ITRM20080044A1 - Procedura per la regolazione di un impianto di refrigerazione a co2 con due livelli di compressione - Google Patents

Procedura per la regolazione di un impianto di refrigerazione a co2 con due livelli di compressione Download PDF

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ITRM20080044A1
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Description

DESCRIZIONE
A corredo di una domanda di brevetto industriale dal titolo:
Procedura per la regolazione di un impianto di refrigerazione a C02con due livelli di compressione.
La presente invenzione riguarda una procedura per la regolazione di un impianto di raffreddamento a C02a due livelli con compressori a vite allagati con olio disposti uno dopo l'altro direttamente in direzione di flusso per la compressione a due livelli. I compressori a vite dei due livelli di pressione sono dotati in modo vantaggioso per ogni apertura di pressione intermedia della cosiddetta connessione economiser che in modo conforme alla corrente confina con i vani interdentali dei rotori nella custodia in modo che non si forma un collegamento di corrente sul lato di aspirazione né sul lato di pressione per tutto il tempo che la connessione economiser resta in collegamento con i vani interdentali. Il compressore del livello di pressione superiore è eseguito in modo vantaggioso come descritto nella pubblicazione tedesca con n. OS 10334947.2.
La disposizione di una connessione di pressione intermedia nella line di collegamento tra i compressori dei due livelli di pressione e l'esistenza di collegamenti economiser ai compressori consente una espansione a quattro livelli del refrigerante tra il refrigerante a gas e l'evaporatore, come descritto nel brevetto AZ: 102005 018 602.5.
Secondo l'arte nota i due compressori a vite sono strutturati per scopo di regolazione delle prestazioni con mezzi per modificare la portata ad esempio con ogni volta cursori di regolazione che sono disposti parzialmente nelle custodie che comprendono i rotori e che necessitano di altri componenti idraulici ed elementi di comando per l'attivazione oppure vengono regolati mediante modifica del numero di giri del motore.
Lo svantaggio di questa soluzione sono i costi. Il compito dell'invenzione consiste nel superamento di questi svantaggi e<'>nell'ottenere una regolazione economica ed efficiente.
Il vapore flash del brevetto indicato con AZ: 10 2007 003 983.3 viene inoltrato mediante la connessione di pressione intermedia e alle aperture di connessione economiser ai compressori attraverso un dispositivo a valvola regolabile, mentre il fluido viene espanso attraverso un punto a farfalla "inferiore" nei separatori del fluido ausiliario inferiore separando tra loro il vapore flash e il fluido.
Da lì il fluido giunge nel sistema di separazione fluido compressore attraverso il punto a farfalla "più basso", da cui il vapore flash viene alimentato al lato di aspirazione del compressore del livello di pressione inferiore insieme con il vapore del refrigerante che si forma mediante conduzione di calore nei compressori.
In una seconda soluzione del brevetto indicato con AZ: 10 2007 003 989.3 la corrente del refrigerante che viene condotta al sistema dei compressori viene espansa su un livello dopo che ha attraversato numerose sezioni di raffreddamento inferiori. Per il raffreddamento della corrente del refrigerante in un sottorefrigerante a fluido ausiliario "superiore", in un sottorefrigerante a fluido "medio" e un sottorefrigerante a fluido ausiliario "inferiore" che sono disposti in un percorso di corrente per;la corrente principale del mezzo di raffreddamento una corrente parziale del fluido del mezzo refrigerante viene derivata attraverso derivazione del fluido prima della rispettiva sezione di sottorefrigerante a fluido e compressa nel rispettivo sottorefrigerante a fluido. Questo vapore del mezzo refrigerante viene condotta alla rispettiva connessione eco del compressore del livello superiore, alla connessione di pressione intermedia tra i compressi del livello di pressione inferiore e superiore e alla connessione economiser del compressore del livello di pressione inferiore.
Il compressore del livello di pressione inferiore dell'impianto di compressore a due livelli possiede in primo luogo mezzi noti, come ad esempio un cursore di regolazione che a seconda della sua posizione relativa rispetto ai rotori accorcia l'alzata di portata effettiva o un dispositivo per la regolazione del numero di giri, per rispettare un parametro di esercizio sul lato utente ad es. la pressione in prossimità di un valore prestabilito, per mantenere costante la temperatura di compressione e in tal modo per regolare la temperatura sul "lato utente". Questo è il compito di una regolazione delle prestazioni del livello di pressione inferiore.
