ลองนึกภาพวงจรน้ำเย็นขนาด 480 กิโลวัตต์สำหรับใช้ในโถงแปรรูปนม หรือโรงงานกลางขนาด 1.6 เมกะวัตต์สำหรับห้องเย็นสามห้องและสายการบรรจุ ทั้งสองโครงการมาถึงคำถามเดียวกันในช่วงปลายขั้นตอนการออกแบบ โดยปกติแล้วเมื่อรายการอุปกรณ์เกือบหยุดนิ่ง: เครื่องทำความเย็นแบบสกรูหรือเครื่องทำความเย็นแบบสโครล
ตอบสั้น ๆ ก่อน ความสามารถในการทำความเย็นต่ำกว่าประมาณ 700 kW เครื่องทำความเย็นแบบสโครลมักจะให้ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของที่ต่ำกว่าเสมอ ยิ่งไปกว่านั้น และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่โหลดมีการแกว่งอย่างรุนแรงระหว่างกลางวันและกลางคืน เครื่องทำความเย็นแบบสกรูมักจะชนะในเรื่องประสิทธิภาพการโหลดชิ้นส่วนและอายุการใช้งาน ครอสโอเวอร์ไม่ใช่ตัวเลขคงที่ โดยจะเคลื่อนที่ตามสารทำความเย็น ประเภทคอนเดนเซอร์ สภาพการออกแบบโดยรอบ และจำนวนชั่วโมงต่อปีที่เครื่องจักรทำงานจริง แต่เป็นจุดเริ่มต้นที่เชื่อถือได้สำหรับการเลือกรอบแรก
สโครลชิลเลอร์ กับ สกรูชิลเลอร์: การเปรียบเทียบแบบสั้น
เครื่องจักรทั้งสองเครื่องจะขจัดความร้อนออกจากน้ำหรือไกลคอล และทั้งสองเครื่องสามารถระบายความร้อนด้วยอากาศหรือระบายความร้อนด้วยน้ำได้ สิ่งที่แยกออกจากกันคือเรขาคณิตของการบีบอัด และเรขาคณิตนั้นขับเคลื่อนเพดานความจุ กราฟประสิทธิภาพ เสียง ต้นทุนการบริการ และราคาต่อกิโลวัตต์
| พารามิเตอร์ | Scroll Chiller | Screw Chiller |
|---|---|---|
| กลไกการบีบอัด | การพันสกรอลล์แบบตายตัวและแบบโคจร ไม่มีวาล์วดูดหรือวาล์วระบาย | โรเตอร์ตัวผู้และตัวเมียพร้อมวาล์วเลื่อนเพื่อควบคุมความจุ |
| ความจุโดยทั่วไป | 15 กิโลวัตต์ถึงประมาณ 700 กิโลวัตต์ต่อหน่วยบรรจุภัณฑ์ | 150 kW ถึง 3,000 kW ขึ้นไปในเครื่องเดียว |
| ประสิทธิภาพการโหลดชิ้นส่วน | ใช้งานได้ดีในขณะที่ขั้นตอนของคอมเพรสเซอร์ตรงกัน ตกลงอย่างรวดเร็วภายใต้ภาระ 20% | เส้นโค้งแบนจากประมาณ 40% ถึง 80% ยังคงดีกว่าเมื่อใช้ VFD |
| เสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน | ต่ำ เรียบ ง่ายต่อการติดตั้งใกล้กับพื้นที่ที่ถูกครอบครอง | สูงกว่านั้นจำเป็นต้องมีตัวแยกสปริงและการบำบัดเสียง |
| ขอบเขตการบำรุงรักษา | การตรวจสอบน้ำมันและตัวกรอง การตรวจสอบคอนแทคเตอร์ | การวิเคราะห์น้ำมัน การตรวจสอบวาล์วเลื่อน และระยะห่างของโรเตอร์ |
