды несколько выше 0 °С (обычно порядка 5 °С). В испарителе за счёт частичного испарения происходит охлаждение подаваемой потребителю холода воды. Отсосанный из испарителя пар, а также рабочий пар эжектора поступает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние, отдавая теплоту охлаждающей среде. Часть воды из конденсатора подаётся в испаритель для пополнения убыли охлаждаемой воды.
         Воздушно-расширительные Х. м. относятся к классу холодильно-газовых машин (См. Холодильно-газовые машины). Хладагентом служит воздух. В области температур примерно до —80 °С экономическая эффективность воздушных машин ниже, чем парокомпрессионных. Более экономичными являются регенеративные воздушные Х. м., в которых воздух перед расширением охлаждается либо в противоточном теплообменнике, либо в теплообменнике-регенераторе. В зависимости от давления используемого сжатого воздуха воздушные Х. м. подразделяются на машины высокого и низкого давления. Различают воздушные машины, работающие по замкнутому и разомкнутому циклу.
Холодильные машины
Холодильные машины имеют высокую степень защиты , индикация кодов аварийной сигнализации позволяет быстро и безошибочно выявлять причины и оперативно устранять возникшие неполадки. Компрессоры в свою очередь, имеют разнообразные виды защиты: защита по току, по напряжению, встроенная термическая защита, защита по высокому и низкому давлению хладогента, защита по маслу и т.п. Все вентиляторы имеют встроенную термическую защиту. Система электрического оттаивания воздухоохладителей защищена от перегрегревания.
Следует также отметить , что машины смонтированы на несущей раме и закрыты облицовочными панелями с антикоррозийным покрытием, поэтому они не нуждаются в специализированной агрегаторной или аппараторной. Таким образом может быть значительно сокращен объем строительных и монтажных работ, а также объем коммуникаций. Полностью автоматизированная работа машин не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, эксплутационные затраты сведены к минимуму.
При применении холодильных машин решен вопрос с повышенным шумом, который исходит от работающего оборудования. Дополнительно также применимы специальные шумопоглащающие панели.