Очень популярная тема (более 25 ответов) Физик и програмист делают чиллер. Помогите... (число прочтений - 4205 )
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
05.06.2021 :: 18:39:58
Функции поста
Добрый день друзья, собрались как то физик(я) и програмист(коллега) для одного научного прибора соорудить охлаждение на 10кВт.
Почему решили сами делать причины две: первое готовый дорого, второе: мы с вакуумом работаем все оборудование для сварки/спайки, закачки откачки и т.д. у нас есть, причем лабораторного уровня)) да и друзья подогнали Copelandовский  компрессор Digital Scroll на эту мощность, правда после ремонта и перезаправки масла, но говорят пашет... Испаритель, конденсатор и т.д. тоже добудем...

В общем стал разбираться в тонкостях работы чиллеров, все физика процесса мне понятны, не очень понятны алгоритмы управления (систему управления сделает мой коллега, мне ему нужно сказать что и где измерять и чем и как управлять).

Что мы хотим сделать: из прибора у нас идет вода нагретая вода (расход 0,5 - 5 м3/ч, зависит от режима прибора), мы должны ее пропустить через теплообменник охладить до от 10 до 15С (точная температура так же зависит от технологического режима работы) и подать обратно в прибор.

И после даже примерного изучения вопроса я сильно удивился, оказывается моя задача для чиллеров не самая тривиальная, так как есть и переменный расход и переменная выходная температура и соответственно мощность охлаждения...

Ладно поехали дальше, подумал я, у нас же вроде есть компрессор Digital Scroll, значит переменную мощность охлаждения мы получим.

А дальше я немножечко встал...
Как автоматике управлять контуром конденсатора мне вроде понятно - измеряем температуру поступающего на конденсатор охлаждающего воздуха, определяем нужное давление кондесации при температуре воздух + 10С, т.е. воздух к примеру 20C, значит конденсация должна происходить при 30С, система управления по внутренней зашитой таблице определяет что нужное давление в конденсаторе, к примеру 20 бар, датчик давления измеряет какое давление в конденсаторе, если больше 20 добавляет обороты вентилятору с частотником, если меньше 20 соответственно убавляет.
По датчику температуры на выходе водяного контура при помощи 30 секундного ШИМа работает компрессор(как собственно и написано в описании Digital Scroll), т.е. компрессор, к примеру работает 10 секунд на 100%, 20 секунд гоняет балду), процессор смотрит за температурой воды на выходе, если к примеру она выше чем требуется он увеличивает ШИМ (к примеру 15с. работа / 15с. отдых)), если ниже, значит переохлаждаем укорачиваем ШИМ (к примеру 5с. работа / 25с. отдых))...
А вот как управлять испарителем мне что то не понятно, ЭРВ ведь должен, по идеи, поддерживать стабильное давление в испарителе, что бы температура испарения была постоянной... Т.е. к примеру нам нужна температура испарения 10С, по заложенной внутри процессора таблице система определяет, что необходимо давление к примеру 7 бар, измеряется давление на всасе компрессора, если давление больше 7 бар, значит подзакрываем ЭРВ, если ниже подоткрываем.
И тут я встаю в ступор, ведь ТРВ чиллеров работают только по температуре на всасе... Если она больше некоторой то тогда открываем ТРВ, если меньше закрываем... Но ведь по этой температуре нельзя никак судить о давлении, т.е. о реальной температуре испарения. Т.е. ТРВ измеряет к примеру температуру на всасе 25С, а по уставке должна быть к примеру 22С, но без информации о давлении эта самая температура перегрева в 3С нам вообще ниочем не говорит, более того она даже не говорит о том жидкая фаза сейчас или газообразная...  Она будет иметь значение только при прочих каких-то константных процессах эмперически настроенных при последней регулировке... Но если мы меняем и расход воды и входную температуру, тогда просто измерения температуры недостатотчно.

