Nowoczesne chłodzenie sprężarek śrubowych

Nowoczesne chłodzenie sprężarek śrubowych wtryskiem ciekłego czynnika za pomocą zaworów rozprężnych silnikowych hermetycznych typu HMXV firmy HANSEN (USA).

ZALETY:
• Precyzyjna elektroniczna regulacja temperatury
na tłoczeniu sprężarki:
- w całym zakresie regulacji wydajności sprężarki,
- nawet przy dużej zmienności różnicy ciśnień na
wlocie i wylocie z zaworu.
• Możliwość utrzymania bardzo niskich ciśnień
skraplania w instalacji chłodniczej i dzięki temu
DUŻYCH OSZCZĘDNOŚĆI ENERGII.
• Zawory BEZDŁAWNICOWE → wyeliminowano
potencjalne wycieki medium po trzpieniu.
• Możliwość wymiany elementów elektrycznych
zaworu pod ciśnieniem w instalacji.
Firma HANSEN produkuje specjalne zawory do płynnego,
modulującego wtrysku ciekłego NH3, oraz innych
czynników do sprężarek śrubowych, celem ich chłodzenia.
Są to zawory typu:
• HMXV/A i HMXVC/A o współczynniku przepływu
kv = 0,5 m³/h,
• HMXV/B i HMXVC/B z kv = 0,9 m³/h, kołnierzowe, z
przeciwkołnierzami z króćcami do przyspawania rury
stalowej DN15 lub 20 mm i do wlutowania rury miedzianej
∅ 22 mm.

Rys.1. Zawór rozprężny silnikowy hermetyczny typu HMXV
Zawory rozprężne silnikowe HANSENa obecnie są powszechnie
stosowane przez amerykańskich producentów
agregatów chłodniczych ze sprężarkami śrubowymi,
chłodzonymi wtryskiem ciekłego czynnika chłodniczego.
Praktycznie stały się one standardem i wyparły
dotychczasowe mechaniczne zawory termostatyczne
rozprężne, szczególnie w sprężarkach amoniakalnych.
Amerykańscy producenci amoniakalnych termostatycznych
zaworów rozprężnych Sporlan i Alco nawet przerwali
ich produkcję.
Zawory silnikowe hermetyczne rozprężne HMXV
HANSENa zapewniają precyzyjną regulację temperatury
na tłoczeniu sprężarki w całym zakresie regulacji
jej wydajności i przy dużych zmianach ciśnienia
skraplania. Umożliwiają one pracę instalacji
chłodniczych przy bardzo niskich ciśnieniach skraplania
i dzięki temu zapewniają DUŻE OSZCZĘDNOŚCI
ENERGII. Sterowane są sygnałem 4-20
mA, zasilane 24 V 50/60 Hz. Opcyjnie mogą być z
funkcją POWER-CLOSE, tj. z wbudowanym zasilaczem
awaryjnym, zapewniającym automatyczne
zamykanie zaworu w wypadku przerwy zasilania
elektrycznego napędu lub zaniku sygnału sterującego. Są bezdławnicowe, dzięki czemu wyeliminowano
najczęstszą przyczynę awarii i wycieków
czynnika chłodniczego. Do większych sprężarek lub
innych podobnych zastosowań produkowane są
zawory HMMR DN 20 do 100 mm o współczynniku
kv = 1,8 do 47.

Rys. 2. Przekrój zaworu HMXV i cechy

Rys. 3. Wymiary zaworów
DANE TECHNICZNE
Elektryczne:
Zasilanie: 24 V 50/60 Hz, moc szczytowa 75 W,
moc średnia podczas pracy 10 W
Obudowa: wodoszczelna NEMA 4X (IP 65)
Kabel: 7 żyłowy, o przekroju każdej żyły 0,82 mm²,
długość 3 m
Impedancja pętli prądowej: 350 Ohm
Sygnał sterujący: 4-20 mA
Sygnał sprzężenia zwrotnego: 4-20mA (nie musi być
wykorzystywany)
Opcja: funkcja „POWER-CLOSE”
Mechaniczne:
Korpus: żeliwo szare, ASTM A 48 class 30
Płyta pokrywy: stal, pokryta żółtym chromianem cynku
Uszczelnienie grzybka: teflon
Osłona wirnika: stal nierdzewna
O-ring osłony wirnika: neopren
Obudowa stojana: stal nierdzewna
Ochrona przeciwkorozyjna:
powłoka cynkowa chromianowa żółta
Maksymalne ciśnienie robocze: 27 bar
Temperatura robocza: -50 do 115°C
Wielkości zaworów: zawory mogą być ze współczynnikiem
przepływu kv = 0,5 m³/h typu HMXV/A(5) i kv =
0,9 m³/h typu HMXV/B(7).
Funkcja ”POWER-CLOSE”
Zawory mogą być opcyjnie wyposażone w integralną,
wbudowaną w napęd, baterię akumulatorową, jako zasilacz
awaryjny napędu. Umożliwia on automatyczne
zamknięcie zaworu w wypadku przerwy zasilania napędu
zaworu 24 V, 50/60 Hz lub sygnału sterującego
4-20 mA. Funkcja ta zwana jest „POWER-CLOSE”,
a zawory w nią wyposażone oznaczone są literą C na końcu typu, np. HMXVC.
DZIAŁANIE
Zawory płynnie, modulująco wtryskują ciekły czynnik
chłodniczy do sprężarki śrubowej, parownika, itp.
Zasilane są one cieczą pod wysokim ciśnieniem, np.
skraplania, podczas przepływu następuje dławienie. Wał
silnika napędowego zaworu jest sprzęgnięty z
nagwintowanym trzpieniem, który bezpośrednio
napędza grzybek, otwierając lub zamykając przepływ.
Uzwojenia silnika (stojan) i elektronika są umieszczone
na zewnątrz hermetycznej osłony i w hermetycznie
uszczelnionej obudowie, zabezpieczonej przed
wdostaniem się cieczy. Wewnątrz osłony znajduje się
wirnik silnika, który napędza wał silnika.
Zawory są napędzane elektronicznie poprzez 7
przewodów. Dwa przewody służą do przesyłania prądu
24 VAC do silnika, dwa przewody są dla sygnału
sterującego, 4-20 mA dla sterowania otwierania i
zamykania zaworu, dwa dodatkowe przewody
zapewniają sprzężenie zwrotne 4-20 mA aktualnego
stopnia otwarcia zaworu. Sprzężenie zwrotne nie musi
być podłączone, aby zawór mógł pracować. Przewód
7-my jest przewodem uziomowym.
Sygnał sterujący 4-20 mA musi być ciągle
podtrzymywany, aby utrzymać grzybek w jego
położeniu. Przerwa sygnału 4-20 mA spowoduje
zamknięcie zaworu. Po całkowitym zamknięciu lub
otwarciu silnik się wyłączy. Podobnie silnik wyłączy
się, gdy grzybek znajdzie się w położeniu wskazanym
przez sygnał wejściowy 4-20 mA. Jeśli nastąpi przerwa
zasilania napędu 24 VAC wtedy, jeśli zawór nie jest
wyposażony w integralny zasilacz POWER-CLOSE lub
zewnętrzny zasilacz awaryjny HBAT, pozostanie on w
swym aktualnym położeniu.
Zawór jest zaprogramowany tak, aby zamykał się
wówczas gdy sygnał będzie mniejszy niż 4,8 mA
(przepływ poniżej 5%). Celem tego jest zmniejszenie
erozji gniazda podczas małych obciążeń.

Rys. 4. Sprężarka śrubowa amoniakalna chłodzona wtryskiem ciekłego amoniaku
PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA (rys. 4)
Zawór silnikowy hermetyczny rozprężny typu HMXVC
płynnie, modulująco wtryskuje ciekły amoniak do
sprężarki celem jej chłodzenia. Sterowany sygnałem
4-20 mA z oddzielnego sterownika, np. SU-1, jak na
powyższym schemacie. Może też być sterowany z
komputera agregatu sprężarkowego. Sterownik
otrzymuje sygnał z czujnika temperatury Pt100. Zasilanie
silnika napędowego zaworu prądem 24 V/ 50 Hz.
Amoniak dławiony jest z ciśnienia skraplania.
Tabela 1. Wydajność znamionowa

Tabela 2. Wydajność zaworów na przewodzie wtrysku/ zasilania cieczą

pk – ciśnienie wysokie (skraplania), pm – ciśnienie pośrednie (międzystopniowe),
po – ciśnienie parowania
niskiego stopnia.
Wydajności dla NH3, R22 i R134a określono przy temperaturze cieczy nasyconej 30°C i temperaturze parowania
-10°C, a wydajność dla zasilania z międzystopnia do niskiego stopnia określono dla temperatury cieczy nasyconej
-10°C i temperatury parowania -40°C. Wydajności dla R404A i R507 określono przy temperaturze skraplania
35cC.
Tabela 3. Informacje do zamawiania

SW – kołnierze z gniazdem do przyspawania rury stalowej
WN – kołnierze szyjkowe do przyspawania rury stalowej
ODS – kołnierze z gniazdem do wlutowania rury miedzianej
W razie potrzeby podać sterownik, np. SU-1.
Zawór posiada funkcję POWER-CLOSE, automatycznego zamykania w wypadku zaniku zasilania napędu zaworu lub
zaniku sygnału sterującego. Wykorzystuje się ją tutaj też do zamykania zaworu po wyłączeniu sprężarki. Zawór
ma również wyjście 4-20 mA sprzężenia zwrotnego, które jednak nie musi być wykorzystywane.
Sterownik SU-1 jest produkcji ZTCh zamknięty w obudowie IP65, z wyświetlaczem temperatury zmierzonej i
nastawionej. Dwa wyjścia alarmowe AL, np. zbyt wysokiej i zbyt niskiej temperatury. Dostępne też inne sterowniki,
m.in. ze wskaźnikiem stopnia otwarcia zaworu, z funkcją pracy ręcznej, itd.
Autor: Waldemar Bojanowski, ZTCh
Źródło: