Ocena sprężarek śrubowych i tłokowych do zastosowań w dużych chłodniach

W zastosowaniach chłodniczych charakteryzujących się ciągłym dużym obciążeniem, wydajność objętościowa bezpośrednio wpływa na wydajność energetyczną sprężarki. Sprężarki dwuślimakowe wykorzystują wirniki śrubowe męskie i żeńskie z wąskimi tolerancjami produkcyjnymi od 0,02 mm do 0,05 mm. Wirniki te zapewniają ciągłe przemieszczanie obrotowe bez strat objętości luzu charakterystycznych dla cylindrów posuwisto-zwrotnych. Dodatkowo sprężarki śrubowe są wyposażone w wewnętrzne zawory suwakowe, które zapewniają ciągłą kontrolę wydajności od 10% do 100% obciążenia. Ta bezstopniowa regulacja pozwala dostosować sprężarkę do zmiennych obciążeń termicznych w chłodniach bez znacznych wahań ciśnienia ssania.

Sprężarki chłodnicze tłokowe wykorzystują ruch tłoka w żeliwnych cylindrach. Podczas gdy objętość luzu zmniejsza wydajność objętościową przy wyższych stopniach sprężania, nowoczesne wielocylindrowe jednostki tłokowe charakteryzują się stopniową kontrolą wydajności poprzez rozładunek cylindra. W przypadku obiektów działających przy niższych natężeniach przepływu objętościowego lub w konfiguracjach obwodów wielotemperaturowych jednostki tłokowe zapewniają wysoką sprawność cieplną w warunkach pełnego obciążenia.

Wybór pomiędzy konstrukcją śrubową a tłokową często zależy od wymaganego stosunku ciśnień, zdefiniowanego jako ciśnienie tłoczenia podzielone przez ciśnienie ssania. W zastosowaniach chłodniczych w niskich temperaturach, w których temperatura parowania wynosi od 35°C poniżej zera do 10°C poniżej zera, jednostopniowe współczynniki sprężania mogą przekraczać 8/1 lub 10/1.

Sprężarki śrubowe skutecznie radzą sobie z wysokimi ciśnieniami dzięki ciągłemu wtryskowi ciekłego oleju do komory sprężania. Wtryskiwany olej uszczelnia luzy wirnika, pochłania ciepło kompresji i smaruje ruchome elementy. Jednakże opiera się to na wysokowydajnym separatorze oleju, który zapewnia skuteczność wychwytywania oleju na poziomie 99,5%, przy jednoczesnym utrzymywaniu różnicy ciśnień oleju netto powyżej 0,15 MPa.

W przypadku sprężarek tłokowych pracujących przy stosunkach ciśnień powyżej 8/1 temperatury tłoczenia gwałtownie rosną. To podwyższone naprężenie termiczne wymaga chłodzenia wtryskiem cieczy lub konfiguracji dwustopniowego sprężania, aby zapobiec karbonizacji zaworu i uszkodzeniu oleju smarowego.

Trwałość eksploatacyjna jest kluczowym parametrem przy wyborze urządzeń chłodniczych do zastosowań przemysłowych. Sprężarki dwuślimakowe mają mniej ruchomych części, ponieważ ciągły ruch obrotowy zastępuje ruch liniowy posuwisto-zwrotny. Brak zaworów ssących i tłocznych eliminuje dynamiczne wstrząsy zaworów. Jednakże sprężarki śrubowe w dużym stopniu opierają się na ciągłym wtrysku oleju w celu uszczelnienia, chłodzenia i smarowania wirnika. Utrzymywanie dokładnego ciśnienia różnicowego oleju powyżej 0,15 MPa i monitorowanie czystości układu filtracji oleju są obowiązkowe, aby zapobiec kontaktowi z wirnikiem i zużyciu łożysk.

Sprężarki tłokowe wymagają planowej konserwacji, skupiającej się na płytach zaworów ssących i tłocznych, pierścieniach tłokowych i łożyskach korbowodów. Regularna kontrola reakcji dynamicznej zaworu zapobiega zmęczeniu mechanicznemu, zapewniając przewidywalną długoterminową żywotność.

W przypadku projektów chłodniczych na dużą skalę, w których wymagane jest ciągłe wysokie obciążenie, dwuślimakowe sprężarki chłodnicze oferują wyjątkową niezawodność, niski poziom wibracji i precyzyjną kontrolę wydajności zaworu suwakowego. W przypadku obiektów wymagających wysokich stosunków ciśnień przy niższym zapotrzebowaniu na przepływ objętościowy lub elastyczności obwodu wielotemperaturowego, sprężarki tłokowe pozostają wysoce wydajnym wyborem. Dopasowanie doboru sprężarki do określonych obciążeń termicznych i zakresów operacyjnych zapewnia optymalną wydajność systemu w przemysłowych środowiskach chłodniczych.