На рынках чиллеров с воздушным и водяным охлаждением технология с применением безмасляного компрессоров становится более эффективной, тихой, простой в применении и требующей меньшего обслуживания альтернативой устаревшим винтовым компрессорам. Для производителей оригинального оборудования (OEM) и конечных пользователей критически важных чиллеров, используемых в центрах обработки данных, здравоохранении и крупных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, управление маслом увеличивает затраты и усложняет конструкцию систем, что обычно приводит к снижению энергоэффективности на протяжении всего срока эксплуатации. жизненные циклы .
В последние годы экологические нормы и инициативы в области устойчивого развития привели к изменениям в конструкции чиллеров с воздушным охлаждением. OEM-производители и заинтересованные стороны отрасли стремятся к следующему поколению безмасляных технологий сжатия, предпочтительно таких, которые обеспечивают высокую эксплуатационную эффективность и упрощают сложные приложения, одновременно поддерживая неизбежный переход к хладагентам с более низким потенциалом глобального потепления (GWP).
С технологической точки зрения, доступные в настоящее время безмасляные компрессоры основаны на использовании дорогостоящих подшипников на магнитной подвеске (т.е. маглев). Но эта технология также создает некоторые проблемы применения и известные ограничения, в первую очередь: снижение производительности в теплом климате, негибкость конструкции системы и присущие ей технологические сложности.
Компания Copeland разработала безмасляную технологию центробежного сжатия, которая представляет собой инновационную альтернативу проблемам реализации стратегий подшипников на магнитной левитации. Инновационная технология подшипников трения Aero-lift от Copeland обеспечивает повышенную энергоэффективность, надежную работу, более широкую применимость и высокую надежность в условиях полной и частичной нагрузки для современных требовательных холодильных машин с воздушным и водяным охлаждением.
Немного истории....
Обеспечение необходимого охлаждения (а во многих случаях и рекуперации тепла) в центрах обработки данных, медицинских учреждениях и других крупных зданиях обычно требует использования чиллеров с воздушным или водяным охлаждением, которые производят охлажденную воду, которая преобразуется в холодный воздух для обеспечения комфортного охлаждения. Из-за высоких требований к охлаждению в этих приложениях традиционно используются большие винтовые компрессоры. Несмотря на свою надежность и надежность, винтовые компрессоры также сталкиваются со многими известными проблемами управления маслом:
• Более высокие затраты и требования на техническое обслуживание и ремонт. • Снижение энергоэффективности с течением времени
• Возрастающие риски снижения производительности и потенциального отказа чиллера.
В последние годы инженеры-консультанты/инженеры (CSE) и владельцы объектов начали использовать чиллеры с воздушным охлаждением — в первую очередь из-за проблем с доступностью воды и связанных с этим последствий для устойчивости. Хотя чиллер с воздушным охлаждением, винтовым сжатием и затопленным испарителем может обеспечить повышение эффективности, необходимость в механизмах возврата масла и/ или управления значительно усложняет проектирование системы. Подобная система, разработанная с безмасляным компрессором, может обеспечить те же преимущества в производительности без дополнительных сложностей с управлением маслом, тем самым экономя запасы воды и снижая воздействие на окружающую среду, одновременно повышая надежность применения.
Годовое потребление энергии чиллером с воздушным охлаждением является важным фактором, определяющим как стоимость жизненного цикла, так и его влияние на устойчивое развитие. Выбор чиллера и/или компрессора начинается с подбора охлаждающей нагрузки здания , с мощностью чиллера, а затем рассчитывает затраты на жизненный цикл системы и/или рентабельность инвестиций (ROI), включая предполагаемые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
В результате компании CSE становятся все более заинтересованы в оценке чиллеров с воздушным охлаждением и безмасляных компрессоров, которые обеспечивают максимально возможную энергоэффективность без ущерба для надежности или создания ненужных эксплуатационных сложностей. Технологии модуляции компрессора могут обеспечить значительный прирост эффективности в рабочем диапазоне и обеспечить точное согласование нагрузки как в условиях полной, так и частичной нагрузки. Компании CSE также ищут решение для чиллера с воздушным охлаждением, которое может достичь этих целей в некоторых из наиболее сложных проектных условий, таких как требования к охлаждающей нагрузке с большой высотой подъема и в теплом климате, характерные для многих установок центров обработки данных.
Также важно отметить, что глобальный отказ от гидрофторуглеродных (ГФУ) хладагентов с высоким GWP неизбежно подталкивает индустрию HVAC к следующему поколению новых альтернатив хладагентам с более низким GWP. Агентство по охране окружающей среды (EPA) в своем недавнем правиле о переходе на технологии установило максимальный предел GWP в 700 для сектора холодильных машин, что подтолкнет рынок к появлению альтернатив A2L, многие из которых имеют обозначения более низкой воспламеняемости в соответствии с классификациями ASHRAE.
