EN RU

» Instalacja chłodnicza w zakładach mięsnych

W pierwszym kwartale tego roku zakończyła się budowa instalacji chłodniczej ubojni, w całości realizowanej, łącznie z budową chillera, przez firmę Z.P.H.U. Szron Sp. j. z Łodzi. LNS Sp. z o.o. było dostawcą części komponentów dla Instalatora oraz oferowało wsparcie techniczne dostarczanych produktów. 
 
Ubojnia postawiła na układ pośredni wykorzystujący czynnik R407F (ze względu na znacznie niższy współczynnik GWP od np. popularnego R404a) oraz glikolowy układ pompowy zasilający chłodnice powietrza. Obecnie, układy pośrednie zaczynają być popularne w chłodniach, gdzie temperatura wymagana w pomieszczeniach wacha się w okolicach 0°C. Dzięki takiemu rozwiązaniu, układ posiada o wiele mniejsze napełnienie czynnikiem chłodniczym, skraca jego obieg i pozwala łatwiej zidentyfikować ewentualny wyciek – to od strony instalacji. Jeśli chodzi o zalety układu glikolowego dla użytkownika, to na pewno warto wspomnieć o zrównoważonej temperaturze w komorze, porównując do typowego układu z bezpośrednim odparowaniem w chłodnicach powietrza. Wykorzystane mieszające zawory trójdrogowe pozwalają na dokładniejsze utrzymanie temperatury glikolu w chłodnicach, a co za tym idzie temperatury produktu i wydłużeniem jego przydatności do spożycia. Wymogiem użytkownika było, aby sprężarki miały możliwość ciągłej regulacji wydajności oraz dwóch niezależnych obiegów po stronie czynnika chłodniczego. 
 
Opis układu.
System znajdujący się w ubojni jest układem pośrednim o wydajności 560kW chłodząc glikol z temperatury -4°C do -7°C. Sercem układu jest chiller wyposażony w dwie półhermetyczne sprężarki jednośrubowe firmy J & E Hall, parownik płaszczowo rurowy z dwoma niezależnymi obiegami oraz dwa skraplacze typu V ze zmienną prędkością obrotową wentylatorów EC. 
 
Każda sprężarka wyposażona jest w ekonomizer oraz chłodzona jest poprzez wtrysk rozprężonego czynnika do komory sprężu. Sterowanie urządzenia odbywa się za pomocą dedykowanego sterownika FridgeWatch 2100 produkcji J & E Hall. Sterownik ten reguluje wydajność obydwu sprężarek w trybie ciągłym suwakami w zakresie od 25% do 100%, czyli chiller posiada płynną regulację wydajności od 12.5% do 100%. Przekłada się to na mniejsze zużycie prądu, gdyż układ dokładnie dostosowuje swoją wydajność do aktualnego zapotrzebowania.
 
Część glikolowa składa się z pomp zasilających chiller, zbiornik buforowy oraz pompy z inwerterem zasilające chłodnice powietrza. Warto również nadmienić, że wszystkie wymienniki ciepła użyte na tym układzie były produkcji firmy Onda (wymienniki płytowe – ekonomizery, parownik płaszczowo rurowy, skraplacze powietrzne oraz glikolowe chłodnice powietrza).  
 
Rys. 1. Maszynownia chłodu w ubojni Rys. 2. Jednośrubowe sprężarki J&E Hall
Opis sprężarki
Sprężarki wykorzystane w chillerze są sprężarkami półhermetycznymi ze zintegrowanym odolejaczem model HSS 3220 E (z ekonomizerem). Projektant zdecydował się na takie rozwiązanie, ze względu na krótki obieg czynnika chłodniczego oraz bardziej kompaktową konstrukcję chillera. Wydajność objętościowa sprężarki to 415 m3/h dla 50Hz, natomiast wydajność chłodnicza, przy temperaturze na ssaniu -10°C i temperaturze na tłoczeniu +40°C, to 287kW, uzyskując COP na poziomie 3,0. 
 
Rys. 3. Schema zrównoważonej pracy śruby Rys. 4. Schemat spręzarki z bocznymi pokrywami

Sprężarki jednośrubowe ze względu na swoja konstrukcję mają kilka podstawowych zalet, o których również warto wspomnieć. Spręż w komorze jest całkowicie zrównoważony, gdyż siły działające na śrubę są jednakowe, w tym samym punkcie po przeciwnej stronie Rys 3. 
 
Również ciśnienia przed i za śrubą są takie same, a więc tutaj również nie ma większych przeciążeń obniżających żywotność łożysk sprężarki. Łożyska na śrubie zaprojektowane są do pracy przez 100 000 roboczo-godzin co oznacza, że należy je wymienić po około 25 latach. Jest to okres zazwyczaj dłuższy niż praca niejednego systemu chłodniczego. Jednakże, jeśli zajdzie taka potrzeba, to łożyska można wymienić w przeciągu kilku godzin na instalacji, bez potrzeby demontażu sprężarki rys 2. Ponieważ dostęp do wszystkich części sprężarki jest umożliwiony przez pokrywy boczne.
  
Kolejną zaletą jest niski poziom hałasu. Mówiąc krótko, przy sprężarce można spokojnie prowadzić rozmowę. Korzyść dla instalatora jest oczywista, który jednak spędza niejednokrotnie kilka godzin w maszynowni podczas rozruchu układu. Sprężarka zastosowana w powyższym systemie ma poziom natężenia dźwięku 79dB(A) z 1 m. 
 
Chłodzenie wtryskiem cieczy (LIOC – Liquid Injection Oil Cooling)
Sprężarki HallScrew firmy J & E Hall można śmiało chłodzić wtryskiem cieczy w pełnym zakresie działania. Na takie rozwiązanie zdecydowała się firma Szron. Temperatura oleju jest regulowana elektronicznym zaworem rozprężnym. Czujka temperatury jest zamocowana na rurociągu tłocznym zaraz za wyjściem ze sprężarki. W przypadku przekroczenia temperatury 80°C uruchamiany jest zawór rozprężny przez który wtryskujemy mieszaninę cieczowo gazową. Sprężarki HallScrew posiadają znaczną odporność na krople cieczy i wtrysk cieczy można stosować nawet w układach działających przy temperaturach na ssaniu -40°C i temperaturze tłoczenia +45°C. 
 
Układ olejowy.
Sprężarki HallScrew z serii 3200 nie wymagają pompy olejowej, gdyż obieg oleju jest wymuszony za pomocą różnicy ciśnień między ssaniem, a tłoczeniem sprężarki (ODP – Oil Differential Pressure). Dodatkowo można zastosować regulator ciśnienia tłoczenia, aby zapobiec niskim różnicom ciśnienia podczas niskich temperatur otoczenia.
 
Sterowanie i regulacja wydajności - FW2100
Sterownik Fridgewatch 2100 z cyfrowym wyświetlaczem zapewnia schemat logiczny rozruchu sprężarek, regulację wydajności oraz pętlę sterującą PID, aby sprężarka mogła być sterowana automatycznie. Sterownik posiada również możliwość rotowania pracy sprężarek, aby wszystkie sprężarki były uruchamiane w podobnym wymiarze godzinowym. 
 
Sterownik udostępnia za pomocą portu protokołu ModBus RTU COM następujące parametry:
 
  • Ciśnienie ssania
  • Pobór prądu silnika 
  • Wydajność sprężarki (%)
  • Alarm wysokiego ciśnienia
  • Alarm niskiego ciśnienia 
  • Alarm różnicy ciśnienia oleju
  • Alarm niskiego poziomu oleju 
  • Alarm wysokiej temperatury tłoczenia
  • Awarię rozruchu silnika 
  • Alarm główny
Sterownik może sterować urządzeniem chłodniczym opartym o sprężarkę HallScrew na podstawie ciśnienia ssania lub na podstawie temperatury chłodzonego medium. Sterownik posiada możliwość podłączenia go do innego sterownika typu FW2100 lub FW2000, w trybie Lead/Lag.  
Możliwe jest również ustawienie ograniczenia poboru prądu dla każdej sprężarki.
Poniżej znajduje się tabela z opisem podstawowych funkcji sterownika.
 
Funkcje sterownika FW2100 lub FW2000 J & E Hall
Punkt pomiaru  Opis Możliwe zastosowanie Jednostki
Sterowanie Wyświetlacz Limitowanie Wyłączenie
P1 Mierzona temperatura * * * * °C
P2 Mierzone ciśnienie * * * * bar g
P3 Godziny działania   *     x 10
P4 Pozycja suwaka   *   * %
P5 Prąd silnika   * *   Amp
 
 
W naszym przypadku była to wersja FW2100/2 obsługująca obydwie sprężarki. Regulacja odbywa się na podstawie temperatury wyjściowej chłodzonego glikolu. Sterownik reguluje przesunięciem suwaków wysyłając impulsy otwierające lub zamykające zawory elektromagnetyczne zamontowane w sprężarkach. 
 
Rys. 5. Sterownik Fridgewatch 2100 Rys. Glikolowa chłodnica firmy ONDA

Parownik płaszczowo rurowy z serii MPE firmy Onda.
Parownik posiada dwa niezależne obiegi czynnika obsługiwane przez elektroniczne zawory krokowe, aby dostosować odpowiednią ilość czynnika dostarczanego do wymiennika. Dzięki temu możemy dokładniej regulować wydajność. Podczas uruchomienia, jednym z zadań, było dostosowanie zmiany wydajności sprężarki, z prędkością otwierania zaworu. Jednakże po kilku próbach z różnymi nastawami sterowników, można było bardzo dokładnie zsynchronizować obydwa urządzenia. 
 
Skraplacz typu V z przetwornicą częstotliwości
Skraplacze powietrzne typu V były wyposażone w wentylatory EC ze zmienną prędkością obrotową. Dzięki czemu możemy regulować wydajnością skraplacza i utrzymywać ciśnienie tłoczenia na zadanym poziomie. 
 
Rys. 6a. i 6b. Skraplacz typu V z przetwornicą częstotliwości.
Wszystkie chłodnice powietrza zasilane są glikolem propylenowym. Są to chłodnice 5 wentylatorowe o średnicy 500 mm zarazem z podwójnym wydmuchem, jak i kubikowe. 
 
Podsumowanie
Układ, zastosowany w ubojni, dzięki takim usprawnieniom jak: ciągła regulacja wydajności sprężarki; regulacja prędkości obrotowej wentylatorów skraplacza; odzysk ciepła przegrzewu; pompy napędzane silnikiem z przetwornicą częstotliwości; wykorzystanie czynnika chłodniczego o stosunkowo niskim GWP, wpisują się znakomicie w trend jaki można ostatnio zaobserwować na rynku instalacji chłodniczych, łączy on w sobie niskie zużycie prądu (wykorzystanie przetwornic częstotliwości) oraz praktyczność i prostota wykonania (układ pośredni z wykorzystaniem glikolu). 
 
Zachęcamy do odwiedzenia naszej strony internetowej www.lns.com.pl, gdzie znajdują się szczegółowe opisy wymienników firny ONDA, sprężarek jednośrubowch J & E Hall  wraz z kartami katalogowymi i certyfikatami do pobrania. 
 
Autor: mgr inż. Maciej Galiński
Kierownik sprzedaży – Chłodnictwo przemysłowe, LNS Sp. z o.o