Как мне кажется - при нормальном цифровом использовании ЭРВ нужно измерять и температуру и давление на всасе в компрессора, и тогда мы будем иметь полную информацию о том какой у нас перегрев и насколько близко мы к гидроудару))


Просветите меня пожалуйста, может я все таки что то не понимаю...
  
Наверх
 
IP записан
 
Колотун-Бабай
Член клуба
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 1629
Местоположение: Новосибирск. Но это неточно.
Зарегистрирован: 23.07.2007
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #1 - 06.06.2021 :: 05:40:26
Функции поста
Начать лучше с гидравлической системы. Нужен бак-аккумулятор емкостью от 2 до 5 м*3 четерехтрубной схемы исполнения и 2 циркуляционных насоса. Это позволит сделать постоянный расход воды в испарителе и сгладить колебания температуры на входе в испаритель.
  

Угадай мелодию!
Наверх
 
IP записан
 
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #2 - 06.06.2021 :: 11:00:07
Функции поста
Вы правы! мы как раз  и хотим сбрасывать холодную воду в 2 м3 бак теплоаккумулятор, а уже из него брать на прибор!
  
Наверх
 
IP записан
 
Колотун-Бабай
Член клуба
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 1629
Местоположение: Новосибирск. Но это неточно.
Зарегистрирован: 23.07.2007
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #3 - 06.06.2021 :: 12:29:48
Функции поста
« Последняя редакция: 06.06.2021 :: 12:32:40 - Колотун-Бабай »  

Угадай мелодию!
Наверх
 
IP записан
 
Smag
Координатор
Член клуба
*
Отсутствует



Сообщений: 2081
Местоположение: Москва
Зарегистрирован: 25.01.2005
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #4 - 06.06.2021 :: 13:14:34
Функции поста
Ruty писал(а) 05.06.2021 :: 18:39:58:
А вот как управлять испарителем мне что то не понятно, ЭРВ ведь должен, по идеи, поддерживать стабильное давление в испарителе, что бы температура испарения была постоянной... Т.е. к примеру нам нужна температура испарения 10С, по заложенной внутри процессора таблице система определяет, что необходимо давление к примеру 7 бар, измеряется давление на всасе компрессора, если давление больше 7 бар, значит подзакрываем ЭРВ, если ниже подоткрываем.
И тут я встаю в ступор, ведь ТРВ чиллеров работают только по температуре на всасе... Если она больше некоторой то тогда открываем ТРВ, если меньше закрываем... Но ведь по этой температуре нельзя никак судить о давлении, т.е. о реальной температуре испарения. Т.е. ТРВ измеряет к примеру температуру на всасе 25С, а по уставке должна быть к примеру 22С, но без информации о давлении эта самая температура перегрева в 3С нам вообще ниочем не говорит, более того она даже не говорит о том жидкая фаза сейчас или газообразная...  Она будет иметь значение только при прочих каких-то константных процессах эмперически настроенных при последней регулировке... Но если мы меняем и расход воды и входную температуру, тогда просто измерения температуры недостатотчно.

Что ЭРВ, что ТРВ давление или температуру не держат. Они поддерживают перегрев - расчётную величину, позволяющую оценить заполнение испарителя хладагентом.
Давление в испарителе поддерживает компрессор.
Digitall Scroll, когда он единственный компрессор в чиллере - грабли с очень прочной и твёрдой ручкой. Я бы инверторный компрессор рекомендовал.
  
Наверх
 
IP записан
 
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #5 - 06.06.2021 :: 13:31:27
Функции поста
Понял! А чем плох вариант если мы, к примеру, внутри бака поставим теплообменник, в котором будет гонятся контур с охлажденной водой от чиллера и забирать тепло из бака. А уже водой из бака отдельной циркуляцией снимать тепло с прибора в бак. Т.е. изолировать воду прибора от воды чилера.  Вода из пприбора может достаточно быстро загрязняться,  ее вероятно придется часто менять, не хочется убивать чилерный контур и гемороиться с его частыми перезаправками/развоздушиварием и т.д.
  
