ظرفیت سیستم های حرارتی و برودتی برای جبران تلفات بار در بدترین شرایط محاسبه انتخاب و طراحی میشود. تلفات حرارتی در طی یک شبانه روز، و روز های مختلف سال، برای ساعات مختلف متفاوت است. از این رو در ساعات مختلف شبانه روز، و روز های مختلف سال ظرفیت سیستم تغییر میکند. در این مقاله به روش های کنترل ظرفیت در سیستم های تبرید میپردازیم. کنترل ظرفیت و روش های آن از موارد مهم و حیاتی یک سیکل تبرید اصولی است. کنترل ظرفیت صحیح به جلوگیری از هدر رفت انرژی کمک میکند. تمرکز این مقاله، کنترل ظرفیت کمپرسور در سیستم های برودتی است. البته در این مقاله به کنترل ظرفیت سیستم های جذبی نیز اشاره ای مختصر میشود.
طراح سیستم های برودتی همیشه یک ضریب اطمینان برای سیستم در نظر میگیرد. معمولا طراحان ظرفیت سیستم را چند درصد بیشتر از ساعت پیک بار در گرم ترین روز سال محاسبه میکنند. در بار های جزئی سیکل تبرید، ما به تمام توان سیستم نیاز نداریم. روش های مختلفی جهت کنترل ظرفیت سیستم های برودتی پیش بینی شده است. طراحان و سازندگان مختلف ممکن است بنا به شرایط از یک یا چند روش کنترل ظرفیت استفاده کنند.
روش های گوناگونی در کنترل ظرفیت چیلر و سیستم های برودتی استفاده میشود. روش های کنترل ظرفیت سیستم های برودتی بستگی به نوع دستگاه و سیستم دارد.استفاده از کمپرسور های بیشتر و به کار گیری آنها به صورت موازی یکی از این روش ها است. کنترل ظرفیت با کنترل روشن و خاموش شدن تعداد کمپرسور و همچنین استفاده از چیلر های ماژولار از انواع دیگر روش های کنترل ظرفیت چیلر هستند. کمپرسور های دیجیتال اسکرال، بای پس گاز داغ، آنلودر سیلندر و استفاده از درایو های دور متغیر از انواع دیگر این روش ها میباشند.
ظرفیت کمپرسور با حجم مبرد تبخیر شده ای که میتواند در یک بازه زمانی معین فشرده کند، تعریف میشود. چرا کمپرسور به روشی برای کنترل ظرفیت نیاز دارد؟در پاسخ به این سوال میتوان گفت برای اینکه بتواند با بار در حال تغییر سیستم مطابقت و سازگاری کامل داشته باشد. خاموش و روشن شدن بیش از حد کمپرسور، برای کنترل ظرفیت چیلر موجب آسیب به کمپرسور میشود. این عمل میتواند خسارات فراوانی به بار بیاورد. معمولا تولید کنندگان کمپرسور، میزان خاموش و روشن شدن مجاز یک کمپرسور در ساعت را بیان میکنند.
کنترل ظرفیت کمپرسور سیلندر پیستونی برای اکثر کمپرسور های بزرگ صورت میگیرد. معمولا عمده کمپرسور های بالای 10 تن یا 35 کیلووات مجهز به آنلودر هستند. برای کنترل ظرفیت کمپرسور رفت و برگشتی روش های مختلفی وجود دارد. هر سیستم را بنا به تناسب نوع کمپرسور و ساختار اصلی قسمت های مکانیکی آن به یکی از روش های زیر کنترل ظرفیت میکنند:
بی باری کمپرسور رفت و برگشتی به هر یک از روش های بالا، علاوه بر کنترل ظرفیت کمپرسور، در بعضی از کمپرسور ها در شروع استارت کمپرسور، جریان راه اندازی را نیز کاهش میدهد.
هر یک از روش های بی باری کمپرسور سیلندر پیستونی دارای مزایا و معایب خاص خود است. به طور مثال در روش بای پس گاز خروجی، دمای گاز ورودی به کمپرسور افزایش پیدا میکند. به این خاطر دمای سیم پیچ بالا میرود. روش های بی باری سیلندر در کمپرسور ها، آنلودینگ نیز خوانده میشوند.
یک کمپرسور 35 تن نامی یا 105 کیلووات 6 سیلندر را در نظر بگیرید. سیلندر های این کمپرسور به صورت دوتایی در پاسخ به تغییرات بار کنترل میشوند. کنترل ظرفیت در این کمپرسور توسط آنلودر سیلندر انجام میشود. به این طریق این کمپرسور میتواند با هر شش سیلندر، با چهار سیلندر و یا با تنها دو سیلندر کار کند.
آنلودینگ کمپرسور
مطابق شکل در نقطه A کمپرسور با تمام ظرفیت و دمای ساکشن 7.2 درجه سانتی گراد در حال کار است. با کاهش بار برودتی سیستم، دمای ساکشن به حدود 4.5 درجه سانتی گراد در نقطه B کاهش مییابد. به واسطه آنلودر سیلندر در کمپرسور، دو سینلدر بی بار میشوند. اکنون کمپرسور با ظرفیت 19 تن تبرید یا 109 کیلووات کار میکند. (نقطه C). با کاهش بیشتر دمای اواپراتور، ظرفیت و دمای ساکشن تا نقطه D کاهش مییابد. کنترل دستگاه، دستور آنلودینگ دو سیلندر دیگر را صادر میکند. اکنون در نقطه E کمپرسور تنها با دو سیلندر و ظرفیت 9.5 تن یا 33.4 کیلووات کار میکند. با کارکرد بیشتر کمپرسور دمای ساکشن به کمترین حد تنظیم شده در نقطه F می رسد (2.2- سانتی گراد). در این نقطه کمپرسور خاموش میشود.
کمترین ظرفیت کمپرسور در مثال بالا، 7 تن تبرید معادل 24.6 کیلولوات است. کمپرسور ذکر شده در مثال بالا میتواند در بازه 7 تا 31 تن تبرید کار کند.
کارکرد متناوب کمپرسور در کنترل ظرفیت کمپرسور رفت و برگشتی
نمودار کنترل ظرفیت در سیستم هایی که برای کاربری تهویه مطبوع ساخته میشوند اندکی متفاوت است. در این سیستم ها عمدتا بار برودتی در فواصل زمانی مختلف به صورت جزئی تغییر میکند. در این مثال با کمپرسور 31 تن تبرید مشابه مثال قبل، فرض کنید بار سیستم حدود 25 تن تبرید است. این کمپرسور با کارکرد 6 سیلندر در کمترین حالت 28 تن تبرید، و با کارکرد 4 سیلندر در بیشترین حالت 22 تن تبرید را تامین میکند. بنابر این کمپرسور بار دقیق برودتی را نمیتواند تامین کند. در این این شرایط، آنلودر کمپرسور به شرح زیر عمل میکند.
در پاسخ به بار برودتی، ابتدا کمپرسور با تمام ظرفیت و شش سیلندر کار میکند. با کارکرد کمپرسور با ظرفی 31 تن تبرید، دمای اواپراتور کاهش مییابد. دمای اواپراتو تا حد 4.4 درجه سانتی گراد در نقطه B کاهش مییابد. اکنون آنلودر کمپرسور با فرمان از کنترلر دستگاه، دو سیلندر را بی بار میکند(نقطه C). اکنون ظرفیت کمپرسور به 19 تن یا 66.8 کیلووات کاهش پیدا کرده است. در نتیجه این کاهش ظرفیت برودتی دستگاه، دمای ساکشن مجددا افزایش مییابد. دمای ساکشن به حدود 7.2 درجه سانتی گراد در نقطه D میرسد. در این نقطه کمپرسور 22 تن تبرید را تامین میکند. افزایش دمای ساکشن موجب غیر فعال شدن آنلودر سیلندر های 5 و 6 کمپرسور میشود. اکنون مجددا کمپرسور در ظرفیت 31 تن کار میکند.
تناوب بین مراحل بارگذاری و آنلودینگ در شرایط عادی به کمپرسور آسیبی نمیرساند. تنها در یک زمان است که کمپرسور آسیب میبیند. آن هم وقتی است که بار برودتی بین خاموش شدن و روشن بودن با دو سیلندر تامین میشود. معمولا کمپرسور های سایز بالا، در روشن و خاموش شدن زیاد، آسیب مکانیکی میبینند.
کمپرسور های سانتریفیوژ نیز از سیستم های آنلودر کمپرسور بهره میبرند. فرایند های بی باری کمپرسور سانتریفیوژ اندکی متفاوت اند. معمولا از دو روش جهت بی باری کمپرسوسر سانتریفیوز استفاده میشود. این دو روش عبارتند از:
همانطور که در تصویر مشاهده میکنید، فرض کنید بار برودتی سیستم ابتدا در نقطه A قرار دارد. در این حالت، زاویه پره ها ورودی به کمپرسور 90 درجه است. اکنون دمای ساکشن و ظرفیت سیستم تا نقطه B کاهش مییابد. جهت کنترل ظرفیت، زاویه پره های ورودی به کمپرسور به صورت مرحله ای کم میشود. بعد از آن تا دمای تنظیم شده دستگاه، کاهش ظرفیت کمپرسور صورت میگیرد. در انتخاب زوایا و اختلاف فشار، همانطور که در تصویر پیداست، باید به منطقه سرج توجه ویژه ای کرد. ورود شرایط کارکرد کمپرسور به منطقه سرج، موجب واماندگی و از کار افتادن کمپرسور میشود.
کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو معمولا توسط یک شیر لغزان (slide valve) صورت میگیرد. در بسیاری از کمپرسور های اسکرو یک شیر کشویی لغزان یا اسلایدینگ ولو قرار دارد. این شیر کشویی توسط یک پیستون هیدرولیکی که روی کمپرسور نصب شده است، عمل میکند. پیستون به وسیله روغن کمپرسور، با فشار پمپ روغن، جابه جا میشود. در حالت کارکرد کمپرسور با تمام ظرفیت، شیر لغزان بسته است. با کاهش بار برودتی، شیر لغزان به سمت باز شدن حرکت میکند. قرار گیری شیر لغزان در نقاطی که به سمت باز شدن شیر میروند، موجب بای پس شدن گاز مبرد میشود. در این حالت شیر لغزان اجازه نمیدهد که گاز، تمام مسیر روتور های کمپرسور اسکرو را طی کند.
کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو معمولا به صورت پله های 1/4 انجام میشود. در این صورت از چهار شیر برقی که هر کدام 25 درصد ظرفیت را کنترل میکنند، استفاده میشود. در برخی از مدل ها از دو شیر برقی جهت کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو استفاده میشود. در این کمپرسور ها، منطق کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو، غیر پله ای است.
در برنامه ریزی منطق برقی و کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو مواردی را باید در نظر گرفت. مثلا باید توجه داشت که کارکرد طولانی مدت کمپرسور اسکرو در حالت 25 یا 33 درصد بار، توصیه نمیشود. در حقیقت استفاده از اسلاید ولو در بار های جزئی در مدت طولانی، موجب آسیب به کمپرسور میشود.
در کمپرسور های اسکرو، در هنگام راه اندازی کمپرسور شیر لغزان در حالت باز قرار میگیرد. در این حالت با کاهش ظرفیت کمپرسور در استارت، آمپر استارت کمپرسور کاهش مییابد.
در کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرال معمولا به سه روش صورت میپذیرد:
در عمده سیستم های جذبی، دبی آب اواپراتور ثابت است. با کاهش دمای آب اواپراتور اگر چیلر جذبی با تمام ظرفیت کار کند، امکان یخ زدن آب چیلد وجود دارد. کنترل ظرفیت در چیلر های جذبی امری ضروری محسوب میشود. کنترل ظرفیت چیلر جذبی معمولا به روش های زیر صورت میگیرد:
البته روش های کنترل ظرفیت چیلر جذبی به این موارد محدود نمیشوند. با توجه به تمرکز مقاله بر چیلر های تراکمی در اینجا تنها به برخی از این روش ها اشاره شد.
سیستم های کنترل ظرفیت در سیکل های برودتی از جهات زیادی مورد اهمیت هستند. کنترل صحیح ظرفیت سیستم، موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش کارکرد دستگاه و افزایش طول عمر تجهیزات و ... میشوند. برخی از ایرادات به وجود آمده در کمپرسور ها، به واسطه معیوب شدن سیستم های کنترل ظرفیت میباشند. بنابراین شناخت سیستم های کنترل ظرفیت برای هر تکنسین و مهندس سامانه های تبرید امری ضروری است. لطفا نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.
بستن *به اين نظر امتياز دهيد *نام و نام خانوادگي * پست الکترونيک * متن پيام |
شرکت سلامت گستران نوآور کاسپین فعالیت خود را در سال 97 در راستای افزایش کیفیت مارکت محصولات برودتی آغاز نمود. اکنون فعالیت اصلی این مجموعه واردات و فروش کمپرسور های کوپلند تایلند، کمپرسور های سری منیروپ دانفوس، گاز های مبرد، و محصولات برودتی شرکت دانفوس است.
هر گونه کپی برداری از مطالب سایت ایران فریون بر اساس قانون کپی رایت پیگرد قانونی دارد.