| รอยเท้าและน้ำหนัก | กะทัดรัด มักเป็นมิตรกับชั้นดาดฟ้า | ใหญ่กว่า หนักกว่า ต้องทบทวนโครงสร้าง |
| พอดีที่สุด | โรงงานโมดูลาร์ ห้องเย็นขนาดเล็กและขนาดกลาง กระบวนการทำความเย็นโดยมีภาระไม่ต่อเนื่อง | โรงงานน้ำเย็นส่วนกลาง, เครือข่ายห้องเย็นอุณหภูมิต่ำ, งานอุตสาหกรรมต่อเนื่อง |
ถือว่าตารางเป็นตัวกรอง ไม่ใช่คำตัดสิน เครื่องทำความเย็นแบบสกรูขนาด 600 kW ที่ทำงาน 8,000 ชั่วโมงต่อปีที่โหลด 60% สามารถเอาชนะเครื่องทำความเย็นแบบ scroll ได้โดยใช้พลังงานต่อปี เครื่องทำความเย็นแบบสโครลที่ทำงาน 1,200 ชั่วโมงต่อปีในสภาพอากาศอบอุ่นสามารถเอาชนะเครื่องสกรูได้ในต้นทุนแรกบวกกับการบำรุงรักษา รายละเอียดหน้าที่ตัดสินใจ
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูและคอมเพรสเซอร์แบบสกรูทำงานอย่างไร
Scroll: การบีบอัดวงโคจรโดยไม่มีวาล์ว
คอมเพรสเซอร์แบบสโครลใช้การพันเกลียวแบบพันกันสองอัน อันหนึ่งได้รับการแก้ไขแล้ว วงโคจรอื่นๆ ที่อยู่ข้างในนั้น ก๊าซถูกขังอยู่ในโพรงรูปพระจันทร์เสี้ยวซึ่งจะหดตัวลงเมื่อวงโคจรดำเนินไป ดังนั้นการบีบอัดจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและราบรื่น ไม่มีวาล์วดูดหรือวาล์วระบาย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องเลื่อนจึงทำงานเงียบๆ และปัดของเหลวที่บางเบาได้ดีกว่าการออกแบบแบบลูกสูบ อัตราการบีบอัดถูกสร้างไว้ในรูปทรงของสโครล ดังนั้นความจุจึงถูกควบคุมโดยการเปิดและปิดคอมเพรสเซอร์หลายตัว โดยมอดูเลตอันโหลดเดอร์ หรือโดยความเร็วของอินเวอร์เตอร์
คอมเพรสเซอร์แบบสโครลสำหรับการบีบอัดความเย็นแบบเงียบ สำรวจกลไกการโคจรและสโครลแบบตายตัว พิกัดความเผื่อของเครื่องจักรที่จำกัด การทำงานที่มีเสียงรบกวนต่ำ และความเหมาะสมสำหรับโรงพยาบาล ห้องสมุด และหน้าที่การบีบอัดเครื่องทำความเย็น ดูผลิตภัณฑ์ → สกรู: โรเตอร์และวาล์วเลื่อนที่มีระยะกว้าง
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูจะประกบโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมียเข้าด้วยกัน ก๊าซเข้าไปที่ปลายด้านหนึ่งและถูกบีบเมื่อปริมาตรระหว่างกลีบปิดตามความยาวของโรเตอร์ เนื่องจากกระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง คอมเพรสเซอร์แบบสกรูจะย้ายสารทำความเย็นที่มีปริมาณมากมากออกจากเฟรมที่มีขนาดกะทัดรัด ความจุถูกจำกัดด้วยวาล์วเลื่อน ในตำแหน่งไฮดรอลิกหรืออิเล็กทรอนิกส์ และรวมเข้ากับไดรฟ์ความถี่แบบแปรผันมากขึ้นเรื่อยๆ เครื่องสกรูทนต่ออัตราส่วนการอัดสูง ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เป็นธรรมชาติสำหรับงานที่อุณหภูมิต่ำและสำหรับโรงงานน้ำเย็นที่สูงกว่าหลายร้อยกิโลวัตต์
