Mes amis, aujourd'hui, nous allons vous dire comment, au-dessus de nos têtes, les machines ont fait un pas tranquille un peu en avant, ou comment un sous-sol de Pétersbourg a soudainement développé une gamme de refroidisseurs.
Ainsi, dans tout bâtiment ancien neuf ou bien rénové, il y a un système de climatisation central. Il maintient un microclimat et, avec un système de ventilation, fournit une atmosphère adaptée aux personnes et aux machines.
Un élément clé d'un tel système est un refroidisseur.
Refroidisseur (machine de refroidissement par eau) - un appareil pour refroidir un liquide en utilisant un cycle de réfrigération à compression ou à absorption de vapeur. Après refroidissement dans le refroidisseur, du liquide peut être fourni aux échangeurs de chaleur pour refroidir l'air (ventilo-convecteur) ou pour évacuer la chaleur de l'équipement. Pendant le refroidissement liquide, le refroidisseur génère un excès de chaleur, qui doit être évacué dans l'environnement.
Wiki - ChillerLe refroidisseur fonctionne comme suit:
1. Dans le circuit de fréon (vert), le fréon gazeux pénètre dans le compresseur, qui le comprime plusieurs fois.
2. Le fréon comprimé mais toujours gazeux passe à travers le condenseur, où une température plus basse est ajoutée à la haute pression, à la suite de quoi le fréon se condense dans la phase liquide (par conséquent, le condensateur est appelé un condenseur).
3. Le fréon liquide passe à travers un détendeur thermique qui, selon les signaux du capteur, régule son débit.
4. Le fréon liquide entre dans l'évaporateur, où il reçoit la chaleur de l'eau en circulation (il provient du consommateur de froid, par exemple, un climatiseur de bureau ou un système de refroidissement de machine). Ayant reçu une quantité suffisante de chaleur de l'eau, le fréon s'évapore et tout se répète: l'eau du consommateur s'est refroidie et le fréon a volé plus loin.
Schéma
Ce schéma de l'unité de réfrigération est aussi ancien que l'ensemble de l'industrie et l'humanité n'a jamais rien trouvé de plus raffiné. Tous les cycles thermiques actuellement connus s'inscrivent dans le cycle de Carnot. Ainsi, à l'instar de l'industrie automobile, le «réfrigérateur» travaille sur les détails: les condenseurs, évaporateurs, compresseurs, etc. sont en cours d'amélioration. De plus, ce petit nombre de pièces a donné un nombre assez important de circuits et de types de machines frigorifiques, chacune ayant trouvé son propre domaine d'application.
Dans cet article, nous parlons de ces grosses machines installées sur les toits des immeubles de bureaux, des usines, des centres de données, etc. Ces machines ont une capacité de 0,5 MW à 2-3 MW. De plus, il est logique de construire des tours de refroidissement à part entière.
Dans une forme classique, ces machines ressemblent à ceci:
Au niveau inférieur, nous voyons deux compresseurs à vis (vert). Un évaporateur à coque et à tube est visible derrière les compresseurs (photo ci-dessous, peinte en noir). Au deuxième étage se trouvent des tours de refroidissement en forme de V, qui jouent le rôle d'un condenseur. Eh bien, bien sûr, une armoire électrique avec électronique de puissance et une unité de contrôle.
Et maintenant la préface.
Il y a un an, Felzer a contacté notre bureau, qui a alors réussi à produire des refroidisseurs de différentes capacités, modifications et objectifs. La situation était telle que la société avait de nombreuses commandes diverses, pour chacune desquelles il fallait choisir une voiture parmi les lignes existantes et légèrement «finir» les contours, le métal, etc. Les composants ont été commandés séparément pour chaque machine, le métal a été produit selon la documentation standard, mais sujet à des ajustements.
La direction de l'entreprise a décidé de développer une gamme de refroidisseurs qui couvrirait la plus large gamme de commandes, tout en réduisant à zéro le nombre de pièces uniques pour chaque machine et, bien sûr, pour lui donner une belle apparence. Je voulais avoir un certain nombre de composants standard en stock, choisir ce dont j'avais besoin et assembler le modèle commandé.
Le département de conception de l'entreprise était occupé. Si vous embauchez de nouveaux designers, vous devez d'abord les former à toutes les nuances techniques, puis contrôler le processus de conception, puis les mettre au travail ou les licencier. Il a été décidé de nous confier cette tâche. Il se trouve que le concepteur en chef et PDG a étudié avec le professeur Barilovich
(Prof. Barilovich ) à l'Université polytechnique, de sorte que le sujet du génie du réfrigérateur et de la chaleur dans son ensemble était plus que familier.
Notre bureau, ayant entamé une étude approfondie du sujet, a découvert que, premièrement, oui, les compresseurs à vis sont partout, et, deuxièmement, ils sont souvent réservés aux installations critiques, c'est-à-dire qu'il s'agit de doubleurs installés.