Проблемы с существующей технологией безмасляного сжатия
Современные безмасляные компрессоры, разработанные с использованием технологии магнитной левитации, содержат присущие им ограничения и эксплуатационные сложности, которые OEM производители и CSE стали понимать и ожидать
Поскольку для подъема ротора компрессора (т. е. вала) требуется несколько постоянных электромагнитных подшипников, для регулирования положения ротора необходимы радиальные и осевые датчики приближения, а для поддержания надежной работы без трения необходимы сложные встроенные средства управления компрессором. В случае сбоя электропитания и отключения питания компрессора необходимы стандартные вспомогательные (немагнитные) подшипники для поддержания работы на низких скоростях и, благодаря этому резервированию, обеспечения надежной работы. Этот конструктивный обходной путь может увеличить стоимость компрессора и усложнить его применение.
Безмасляные компрессоры с подшипниками на магнитной подушке могут иметь известные ограничения, связанные с производительностью:
• Недостаточный диапазон диапазона для условий большой подъемной силы (т. е. значительное охлаждение в условиях высокой температуры окружающей среды).
• Проблемы с надежностью и потеря эффективности при частичной нагрузке и в условиях понижения мощности.
• Склонен к помпажам (т. е. изменению направления потока) и запиранию (т. е. максимальному расходу) в условиях остановки/запуска.
• Короткая циклическая работа, которая может повлиять на эффективность охлаждения.
Современная безмасляная технология основана на интеграции компрессора, встроенных средств управления и частотно-регулируемого привода (ЧРП). Но эта предварительно сконфигурированная архитектура может создать проблемы с индивидуальной конструкцией для OEM-производителей, которые не могут отделить компрессор от элементов управления и привода. Например, в жарком и влажном климате такая негибкая архитектура может создать проблемы с бортовой электроникой, что может привести к увеличению затрат на техническое обслуживание, поставить под угрозу эксплуатационную надежность и ограничить применимость чиллеров. Хотя безмасляные центробежные компрессоры с магнитными подшипниками предлагают множество улучшений по сравнению с устаревшими компрессорами, достижения в области безмасляных центробежных технологий повышают стандарты производительности холодильных машин, обеспечивая высокую надежность, повышенную эффективность и экологичность, а также более широкий диапазон применения для следующего поколения. поколение чиллеров с воздушным и водяным охлаждением.
Безмасляный центробежный компрессор Copeland: обзор технологии Aero-lift
Безмасляный центробежный компрессор Copeland использует безфрикционную технологию подшипников Aero-lift для оптимизации энергоэффективности, упрощения сложных конструкций и максимизации производительности чиллеров с воздушным и водяным охлаждением в сложных условиях с высоким подъемом и высокими температурами окружающей среды.
— и в сценариях охлаждения с полной или частичной нагрузкой. Эта революционная компрессорная платформа уникально оптимизирована для удовлетворения современных требований к охладителям центров обработки данных с воздушным охлаждением, предлагая при этом широкую применимость в широком спектре текущих и новых приложений.
Платформа включает в себя четыре ключевых компонента:
1.Подшипниковая технология Aero-lift—Инновационные подшипники Aero-lift
позволяют валу компрессора самостоятельно подниматься и работать независимо, без сложных элементов управления или датчиков приближения.
• Отделяет компрессор от элементов управления и частотно-регулируемого привода, обеспечивая гибкость и масштабируемость приложений.
• Поддерживает быстрый перезапуск и плавный выбег для отключения во время незапланированных перебоев в подаче электроэнергии.
• Устраняет необходимость в дорогостоящих резервных вспомогательных подшипниках для резервирования.
2.Один вал компрессора с двухступенчатыми рабочими колесами—Двухступенчатые рабочие колеса обеспечивают модуляцию производительности для точного соответствия требованиям нагрузки воздушного и водяного охлаждения в условиях полной и частичной
нагрузки. Конструкция с одним валом, не вызывающая трения, повышает целостность приложений в требовательных центрах обработки данных, одновременно оптимизируя эффективность в условиях полной и частичной нагрузки.
3 Бесщеточный магнитный двигатель
Регулируемый входной направляющий аппарат Помогает направлять поток хладагента, чтобы максимально увеличить дальность действия компрессора.
условия помпажа и дросселирования Высокоэффективный двигатель для
высокоскоростные приложения.