Attraverso la modifica della corrente di portata del livello di pressione inferiore si modifica la pressione dietro al livello di pressione inferiore.
Per questo motivo le prestazioni di raffreddamento delle due esecuzioni secondo l'invenzione viene regolata attraverso la combinazione di molteplici funzioni:
a) attraverso la misura del sottoraffreddamento della corrente principale nei sottorefrigeranti a fluido disposti l'uno dopo l'altro lungo il suo percorso di corrente.
In tal modo i sottorefrigeranti a fluido vengono messi uno dopo l'altro fuori esercizio. Valvole di arresto nelle conduzioni a refrigerante vengono chiuso per ridurre o aprire la portata, per aumentare la portata.
b) attraverso modifica del surriscaldamento alle uscite del refrigerante intermedio. Il surriscaldamento alle uscite del refrigerante intermedio viene aumentato o ridotto in funzione del parametro da regolare.
Inoltre le valvole alle uscite del refrigerante intermedio vengono aperte o chiuse con modulazione per modificare la misura del sottoraffreddamento.
c) attraverso modifica della pressione intermedia
Prima delle connessioni economiser dei due livelli di pressione sono disposte in modo vantaggioso valvole di ritegno per regolare la corrente di volume alla connessione economiser e quindi le prestazioni di raffreddamento dell'impianto di raffreddamento. Nel caso di questo tipo di regolazione secondo l'invenzione le valvole, che si trovano tra l'uscita del refrigerante intermedio e la rispettiva alimentazione di pressione intermedia nelle connessioni economiser o nella connessione di pressione intermedia, vengono aperte o chiuse con modulazione .
d) attraverso modifica della pressione di invio compressione del livello superiore di pressione.
Questa disposizione per la regolazione delle prestazioni di raffreddamento sfrutta la condizione per cui la prestazione di raffreddamento del livello di pressione superiore in caso di raffreddamento del vapore del mezzo di raffreddamento in un refrigerante a gas si modifica al di sopra del punto critico con la temperatura di uscita C02dal refrigerante a gas con la pressione di compressione del livello superiore.
La prestazione di raffreddamento viene modificata mediante modifica della pressione di compressione del livello superiore in una valvola a farfalla disposta verso la corrente dietro il refrigerante a gas.
Per ridurre la prestazione di raffreddamento questa pressione viene calata mediante apertura di questa valvola e per aumentare la prestazione di raffreddamento fino all'ottimo viene ulteriormente chiusa tra la prestazione di raffreddamento e la prestazione di trazione e quindi sollevata alla pressione di invio compressione.
L'ottimo viene rilevato mediante un algoritmo di regolazione proprio indipendentemente dalla regolazione di carico parziale.
La regolazione della prestazione di raffreddamento dell'impianto di raffreddamento è possibile in ampi limiti attraverso combinazione dei metodi di regolazione rappresentati a) fino a d) o di ogni singolo metodo di per sé con un compressore nel livello di pressione superiore senza dispostivi di valvola by-pass propri o regolazione del regime.
Il compressore del livello di pressione inferiore è equipaggiato per scopi dì modifica della corrente di portata per l'adattamento alla corrente del volume di vapore del compressore con mezzi noti per la regolazione della prestazione, ad esempio con un cursore di regolazione o una trazione con regime variabile, laddove il cursore di regolazione forma una parte di parete perimetrale della custodia che circonda i rotori e per scopi di modifica della quantità di portata del compressore rilascia una apertura di by-pass nella custodia, attraverso cui una parte del volume di portata aspirato viene condotta indietro al lato di aspirazione del compressore.
In tal modo si modifica la corrente di massa alimentata attraverso il compresso che moltiplicata con la differenza di entalpia determina le prestazioni di raffreddamento.
I singoli metodi di raffreddamento dell'impianto di raffreddamento a C02con un aggregato di compressori a vite a due livelli vengono descritti i seguito. I numeri utilizzati si riferiscono in modo esemplificativo alla figura.
II compressore a vite 1 del livello di pressione inferiore e il compressore a vite 2 di quello superiore sono disposti in serie nel verso della corrente. Essi posseggono ciascuno una connessione economiser 25, 26. Nella connessione di collegamento 13 tra i compressori a vite 1, 2 è prevista una connessione di pressione intermedia 40. Tra l'uscita sul lato C02del refrigerante a gas 4 e l'ingresso nel sistema compressore con il separatore di fluido 8 è disposto il tubo di collegamento 30 che conduce ,il mezzo refrigerante, che forma il percorso di corrente per la corrente principale del mezzo refrigerante tra l'uscita del refrigerante a gas 4 e il sistema del compressore con il dispositivo a farfalla 41 e presenta superfici parziali dell'agente di trasferimento del calore 31, 32, 33. I tre scambiatori di calore 31, 32, 33 sono disposti in serie in riferimento a questo percorso di corrente, laddove lo scambiatore di calore 31 è strutturato come sottorefrigerante ausiliario "superiore", lo scambiatore di calore 32 come sottorefrigerante "medio" e lo scambiatore di calore 33 come sottorefrigerante "inferiore". Su un lato delle superfici di scambio del calore degli scambiatori di calore 31, 32, 33 sono presenti come già citato componenti del percorso di corrente e derivazioni di fluido dal percorso di corrente attraverso valvole a farfalla 34, 35, 36 sull'altro lato delle rispettive superfici dello scambiatore di calore. Le uscite di questo lato dello scambiatore di calore 31, 32, 33 sono collegate con le connessioni economiser 25, 26 dei compressori a vite 1, 2 e con la connessione di pressione intermedia 40 tra i compressori a vite 1 e 2 del livello superiore e inferiore.
Le quattro funzioni descritte a) fino a d) nella loro combinazione o ognuna singola vengono spiegate di seguito in maggiore dettaglio.
a) La misura del sottoraffreddamento della corrente principale nei sottorefrigeranti viene modificata laddove la corrente parziale del mezzo refrigerante
attraverso il sottorefrigerante del fluido 31, 32, 33 attraverso apertura o chiusura modulante della valvola a farfalla 34, 35, 36 viene ampliata o ridotta. In tal modo si modifica la misura del raffreddamento del fluido prima dell'ingresso nel separatore di fluido e quindi si modifica la prestazione di raffreddamento volumetrica.
b) I punti a farfalla 31, 32 e 33 sono ad esempio come valvole a farfalla azionate elettricamente, il cui surriscaldamento all'uscita del mezzo di raffreddamento è variabile. La misura del surriscaldamento da impostare ai sensori di queste valvole alle uscite degli scambiatori di calore 31, 32, 33 in funzione del parametro da regolare, ad esempio della pressione nel separatore di fluido aumenta o diminuisce la prestazione di raffreddamento.
c) Per modificare la pressione intermedia dei punti dì connessione 25, 26, 40 sono disposte valvole df' regolazione della pressione 42, 43, 44 per modificare la corrente di volume alle connessioni economiser 25, 26 e al punto di connessione 40 tra i due compressori 1, 2 e per regolare in tal modo la prestazione di raffreddamento dell'impianto di raffreddamento, laddove le valvole 42, 43, 44 che sono disposte tra le uscite del refrigerante intermedio 31, 32, 33 e della rispettiva alimentazione di pressione intermedia nelle connessioni economiser o nella connessione di pressione intermedia, vengono aperte o chiuse con modulazione.
d) la modifica della pressione di compressione del livello superiore del compressore a vite 2 influenza la prestazione di raffreddamento mediante la valvola a farfalla 45 disposta dietro al refrigerante a gas 4. La pressione viene calata per la riduzione delle prestazioni di raffreddamento e per aumentare la prestazione di raffreddamento fino all'ottimo tra prestazione di raffreddamento e prestazione di trazione. La pressione massima viene limita verso l'alto attraverso un algoritmo di regolazione come funzione della temperatura di uscita del refrigeratore a gas CO2. La pressione è la pressione ottimale per l'impiego ottimale di energia.
