Применение современных фреонов и СО2

Транскритическая мультитемпературная холодильная система с шаговым ЭРВ и контроллерами управления CAREL

В последние время тема «зелёных технологий» обсуждается Российским холодильным сообществом все чаще и чаще. Связано это с тем, что использование хладагентов с высоким ПГП и ОРП в странах Евросоюза уже сведено к минимуму, а альтернативным решением являются либо HFO-хладагенты, либо «природные» хладагенты, не оказывающие губительного влияния на окружающую среду.

Европейские производители компонентов холодильных систем адаптировались к новым реалиям, а сами компоненты стали доступнее в том числе и для российских производителей холодильного оборудования.

Все это дополнительно подкрепляется постановлением правительства РФ №333 от 25 марта 2020г. «О принятии Российской Федерацией поправки к Монреальскому протоколу…». В связи с этим в РФ производители и ритейлеры снова берут в руки калькуляторы и стараются выбрать стратегию развития бизнеса на ближайшие годы, а информация о вводе очередного пилотного проекта с энергоэффективным решением появляется с завидным постоянством.

Очередным современным успешным проектом в 2020 году стал запуск системы холодоснабжения минимаркета на CO2 в г.Москва компанией ООО «РБГ».

В торговом зале минимаркета представлена среднетемпературная и низкотемпературная холодильная мебель, а в подсобном помещении две холодильные камеры: для хранения охлажденной и замороженной продукции. В качестве рабочей схемы была выбрана транскритическая схема с двумя поршневыми компрессорами в среднетемпературном контуре и одним поршневым компрессором в низкотемпературном контуре.

Система управления холодильным агрегатом построена на базе контроллера CAREL pRack pR300T. Такое решение позволяет одновременно управлять обоими холодильными контурами с помощью одного контроллера.

Контроллер CAREL pRack pR300T

Для поддержания энергоэффективного режима работы холодильного агрегата плавное управление работой лидерным компрессором среднетемпературного контура и компрессором низкотемпературного контура, а также вентиляторами газкуллера осуществляется по сигналу 0..10В посредством преобразователей частоты вращения. Используемый интеркуллер имеет только один вентилятор, управляемый в режиме On/Off.

К отличительным особенностям контроллера CAREL pRack pR300T нового поколения можно отнести возможность управления вторым средетемпературным компрессором с помощью преобразователя частоты вращения по аналоговому сигналу, например 0..10В. Такое решение позволяет выровнять наработку часов между компрессорами среднего контура, снизить количество пусков компрессоров, позволяет использовать два больших компрессора вместо нескольких маленьких, дополнительно экономя на пуско-защитной арматуре в щите управления и увеличивая ресурс холодильного агрегата.

Алгоритм работы двух компрессоров с преобразователями частоты вращения заключается в следующем:

Увеличение запроса на охлаждение

Если компрессор работает на минимальной производительности и второй компрессор выключен, а давление продолжает расти, то контроллер:

1. Увеличивает производительность первого компрессора до максимума.

2. Включает второй компрессор и вычисляет оптимальную эквивалентную частоту вращения обоих компрессоров (например 40Hz), удовлетворяющую запросу на охлаждение, даже если компрессоры не равнозначны по мощности.

В случаях, когда запрос на охлаждение растет очень быстро, контроллер оценивает способность первого компрессора справиться со скачкообразным ростом необходимой холодопроизводительности, и если оказывается, что мощности компрессора недостаточно, то немедленно включается второй компрессор. Алгоритм вычисляет общую оптимальную эквивалентную частоту вращения компрессоров и выводит компрессоры на нее. При таком регулировании первый компрессор не разгоняется на максимальную производительность, что повышает эффективность, надежность и ресурс холодильного агрегата.

Уменьшение запроса на охлаждение

Если оба компрессора работают при оптимальной эквивалентной частоте вращения, а запрос на охлаждение уменьшается, то:

1. Компрессоры одновременно снижают свою производительность до минимального значения.

2. Один из компрессоров выключается, а частота вращения другого пересчитывается, для удовлетворения запроса на охлаждение

3. Далее производительность компрессора уменьшается до минимума и компрессор отключается.

Управление регуляторами давления в ресивере (RPRV) и газкуллере (HPV) происходит напрямую с контроллера CAREL pRack pR300T с помощью встроенных драйверов. Алгоритм управления регулятором выбирает оптимальные параметры работы системы, а диапазон регулирования делится на 3 рабочие зоны: транскритическую, транзитную и субкритическую, обеспечивая максимальный COP в каждой из них, а также защищая холодильный агрегат от постоянных неконтролируемых переходов из транскритической зоны в субкритическую и обратно, что может вызывать нестабильную работу системы.

