Анализ ситуации на мировом рынке компрессоров
Отрицательно воздействующие климатические и экономические факторы способствовали достаточно медленному развитию рынка бытового климатического оборудования в прошедшем году относительно периода двухлетней давности. При этом существенный рост темпов городского строительства на территории развивающихся государств дал значительный толчок для развития рынка промышленных и полупромышленных устройств кондиционирования воздуха. В результате увеличился спрос и на компрессорное оборудование центробежного (+12,2 процента), винтового (+6,2 процента) и спирального (+5,9 процента) типа, используемого в климатических системах. Кроме того, повышение спроса коснулось и винтовых (+12,4 процента), спиральных (+4,5 процента) и поршневых (+2,1 процента) устройств нагнетания хладагента для холодильных агрегатов.
Ротационное компрессорное оборудование
В минувшем году спрос на ротационные газонагнетатели увеличился более чем на 10,5 процента в сравнении с 2013 годом. Так, Юго-Восточная Азия приобрела более 12 миллионов единиц оборудования, Япония – свыше 3,5 миллиона, Индия и Бразилия – больше 3 миллионов, Китай – 110 миллионов. При этом на ближневосточный рынок было поставлено более 2,5 миллиона подобного оборудования, в европейские государства – почти 2 миллиона, на территорию Соединенных Штатов – 1,5 миллиона.
Главным производителем ротационного компрессорного оборудования являются азиатские государства. При этом лидерами считаются такие страны, как Китай, Малайзия, Япония и Таиланд. Наблюдающийся технологический прогресс способствовал использованию ротационных компрессоров как в кондиционерах бытового, так и полупромышленного назначения, а также в холодильных агрегатах. В связи с этим без ротационного оборудования сложно представить современное кондиционирование и производство холода.
Имеющие сдвоенный ротор устройства, производительность которых можно сравнить с мощностью спиральных кондиционеров, активно устанавливают в полупромышленные системы кондиционирования и малогабаритные чиллеры. Кроме того, ротационными компрессорами оснащаются воздушные тепловые насосы. Чтобы увеличить эффективность теплонасосного оборудования, используемого в регионах с суровыми погодными условиями, производители позаботились о разработке ротационных компрессоров, имеющих двухступенчатое сжатие.
Ротационный компрессор
Активное массовое производство ротационного компрессорного оборудования на территории КНР стало причиной значительного снижения стоимости на такие изделия. Больше всего производители страны конкурировали при реализации устройств без инверторного управления (постоянная скорость вращения ротора), мощность которых составляет порядка одной лошадиной силы. Постоянная борьба за лучшее ценовое предложение негативно отразилась на рентабельности продаж китайских предприятий, в связи с чем многим компаниям пришлось сократить объемы выпуска неинверторных устройств, тем самым нарастив запасы оборудования с инверторным управлением.
Увеличению объемов производства и коммерческой реализации инверторного ротационного компрессорного оборудования, помимо основных факторов, способствует ужесточенное нормирование энергетической эффективности на территории ряда государств.
Также говорится об увеличении рыночной потребности в воздушных тепловых насосах, мультизональных системах кондиционирования воздуха и холодильных агрегатах. Все подобное оборудование раньше функционировало с задействованием спиральных компрессоров. Тенденция изменилась на протяжении последних нескольких лет, когда инженеры лидирующих предприятий разработали системы на базе ротационного компрессорного оборудования, минимальная производительность которых равна трем лошадиным силам.
Производители не изменили решения относительно холодильного агента, используемого в оборудовании ротационного типа. Это касается гидрохлорфторуглерода R22. Однако на территории Китая есть ряд компаний, которые активно разрабатывают ротационные компрессоры с инверторным управлением, работающие на хладагенте R410А.
Исходя из ожиданий, в ближайшем будущем представители инженерной отрасли, работающие с климатическими и холодильными устройствами, примут единогласное решение об использовании холодильных агентов, имеющих низкий потенциал глобального потепления. Отметим, что данный вопрос уже сейчас интересует производителей ротационного компрессорного оборудования.
