>
Klik her for at læse hele artiklen
Vigtigheden af korrekt overhedningsstyring
Indsprøjtning af væske i tørre fordampere er typisk styret af mekanisk ekspansionsventiler (TXV) eller elektronisk ventiler (EEV) baseret på overhedningssignal. For at opnå den bedst mulige regulering af væskeindsprøjtning, er det nødvendigt at fastsætte et overhedningssignal, som er optimal under alle driftsforhold.
For høj overhedning betyder dårlig udnyttelse af fordamper overfladen, da en stor del af dette areal anvendes til at skabe denne overhedning. For lidt overhedningen giver risikoen for at væske passerer gennem fordamperen hvilket resulterer i risiko for væskeslag og beskadigelse af kompressorer.
Sådan etableres optimal overhedning
For at skabe den optimale overhedning er det vigtigt at have en forståelse af, hvad der foregår inde i fordamperen.
Fig. 1a er en skematisk præsentation af den proces, der finder sted i en fordamper, hvor fordamperen ses som et langt rør med indsprøjtning af væske i den ene ende. Som et resultat af den udvendige termiske påvirkning finder fordampningen sted langs fordamperen. Under fordampningen af kølemiddel omdannes det til kølemiddel gas. I den første del af fordamperen, er kun en lille del af kølemiddelet omdannet til gas, mens størstedelen af det stadig er flydende. Som fordampningen skrider frem, ændres denne betingelse, da mængden af gas stiger, og mængden af væske reduceres. Mens gassen optager meget mere plads end væsken, øges hastigheden, hvilket resulterer i mere og mere ustabilitet. Dråber af væske hvirvles rundt i gassen og vil fordampe så der kun er gas i slutningen af fordamperen.
Fig. 1a / b viser temperatur signalet fra to sensorer, sensor S1 er placeret direkte efter ekspansionsventilen. S2 sensoren kan placeres i forskellige positioner langs fordamperen. I overhedningszonen er S2 signalet meget stabil, men jo tættere S2 sensoren kommer på den "ustabile zone" jo mere ustabilt vil signalet være, på grund af den stigende mængde væske i forhold til gas. Når S2 sensoren nærmer sig S1 sensoren, vil signalet igen blive stabilt, fordi S2 sensoren nu er i den flydende zone, og derfor måler en konstant temperatur. Grænsen mellem det stabile og ustabile overhedning signal kaldes MSS (Minimum Stabil Superheat signal). Langs MSS kurven kan den optimale overhedning findes, hvilket resulterer i den højeste COP faktor såvel som højeste kapacitet på fordamperen. Men for forskellige typer af fordampere og for variation i suge tryk ændres MSS kurven (Fig. 2a), og for variationer i belastningen af fordamperen ændres den optimale overhedning også (fig. 2b). Hvis overhedningen er for lille (ind i vådt område) er der risiko for skader på kompressoren! |
 |
Sammenfattende om TXVConcluding on TXV
Det er kun muligt at justere den optimale overhedning på et driftspunkt. Under alle andre driftsbetingelser vil overhedningen ikke længere være optimal, da enten TXV karakteristika eller MSS vil ændre sig.
Typiske konkurrentløsninger
| Flere producenter i køle-industrien har i dag regulatorer til EEV. En række af dem gør et dårligt stykke arbejde i at kontrollere overhedning – ofte klarer mekaniske termostatiske ekspansionsventiler sig bedre! Først og fremmest er overhedningen normalt en fast værdi, der skal sættes op ved opstart med manuelle tilpasninger af en eller flere af P-I-eller P-I-D-reguleringssløjfer for Pull-Down, normaldrift, eller MOP. Desuden skal åbningsprocent ved opstart manuelt indstiles sammen med en række andre særlige reguleringsparametre, hvilket vanskeliggør idriftsættelse og er tidskrævende, selv for trænet personale. For at undgå kompressor skade som følge af for lav overhedning skal de fleste konkurrerende systemer sættes op med en sikkerhedsmargin til at matche værst tænkelige betingelser (se fig. 10), hvilket resulterer i dårlig performance af systemet, og dermed et stort energiforbrug. |
 |
Den intelligente ADAP-KOOL® software gør forskellen
Adaptive (selv lærende) reguleringsalgoritmer har, lige siden introduktionen af ADAP-KOOL® i 1987, været kernen i Danfoss Refrigeration regulerings- og overvågningssystem. I dag er 4. generation af overhedningsstyringsalgoritme optimeret til også at styre indsprøjtning af CO2.
Når man sammenligner grundlæggende konkurrerende systemer med Danfoss adaptive overhedningsstyring (Se Fig. 11) kan der realiseres forbedrede overhednings værdier på 2-3 K med ADAP-KOOL® systemer, hvilket resulterer i 2-3 K højere suge temperatur eller reduceret kondenseringstemperatur (tryk).
Som en tommelfinger regel kan 2-3% energibesparelse realiseres for hver 1 K øget suge temperatur, og 2-3% energibesparelse for hver 1 K fald i kondenserende temperatur.
Ved at kombinere adaptiv overhedningsstyring og elektronisk ekspansionsventilregulering med suge tryks optimering og flydende kondenserings trykregulering kan betydelige energibesparelser opnås ved ADAP-KOOL® regulerings- og overvågningssystemer. Samtidig opretholdes en høj ydeevne under alle driftsforhold.
Danfoss adaptive reguleringsfunktion til væskeindsprøjtning i tørre fordampere er beskyttet af talrige patenter!
Fordele ved elektroniske ekspansionsventil type AKV10
I betragtning af at EEV aktiveres ved hjælp af elektricitet, behøver de normalt ikke en minimum statisk overhedning for at åbne, men kan åbne uden differenstryk over ventilen. Desuden påvirkes åbningsgraden af ventilen ikke af skiftende suge eller kondenseringstryk men er kun afhængig af det elektriske signal fra regulatoren.
En AKV er baseret på Pulse Width Modulerings (PWM) princippet - en kombination af magnetventil og ekspansionsventil i én enhed. Inden for en periode på 6 sekunder (Fig. 12) åbner og lukker ventilen en gang. Fordelen ved dette princip er, at AKV kan reguleres til at være åben kun en brøkdel af de 6 sekunder svarende til en meget lille åbningsgrad.
50% åbningsgrad opnås hvis AKV er åben 3 sek. og lukket i 3 sek., og ved fuld kapacitet er AKV åben i alle 6 sek.
En ændring i kapacitet fra 0% til 100% eller fra 100% til 0% kan opnås inden for millisekunder.
Den enkle elektriske grænseflade er den samme som i std. magnetventiler 24/120/230 V ac, med NC funktionalitet (Normalt lukket).
Denne funktion sikrer, at der ikke kommer kølemiddel tilbage til kompressoren i tilfælde af strømsvigt til regulatoren. |
 |
Dedikerede reguleringsløsninger til dedikerede applikationer
Applikationer er forskellige i reguleringsdynamik og dermed har de forskellige optimeringsegenskaber. Danfoss har udviklet en række forskellige regulatorer og elektrisk styrede ventiler dedikeret til en række køleapplikationer fx:
| Fordampere og regulatorer til kølediske og kølerum |
AK-CC 550A/AK-CC 750 og AKV10/AKVH10 PWM ventiler |
| Indsprøjtningsregulatorer til HFC/CO2 kaskade systemer |
EKC 313 og ETS / CCM stepper ventiler |
| Overhednings regulatorer til industrielle fordampere |
EKC 315 og ICM-ICAD motor ventil / AKVA15/20 PWM ventil |
| Fordamper regulator til vand (brine) chillere |
EKC 316 / EKD316 og ETS Stepper ventiler |
| CO2 gastrykregulator til højtryks kontrol i CO2 transkritiske systemer |
EKC 326a og ICMTS-ICAD motor ventil / CCMT stepper ventil |