Параметры ПИД-регулятора в каждой зоне подбираются индивидуально, в зависимости от внешних факторов. Кроме того, реализованы алгоритмы управления, ограничивающие работу регуляторов давления таким образом, чтобы давление в ресивере и газкуллере в любое время оставалось в заданном диапазоне, обеспечивая стабильность процесса холодоснабжения.

Ниже приведена схема подобной холодильной системы с компонентами CAREL, участвующими в автоматизации процессов.

Кроме перечисленных ранее функциональных возможностей, контроллер CAREL pRack pR300T обладает рядом уникальных функций, позволяющих добиваться высоких показателей энергоэффективности, даже при использовании систем на CO2 в южных регионах нашей страны. Так, например, функция рекуперации тепла позволяет дополнительно улучшить показатели энергоэффективности объекта за счет экономии энергии для нагрева воды, используемой для технических нужд, и систем обогрева воздуха.

Упрощенная схема транскритической холодильной системы на CO2

Стоит дополнительно отметить простоту конфигурации контроллера с помощью функции Wizard. Процесс настройки происходит по принципу викторины: вопрос — выбор варианта ответа. После окончания процедуры, контроллер полностью готов к работе, а дополнительные корректировки возможно произвести позже. Во время конфигурации контроллер обратит Ваше внимание, если количество выбранных цифровых или аналоговых выходов превышено и предупредит об ошибке конфигурации. Наличие такого инструмента как Wizard позволяет сэкономить время конфигурации контроллера, а также исключает необходимости проводить конфигурацию держа в свободной руке Руководство пользователя.

Управление работой потребителей холода осуществляется с помощью котроллеров CAREL MPXPRO в связке с шаговыми электронными расширительными вентилями CAREL ExV для CO2.

Такое решение позволяет обеспечить максимальную эффективность работы каждой единицы ТХО и воздухоохладителей ХК, поддерживая минимальный перегрев 4..5К на выходе из испарителя, защищая компрессоры от гидроудара и повышая эффективность работы ХС в целом.

Кроме выполнения стандартных функций управления вентиляторами воздухоохладителя и процессам оттайки, контроллеры MPXPRO объединены в локальную сеть, позволяющую синхронизировать процессы оттайки и активации режимов энергосбережения внутри линии.

Контроллер CAREL MPXPRO с выносным дисплеем

Венцом холодильной системы можно с уверенностью назвать систему мониторинга и диспетчеризации CAREL boss mini.

Блок мониторинга и диспетчеризации CAREL boss mini

Основные используемые функции boss mini

• HACCP отчеты
• Уведомление об авариных ситуациях по электронной почте и через мессенджер
• Возможность интеграции в сеть мониторинга сторонних устройств, например, пожарную или охранную сигнализацию
• Плавающая уставка на стороне низкого давления среднетемпературного контура
• Энергосберегающий режим работы холодильного оборудования

Кроме этого, данные системы мониторинга позволяют оптимизировать работу холодильной системы, опираясь на рабочие параметры во время эксплуатации. Такой инструмент в виде системы диспетчеризации на объекте позволяет накапливать опыт работы с холодильными системами на новых хладагентах, и, опираясь на него, проводить оптимизацию параметров работы и компонентов холодильной системы, что приводит к повышению конкурентоспособности.Кроме этого, данные системы мониторинга позволяют оптимизировать работу холодильной системы, опираясь на рабочие параметры во время эксплуатации. Такой инструмент в виде системы диспетчеризации на объекте позволяет накапливать опыт работы с холодильными системами на новых хладагентах, и, опираясь на него, проводить оптимизацию параметров работы и компонентов холодильной системы, что приводит к повышению конкурентоспособности.

В заключение хотелось бы отметить, что системы управления и линейный компоненты CAREL вобрали в себя все лучшие свойства и алгоритмы управления, которые используются в ХС с ГХФУ, ГФУ и ГФО (в Евросоюзе), а также предлагают новые перспективы и возможность подстроиться для выполнения любой задачи.

Процесс пуско-наладки максимально упрощен за счет функциональных особенностей контроллеров CAREL.

Русифицированный интерфейс и функция Wizard открывает возможность работы с контроллерами без знаний иностранного языка. Все параметры легко читаемы и однозначно идентифицируются на дисплее без использования таблицы расшифровки сокращенных символьных обозначений.

Каталог