Authors

Аналитическая оценка эффективности различных способов регулирования производительности спирального компрессора в составе холодильной системы

DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-21-33
UDC 621.514.5

Аналитическая оценка эффективности различных способов регулирования производительности спирального компрессора в составе холодильной системы

Pronin V.A., Kovanov Aleksandr V., Zhilkin Anton Y. , Mikhailova Ekaterina N., Tsvetkov V.A., Bazhenov Elisei A.

For citation: Пронин В.А., Кованов А.В., Жилкин А.Ю., Михайлова Е.Н., Цветков В.А. Аналитическая оценка эффективности различных способов регулирования производительности спирального компрессора в составе холодильной системы // Вестник Международной академии холода. 2024. № 1. С. 21-33. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-21-33 [Pronin V.A., Kovanov A.V., Zhilkin A.Y., Mikhailova E.N., Tsvetkov V.A. The efficiency of the methods for regulating the capacity of scroll compressor as a part of the refrigeration system. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No 1. p. 21-33. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-21-33]

Abstract
Спиральный компрессор в настоящее время широко востребован в различных холодильных системах, где одной из основных решаемых задач является сокращение энергозатрат. Работа спирального компрессора в таких системах происходит с изменяемой производительностью, при этом основные затраты энергии всей холодильной системы приходятся, как правило, на привод компрессора. Эффективность его работы, в данных условиях, будет определяться минимумом энергопотребления на единицу вырабатываемого холода, что зависит от способа регулирования его производительности, при прочих равных условиях. В данной статье проводится сравнительный анализ возможных способов регулирования спирального компрессора, их классификация, а также рассматриваются методы оценки их эффективности на элементном и системном уровнях. Приводятся вероятные перспективные пути развития в данной области.

Keywords: спиральный компрессор, производительность компрессора, способы регулирования производительности, холодильный компрессор, эффективность регулирования производительности.

All references

1. Rotary Compressor Market Presents Five New Trends in First Half of 2023. // JARN.2023-10-16.[Электронный ресурс]: https://www.ejarn.com/detail.php?id=80502&l_id(дата обращения: 26.12.2023).

2. Кованов А.В. Обзор рынка спиральныхкомпрессоров, некоторые аспекты развития технологии // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. 2020. Т. 1. С. 113-119. [Kovanov A.V. Overview of the spiral compressor market, some aspects of technology development. Almanac of scientific works of young scientists at ITMO University. 2020. Vol. 1. pp. 113-119. (in Russian)]

3. Пронин В.А., Кованов А.В., Цветков В.А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Часть 1. Рынок и производство // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1(86). С. 10-22. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-10-22 [ProninV.A., KovanovA.V., TsvetkovV.A. Stateoftheartandprospectsforrefrigeratingcompressorindustry. Part 1. Market and production. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No 1. p. 10-22. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-10-22(in Russian)]

4. Пронин В.А., Кованов А.В., Цветков В.А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Часть 2. Технологии и наука // Вестник Международной академии холода. 2023. № 2(87). С. 14-25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25 [ProninV.A., KovanovA.V., TsvetkovV.A. Stateoftheartandprospectsforrefrigeratingcompressorindustry. Part 2. Technology and science. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No 2. p. 14-25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25 (inRussian)]

5. Сакун И.А.Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Л.: Машиностроение, 1987. 423 с. [Sakun I.A. Thermal and structural calculations of refrigerating machines. L.: Mashinostroenie, 1987. 423 p.(in Russian)]

6. Пронин В.А., Кованов А.В., Цветков В.А., Михайлова Е.Н., Белов П.А. К вопросу оптимизации рабочих характеристик спирального компрессора в составе бустерной холодильной машины на СО₂ с целью повышения ее эффективности // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Техническиенауки. 2023. Т. 50. № 1. С. 42-52. [Pronin V.A., Kovanov A.V., Tsvetkov V.A., Mikhailova E.N., Belov P.A. On the issue of optimizing the performance characteristics of a spiral compressor as part of a CO2 booster refrigeration machine in order to increase its efficiency. Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical sciences. 2023. Vol. 50. No. 1. pp. 42-52.(in Russian)]

7. Татаренко Ю.В. Введение в математическое моделирование характеристик паровых компрессорных холодильных машин. СПб.: УниверситетИТМО, 2015. 100 с. [Tatarenko Yu.V. Introduction to mathematical modeling of characteristics of steam compressor refrigerating machines. St. Petersburg: ITMO University, 2015. 100 p.(in Russian)]

8. Kovanov A.V., Zhignovskaia D.V., Pronin V.A., Tsvetkov V.A. The aperture’s classification of working organs of scroll compressor, the estimation of their influence on supply coefficient. AIP Conference Proceedings. 2021. Vol. 2412. pp. 030046.