Наверх
 
IP записан
 
Колотун-Бабай
Член клуба
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 1629
Местоположение: Новосибирск. Но это неточно.
Зарегистрирован: 23.07.2007
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #6 - 06.06.2021 :: 13:45:27
Функции поста
Ruty писал(а) 06.06.2021 :: 13:31:27:
Понял! А чем плох вариант если мы, к примеру, внутри бака поставим теплообменник, в котором будет гонятся контур с охлажденной водой от чиллера и забирать тепло из бака. А уже водой из бака отдельной циркуляцией снимать тепло с прибора в бак. Т.е. изолировать воду прибора от воды чилера.  Вода из пприбора может достаточно быстро загрязняться,  ее вероятно придется часто менять, не хочется убивать чилерный контур и гемороиться с его частыми перезаправками/развоздушиварием и т.д.


В той наукерской статье, что я привел, сделаны неправильные выводы о невозможности использования гидрострелки в качестве теплоаккумулятора. При отношении диаметра бака к высоте 1:5 и более всё волшебно работает. Но требуется значительный объём бака. Есть решения и для маленьких баков кубических пропорций. Но там ставят хитрые перегородки, которые есть производственное ноу-хау. Примерно в таком разрезе.
  

Угадай мелодию!
Наверх
 
IP записан
 
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #7 - 06.06.2021 :: 13:55:27
Функции поста
Smag писал(а) 06.06.2021 :: 13:14:34:
Что ЭРВ, что ТРВ давление или температуру не держат. Они поддерживают перегрев - расчётную величину, позволяющую оценить заполнение испарителя хладагентом.
Давление в испарителе поддерживает компрессор.
Digitall Scroll, когда он единственный компрессор в чиллере - грабли с очень прочной и твёрдой ручкой. Я бы инверторный компрессор рекомендовал.


Объясните, пожалуйста, мне идиоту, я никак не допираю, ТРВ измеряет просто t в одной точке, т.е. это просто t НАГРЕВА этой точки, что бы это была t ПЕРЕГРЕВА, он должен вычитать из нее какую то другую t(испарения), но ТРВ ее не знает, так как не измеряет давление...  Выходит ТРВ просто меряет некую t марсе, которая валидна только в определенных константных условиях, которые должна ему обеспечить остальная часть системы... Где я туплю, подскажите пожалуйста?

Я не спец в холоде, а действительно есть инвентарные компрессоры? Никогда про них не слышал, насколько они надёжны по опыту? Можете посоветовать каких-нибудь удачных производителей?
  
Наверх
 
IP записан
 
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #8 - 06.06.2021 :: 14:00:16
Функции поста
...инвентарные компрессоры....

Ну конечно инверторные, гребаный Т9)))
  
Наверх
 
IP записан
 
serviceman
Член клуба
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 1202
Местоположение: Поле.
Зарегистрирован: 04.04.2010
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #9 - 06.06.2021 :: 15:10:37
Функции поста
ТРВ отслеживает и температуру и давление. Над мембраной давление с термобаллона, под мембраной давление с уравнивающей линии и усилие пружины.
  
Наверх
 
IP записан
 
svintus
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 223
Местоположение: Днiпро
Зарегистрирован: 03.03.2015
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #10 - 06.06.2021 :: 15:22:59
Функции поста

Почитайте, все давно придумано.
Для 10 кВт один контроллер c.pCOmini со встроенным драйвером униполярного ЭРВ - выше крыши.

Инвертор Power+ в компрессором BLDC работают в диапазоне от 10 до 120Гц, удовольствие не дешевое, правда. Но, точность регулирования теплоносителя на выходе до 0.1С

Сделал вариант программы для 0-10в, до полевых испытаний руки не доходят.
  

+030221546.pdf (Вложенный файл удалён)
Наверх
 
IP записан
 
serviceman
Член клуба
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 1202
Местоположение: Поле.
Зарегистрирован: 04.04.2010
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #11 - 06.06.2021 :: 15:40:42
Функции поста
Минимальный объем и расход хладоносителя тоже с потолка не берут. У того  же Трейна в рекомендациях расход 2.4 gpm/ton [0.043 L/s/kW] для испарителя. Минимальный объем в рекомендациях от Йорка. Но, опять же это минимальный объем.
  