คอมเพรสเซอร์แบบสกรูพร้อมโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมีย ทบทวนกลไกโรเตอร์ตัวผู้และตัวเมีย ฟิล์มน้ำมันหรือตัวขับเคลื่อนเกียร์ซิงโครไนซ์ และวิธีที่ความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์กำหนดปริมาตรและความดันไอเสีย ดูผลิตภัณฑ์ → ความจุ ประสิทธิภาพการโหลดชิ้นส่วน และตำแหน่งของครอสโอเวอร์
คอมเพรสเซอร์แบบสโครลเดี่ยวครอบคลุมการทำความเย็นประมาณ 3 kW ถึง 30 kW ดังนั้นสโครลชิลเลอร์จึงขยายขนาดโดยการเพิ่มคอมเพรสเซอร์ในการจัดเรียงแบบเรียงตามกัน แบบสามแบบ หรือสี่แบบ ชิลเลอร์แบบสโครลแบบบรรจุหีบห่อโดยทั่วไปจะมีกำลังตั้งแต่ 300 kW ถึง 700 kW คอมเพรสเซอร์แบบสกรูเริ่มต้นที่ใกล้ 150 kW และทำงานเกิน 3,000 kW ในเครื่องเดียว ในทางปฏิบัติ เส้นการตัดสินใจอยู่ระหว่าง 500 kW ถึง 800 kW ของกำลังการผลิตที่ต้องการ
พฤติกรรมการโหลดชิ้นส่วนมีความสำคัญมากกว่าประสิทธิภาพของแผ่นป้าย เนื่องจากชิลเลอร์ส่วนใหญ่ใช้ชีวิตต่ำกว่าโหลดเต็มที่ เครื่องทำความเย็นแบบสกรูที่มีวาล์วสไลด์และ VFD จะรักษากราฟประสิทธิภาพแบบเรียบจากโหลดประมาณ 40% ถึง 80% ซึ่งเหมาะกับโรงงานที่ติดตามวงจรการผลิตในแต่ละวัน เครื่องทำความเย็นแบบสโครลที่มีความจุของคอมเพรสเซอร์ 4-6 ขั้นตอนในระยะแยกกัน ประสิทธิภาพเป็นเลิศในขณะที่ขั้นตอนต่างๆ ตรงกัน แต่ที่โหลดต่ำมาก วงจรการลัดวงจรและประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์จะลดลง หากภาระขั้นต่ำของคุณลดลงต่ำกว่า 20% ของการออกแบบ ให้ขอเครื่องสกรูที่มี VFD ระบบบายพาสก๊าซร้อน หรือบัฟเฟอร์สำหรับกักเก็บความร้อน
ตัวเลือกคอนเดนเซอร์ก็เปลี่ยนคำตอบเช่นกัน หน่วยระบายความร้อนด้วยอากาศที่อุณหภูมิแวดล้อม 43 องศาเซลเซียส ดันการควบแน่นขึ้นและลงโทษทั้งสองเทคโนโลยี คอนเดนเซอร์แบบเปลือกและท่อระบายความร้อนด้วยน้ำหรือระบบระเหยช่วยคืนช่องว่าง การควบคุมแรงดันการควบแน่นแบบลอยตัวและพัดลมคอนเดนเซอร์แบบแปรผันสามารถคืนกำลังของคอมเพรสเซอร์ได้ 10% ถึง 20% ในสภาพอากาศเย็น และประโยชน์นั้นจะขยายตามขนาดของเครื่องจักร ซึ่งนิยมใช้เครื่องทำความเย็นแบบสกรูในโรงงานขนาดใหญ่อย่างเงียบๆ