9. Pereira E., Deschamps C. Numerical analysis and correlations for radial and tangential leakage of gas in scroll compressors. International Journal of Refrigeration.2020. Vol. 110, P. 239-247.

10. Chen Y., Halm N.P., Groll E.A., Braun J.E. Mathematical Modeling of Scroll Compressors. Part I: Compression Process Modeling. International Journal of Refrigeration. 2002. Vol. 25. no. 6, P. 731-750.

11. Kyobong K., Gwanghee H., Gunhee J. Dynamic analysis of a flexible shaft in a scroll compressor considering solid contact and oil film pressure in journal bearings. International Journal of Refrigeration. Vol. 127. 2021. P. 165-173. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2021.01.032.

12. Пронин В.А., Цветков В.А., Кованов А.В., Жигновская Д.В., Верболз А.П. Аналитический обзор способов регулирования производительности винтовых компрессоров. // Вестник Международной академии холода. № 2. 2021. С. 28-38. [Pronin V.A., Tsvetkov V.A., Kovanov A.V., Zhignovskaia D.V., Verboloz A.P. Methods for regulating the performance of screw compressors. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No 2. p. 28-38. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-28-38 (in Russian)]

13. Ануфриев А.В., Пекарев В.И. Влияние способа регулирования холодопроизводительности и внешних условий на эффективность винтового компрессора // Вестник Международной академии холода. 2008. №. 2. С. 17-21. [Anufriev A.V., Pekarev V.I. The influence of the method of regulating cooling capacity and external conditions on the efficiency of a screw compressor. Journal of International Academy of Refrigeration.2008. No. 2. pp. 17-21. (in Russian)]

14. Cárcel-Carrasco J., Pascual-Guillamón M., Salas-Vicente F. Improve the Energy Efficiency of the Cooling System by Slide Regulating the Capacity of Refrigerator Compressors. ITM, Institute of Materials Technology, Universitat Politècnica de València, 46022 Valencia, Spain Appl. Sci. 2021, no 11.p. 1-13. DOI: 10.3390/app11052019

15. Pankaj D., Gagandeep S. S., Dr. Rajesh G. To Optimize the Effect of Various Parameters on the Performance of Vapor Compression Refrigeration Cycle. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2015. Vol. 4. Is. 07.

16. Спиральныегерметичныекомпрессоры"Copeland Scroll". [Электронный ресурс]: https://copeland.ru/katalog/spiralnye-germetichnye-kompressory-copeland-scroll/ (дата обращения: 08.10.2023).

17. Schmidt W.P., Mitchell J.F., Okasinski J., Beard J.D. Optimum compressor controls for closed loop refrigeration. 19^Th International conference & exhibition on liquefied natural gas. Air Products and Chemicals. 2019.

18. Корневец Д. Сравнение способов регулирования холодопроизводительности компрессоров. // Bitzer. [Электронный ресурс]: http://cis.bitzer.ru/sravnenie_sposobov_regulirovaniya_holodoproizvoditelnosti_kompressorov?ysclid=lrni6uez8p105407190 (дата обращения: 08.01.2024).

19. Copeland. Инструкция по эксплуатации. Спиральные компрессоры для кондиционирования ZR 18 K4*……ZR 81 KC*. [Электронный ресурс]: https://copeland.su/files/Instrukccii_po_expl-ii/ZR18-ZR81_Rus.pdf (дата обращения: 09.11.2023).

20. Hirano T., Shipoka T. The Scroll Compressor with Variable Capacity Control Mechanism for Automotive. Air Conditioner. International Compressor Engineering Conference. 1990. P. 697.

21. Ханди Г.Ф.Регулирование производительности при применении спиральных компрессоров. Copeland Europe. // Холодильныйбизнес. 2004. №8. с. 12-15. [Handi G.F. Performance control in the application of scroll compressors. Copeland Europe. Refrigeration business.2004. No.8. pp. 12-15.(in Russian)]

22. Scroll compressor with bypass: United States Patent:US 11,047,386 B2 / Yongkyu Choi , Seoul (KR); Inho Won , Seoul (KR); Cheolhwan Kim , Seoul (KR); LG Electronics Inc; Jun. 29, 2021; International Search Report and Written Opinion dated Sep. 23, 2014 issued in Application No. PCT/ KR2014 / 004460

23. Danfoss. Спиральные компрессоры VSH с частотным регулированием для систем кондиционирования 50 - 60 Гц - R410A /Руководство по выбору и эксплуатации. [Электронный ресурс]: https://assets.danfoss.com/documents/89468/AB137786422850en-000301.pdf(дата обращения: 10.11.2023).