050_40-ES7-Engineering-Supplement-Small-Tonnage-Chillers-Minimum-Water-Volume-Recommendations.pdf (Вложенный файл удалён)
Наверх
 
IP записан
 
andreik
Заядлый пользователь
Холодильщик
*
Отсутствует



Сообщений: 189
Зарегистрирован: 26.12.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #12 - 07.06.2021 :: 04:29:26
Функции поста
Начать все же надо с тз
10кВт при дельте 5к это 30литров в минуту или 1.8м3/ч,
5м3/ч при дельте 5к соответственно 30кВт и 3кВт при расходе 0.5м3/ч.
С этими цифрами надо определится точнее.
  
Наверх
 
IP записан
 
Smag
Координатор
Член клуба
*
Отсутствует



Сообщений: 2081
Местоположение: Москва
Зарегистрирован: 25.01.2005
Пол: Мужской
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #13 - 07.06.2021 :: 13:12:55
Функции поста
Ruty писал(а) 06.06.2021 :: 13:55:27:
Объясните, пожалуйста, мне идиоту, я никак не допираю, ТРВ измеряет просто t в одной точке, т.е. это просто t НАГРЕВА этой точки, что бы это была t ПЕРЕГРЕВА, он должен вычитать из нее какую то другую t(испарения), но ТРВ ее не знает, так как не измеряет давление...  Выходит ТРВ просто меряет некую t марсе, которая валидна только в определенных константных условиях, которые должна ему обеспечить остальная часть системы... Где я туплю, подскажите пожалуйста?

Я не спец в холоде, а действительно есть инвентарные компрессоры? Никогда про них не слышал, насколько они надёжны по опыту? Можете посоветовать каких-нибудь удачных производителей?

Перегрев - разница между температурой кипения хладагента и температурой его на выходе. Температура кипения хладагента зависит от давления. Про механику serviceman описал. В случае с ЭРВ к контроллеру подключаются 1 датчик давления и 1 температуры. По показаниям датчика давления рассчитывается температура кипения для конкретного хладагента. Она вычитается из измеренной температуры на выходе испарителя и получаем значение перегрева.

Инверторных компрессоров сейчас на рынке полно. Почти у всех производителей сейчас есть модели, позволяющие менять производительность инвертором. Но в указанной производительности это преимущественно поршни.
Выше предложили кареловскиое решение с компрессором на постоянном токе. Вполне себе вариант.
У халявного Digital Scroll проблема именно в ШИМ регулировании - в компактной системе типа чиллера будут серьёзные скачки давления на малых производительностях.
  
Наверх
 
IP записан
 
Ruty
Активный пользователь
*
Отсутствует



Сообщений: 21
Зарегистрирован: 04.10.2019
Re: Физик и програмист делают чиллер. Помогите...
Ответ #14 - 07.06.2021 :: 14:28:40
Функции поста
Колотун-Бабай писал(а) 06.06.2021 :: 13:45:27:
В той наукерской статье, что я привел, сделаны неправильные выводы о невозможности использования гидрострелки в качестве теплоаккумулятора. При отношении диаметра бака к высоте 1:5 и более всё волшебно работает. Но требуется значительный объём бака. Есть решения и для маленьких баков кубических пропорций. Но там ставят хитрые перегородки, которые есть производственное ноу-хау. Примерно в таком разрезе.


За статью большое спасибо! С удовольствием ознакомился. А можете пожалуйста привести пример таких баков, мы рассчитывали на обычный теплоаккумулятор, который для ГВС с внутренним змеевиковым теплообменником. У него не 5:1)) Если закидаете статьями/исследованиями по бакам под аналогичные задачи, буду оченььь рад! Я если честно даже не знаю, что забить в гугл, что бы подобное поискать)))
  
Наверх
 
IP записан