Evolution auf dem Dach

Freunde, heute werden wir Ihnen erzählen, wie die Maschinen über unseren Köpfen einen leisen Schritt nach vorne machten oder wie ein Keller in Petersburg plötzlich eine Reihe von Kältemaschinen entwickelte.



In jedem neuen oder gut renovierten alten Gebäude gibt es eine zentrale Klimaanlage. Es hält ein Mikroklima aufrecht und bietet zusammen mit einem Belüftungssystem eine Atmosphäre, die für Menschen und Maschinen geeignet ist.

Ein Schlüsselelement eines solchen Systems ist ein Kühler.

Chiller (Wasserkühlmaschine) - eine Vorrichtung zum Kühlen einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Dampfkompressions- oder Absorptionskältekreislaufs. Nach dem Abkühlen im Kühler kann den Wärmetauschern Flüssigkeit zum Kühlen der Luft (Gebläsekonvektor) oder zum Abführen von Wärme aus dem Gerät zugeführt werden. Während der Flüssigkeitskühlung erzeugt der Kühler überschüssige Wärme, die an die Umgebung abgegeben werden muss.

Wiki - Chiller

Der Kühler funktioniert wie folgt:

1. Im Freon-Kreislauf (grün) tritt gasförmiges Freon in den Kompressor ein, der es mehrmals komprimiert.
2. Komprimiertes, aber immer noch gasförmiges Freon passiert den Kondensator, wo dem hohen Druck eine niedrigere Temperatur hinzugefügt wird, wodurch das Freon in die flüssige Phase kondensiert (daher wird der Kondensator als Kondensator bezeichnet).
3. Flüssiges Freon passiert ein Wärmeausdehnungsventil, das gemäß den Signalen des Sensors seinen Durchfluss reguliert.
4. Das flüssige Freon gelangt in den Verdampfer, wo es Wärme aus dem zirkulierenden Wasser erhält (es kommt vom Verbraucher der Kälte, z. B. einer Büroklimaanlage oder einem Maschinenkühlsystem). Nachdem das Wasser eine ausreichende Wärmemenge erhalten hat, verdunstet es und alles wiederholt sich erneut: Das Wasser des Verbrauchers hat sich abgekühlt, und das Freon ist weiter geflogen.

Schema


Dieses Schema der Kühleinheit ist so alt wie die gesamte Industrie, und die Menschheit hat sich nie etwas Raffinierteres ausgedacht. Alle derzeit bekannten thermischen Zyklen passen in den Carnot-Zyklus. So arbeitet der „Kühlschrank“ wie die Automobilindustrie an den Details: Kondensatoren, Verdampfer, Kompressoren usw. werden verbessert. Darüber hinaus ergab diese geringe Anzahl von Teilen eine relativ große Anzahl von Kreisläufen und Arten von Kältemaschinen, von denen jede ihren eigenen Anwendungsbereich fand.

In diesem Artikel sprechen wir über große Maschinen, die auf den Dächern von Bürogebäuden, Fabriken, Rechenzentren usw. installiert sind. Solche Maschinen haben eine Leistung von 0,5 MW bis 2-3 MW. Weiterhin ist es sinnvoll, vollwertige Kühltürme zu bauen.

In klassischer Form sehen diese Maschinen folgendermaßen aus:


Auf der unteren Ebene sehen wir zwei Schraubenkompressoren (grün). Hinter den Kompressoren ist ein Rohrbündelverdampfer sichtbar (Foto unten, schwarz lackiert). Auf der zweiten Ebene befinden sich V-förmige Kühltürme, die die Rolle eines Kondensators spielen. Na klar, ein Schaltschrank mit Leistungselektronik und eine Steuereinheit.



Und jetzt das Vorwort.