В частности, Многосторонний фонд Монреальского протокола оказал поддержку китайским предприятиям, в результате чего последние позаботились о разработке газонагнетателей, функционирующих «в паре» с холодильными агентами R290 и R32, которым присвоен статус перспективных. При этом такое оборудование до сих пор не выпускается в серии. Иначе обстоят дела на просторах Японии, где компании занимаются активным переводом бытового климатического оборудования на хладагент R32. Также данную инициативу перехватили таиландские, малайзийские и индонезийские производители систем кондиционирования.
Спиральное компрессорное оборудование
В прошедшем году на рынке спирального компрессорного оборудования наблюдалась незначительная положительная динамика по причине увеличения потребности в таких устройствах на территории Америки и Китая. Таким образом, в заокеанской стране было реализовано более 6,15 млн спиральных газонагнетателей, а в Поднебесной – свыше 4 млн. Объем продаж подобного оборудования в Стране восходящего солнца и европейских государствах составил порядка 1,2 и 1,3 миллиона единиц.
Росту потребности в компрессорах спирального типа для климатических систем способствует их активное внедрение в полупромышленные кондиционеры и мультизональные системы кондиционирования. Помимо этого, европейские производители оснащают такими компрессорами различное холодильное оборудование. По предположениям, изменение нормативной базы по части экологии приведет к увеличению спроса на спиральное компрессорное оборудование, на котором основаны высокоэффективные холодильные агрегаты, способные функционировать как тепловой насос.
Спиральный компрессор
Широкий диапазон производительности спирального компрессорного оборудования способствовал его применению в разных областях. Стратегия процветания многих компаний базируется на увеличении объемов реализации спиральных газонагнетателей.
Несмотря на низкую себестоимость не так давно вышедших на рынок производительных (более 3,5 киловатта) ротационных устройств подачи газообразного вещества, которые обладают всеми возможностями для завоевания большей рыночной доли по сравнению с оборудованием спирального типа, последние продолжают активно использоваться в системах кондиционирования, рассчитанных на корпоративного пользователя.
Производимые односпиральные устройства нагнетания хладагента, предельная мощность которых составляет 45 киловатт, сумели объединить в компрессорные блоки, составившие достойную конкуренцию винтовому компрессорному оборудованию.
Если исключить эксплуатацию газонагнетателей спирального типа на европейской территории, в Японии и Америке такие устройства работают на хладагенте R22, который также закачивается в системы кондиционирования воздуха. Выпускаемые холодильное оборудование предприятия привыкли использовать в качестве теплоносителя хладагент R404A. На просторах Страны восходящего солнца в холодильные и морозильные системы закачивается хладагент R410A. Помимо этого, оборудование Eco Cute прекрасно работает на диоксиде углерода, который также является популярным холодильным агентом.
Участвующие в китайских и европейских экспозиционных мероприятиях компании неоднократно показывали концептуальные модели спирального компрессорного оборудования, в которое закачан углеводород или хладагент R32. Несмотря на это, через некоторое время выяснилось, что такие компании до сих пор не решились на серийное производство подобных изделий.
Винтовое компрессорное оборудование
Основным покупателем винтового компрессорного оборудования являются развивающиеся государства, активность которых позволила увеличить мировой рынок таких устройств на 5,8 процента. В результате на планете было продано около 150 тысяч единиц винтовых компрессоров.
Если рассматривать потребность в таких устройствах за последние несколько лет, они пользуются активным спросом у производителей холодильных систем. При этом климатическая индустрия не поддерживает данный рыночный сегмент. Исключением являются компании, которые производят тепловые насосы промышленного и коммерческого назначения.
Самым крупным рынком винтового компрессорного оборудования является КНР. Вторую позицию уверенно держат Соединенные Штаты, за которыми следуют европейские государства.
В большинстве случаев японские и американские предприятия занимаются производством устройств нагнетания хладагента винтового типа с целью их использования в собственно выпущенном холодильном оборудовании. Что касается европейских производителей, они изготавливают компрессоры с целью дальнейшего использования в оборудовании сторонних производителей.
Винтовой компрессор
Современные компрессоры винтового типа имеют холодопроизводительность порядка тысячи киловатт, что указывает на достижение практически максимальной мощности для данного технологического решения. Помимо двухвинтовых моделей, рынок винтовых компрессоров пополнился вариантами с тремя роторами, которые имеют повышенную надежность и эффективность.
Раньше устанавливаемое в системах кондиционирования винтовое компрессорное оборудование функционировало на холодильном агенте R22. В данное время на многих предприятиях получили широкое распространение хладагенты R407C и R134a. Кроме того, инженерам некоторых производителей из Европы удалось создать компрессорное оборудование, работающее на хладагенте гидрофтор-олефин 1234ze.
Поршневое компрессорное оборудование
Потребность в полугерметичном компрессорном оборудовании поршневого типа, используемом в кондиционерах, за прошедший год составила 170 тысяч единиц. Также отметим повышение спроса на газонагнетатели для холодильных машин и тепловых насосных устройств, благодаря работе которых осуществляется подогрев воды.
Производителям из Китая, которые являются основными поставщиками герметичного поршневого компрессорного оборудования для систем кондиционирования коммерческого назначения и холодильников на территорию Европы, не так давно удалось начать жесткую конкуренцию с европейскими компаниями.
Поршневой компрессор
Использование в недавно разработанных герметичных поршневых компрессорах хладагента R290 и диоксида углерода вывело данные устройства на первое место по признаку экологической безопасности. Помимо этого, нужно сказать о появлении на рынке полугерметичного компрессорного оборудования, которое работает на диоксиде углерода и гидрофтор-олефине.
Главной причиной увеличения потребности в полугерметичных компрессорах поршневого типа на просторах Японии, Китая и Европы являются активные продажи теплонасосного оборудования, работающего на диоксиде углерода.
Центробежное компрессорное оборудование
Мировой рынок холодильных агрегатов центробежного типа в минувшем году составлял почти 15 тысяч единиц. По сравнению с периодом двухлетней давности рыночный прирост составил больше 12 процентов.
Основным потребителем и производителем холодильных агрегатов с центробежным компрессорным оборудованием являются Соединенные Штаты и КНР. За прошедший год на территории этих государств было реализовано более 7,3 тысячи чиллеров центробежного типа. Также оборудованием более-менее активно интересовались японские потребители, которые обзавелись 450 единицами подобных устройств. Вместе с тем основные продажи пришлись на инверторные холодильные агрегаты.
Большая часть выпущенных холодильных машин с установленным компрессорным оборудованием центробежного типа пришлась на американские компании. В последние годы наблюдается увеличение экспорта китайских и заокеанских чиллеров на просторы дальневосточных и юго-восточных азиатских государств. Несмотря на сложившуюся тенденцию, многие производители являются покупателями центробежного компрессорного оборудования азиатского производства. Однако есть и предприятия, которые специализируются на производстве нагнетателей хладагента для использования в установках собственного производства.
Центробежный компрессор
Чтобы удовлетворить потребности клиентов из ближневосточных стран по части централизованных охладительных систем, перед производителями стоит задача создания компрессорного оборудования повышенной производительности. Поэтому современные центробежные холодильные машины могут иметь мощность порядка 14,5 тысячи лошадиных сил.
Подавляющее большинство центробежного компрессорного оборудования работает на холодильном агенте R134a. Однако уже сейчас японские и американские предприятия тестируют функционирование таких устройств на гидрофтор-олефине 1234ze, имеющем низкий потенциал глобального потепления. Помимо этого, уже завершена разработка экологичных холодильных агрегатов, в которых установлены центробежные компрессоры. Хладагентом для таких чиллеров является вода.
Также в начале лета прошедшего года корпорация Trane организовала показ центробежной холодильной машины CenTraVac (принадлежит к семейству E), в которой используется новый хладагент гидрофтор-олефин 1233zd(E).
Технологический прогресс
В середине прошлого года расположенный в Индиане Университет Пердью стал местом проведения трех интернациональных конференций, участники которых обсудили высокоэффективные строительные объекты, кондиционирование воздуха и охлаждение, а также компрессорное оборудование. Руководствуясь полученной на этих мероприятиях информацией, предлагаем ознакомиться с инновационными технологическими решениями, на которых был сделан особенный акцент в рамках конференции, посвященной компрессорным устройствам.
Поршневое компрессорное оборудование
Проведенные над поршневым компрессорным оборудованием эксперименты связаны с функционированием клапанных механизмов, подавлением издаваемых звуковых волн, улучшением свойств смазочных материалов, увеличением энергетической эффективности, уменьшением потерь во время фрикционных процессов и т.д. Максимальную активность при исследованиях работы элементов устройств нагнетания газа поршневого типа проявили бразильские эксперты. Также экспериментальные мероприятия серьезно поддержали индийские, китайские и американские ученые.
Как всегда, конференция привлекла внимание аудитории, интересующейся клапанными механизмами. Данная тематика обсуждалась на мероприятии в течение двух сессий. В нынешнем году команда специалистов во главе с Йошизуми организовала презентацию подробного исследования задержек в работе клапанных механизмов, возникающих в результате залипания клапанов. Как оказалось, на данный процесс серьезно влияет вязкость смазочного материала. На основании ряда материалов ученые проанализировали поведение клапанных механизмов, используя модель FSI, базирующуюся на жидкостно-структурном взаимодействии. Сотрудничающие под руководством Гаше исследователи смоделировали поведение впускного клапана, после чего сравнили натурные измерения с полученными результатами. Подготовленный учеными под эгидой Сильвы доклад был посвящен результатам анализа деформации впускного клапана поршневого компрессорного устройства, имеющего инверторное управление. Последний материал основан на измерениях, для проведения которых был задействован проволочный тензометр.
Также на конференции прозвучало достаточно информации об исследовании звуковых и вибрационных волн, возникающих в процессе функционирования компрессорного оборудования. Благодаря исследованиям команды специалистов, которой руководил Вендрами, мир узнал об эффективности использования компрессорных глушителей. Последние устанавливали на компрессоры, с помощью которых функционирует холодильное оборудование. Де Пеллегрини вместе с ассистентами презентовал материал, посвященный оцениванию шумовых параметров принципиально нового устройства нагнетания хладагента с изменяющейся мощностью, основанного на возвратно-поступательном силовом агрегате. В результате экспериментов выяснилось, что разработанное устройство издает гораздо меньше звуковых волн по сравнению с привычным оборудованием.
Ротационное компрессорное оборудование
Попавшие на конференцию материалы о ротационном компрессорном оборудовании в первую очередь раскрывали методики, позволяющие повысить его надежность и производительность. Один из презентационных документов описывал проведение экспериментов над компрессором, имеющим скользящий поршень. Также устройство интегрировалось с валом и пластиной. Проведя данное исследование, эксперты хотели обозначить важные направления, повышающие эффективность функционирования такого компрессора посредством изучения работы интегрированных элементов. Для этого использовались методики, которыми располагает теоретическая механика.
На основе вышеуказанного компрессора специалисты провели еще одно исследование, в результате которого выяснилось, что данная техническая конструкция способствует значительному повышению надежности компрессорного оборудования по причине исключения транспортировки холодильного агента из зоны низкого давления в зону высокого давления и обратно.
Команда специалистов под руководством Ито поделились комплексным исследованием анализа воздействия толщины масляного слоя, фрикционных сил и прочих факторов на процесс сжатия.
Профессор Чинен вместе с исследовательской группой опубликовал подробную информацию о компрессорном оборудовании, устанавливаемом в воздушном тепловом насосе, которое функционирует на диоксиде углерода. Такой тепловой насос отличается увеличенным коэффициентом производительности. Повышение коэффициента удалось достичь за счет компонентной модернизации компрессорного устройства и увеличения степени сжатия в нем.
На основании материалов Хугенрота презентован имеющий качающийся ротор безмасляный нагнетатель холодильного агента, которым оснащаются переносные кислородные концентраторы. Команда экспериментаторов во главе с Ли разработала компрессорное оборудование, на базе которого работают малогабаритные устройства бытового назначения. Чтобы уменьшить издаваемые компрессором звуковые волны, специалисты приняли решение о сокращении наружного диаметра, который в итоге составил 5,48 сантиметра, а также использовании силового агрегата, имеющего регулируемый вращающий момент.
