close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Издательство "Холодильная техника"

код для вставкиСкачать
Промышленный и торговый холод / Инновации
YMC2 – ПРОРЫВ В ТЕХНОЛОГИИ
ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
КОМПРЕССОРАМИ
Д.В.БАЙКОВ
Компания «ЙОРК», бренд которой в настоящее время принадлежит корпорации «Джонсон Контролс»,
внесла огромный вклад в развитие холодильной техники уже тем, что в конце XIX в. создала первую
в мире холодильную машину – машину для изготовления льда – и с тех пор продолжает изобретать новые
технологии. Так, почти через 100 лет, в 1979 г. «ЙОРК» впервые в мире предложил отдельно стоящую
систему инверторного привода турбохолодильных машин; в 1989 г. был первой компанией, применившей
для центробежных машин R134а; в 1995 г. впервые была смонтирована система оптимизации скорости
вращения турбины «Турбомодулятор» непосредственно на самой холодильной машине.
Однако применительно к турбохолодильным машинам, как, впрочем, и к любым механизмам, где
происходит вращение с высокой скоростью, инженерам всегда хотелось избавиться от пар трения –
подшипников, являющихся источником механических потерь, шума и вибрации. Идея лежала
на поверхности – использовать магнитные подшипники, однако, чтобы это стало реальностью,
потребовалось весьма значительное развитие технологии.
В 1998 г. «ЙОРК» впервые в мире изготовил
турбохолодильную машину с магнитными
подшипниками для подводной лодки. Высокая стоимость машины оправдывалась выдающимся снижением показателей по шуму
и вибрациям, которые для подводной лодки
являются главнейшими. С 1998 по 2011 г. турбохолодильные машины с магнитными подшипниками были установлены на 115 военных
кораблях, в основном на подводных лодках.
В 1999 г. компанией также впервые была
создана турбохолодильная машина Titan OM
с магнитными подшипниками для промышленного применения (неагрегатированная
машина, единичная мощность которой может
достигать 30 МВт).
К 2008 г. технология магнитных подшипников была обкатана уже достаточно хорошо
и ее себестоимость снизилась до разумных
пределов. Это позволило начать выпуск турбохолодильных машин YMC2 с магнитными
подшипниками для систем кондиционирования воздуха коммерческих объектов. До
лета 2013 г. холодопроизводительность этих
машин находилась в диапазоне 735...1400 кВт,
что ограничивало их применение. Сейчас
верхняя граница диапазона расширена до
2000 кВт, что сделало возможным расширить
применение машин YMC2 на коммерческих
объектах.
22
Машина YMC2 вобрала в себя все самое
лучшее из разработок «ЙОРК», и при этом
результат получился более значительным, чем
можно было бы ожидать от простого арифметического сложения самых современных
технологий.
Наиболее важные технологии YMC2 унаследовала от турбохолодильной машины
«ЙОРК» YK с масляной смазкой. Прежде
всего это проверенная временем аэродинамика центробежного компрессора. Кроме
того, использована находящаяся в стандартной поставке система оптимизации
скорости рабочего колеса компрессора –
OptiSpeed. В совокупности с предложенной
в 2004 г. технологией OptiSound (выходной
диффузор компрессора с регулируемой гео№ 2/2014
метрией) это позволяет машине YMC2 работать с нагрузкой до 15 % от номинала при
обычной работе на кондиционирование и
до 20 % при постоянной температуре воды,
поступающей на охлаждение конденсатора.
Кроме того, такие технологии дают возможность добиться рекордного снижения
уровня шума: до 73 дБ(А) (в соответствии
со стандартом AHRI 575) от самой большой
машины серии YMC2 в самом невыгодном с
точки зрения шума режиме. Это на 17 дБ(А)
ниже, чем у обычной турбохолодильной
машины, и на 5–7 дБ(А) ниже показателей
немногих существующих в настоящее время
конкурентных машин с магнитными подшипниками.
Технология OptiSpeed при работе машины
в режиме кондиционирования, когда снижение холодильной нагрузки сопровождается
падением температуры воды на входе в конденсатор, позволяет повысить холодильный
коэффициент вплоть до 17 в предельном
случае. В среднем это сокращает расходы на
электроэнергию за год на 30 %. Технология
OptiSpeed также обеспечивает Cos ϕ ≥ 0,97 и
на любых режимах работы
Так же как и на машинах YK, на машинах YMC2 установлена контрольная панель
OptiView с потрясающе удобным графическим дисплеем, в цвете отображающим десятки кадров с указанием состояния каждого
из агрегатов машины. В связи с появлением
магнитных подшипников появился новый
кадр, им посвященный. Кроме того, панель
фиксирует историю изменения всех параметров.
На представленном кадре видно, что ротор
левитирует с нулевым отклонением от расчетного положения, но еще не вращается.
При этом система магнитных подшипников
№ 2/2014
разрешает вращение и ждет, пока к старту
будет готова система OptiSpeed.
В конструкции испарителя турбохолодильной машины YMC2 применена технология
«падающих пленок»: лишь трубки, находящиеся в самом низу испарителя, затоплены
фреоном, верхние же трубки опрыскиваются
фреоном из находящегося в верхней части
испарителя коллектора таким образом, что
пленки фреона стекают с верхних рядов трубок на нижние. Теплообмен при этом такой
же хороший, как и в полностью затопленном
испарителе, а заправка фреоном уменьшается
на 30 %, что очень хорошо с экологической
точки зрения.
