Компактные малошумные климатические установки на базе спиральных горизонтальных компрессоров

В настоящее время предприятие НТК «Криогенная техника» (г. Омск.) является единственным в РФ, производящим холодильное оборудование морского назначения на базе отечественных горизонтальных спиральных компрессоров.


Работы по данной тематике проводятся по техническим заданиям ОАО «ЦКБ МТ «Рубин».


Первая опытно-конструкторская разработка (ОКР) этого направления велась по созданию кон-диционера автономного специального АКС-3,0, предназначенного для тепловлажностной обработки воздуха с агрессивными примесями в специальных помещениях, подводных лодок.


Целью этой работы являлось создание автономного кондиционера специального назначения, отве-чающего следующим требованиям:


— работа в режимах охлаждения и осушения воздуха;


— специальные низкие уровни вибрации и шума;


— высокие показатели надежности, а именно ресурс до заводского ремонта 60 000 ч и вероятность безотказной работы 0,996;


— работа при крене и качке до 45°;


— работа в условиях значительных изменений тепловой нагрузки.


Основные характеристики кондиционера АКС-3,0:


Расход воздуха, м3/ч — 300.


Холодопроизводительность в режиме охлаждения, кВт — не менее 2;


Относительная влажность воздуха на выходе в режиме осушения, приведенная к температуре 25 °С, % —не более 35.


Температура воздуха на выходе в режиме осушения, °С — 17±2.


Габаритные размеры (ширина, глубина, высота), мм — 1000х650х 1152.


Масса в рабочем состоянии, кг — 376.


Пневмогидравлическая схема кондиционера основана на парокомпрессионном цикле (рис. 1).


Для осуществления холодильного цикла был применен специально разработанный в рамках этой ОКР спиральный горизонтальный компрессор.


Были реализованы следующие конструкторские решения:


— использована двухкаскадная схема амортизации;


— блок обработки воздуха выполнен полностью герметичным, для исключения попадания обраба-тываемого воздуха в помещение, изготовлен из нержавеющей стали;


— конструкция конденсатора выполнена таким образом, чтобы при наклонах исключить попадание газовой фазы в терморегулирующий вентиль;


— включение кондиционера осуществляется путем плавного запуска компрессора, что позволяет значительно снизить уровень вибрации и шума на наиболее виброактивных режимах пуска и остановки кондиционера;


— применен блок регулирования мощности электронагревателя, позволяющий поддерживать постоянную температуру воздуха на выходе из кондиционера при различных температурах воздуха на входе;


— применена аппаратура управления и система автоматической защиты кондиционера от аварийных режимов работы, включающая 15 защит.


После завершения ОКР кондиционеры АКС-3,0 были поставлены на серийное производство.


Второй ОКР этого направления стала разработка установки охлаждения теплоносителя УОТ-5,0, предназначенной для охлаждения воды, подаваемой в теплообменники охлаждаемых устройств, для термостатирования приборов и оборудования.


Основные технические характеристики установки УОТ-5,0:


Расход теплоносителя, м3/ч — 4000.


Холодопроизводительность, кВт — не менее 5.


Температура теплоносителя на выходе, °С — 9±1.


Габаритные размеры (ширина, глубина, высота), мм — 956х 764х 1200.


Масса в рабочем состоянии, кг — 540.


Принципиальным конструктивным отличием этой машины от кондиционера АКС-3,0 явилось применение двух параллельно соединенных по хладоновому контуру горизонтальных спиральных ком-прессоров. Это решение позволило добиться значительных преимуществ, в том числе:


— возможность регулирования холодопроизводительности путем пуска-остановки одного или двух компрессоров;


— минимальная перегрузка электрической сети при запуске за счет поочередного выхода на режим каждого компрессора;


— равномерное расходование ресурса компрессоров за счет их поочередной работы при низких тепловых нагрузках.


При разработке узлов установки УОТ-5,0 был использован опыт предыдущей ОКР.


Учитывая стесненность в помещениях, в которых должны размещаться кондиционеры АКС-3,0 и установки УОТ-5,0, предназначенные для поддержания заданных параметров воздуха и воды в одних и тех же объектах охлаждения, было принято решение о создании холодильной установки, объединя¬ющей в едином корпусе обе указанные функции и использующей единый холодильный контур для одновременного охлаждения двух сред. Это позволит, при необходимости, перераспределять холодо- производительность установки между двумя средами.


В результате этого решения была начата разработка установки холодильной специальной УХС-5,4.


Пневмогидравлическая схема установки УХС-5,4 была также основана на 2-х горизонтальных спиральных компрессорах, соединенных по хладоновому контуру (рис. 2).


Работа установки, в соответствие с требованиями Заказчика должна осуществляться в 4-х режимах:


— охлаждение хладоносителя одним компрессором;


— охлаждение хладоносителя двумя компрессорами;


— охлаждение воздуха одним компрессором;


— одновременное охлаждение хладоносителя и воздуха двумя компрессорами.


Основные технические характеристики установки УХС-5,4:


Расход хладоносителя, м3/ч — 4000.


Расход воздуха, м3/ч — 3000.


Холодопроизводительность по воде при работе двух компрессоров, кВт — не менее 5,4.


Холодопроизводительность по воздуху, кВт — не менее 2,7.


Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм — 1080х750х 1770.


Масса в рабочем состоянии, кг — 705.


Для реализации сложного алгоритма работы установки аппаратура управления потребовала при-менения микропроцессорной техники. При разработке аппаратуры управления были также учтены следующие требования:


— обмен информацией с корабельной системой управления должен осуществляться по кодовой линии связи - интерфейсу RS-485;


— аппаратура управления должна осуществлять самодиагностику и прогнозирование работы уста-новки.


Данное требование привело к установке в рабочих узлах 15 датчиков контроля параметров, информацию которых необходимо постоянно контролировать, обрабатывать и принимать необходимые решения;


— информацию о текущем состоянии установки необходимо отображать на дисплее, входящем в конструкцию установки;


— аппаратура управления должна хранить в своей памяти историю о рабочих параметрах холо-дильной машины, ее техническом состоянии и срабатывающих защитах за весь период эксплуатации, с возможностью записи данной информации на внешний носитель.


Одним из главных требований при этом оставалось требование к комплектации электрорадиоизде- лий, которые необходимо применить в установке — категория качества ВП.


После завершения и защиты технического проекта был разработан и изготовлен макетный образец, на котором были проверены основные технические решения, в том числе новые подходы к разработке системы управления. Результаты испытаний, проведенных с участием представителей ОАО «ЦКБ МТ ''Рубин''» подтвердили правильность, принятых на этапе технического проекта, решений и расчетов.


В настоящее время ведется разработка рабочей конструкторской документации, в которой реализуются все наработки, полученные при разработке и изготовлении кондиционера АКС-3,0 и установки УОТ-5,0, а так же результаты предварительных работ по созданию УХС-5.4.

Теги: спиральные компрессоры, спиральные горизонтальные компрессоры, климатические установки Авторы: Деньгин В., Пиндзин Л. Р., Полищук Е. Л., Ушаков П. В.   |   29 Августа 2013
Комментарии 0

Комментариев пока нет