Un compresseur à vis ressemble à ceci:
Et cela fonctionne comme ceci:
Tout est clair ici: les rotors tournent, captent le volume de gaz, le poussent le long de l'axe, tandis que la chambre de travail diminue géométriquement, comprimant le gaz. La puissance de ces compresseurs est régulée par la géométrie des rotors et la puissance des moteurs électriques qui les entraînent. Une large gamme d'un modèle ne couvre pas. Vous devez en mettre un ou deux plus une réserve, il n'y a donc pas de modularité particulière à construire.
Quelle est l'alternative?
Compresseurs Scroll. Ils fonctionnent sur un principe similaire, mais au lieu de vis, ils utilisent des spirales concentriques.
Une spirale reste stationnaire et l'autre effectue des mouvements excentriques sans rotation, ce qui assure le transfert du fluide de travail de la cavité d'aspiration à la cavité de refoulement.
Wiki - compresseur de défilement .
Schéma de travail:
Ces compresseurs sont utilisés pour construire des machines juniors (de puissance inférieure); les compresseurs sont combinés en assemblages de deux (duo), trois (trio) et quatre (quatro) unités. Cela est dû au fait que les compresseurs les plus puissants sont limités par la hauteur des spirales elles-mêmes. Si la puissance du moteur électrique qui entraîne l'une des spirales peut être augmentée, il y a alors des problèmes avec la spirale elle-même. Les hélices de plus grande hauteur sont assez difficiles à produire, et cela est dû à toute une série de problèmes de résistance, d'usinage, de contrôle, etc.
Pour une machine d'une capacité de 250 kW, un ensemble de tels compresseurs peut être utilisé, mais pour une machine d'une capacité de 1 MW, il serait nécessaire de forcer l'ensemble du niveau inférieur avec des ensembles de compresseurs, de sorte qu'il n'y aurait même pas de place pour un évaporateur, il faudrait faire grandir la machine, mais pas. Il y a de la modularité, mais ce n'est pas suffisant pour toute la gamme de la ligne.
Mais juste au moment où nous avons commencé le développement, une chose intéressante s'est produite: Copeland (un fabricant de compresseurs à spirales, une division d'Emerson) annonce qu'ils ont réussi à lancer la production de volutes de grande capacité, d'ailleurs, si l'ancien compresseur avait une puissance de 30 chevaux. forces, maintenant - 60 chevaux (
page Copeland sur les compresseurs 60hp ).
Et puis on s'est rendu compte: le voici! Une coordination active avec les concepteurs du client, les calculs préliminaires et les estimations de mise en page ont commencé.
L'un des principaux arguments en faveur de cette décision était la question de la redondance. Si la machine avec des compresseurs à vis avait besoin d'une redondance, alors le même compresseur a été installé, et c'est d'ailleurs l'un des composants les plus chers du refroidisseur. Dans notre cas, il a été possible de réserver moins de compresseurs, la probabilité de défaillance de l'un des deux compresseurs à vis est supérieure à la probabilité de défaillance de six des douze compresseurs en même temps.
Avec la direction du client, ils ont décidé de faire exactement cela, et la ligne AirPlus a progressivement commencé à voir le jour. Ici, il s'est avéré être une bonne aide que Felzer a reçu une commande pour un refroidisseur de la capacité qui entrait dans la gamme de notre ligne, il y avait donc une excellente occasion de «faire reculer» notre documentation de conception dans des conditions de production réelles.
Ici, nous ferons une remarque que la connexion avec la production était uniquement via skype, l'usine elle-même est située à Riga sur la base de l'usine de réparation de carrosseries de Riga (RVR). Nous avions une liste des équipements de production, un ensemble de directeur technique «Wishlist», une vision des concepteurs du client et un tas d'histoires sur la
façon de le faire .
La routine a commencé pour nous: le refroidisseur a été construit, nous avons reçu des commentaires, ajusté la documentation de conception.
L'idée de notre gamme n'était pas nouvelle. Nous avons fait passer le refroidisseur de la plus jeune machine à la plus ancienne en allongeant la machine. Ici, il était nécessaire de trouver l'équilibre entre la longueur de la feuille standard, le champ de travail de la machine à cintrer, les dimensions des conteneurs de transport, la résistance de l'ensemble de la structure et d'autres facteurs.
Une voiture d'essai a été construite et expédiée, après quoi une commande est venue pour deux des voitures les plus puissantes de la gamme. Ce sont ceux qui nous inquiètent, qu'ils se plient en traversant, que le cadre «tourne une vis» et ainsi de suite. Bien sûr, nous avons fait les calculs nécessaires, mais même la modélisation par éléments finis la plus précise ne donne pas toujours un résultat qui décrit la situation réelle.
Ces voitures sont:
Le premier niveau est monté: ensembles compresseurs, deux évaporateurs à plaques sont visibles
Les tubes de tour de refroidissement sont soudés:
Les composants de l'armoire de commande sont montés:
Assemblage de la machine:
Épilogue.
À notre grande déception, nous avons constaté que nous n'étions pas des pionniers dans ce domaine. De nombreuses entreprises qui ont une grande unité de R&D ont déjà été sur le pouls et ont publié des lignes similaires ou élargi l'ancienne presque en parallèle avec nous. Quoi qu'il en soit, il s'est avéré très agréable d'être à l'avant-garde.
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