Но самые интересные инженерные решения машины YMC2 касаются магнитных
технологий.
Ротор электродвигателя и рабочее колесо
компрессора сидят на одном валу, чего раньше никогда не было в холодильных машинах
«ЙОРК» с центробежными компрессорами,
в которых 2-полюсный мотор с частотой
вращения 2900 об/мин раскручивал рабочее колесо до необходимых ~17000 об/мин
через мультипликатор. Прямой привод рабочего колеса компрессора машины YMC2
с частотой вращения 16500...18900 об/мин
предусматривает подачу электропитания на
обмотки мотора с частотой до 325 Гц. В этом
существенное отличие системы типа «турбомодулятор», применяемой на машинах YK и
обеспечивающей идеальный старт и повышение энергоэффективности при частичной
нагрузке, от технологии OptiSpeed, которая
также является идеальным стартером, но при
этом еще и разгоняет рабочее колесо с нуля
до рабочей частоты вращения.
Сам электродвигатель машины YMC2 также
существенно отличается от асинхронного,
применяемого практически на всех холодильных машинах со всеми типами компрессоров.
Статоры у них сходны, однако роторы отли23
Промышленный и торговый холод / Инновации
чаются в корне – на роторе электродвигателя
машины YMC2 закреплены очень сильные
постоянные магниты. Вращающееся с переменной частотой магнитное поле, создаваемое статором, определяет частоту вращения
ротора.
Для поддержания ротора в состоянии левитации (в подвешенном состоянии) используются активные магнитные подшипники.
Каждый их блок содержит как радиальные,
так и упорные подшипники. Магнитные подшипники оснащены системой компенсации
вибраций и поддержания баланса, которые
обеспечивают надежную и плавную работу
компрессора.
Понятно, что применение магнитных подшипников позволяет полностью отказаться от
маслосистемы, что заметно упрощает и удешевляет эксплуатацию машины и улучшает
экологию, так как отпадает необходимость
утилизировать отработанное масло.
Компрессор машины YMC 2 – полугерметичный, поэтому и статор, и ротор охлаждаются потоком фреона, что позволяет
поддерживать необходимую рабочую температуру электродвигателя. Полугерметичная
конструкция повышает надежность системы
в целом благодаря меньшему количеству деталей и практически сводит к нулю возможность утечки фреона.
Каждый, кто слышал раньше аргументы
компании «ЙОРК» в пользу открытого
привода, может сказать, что применение
полугерметичного компрессора в машине
YMC2 им противоречит. Однако «ЙОРК»
не отказывается от этих аргументов, считая, что большие холодильные машины
должны иметь открытый привод, тогда как
холодопроизводительность машины YMC2
ограничена значением 2000 кВт. При этом
«ЙОРК» сохраняет производство менее
дорогих машин YK с масляной смазкой,
используя, таким образом, преимущество
обоих подходов.
Кроме того, с точки зрения опасности выгорания обмотки электродвигателя машина
YMC2 существенно отличается от обычных
машин с масляной смазкой и полугерметичным компрессором.
Во-первых, электродвигатель с постоянными магнитами более эффективен, чем
обычный асинхронный, он меньше греется
и поэтому более долговечен.
Во-вторых, применение в стандартной
комплектации системы переменной частоты
вращения компрессора OptiSpeed исключает
возможность возникновения больших пусковых токов, опасных для обмотки, так как
пусковой ток никогда не превышает значения
тока полной нагрузки.
В-третьих, в машине совсем нет масла,
которое оказывает небольшое, но все-таки
разрушающее воздействие на электроизоляцию обмоток электродвигателя в машине с
масляной смазкой.
* * *
Таким образом, на рынок вышла революционно новая холодильная машина YMC2
с центробежным компрессором, имеющая
следующие принципиальные отличия.
 Применение электродвигателя с постоянными магнитами ротора и магнитными
подшипниками упраздняет масляную систему,
исключает механические потери на трение и
в итоге повышает холодильный коэффициент
в сравнении с обычными машинами, также
оснащенными системами с переменной
частотой вращения турбины, на 10 % при
полной и частичной нагрузке.
 Магнитные подшипники обеспечивают
самый низкий уровень шума и практически
сводят к нулю вибрацию.
 Отсутствие масла имеет значительный
экологический эффект и сокращает объем и
стоимость сервиса, испаритель с падающими
пленками позволяет сократить зарядку фреона на 30 %, что также важно для экологии.
 Благодаря отсутствию необходимости заполнять маслом соответствующие полости компрессора машина YMC2 имеет рекордно малое
время перезапуска – 50 с, после чего выход на
режим полной нагрузки занимает 3 мин. После
внедрения технологии QuickStart время перезапуска машины станет еще меньше.
Выдающиеся характеристики холодильной
машины YMC2 должны обеспечить ей заметный сектор на рынке машин с центробежными
компрессорами.
ЗАО «ДЖОНСОН КОНТРОЛС» РОССИЯ
121170, Москва, ул. Поклонная, д. 14
Тел.: +7 (495) 2326660, факс: +7 (495) 2326661
email: [email protected] www.johnsoncontrols.com
24
№ 2/2014
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа