Scrollkompressorer för kylning

Transkript

1 1 Scrollkompressorer för kylning Kompressorn är hjärtat i varje kompressionskylanläggning. Den tar köldmediet i förångad form från en lågtrycksnivå (sugtryckssida) till en högtrycksnivå (högtryckssida). Det finns flera slags kompressorer. Till exempel så finns scrollkompressorer, skruvkompressorer, rotationskompressorer, turbokompressorer och kolvkompressorer. Här fokuserar vi dock på scrollkompressorer för kylapplikationer. Scrollkompressorer används ofta inom luftkonditioneringssystem (dess klassiska applikation är som vätskekylaggregat). Scrollkompressorer håller också på att få en allt större andel av även marknaden för värmepumpar. Scrollkompressorer är dock mycket lämpliga även för kylapplikationer. Konstruktion och funktion I Danfoss scrollkompressorer är vevaxeln vertikalt placerad. Scrollsettet är placerad ovanför den. Detta scrollset består av en fast spiral och en rörlig spiral. Dessa båda spiraler samverkar med varandra och komprimerar köldmedlet genom en omloppsrörelse från den yttre delen av scrollsettet mot mitten. Som ett resultat av den här principen förekommer olika stadier av komprimering ( fickor av olika storlekar i vilka kompression för tillfället förekommer) i de olika delarna av komprimeringsprocessen. Jämfört med en kolvkompressor så fördriver scrollkompressorer mindre portioner köldmedia oftare. Detta innebär att vi får mindre pulseringar. För installatörer innebär det att ljuddämpare för att dämpa pulseringarna inte behöver användas lika ofta. Sannolikheten att system som innehåller scrollkompressorer ska lida problem med störningar eller fel i tryckvakten på grund av pulseringar är dessutom betydligt mindre.

2 2 När en kompressor är i drift trycks den ena av de båda spiralerna mot den andra med hjälp av ett mediumtryck från en av fickorna i scrollsettet där en full kompression ännu inte uppnåtts. Detta betyder att de båda spiralerna kör in varandra. Det tar dock upp till max 72 drifttimmar innan denna inkörningsprocess är fullbordad. Bildtext: Fast scroll, rörlig scroll I drift samspelar de båda scrollspiralerna flexibelt med varandra, och optimeras samtidigt automatiskt. Installatörer bör därför ta i beaktande att MLZ kompressorer eventuellt kan ge aningen lägre prestanda när de tas i drift för första gången. Vid normala driftförhållanden är denna prestandasänkning vanligtvis inte ens märkbar, men den är betydande när man utför resultatmätningar i utvärderings- tester.

3 3 Kompressionsprocess Installation och service Alla Danfoss scrollkompressorer är till 100% suggaskylda. Detta innebär att en ljudhuv kan påmonteras när kompressorn överför hela överskottsvärmen via köldmediet som passerar genom den. På dessa kompressorer har anslutningarna för kylkretsen placerat den ena ovanför den andra, med sugsidan längst ned (stor anslutning) och utblåsning högst upp (liten anslutning). Båda kopplingarna är lödda och integrerade direkt i kompressorn. Inuti scrollkompressorsettet finns en backventil som förhindrar att scrollsettet roterar bakåt när kompressorn stannat. Scrollkompressorer är monterade på elastiska gummifötter. När man först kommer i kontakt med scrollkompressorer bör man ha i åtanke att i överdelen, dvs. de översta 20 % av kompressorn, i den här sortens kompressorer är kompressorns hetgastemperatur. Så är inte fallet med hermetiska kolvkompressorer. I det här fallet återfinns samtliga delar av höljet (med undantag för tryckröret) på sugsidan och ligger därför inte på någon hög temperatur. I synnerhet så är hetgastemperaturen alltid en aktuell fråga med scrollkompressorer. Till exempel så uppvisar MLZ scrollkompressorer inte några abnormiteter vad gäller hetgastemperaturen om de drivs på den vanliga förångningstemperaturen på -10 C. Det innebär att siffran endast överskrider 100 C i de mest exceptionella fallen - vilket inte utgör något problem för kompressor, lager, scrollset och kylolja. Om emellertid en kompressor av detta slag är i drift under långa perioder med sugtrycket väl under dess driftnivåer (t.ex. som ett resultat av permanent strypning av en förångningstrycksregulator) så kan detta snabbt leda till alltför höga tryckrörstemperaturer. Det rekommenderas därför att man monterar på ett överhettningsskydd för hetgastemperaturen på enheter som innehåller scrollkompressorer, eller att man eftermonterar ett sådant system om det inte redan är monterat. En enkel mekanisk termostat med en fjärrgivare (t.ex. KP81 ) klarar av den här uppgiften. Det är inte nödvändigt att ställa in temperaturen extremt nära maximala driftpunkten (135 C som maximum, 120 C är här en bra tumregel).

4 4 Multiköldmediumkapacitet MLZ kylscrollkompressorer är godkända för användning med standardköldmedierna R404A, R507 och R134a. Om R404A och R507 används tillåter arbetsområdet förångningstemperaturer på mellan -30 C (med begränsade kondenseringstemperaturer) och +10 C med en kondenseringstemperatur på upp till 60 C. En reducering i kondenseringstryck (så som ofta är fallet i moderna kylsystem) är möjligt med förångning vid temperaturer från -30 till -10 C och även så högt som +10 C. De flesta kolvkompressorer når inte de här siffrorna. MLZ kompressorer med R134 kan arbeta vid förångningstemperaturer på mellan -15 och +15 C. Då kondenseringstemperaturer på upp till 74 C är möjliga är MLZ lika lämplig för säsongsbaserad värmepumpsdrift som den är för värmeåtervinning. R404A erbjuder en högre volymetrisk kylkapacitet R134a. Resultatet av detta är att en kompressor med R404A erbjuder en högre kylkapacitet med samma förångningstemperatur än den identiska modellen med R134a.