Также в рамках конференции прозвучали доклады, посвященные холодильным агентам, имеющим низкий потенциал глобального потепления. Команда специалистов под руководством Танаки, которая изучала сопоставимые с холодильным агентом R32 смазочные материалы, вывела умозаключение, что обеспечению надежности функционирования компрессорного оборудования на R32 способствует правильный подбор смазочных жидкостей, а также обязательное использование кислотных акцепторов и присадок, увеличивающих коридор максимального давления.
Благодаря исследователю Гао участники мероприятия узнали, что хладагент R290 может транспортироваться в компрессорном оборудовании с учетом меньшего использования смазочного материала. В целях экономии предложена модернизированная схема впрыска смазки. Кроме того, данное решение способствует уменьшению объема холодильного агента в системе, а также повышению эксплуатационной надежности и производительности.
Спиральное компрессорное оборудование
В определенном количестве материалов раскрывалась производительность и сфера использования газонагнетателей спирального типа. В частности, обсуждался вопрос увеличения мощности и расширения области применения. Разработчику Бертанолио удалось организовать презентацию компрессора, устанавливаемого в мультикомпрессорных системах. Устройство наделено жидкостным и газовым впрыском. Использование такого решения способствует увеличению теплопроизводительности подобных систем и расширению коридора функциональной производительности спирального компрессорного оборудования. Профессору под фамилией Нагаока удалось повысить производительность спирального устройства с инверторным управлением, базовая мощность которого равна двенадцати киловаттам. Подобных улучшений позволила достичь сниженная турбулентность смазочного материала и модернизированная технология его впрыска, которая также направлена на повышение надежности системы.
Специалист Иидзима доказал, что управляемая широтно-импульсной модуляцией функция обхода впускного канала в сочетании с инвертором частоты оборотов ротора направлена на увеличение эффективности функционирования компрессорного оборудования при нерегулярных нагрузках. Ученый Рэк поделился проектом «сухого» спирального компрессорного оборудования, имеющего холодильный контур. Эксперт Мендоза продемонстрировал концептуальный вариант компрессорного устройства, имеющего две вращающиеся спирали. За счет работы такого агрегата нагнетается сжатый воздух.
Помимо этого, нужно упомянуть индивидуальные работы ученых, посвященные отдельным компонентам спиральных устройств нагнетания газообразного вещества. Например, уплотнительные прокладки удалось исследовать Мотозаки. Специалист рассказал, что зависимость характеристик таких элементов связана с профилем уплотнительных углублений. Также под эгидой Циммерманна прошла демонстрация компрессорного оборудования, имеющего прозрачную верхнюю часть каркаса. Такая конструкционная особенность дает возможность наблюдать за выпускным клапанным механизмом и образованием капель смазочного материала.
Помимо всего прочего, во время конференции ее участники обсуждали способы масляного нагнетания в мультикомпрессорных системах, диаграммы давления и объема в устройствах, имеющих клапан предупреждения критической компрессии, оценку мощности газонагнетательных устройств, имеющих несколько каналов подачи холодильного агента. Также специалисты исследовали методики уменьшения температуры выпускных газов с акцентом на возможное широкомасштабное использование фреона R32.
Винтовое компрессорное оборудование
Если говорить о винтовом компрессорном оборудовании, приехавших на конференцию специалистов больше всего интересовала его максимальная производительность и использование в различных областях инженерии.
Группа экспертов во главе с Бакни представила на всеобщее обозрение доклад, посвященный анализу функционирования газонагнетателя. Данное исследование базировалось на учете локальной тепловой деформации. В результате ознакомления с презентационным документом выяснилось, как величина деформационных зазоров влияет на утечку газообразного вещества и его температурные параметры в выпускной фазе.
Разработчик по фамилии Ардженех исследовал двухфазный поток посредством всасывающего порта винтового компрессорного оборудования, образуемый с целью сжатия воздушной массы. Также он показал зависимость выпускной температуры от впрыска водяных частиц в нагнетаемый воздушный поток. Инженер доказал, что такое решение направлено на повышение эффективности функционирования компрессора.
Еще один материал был посвящен оценке воздействия водного нагнетания на мощность винтового компрессорного оборудования. Для этого ученые презентовали концептуальную модель компрессора и дополнили презентацию диаграммой объема и давления. Помимо этого, детальному исследованию были подвержены бесконтактные уплотнители, в том числе их составляющие. Также эксперты рассказали, как правильно подбирать ротор с акцентом на необходимую частоту оборотов вала газонагнетательного устройства.
Конференция была посвящена, в том числе исследованиям энергетических особенностей эксплуатации расширительного оборудования с реализованным циклом Ренкина. В частности, группа экспериментаторов под управлением Рида проанализировала влажный пар параллельно с циклом Ренкина. Главный акцент в данной работе был сделан на том, как влияет влажность при попадании пара в расширитель на эффективность процесса. Также эксперт Дезидери управлял демонстрацией одновинтового расширителя производительностью 7,8 киловатта. При этом его адиабатическая эффективность составила более шестидесяти процентов. Такой показатель достигнут за счет переработки бросовой тепловой энергии. Инженерный коллектив под руководством Пэйпс проработал оценку параметров утечки из расширителя, в котором налажен цикл Ренкина. Для этого использовались гидродинамические методы, позволяющие создать модель состояния неидеального газообразного вещества и учесть влияние газовой подачи. Еще одной группе ученых во главе с Бидема удалось в подробностях рассказать о стадиях разработки функционирующего на основе цикла Ренкина устройства, которое перерабатывает грунтовую тепловую энергию. Данный агрегат базируется на винтовом расширителе.
Прочее компрессорное оборудование и другие инновационные разработки
Следует подчеркнуть, что инженерная конференция была организована и с целью демонстрации новых неординарных методик и технологических решений изменения компрессии. В частности, командная работа специалистов под опекой Куртулуса направлена на оценку перспектив изготовления безмасляного компрессорного оборудования, работающего на диоксиде углерода. При его разработке использовался качающийся рычаг Сандерсона. Последний является революционно новой конструкцией, предназначенной для эффективного преобразования поступательного движения в круговое. Функционирование такой разработки дает возможность повысить объемную эффективность до 95 процентов, а адиабатическую до 75 процентов.
От специалиста Хейдари поступило предложение использования нового поршневого механизма, отличающегося от ранее созданных наличием ребер, направленных на обеспечение изотермического характера компрессии.
Еще одна работа ученого Джеймса была посвящена сравнению термодинамических циклов, которые заложены в основу работы компрессорного оборудования, с циклом Эриксона.
Ряд материалов раскрыли перспективы использования в коммерческих целях нагнетательных устройств spool, которые являются разновидностью роторно-пластинчатых технологических решений.
На мероприятии также было затронуто центробежное компрессорное оборудование. Специалист Шиффман рассказал об имеющем газовую подвеску сверхмалом безмасляном агрегате, а также презентовал его концептуальную модель. По мнению разработчика, данное решение повышает эффективность устройства по сравнению с аналогичными агрегатами.
Инженеру Уолтеру и его команде удалось поделиться сведениями об использовании центробежного компрессорного оборудования с целью первостепенной подачи воздушной массы. Параллельная работа такого компрессора и устройства, обеспечивающего объемное сжатие, увеличивает эффективность теплонасосного оборудования, функционирующего в суровых климатических условиях.
Направления развития технологий создания высокомощного компрессорного оборудования
Одним из наиболее трендовых разработок при моделировании высокомощного центробежного и винтового компрессорного оборудования является силовой агрегат VFD (частотно-регулируемый привод), способный существенно увеличить сезонную эффективность. Помимо этого, использование в спиральных и ротационных компрессорах PM-моторов (электрических силовых установок, имеющих постоянные магниты) перенеслось на высокомощные компрессорные устройства. Также в наше время принято сочетать PM-двигатели с безмасляным роторным подвесом. Наблюдаемое за последнюю пятилетку инновационное развитие способствовало повышению холодопроизводительности холодильных машин почти до 5,3 тысячи киловатт.
Если говорить о рынке холодильных агентов, в данный момент большинство производителей бросило все силы на создание компрессорного оборудования, которое может функционировать на веществах, имеющих низкий потенциал глобального потепления.
Центробежное компрессорное оборудование
Газонагнетательное оборудование объемного сжатия разнится с аналогами центробежного типа по принципу функционирования. В первом случае на давление в рабочей камере влияет количество оборотов крыльчатки за единицу времени. Чтобы повысить степень сжатия в компрессоре, необходимо увеличить вращающий момент или прибегнуть к использованию нескольких крыльчаток.