Elenco dei numeri di riferimento utilizzati
1 Compressore a vite
2 Compressore a vite
4 Refrigerante a gas
8 Separatore di fluido
13 Connessione di collegamento
25 Connessione economiser
26 Connessione economiser
30 Tubo di collegamento
31 Scambiatore di calore
32 Scambiatore di calore
33 Scambiatore di calore
34 Valvola a farfalla
35 Valvola a farfalla
36 Valvola a farfalla
40 Connessine di pressione intermedia
41 Dispositivo a farfalla
42 Valvola di regolazione della pressione 43 Valvola di regolazione della pressione 44 Valvola di regolazione della pressione 5 Valvola a farfalla

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Regolazione di un impianto di raffreddamento a C02con un aggregato di compressore a vite a due livelli con compressori a vite allagati in olio in disposizione su due livelli che sono disposti in direzione della corrente uno dopo l'altro ed entrambi i compressori a vite del livello di pressione inferiore e superiore presentano per ogni apertura di pressione intermedia la cosiddetta connessione economiser, che in modo conforme all'invenzione limita custodia in prossimità dei vani interdentali dei rotori in modo che non si forma un collegamento di corrente nè sul lato di aspirazione né sul lato di pressione per tutto il tempo che la connessione economiser si trova in collegamento con i vani interdentali, e nella linea di collegamento tra i compressori a vite dei due livelli di pressione.è prevista una connessione di pressione intermedia di modo che è presente tra l'uscita del refrigerante a gas CO2 e l'ingresso C02nel sistema a vaporizzatore un percorso di corrente primario per la corrente principale del mezzo refrigerante<‘>tra l'uscita del refrigerante a gas e il sistema a vaporizzatore con un ì dispositivo a farfalla, in cui tre scambiatore di calore in riferimento a questo percorso di corrente primario sono disposti serialmente laddove gli scambiatori di calore sono strutturati come sottorefrigerante ausiliario "superiore", sottorefrigerante "medio" e sottorefrigerante ausiliario "inferiore"e su un lato delle superfici degli scambiatori di calore del sottorefrigerante gli elementi del sottorefrigerante limitano questo percorso di corrente primario e sull'altro lato delle superfici degli scambiatori di calore elementi limitano percorsi di corrente, che sono una parte di un collegamento di corrente tra percorso di corrente primario attraverso valvole a farfalla, sottorefrigeranti e condutture verso la connessione economiser del compressore a vite del livello superiore, della connessione di pressione intermedia tra i compressori a vite del livello superiore e inferiore e della connessione economiser del compressore a vite del livello inferiore, e comprende condutture e valvole regolabile, caratterizzato dal fatto che le quattro funzioni da a) fino a d) sono da considerare in combinazione o ognuna singolarmente per sé a) attraverso la misura del sottoraffreddamento della corrente principale nei sottorefrigeranti laddove dal corrente parziale del mezzo refrigerante attraverso i sottorefrigeranti attraverso apertura o chiusura modulata delle valvole a farfalla viene ampliata o ridotta oppure vengono impostati fuori esercizio uno dopo l'altro sottorefrigerante "superiore", sottorefrigerante "medio" e/o inferiore, b)attraverso la misura dei surriscaldamenti da impostare alle valvole a sensore regolabile presso le uscite del sottorefrigerante, c) attraverso la modifica della pressione intermedia nel percorso di corrente secondario attraverso apertura o chiusura modulate di valvole di ritegno che sono disposte dietro al rispettivo sottorefrigerante d) attraverso modifica della pressione di invio di compressione del livello superiore laddove a una valvola a farfalla disposta nel verso della corrente dietro al refrigerante a gas per la riduzione della prestazione di raffreddamento viene ridotta questa pressione e viene innalzata per aumentare la prestazione di raffreddamento fino all'ottimo tra prestazione di raffreddamento e prestazione di trazione ed è presente per la pressione ottimale un a-l-goritmo di regolazione indipendentemente dalla regolazione di carico parziale.
  2. 2. Regolazione di un impianto di raffreddamento a C02secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che un sensore di pressione è disposto dopo il compressore del livello di pressione superiore su supporti di pressione e che un sensore di temperatura è disposto nel verso della corrente all'uscita C02del refrigerante a gas.
  3. 3. Regolazione di un impianto di raffreddamento a C02secondo rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che per la pressione ottimale è presente un algoritmo di regolazione come funzione della temperatura di uscita del refrigerante a gas indipendentemente dalla regolazione del carico parziale.
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