5 5 Skillnader i kylkapacitet som är ett resultat av att det specifika köldmedium som används kan även ha kommersiella fördelar. En viktig fördel ligger i att de ger konsumenten större flexibilitet. Om till exempel ett nytt system byggs och används och kunden fortfarande inte är säker på huruvida planer föreligger på att expandera under de kommande åren rekommenderas att man installerar en multiköldmedium-kapabel MLZ scrollkompressor som drivs med R134a. Om, efter fem år, till exempel en bensinstationsbutik ska förlängas, kommer det då att vara möjligt att få ökad kapacitet utan att man behöver ersätta scrollkompressorn genom att man helt enkelt byter köldmedium till R404a. Kunden tjänar på det då R134a köldmediumet är mycket bra vad gäller energiinnehåll och endast sämre än R404A (R507) när det gäller mångsidighet. För kommersiella kylapplikationer, som exempelvis bensinstationsbutik och så vidare, finns MLZ kompressorerna tillgängliga i våra fullt utrustade Optyma Plus aggregat med fläktfartsreglering, en väderbeständig kåpa, en kompressorkontaktor, huvudbrytare och ett synglas. Den tid man besparar sig genom att installera utrustningen på plats är ett av huvudskälen för att använda dessa redan färdiga att installera aggregat. Smörjning Den oljemängd som krävs levereras tillsammans med kompressorerna. När en kompressor har installerats och varit i drift under en viss tidsperiod rekommenderas att man kontrollerar oljenivån via oljesynglaset i den nedre delen av enheten. Det idealiska är om oljenivån ligger halvvägs upp mot oljesynglaset. Men ¼ eller ¾ är också gångbart. Längst ned i kåpan finns en oljedräneringskoppling som gör det möjligt att dränera ut oljan utan att behöva luta kompressorn. Allt som behövs för att man ska kunna göra så är att man skapar ett lätt övertryck på sugsidan av kompressorn och sedan dränerar bort oljan från kompressorn via den här kopplingen och servicemanometern. MLZ kompressorer levereras färdigfyllda med en PVE (polyvinyl eter) olja. Till skillnad från konventionella POE (polyolester) smörjmedel har PVE fördelen att det inte reagerar kemiskt med vatten och bildar syra. Även om det är likartat POE olja i hygroskopisk mening så gör dess specifika egenskaper att det blir lättare att avlägsna eller evakuera eventuell fuktighet i systemet. Dess förenlighet med R22 är en annan intressant egenskap. Detta ger flexibilitet när man besvarar

6 6 exportförfrågningar från områden som Latinamerika där R22 fortfarande är det dominerande köldmediet. För att säkerställa sig om att få en optimal smörjning av kompressorn inre delar samt god oljeretur så bör scrollkompressorn inte startas mer än tolv gånger per timma och bör få vara avstängd åtminstone en minut efter varje arbetsstopp. Scrollkompressor i Optyma plus aggregat Elektriska kopplingar Om kompressorn installeras utomhus eller kan tänkas utsättas för låga omgivningstemperaturer ska en vevhusvärmare användas. Denna ska alltid drivas i en motsatt cykel från kompressorn, dvs. om kompressorn är på, ska vevhusvärmare vara avslagen; om kompressorn är av, ska vevhusvärmaren vara på. MLZ scrollkompressorer marknadsförs vanligtvis i trefas 400 V design. Den elektriska ihopkopplingen är relativt enkel då kompressorerna levereras internt sammankopplade via en stjärnpunkt och inga bryggor behövs i terminalboxen. Tre kopplingspunkter finns till vilka de tre faserna som kommer från strömkontaktorn (eller helst från motorkonaktorn i kopplingsskåpet) kan direktkopplas. Det är viktigt att säkerställa så att scrollkompressorn roterar åt rätt håll. Förekommer höga mekaniska oljud och den vanliga tryckskillnaden mellan och hög och lågtryck inte anges av servicemanometern betyder detta med största säkerhet att scrollkompressorn roterar åt fel håll. Problemet korrigeras genom att man byter två av faserna på kompressorterminalkortet. Man kan kontrollera så att strömtillförseln är som den ska genom att använda en spänningsprovare på kompressorterminalboxen. De yttre ledarna (mätta fas mot fas) ska alltid ha en spänning på runt 400 V. Som ytterligare skydd mot alltför höga temperaturer eller strömstyrkor finns en bimetallisk kretsbrytare inbyggd i lindningarnas stjärnpunkt. Generellt sett innebär detta att det interna motorskyddssystemet utlöses om en oändligt hög resistens upptäcks mellan alla tre anslutningsplintarna vid avmätning av resistensen i kompressorn (strömtillförseln har i förväg kopplats ur). Så snart kompressorn har kylts ned slår den

7 7 bimetalliska kretsbrytaren på strömtillförseln igen. Om den elektriska motorn fungerar finns de tre resistenserna som uppmätts mellan anslutningsplintarna nära varandra. Resistensen i ohms ligger inom ensiffriga tal, beroende på kompressorns märkeffekt. Vid 50 Hz ligger rotationsfarten på dessa kompressorer på rund 2,900 rpm när den elektriska motorn är 2-polig. Vid till exempel 60 Hz drivs kompressorn med en motsvarande mycket högre hastighet (cirka 3,480 rpm) än vid 50 Hz då kompressorns rotor styrs av den relevanta nätfrekvensen (Hz = 1/s innebär att med 50 Hz växelström ändras strömriktningen 50 gånger per sekund).