Обычно увеличение оборотов крыльчатки достигается путем включения повышающей скорости. Вместе с тем регулировка производительности компрессорного устройства выполняется открытием и закрытием лопатки направляющей установки.
В течение последних лет многие производители пытаются использовать методику изменения мощности компрессорного оборудования, заключающуюся в понижении оборотов крыльчатки. Этого можно достичь, если установить в компрессор частотно-регулируемый привод.
Функционирование компрессорного устройства центробежного типа выражается параметрами, которые указывают на то, что значительному снижению потребляемой устройством мощности способствует уменьшение его оборотов. Из этого следует, что работа оборудования в штатном режиме с уменьшенным количеством оборотов крыльчатки приводит к достижению серьезных результатов в плане энергосбережения.
Развитые электронные технологии предоставили возможность достижения компактности и доступности частотно-регулируемых приводов, а также совершенства управляющих алгоритмов.
Сейчас большая часть реализуемых на территории Соединенных Штатов холодильных агрегатов центробежного типа поставляются с частотно-регулируемыми приводами. Благодаря частотному регулированию уменьшается количество оборотов электрических двигателей индукционного типа.
Сложным техническим решением является разработка установки с крыльчаткой, которая имеет прямое соединение с электрическим агрегатом индукционного типа и скорость вращения более десяти тысяч оборотов в минуту.
Однако данная проблема была решена специалистами Danfoss Turbocor Compressors, разработавшими компактное центробежное компрессорное оборудование, в котором крыльчатка имеет прямое соединение с двигателем на постоянных магнитах. Данная конструкция наделена безмасляным магнитным подвесом вала.
Чтобы увеличить холодопроизводительность такого оборудования до семисот киловатт, необходимо использование мощных электродвигателей, имеющих постоянные магниты. В процессе его создания возникают различные технологические проблемы.
С помощью передовых технологий инженерам Daikin удалось выпустить безмасляное центробежное компрессорное оборудование, холодопроизводительность которого составляет более семисот киловатт. При этом в нем установлен двигатель с постоянными магнитами и вал с магнитным подвесом или керамические подшипники, для смазки которых используется хладагент.
Винтовое компрессорное оборудование
Средне- и высокопроизводительные газонагнетательные устройства могут иметь от одного до трех роторов, а также могут быть открытыми, полугерметичными или герметичными. Такое оборудование внедряется в различные тепловые аккумуляторы, чиллеры с различными способами охлаждения, тепловые насосы и полупромышленные холодильные установки. Оно может функционировать на гидрофтор-олефине, гидрофторуглероде или природных холодильных агентах, которыми являются пропан, аммиак и диоксид углерода.
Развивающаяся возобновляемая энергетика, которая охватывает и сегмент тепловых насосов, способствовала росту спроса на винтовое компрессорное оборудование, используемое в таких насосных устройствах.
Серьезным этапом в продвижении газонагнетателей винтового типа является создание методики регулирования частоты, за счет которой изменяется количество оборотов компрессора. Потребляемая мощность винтового типа устройств по-другому зависит от частоты оборотов в сравнении с центробежными компрессорами. Медленный переход между скоростями влияет на подъем интегрального показателя эффективности почти на 40 процентов. Благодаря регулированию скорости исчезают потери, возникающие во время удаления газообразного вещества посредством плоского золотника. Это приводит к повышению эффективности во время нерегулярных нагрузок.
Первым разработчиком двухступенчатого полугерметичного компрессора, имеющего двигатель с постоянными магнитами, является производитель Kobelco из Японии. Данный силовой агрегат не изменяет своей эффективности при температурных колебаниях. Так, его производительность считается высокой даже в условиях отрицательных температур, диапазон которых составляет 30-60 градусов Цельсия. Не так давно подобный двухступенчатый механизм адаптировали под тепловые насосы, которые нагревают воду до температуры порядка 90 градусов. Такая высокая температура воды дает возможность стерилизовать продукцию пищевой отрасли.
На основе материалов из журнала "Мир Климата"