ที่ซึ่งเครื่องทำความเย็นแต่ละเครื่องได้รับตำแหน่งของตน
ห้องเย็นและการแปรรูปอาหาร
ห้องเย็นขนาดเล็กและขนาดกลางและตู้แช่เยือกแข็งมักใช้คอมเพรสเซอร์แบบสโครลหลายตัว เนื่องจากโหลดไม่ต่อเนื่องและเครื่องต้องรีสตาร์ทอย่างรวดเร็ว เครือข่ายห้องเย็นส่วนกลางที่มีกำลังสูงกว่า 500 กิโลวัตต์มักจะย้ายไปที่เครื่องสกรูที่จับคู่กับเครื่องระเหยอุณหภูมิต่ำ ซึ่งคอมเพรสเซอร์ทำงานเป็นเวลานานหลายชั่วโมงด้วยแรงดันดูดที่มั่นคง เนื่องจากวงจรอุณหภูมิต่ำทำงานล้มเหลวบ่อยกว่าตัวทำความเย็น จึงคุ้มค่าที่จะศึกษาโหมดความล้มเหลวทั่วไปตั้งแต่เนิ่นๆ นี้ การวิเคราะห์ข้อบกพร่องของระบบทำความเย็นห้องเย็น เป็นรายการตรวจสอบที่มีประโยชน์ก่อนที่คุณจะตัดสินใจใช้ประเภทคอมเพรสเซอร์
กระบวนการทำความเย็นในกระบวนการอุตสาหกรรมและโรงงานน้ำเย็น
สายการผลิตฉีดขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์นม โรงเบียร์ และกระบวนการผลิตทางเคมีล้วนต้องการการจ่ายน้ำเย็นที่มั่นคง ในกรณีที่โหลดมีขนาดใหญ่และต่อเนื่อง เครื่องทำความเย็นแบบสกรูระบายความร้อนด้วยน้ำที่จับคู่กับหน่วยควบแน่นและคอนเดนเซอร์แบบเปลือกและท่อที่เข้ากันคือคำตอบทั่วไป และการรวมกันนี้จะรักษาความชื้นโดยรอบสูงโดยไม่มีการลดค่าหนัก
หน่วยควบแน่นระบายความร้อนด้วยน้ำสำหรับระบบทำความเย็น ดูตัวเลือกคอนเดนเซอร์แบบเปลือกและท่อหรือแบบปลอก การระบายความร้อนด้วยน้ำ และคำแนะนำเกี่ยวกับประสิทธิภาพ การควบคุมอัจฉริยะ การเลือกสารทำความเย็น และการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ดูผลิตภัณฑ์ → การปรับปรุงใหม่และโครงการที่แบ่งเป็นระยะ
ชิลเลอร์แบบสโครลแบบโมดูลาร์วางได้ง่ายกว่าบนหลังคาที่มีอยู่ มีน้ำหนักน้อยกว่า และสามารถเพิ่มได้ทีละโมดูลเมื่อโรงงานเติบโตขึ้น สกรูชิลเลอร์จำเป็นต้องมีการตรวจสอบโครงสร้าง งานท่อที่ใหญ่ขึ้น และพื้นที่ห้องในโรงงานมากขึ้น แต่จะลดจำนวนเครื่องจักรที่ต้องบำรุงรักษาเมื่อภาระเหมาะสมแล้ว
ต้นทุน การบำรุงรักษา และกรรมสิทธิ์ตลอดอายุการใช้งาน
- ต้นทุนแรก: โดยทั่วไปสโครลชิลเลอร์จะมีราคาถูกกว่าต่อกิโลวัตต์จนถึงประมาณ 500 กิโลวัตต์; ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องจักรสกรูยังมีการแข่งขันและราคาต่อกิโลวัตต์ถูกกว่า