Vor einem Jahr kontaktierte Felzer unser Büro, das zu dieser Zeit erfolgreich Kältemaschinen mit verschiedenen Kapazitäten, Modifikationen und Zwecken herstellte. Die Situation war so, dass das Unternehmen viele verschiedene Aufträge hatte, für die es jeweils erforderlich war, ein Auto aus den vorhandenen Linien auszuwählen und die Konturen, das Metall usw. leicht zu „beenden“. Die Komponenten wurden für jede Maschine separat bestellt, das Metall wurde gemäß der Standarddokumentation hergestellt, jedoch vorbehaltlich Anpassungen.

Die Unternehmensleitung hat beschlossen, eine Reihe von Kältemaschinen zu entwickeln, die den größten Auftragsbereich abdecken, die Anzahl der Einzelteile für jede Maschine auf Null reduzieren und natürlich gut aussehen lassen. Ich wollte eine Reihe von Standardkomponenten direkt auf Lager haben, auswählen, was ich brauchte, und das bestellte Modell zusammenbauen.

Die Designabteilung des Unternehmens war beschäftigt. Wenn Sie neue Designer einstellen, müssen Sie diese zuerst in allen technischen Nuancen schulen, dann den Entwurfsprozess steuern und sie dann entweder einsetzen oder entlassen. Es wurde beschlossen, diese Aufgabe an uns auszulagern. So kam es, dass der Chefdesigner und CEO bei Professor Barilovich (Prof. Barilovich ) an der Polytechnischen Universität studierte, sodass das Thema der Kühl- und Wärmetechnik insgesamt mehr als vertraut war.

Unser Büro, das sich eingehend mit dem Thema befasst hatte, stellte fest, dass erstens Schraubenkompressoren überall sind und zweitens häufig kritischen Einrichtungen vorbehalten sind, dh, es handelt sich um installierte Doppler.

Ein Schraubenkompressor sieht folgendermaßen aus:


Und es funktioniert so:


Hier ist alles klar: Die Rotoren drehen sich, erfassen das Gasvolumen, schieben es entlang der Achse, während die Arbeitskammer geometrisch abnimmt und das Gas komprimiert. Die Leistung solcher Kompressoren wird durch die Geometrie der Rotoren und die Leistung der Elektromotoren reguliert, die sie antreiben. Eine breite Palette eines Modells deckt nicht ab. Sie müssen ein oder zwei plus eine Reserve setzen, damit keine spezielle Modularität aufgebaut werden kann.

Was ist die Alternative?

Scroll-Kompressoren. Sie arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip, verwenden jedoch anstelle von Schrauben konzentrische Spiralen.

Eine Spirale bleibt stationär und die andere führt exzentrische Bewegungen ohne Drehung aus, wodurch die Übertragung des Arbeitsmediums vom Saughohlraum zum Auslasshohlraum sichergestellt wird.

Wiki - Scroll-Kompressor .

Arbeitsschema:


Solche Kompressoren werden verwendet, um Junior-Maschinen (mit geringerer Leistung) zu bauen, Kompressoren werden zu Baugruppen aus zwei (Duo), drei (Trio) und vier (Quatro) Einheiten zusammengefasst. Dies liegt an der Tatsache, dass die stärksten Kompressoren durch die Höhe der Spiralen selbst begrenzt sind. Wenn die Leistung des Elektromotors, der eine der Spiralen antreibt, erhöht werden kann, gibt es einige Probleme mit der Spirale selbst. Helixe mit größerer Höhe sind ziemlich schwierig herzustellen, und dies ist auf eine ganze Reihe von Problemen mit Festigkeit, Bearbeitung, Kontrolle usw. zurückzuführen.

Für eine Maschine mit einer Leistung von 250 kW kann eine Baugruppe solcher Kompressoren verwendet werden. Für eine Maschine mit einer Leistung von 1 MW wäre es jedoch erforderlich, die gesamte untere Schicht mit Kompressorbaugruppen zu zwingen, damit nicht einmal Platz für einen Verdampfer vorhanden wäre, sondern die Maschine aufwachsen müsste, aber nicht. Es gibt Modularität, die jedoch nicht für den gesamten Bereich der Linie ausreicht.