3.Высокоскоростной бесщеточный двигатель с постоянными магнитами (BPM)—Максимизирует эффективность и надежность компрессора, поддерживая
широкий диапазон скоростей компрессора для эффективной модуляции переменной производительности.
4.Передовые алгоритмы экономии и управления—Оптимизируйте эффективность и производительность компрессора, защитите его от скачков напряжения, а также
обеспечьте мониторинг в реальном времени и прогнозное моделирование.
Повышение эффективности и производительности чиллера с воздушным охлаждением
Безмасляный центробежный компрессор Copeland с технологией подшипников
Aero-lift был разработан для решения многих проблем, присущих
подшипникам на магнитной подушке. Подшипники Aero-lift, основанные на
проверенной технологии гидродинамических подшипников, позволяют
безмасляному центробежному компрессору Copeland работать независимо, не
полагаясь на электромагнетизм, датчики приближения и сложные средства
управления.
Эта совершенно новая, безмасляная платформа центробежных компрессоров
разрабатывается для диапазона мощностей от 50 до 200 тонн. Оптимизирован для использования с хладагентами следующего поколения с
более низким GWP A2L и A1: R-1234ze, R-515B и R-513A. Для производителей
чиллеров с воздушным охлаждением и их клиентов эта платформа
предоставляет все преимущества безмасляного сжатия, а также простоту,
энергоэффективность, производительность и надежность.
В сочетании с легендарными стандартами надежности Copeland, опытом
модуляции компрессоров и алгоритмами адаптивного управления
компрессорами безмасляный центробежный компрессор Copeland
обеспечивает улучшение ключевых показателей производительности
холодильной машины.
Энергоэффективность
По сравнению с существующей технологией винтовых компрессоров безмасляный
центробежный компрессор Copeland обеспечивает значительный прирост
энергоэффективности в условиях полной и частичной нагрузки:
• Увеличение эффективности более чем на 10 процентов в условиях полной
нагрузки.
• Повышение эффективности при интегрированной частичной нагрузке (IPLV)
до 40 процентов, что значительно превышает минимальные требования к
эффективности стандарта ASHRAE 90.1 для двухкомпрессорной 200-тонной
системы.
Надежная охлаждающая способность
Для удовлетворения высоких требований к холодоснабжению критически
важных холодильных машин с воздушным охлаждением требуются
высокопроизводительные высокоскоростные компрессоры, которые могут
обеспечить надежную, точную и надежную работу. Безмасляный
центробежный компрессор Copeland предназначен для работы в самых
разных условиях. После более чем 7000часы
Протестировано, доказано:
• Обеспечивает высокую грузоподъемность при полной нагрузке и в условиях высокой температуры окружающей среды.
• Повышает надежность при снижении нагрузки при частичной нагрузке.
• Сопоставляет мощность с потребностями охлаждающей нагрузки в режиме реального времени.
Гибкая архитектура
Независимая конфигурация компрессора, электронного управления и частотно-
регулируемых приводов открывает новые возможности проектирования для OEM- производителей чиллеров, позволяя настраивать системы в соответствии с различными и/или конкретными требованиями применения. Безмасляный
центробежный компрессор Copeland отделяет органы управления и привод от
компрессора, что освобождает OEM-производителей от универсальных системных кjнфигураций. До 40%увеличение IPLV выше ASHRAE 90.1 минимум 2019 г.
Такая гибкость позволяет OEM-производителям разрабатывать индивидуальные
решения для чиллеров с воздушным охлаждением, например, для установки в
теплых и влажных условиях. Выносной монтаж органов управления исключает
воздействие элементов, повышая их надежность и срок службы.
Совместимость с хладагентами R-513A, R-515B, R-1234ze Технология самолевитирующих подшипников Aero-lift упрощает
сложность оперативного управления, присущую компрессорам с
магнитными подшипниками. Для обеспечения бесперебойной работы
вала и подшипников не требуются ни датчики, ни сложные средства
управления.
Алгоритмы повышения производительности
Безмасляный центробежный компрессор Copeland использует
интеллектуальные алгоритмы управления и модели прогнозных данных для
оптимизации производительности и надежности. Контролируя условия
работы в режиме реального времени, эти алгоритмы точно настраивают
производительность компрессора:
Сглаживание циклов запуска/остановки.
• Поддержание компрессора в оптимальном рабочем диапазоне в
соответствии с требованиями применения.
• Обнаружение аномальных условий перенапряжения и
обеспечение защиты компрессора.
Заключение:
Технология подшипников Frictionless Aero-lift™ предлагает эффективную, прочную и надежную альтернативу подшипникам с магнитной левитацией в безмасляных компрессорах.