24. Выдрина А.С., Мифтахов Р.М. Некоторые результаты экспериментального исследования спирального компрессора с частотным регулированием электропривода. // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке. 2015. С. 314-317. [Vydrina A.S., Miftakhov R.M. Some results of an experimental study of a spiral compressor with frequency control of an electric drive. Low-temperature and food technologies in the XXI century. 2015. pp. 314-317.(in Russian)]

25. Косачевский В.А. О производительности спирального компрессора // Вестник Международной академии холода. 2016. № 4. С. 40-46. [Kosachevsky V.A. On the performance of a spiral compressor. Journal of International Academy of Refrigeration. 2016. No. 4. pp. 40-46.(in Russian)]

26. Bitzer. Компания Bitzerна выставке MCE. // Холодильная техника. 2012. №4. С. 48-49. [Bitzer. Bitzer company at the MCE exhibition. Refrigeration equipment. 2012. No.4. pp. 48-49.(in Russian)]

27. Способ регулирования и работы двигателя судового спирального компрессора с частотным регулированием оборотов. Патент: RU 2 681 199 C1. / Выдрина А.С., Андреева Е.Г., Ушаков П.В. Мифтахов Р.М. // Описание изобретения к патенту. Заявка2018108790, 12.03.2018. с. 10. [A method for regulating and operating the engine of a marine scroll compressor with frequency control of revolutions. Patent: RU 2 681 199 C1. / Vydrina A.S., Andreeva E.G., Ushakov P.V. Miftakhov R.M. Description of the invention to the patent. Application 2018108790, 03/12/2018. p. 10.(in Russian)]

28. Бабкин Б.С., Выгодин В.А. Спиральные компрессоры в холодильных системах / Монография. Рязань: Узорочье, 2003. 379 с. [Babkin B.S., Vygodin V.A. Scroll compressors in refrigeration systems / Monograph. Ryazan: Uzorochye, 2003. 379 p.(in Russian)]

29. Гаврилова С.В., Доманов В.И. Анализ и синтез схем регулирования двухскоростных асинхронных двигателей. // Вестник УлГТУ. 2015. №1. С. 57-59. [Gavrilova S.V., Domanov V.I. Analysis and synthesis of control circuits for two-speed asynchronous motors. Bulletin of UlSTU. 2015. No.1. pp. 57-59. (in Russian)]

30. Emerson. РуководствопоэксплуатацииСпиральныекомпрессорыDigitalTM длякондиционированиявоздухаZRD42K * – ZRD125K* ZPD34K* – ZPD182K*// Copeland Scrool Digital. C6.2.15/0815/RU. [Электронный ресурс]: https://www.copeland.com/en-us/site-under-maintenance (дата обращения: 12.11.2023).

31. Спиральная машина с разгрузочным устройством. Патент: RU 2 161 736 C2, МПК F04C18/04 / Ибрагимов Е.Р. Паранин Ю.А.; Патентообладатели: АОЗТ «Конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа». заявка99107609/06, 1999-04-07, опубликовано10.01.2001. [Washing machine with unloading device. Patent: RU 2 161 736 C2, IPC F04C18/04 / Ibragimov E.R. Paranin Yu.A.; Patent holders: JSC "Design Institute of Centrifugal and Rotary Compressors named after V.B. Schnepp". Application 99107609/06, 1999-04-07, published on 10.01.2001.(in Russian)]

32. Ануфриев А.В., Пекарев В.И.Моделирование рабочих процессов винтового компрессора при регулировании производительности. // Вестник Международной академии холода. 2011. №. 4 (41). С. 17-20. [Anufriev A.V., Pekarev V.I. Modeling of working processes of a screw compressor when regulating productivity. Journal of International Academy of Refrigeration.2011. No. 4 (41). pp. 17-20. (in Russian)]

33. Малышев А.А. Киреев В.С. Эксергетический анализ теплового насоса для условий Северо-запада России. //Научный журнал НИУ ИТМО. СерияХолодильнаятехникаикондиционирование. 2017. №4. С. 22-30. [Malyshev A.A. Kireev V.S. Exergetic analysis of a heat pump for the conditions of the North-West of Russia. Scientific Journal of the National Research University of ITMO. A series of Refrigeration and air conditioning. 2017. No.4. pp. 22-30. (in Russian)]

34. Галимова Л.В., Джумурбаев Р.Ю., Марченко О.С., Биржанов А.С.Эксергетический анализ поршневого холодильного компрессора, охлаждаемого водой. // Вестник АГТУ. 2010. № 2 (50). С. 22-26. [Galimova L.V., Dzhumurbaev R.Yu., Marchenko O.S., Birzhanov A.S. Exergetic analysis of a reciprocating refrigeration compressor cooled by water. Bulletin of the AGTU.2010. No. 2 (50). pp. 22-26.(in Russian)]