Чиллеры TRANE

Рис. 1

Все чиллеры производительностью свыше 50 кВт производятся на базе компрессоров
TRANE, причем, начиная с 1997 года, программа производства включает только
ротационные технологии (спиральные, винтовые и центробежные компрессоры). Поршневые
компрессоры исключены из программы призводства, что позволило качественно повысить
надежность изделий, уменьшить их габариты и массу, улучшить вибрационно-шумовые
характеристики.

Рис. 2

Спиральные компрессоры (TRANE — 3DTM) появились на рынке в 1989 г. и в настоящий
момент ими оснащаются чиллеры холодопроизводительностью до 160 кВт (в ближайшее
время готовятся к выпуску машины холодопризводительностью до 210 кВт). Фирма
TRANE была первой компанией, которая начала выпускать спиральные компрессоры
мощностью свыше 20 кВт и в настоящее время в мире работает свыше 60 тыс. спиральных
компрессоров TRANE. В процессе разработки компрессоров были получены 23 патента,
в том числе на такие важные элементы, как люлечная подвеска привода, исключающая
возможность механических повреждений при “влажном ходе” и сохраняющая постоянную
термодинамическую эффективность машины в процессе всего срока эксплуатации
(рис. 1). Количество деталей компрессора уменьшилось на 64% по отношению к
поршневым машинам, что определило увеличение надежности. крутящий момент на
валу компрессора был уменьшен на 70%, что исключило необходимость создания
массивных бетонных фундаментов (достижение относящееся ко всем ротационным
компрессорам). В настоящее время спиральные чиллеры стандартно комплектуются
специальными резиновыми виброизоляторами, исключающими возможность горизонтального
перемещения машины. Профиль рабочих спиралей (рис. 2) и особенности их зацепления
позволяют получать холодильный коэффициент больший, чем у поршневых аналогов.

Рис. 3

Рис. 4

Существенным шагом на пути уменьшения габаритов чиллера явилось использование
пластинчатых теплообменников, выполненных из паяной медью нержавеющей стали.
В настоящее время все чиллеры на базе спиральных комрессоров оснащаются такими
теплообменниками.

Фирма TRANE также является производителем микропроцессоров для своих чиллеров.
Микропроцессоры для чиллеров на базе спиральных компрессоров производятсчя
во Франции, для чиллеров большей мощности — в США (рис. 3). Все микропроцессоры
TRANE отличают следующие особенности:

1. адаптивный контроль (adaptive control™), позволяющий осуществлять
   автоматическую корректировку установок с учетом условий эксплуатации (на
   базе ПИД закона регулирования);
2. жидкокристаллический дисплей с непосредстевенным текстовым описанием
   состояния машины (кодовая информация используется на тех уровнях доступа,
   к которым могут
   обращаться только аттестованные сотрудники TRANE-SERVICE).
3. коммуникационный интерфейс для подключения к центральной системе диспетчеризации.

Рис. 5

Винтовые компрессоры TRANE (HELIROTOR) выпускаются для машин в диапазоне холодопроизводительности
от 180 до 1400 кВт. В настоящее время в мире работают свыше 36000 винтовых
компрессоров TRANE, причем, в последние годы достигнут объем продаж свыше 1500
машин в год. Статистика отказов за 10 лет эксплуатации свидетельствует, что
вероятность отказа винтовых машин в среднем в 5 раз ниже, чем их поршневых
аналогов.

Конструктивно винтовые компрессоры выполнены полугерметичными, бессальниковыми
(рис. 4). Профиль винтов (соотношение 5/7) спроектирован и запатентован TRANE
(рис. 5). Высокая точность изготовления, обеспечивающая зазоры между винтами
порядка 10 мкм, свела к минимуму возможные протечки, что позволило обеспечить
термодинамическую эффективность большую, чем у поршневых аналогов. Все винты
изготавливаются в США (PUEBLO) c последующей сборкой во Франции (для европейского
рынка).

Рис. 7

Количество составных частей винтового компрессора существенно уменьшено по
отношению к поршневым машинам (рис. 6). Подшипники имеют 5 класс точности и
рассчитаны на весь период эксплуатации чиллера (за 10 лет эксплуатации не было
зафиксировано ни одного случая замены подшипников).

Важной особенностью винтовых компрессоров, а также микропроцессоров TRANE
является возможность плавного изменения их производительности в диапазоне от
20 до 100%. Этому также способствует использование электронного расширительного
вентиля, управляемого микропроцессором (рис. 7). Теплообмен осуществляется
в кожухотрубных теплообменниках со специальной обработкой внутренней и наружной
поверхностей для интенсификации теплообмена.

Рис. 8

Холодильные машины на базе центробежных компрессоров работают в диапазоне
холодопроизводительности от 730 до 4000 кВт и остаются на сегодняшний день
наилучшим решением для тех задач, где требуются большие мощности и длительный
ресурс работы. Анализ рынка США показал, что 90% центробежных чиллеров TRANE,
установленных за последние 50 лет, все еще находятся в эксплуатации. Центробежный
компрессор может выполняться как одно, так и двухступенчатым с плавным регулированием
производительности в диапазонах 45–100% и 15–100% соответственно (рис. 8).
Чиллеры на базе центробежных компрессоров характеризуются наиболее высокими
значениями термодинамической эффективности.

В заключении следует отметить, что в соответсвии с монреальским протоколом
о запрещении озоноразрушающих фреонов, все чиллеры TRANE могут поставляться
в озонобезопасных версиях на базе фреонов R–134A и R–404A.

Рис. 6

Игорь Одноволов, к. т. н.