Aber gerade zu dem Zeitpunkt, als wir mit der Entwicklung begannen, passierte etwas Interessantes: Copeland (ein Hersteller von Scroll-Kompressoren, ein Geschäftsbereich von Emerson) gibt die Nachricht bekannt, dass es ihm gelungen ist, die Produktion von Scrolls mit großer Kapazität zu starten, und wenn früher die 30-PS-Einheit der Senior-Kompressor war Kräfte, jetzt - 60 PS ( Copeland Seite ca. 60 PS Kompressoren ).

Und dann wurde uns klar: Hier ist es! Die aktive Koordination mit den Designern des Kunden, vorläufige Berechnungen und Layoutschätzungen begannen.



Eines der Hauptargumente für diese Entscheidung war die Frage der Redundanz. Wenn die Maschine mit Schraubenkompressoren Redundanz benötigte, wurde derselbe Kompressor installiert, und dies ist übrigens eine der teuersten Kühlerkomponenten. In unserem Fall war es möglich, weniger Kompressoren zu reservieren, da Die Ausfallwahrscheinlichkeit eines der beiden Schraubenkompressoren ist höher als die Ausfallwahrscheinlichkeit von sechs der zwölf Kompressoren gleichzeitig.

Zusammen mit dem Management des Kunden beschlossen sie, genau das zu tun, und die AirPlus-Linie wurde allmählich geboren. Hier stellte sich heraus, dass Felzer einen Auftrag für einen Kühler mit einer Kapazität erhielt, die in den Bereich unserer Linie fiel. Daher bot sich eine hervorragende Gelegenheit, unsere Konstruktionsdokumentation unter realen Produktionsbedingungen zurückzusetzen.

Hier machen wir eine Bemerkung, dass die Verbindung zur Produktion nur über Skype erfolgte, das Werk selbst befindet sich in Riga auf Basis des Riga Carriage Repair Plant (RVR). Wir hatten eine Liste mit Produktionsanlagen, eine Reihe von technischen Direktoren für die „Wunschliste“, eine Vision der Designer des Kunden und eine Reihe von Geschichten darüber.

Die Routine begann für uns: Der Kühler wurde gebaut, wir erhielten Feedback und nahmen Anpassungen an der Konstruktionsdokumentation vor.



Die Idee unserer Linie war nicht neu. Wir haben den Kühler von der jüngsten auf die ältere Maschine umgestellt, indem wir die Maschine verlängert haben. Hier war es notwendig, das Gleichgewicht zwischen der Länge des Standardblechs, dem Arbeitsfeld der Biegemaschine, den Abmessungen der Transportbehälter, der Festigkeit der gesamten Struktur und anderen Faktoren zu finden.

Ein Testwagen wurde gebaut und ausgeliefert, woraufhin zwei fast leistungsstärkste Fahrzeuge der Reihe bestellt wurden. Es waren diejenigen, um die wir uns Sorgen machten, dass sie sich beim Überqueren verbiegen würden, dass der Rahmen „eine Schraube drehen“ würde und so weiter. Natürlich haben wir die notwendigen Berechnungen durchgeführt, aber selbst die genaueste Finite-Elemente-Modellierung liefert nicht immer ein Ergebnis, das die reale Situation beschreibt.

Diese Autos sind:

Die erste Stufe ist montiert: Kompressoranordnungen, zwei Plattenverdampfer sind sichtbar



Kühlturmrohre sind verlötet:



Die Komponenten des Schaltschranks sind montiert:



Maschinenmontage:



Nachwort.

Zu unserer Enttäuschung stellten wir fest, dass wir in diesem Bereich keine Pioniere waren. Viele Unternehmen mit einer großen F & E-Einheit waren bereits am Puls der Zeit und haben ähnliche Linien herausgebracht oder die alten fast parallel zu uns erweitert. Aber wie auch immer, es stellte sich als ziemlich schön heraus, an der Spitze zu stehen.

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