- พลังงาน: เครื่องทำน้ำเย็นแบบสกรูที่มี VFD มักจะทำงานที่ kWh ต่อปีที่สูงกว่าประมาณ 700 kW โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับชั่วโมงทำงาน 4,000 ชั่วโมงขึ้นไปต่อปี
- การบำรุงรักษา: คอมเพรสเซอร์แบบสโครลมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่า และไม่มีวาล์วเลื่อน ดังนั้น การบริการส่วนใหญ่จะเป็นน้ำมัน ตัวกรอง และคอนแทคเตอร์ เครื่องจักรสกรูจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์น้ำมัน การตรวจสอบวาล์วสไลด์ และการตรวจสอบระยะห่างของโรเตอร์ ดังนั้น จัดสรรงบประมาณค่าบริการรายปีให้สูงขึ้น
- เวลาหยุดทำงาน: เครื่องทำความเย็นแบบสโครลที่มีคอมเพรสเซอร์สี่ตัวยังคงให้กำลังการผลิตประมาณ 75% หากเครื่องใดเครื่องหนึ่งทำงานล้มเหลว คอมเพรสเซอร์แบบสกรูตัวเดียวจะหยุดเครื่องจักรทั้งหมด ดังนั้นโรงงานที่สำคัญจึงมักจะระบุสกรูขนาดเล็กสองตัวแทนที่จะเป็นสกรูขนาดใหญ่ตัวเดียว
- ค่าสารทำความเย็น: โดยทั่วไปเครื่องทำความเย็นแบบสกรูจะมีประจุมากกว่า ซึ่งสำคัญภายใต้กฎการรั่วซึมและบริเวณที่เรียกเก็บค่าสารทำความเย็น
กฎที่ยังคงอยู่รอดจากการเปรียบเทียบอย่างอ่อนโยน: เปรียบเทียบราคารวมสิบปี ไม่ใช่ราคาซื้อ เพิ่มพลังงานให้กับโปรไฟล์โหลดจริงของคุณ เพิ่มสัญญาการบริการ เพิ่มต้นทุนการปิดระบบโดยไม่ได้วางแผนหนึ่งครั้งในปฏิทินการผลิตของคุณ จากนั้นเปรียบเทียบ
ข้อผิดพลาดในการคัดเลือกที่ปรากฏขึ้นอีกสองปีต่อมา
- การกำหนดขนาดเฉพาะโหลดสูงสุด จากนั้นพบว่าโรงงานไม่เคยทำงานเกิน 45% ของกำลังการผลิตที่ออกแบบ
- การซื้อเครื่องทำความเย็นแบบสโครลสำหรับโหลดกระบวนการต่อเนื่องขนาด 900 kW เนื่องจากราคาซื้อดูถูกลง
- ไม่สนใจความดันควบแน่นและอุณหภูมิการออกแบบโดยรอบ แล้วสูญเสียกำลังการผลิตในเดือนที่ร้อนที่สุด
- ลืมกระแสไฟเริ่มต้น ความจุของหม้อแปลง และขนาดสายเคเบิลเมื่อเปลี่ยนสกรูขนาดใหญ่ตัวหนึ่งด้วยคอมเพรสเซอร์แบบสโครลหลายตัว
- การสั่งซื้ออะไหล่และการเข้าถึงบริการการวางแผนหลังการทดสอบการใช้งาน แทนที่จะดำเนินการระหว่างการเลือก
คำถามที่พบบ่อย: Screw Chiller กับ Scroll Chiller
เครื่องทำความเย็นแบบสกรูหรือแบบเลื่อนอันไหนประหยัดพลังงานมากกว่า?
เมื่อโหลดเต็มที่ ทั้งสองก็อยู่ใกล้กัน เครื่องทำความเย็นแบบสกรูที่มี VFD มีกำลังมากกว่าประมาณ 700 kW และเมื่อโหลดชิ้นงานในชั่วโมงการทำงานที่ยาวนาน เครื่องทำความเย็นแบบสโครลมีความจุน้อยและทำงานไม่ต่อเนื่อง โดยที่การรีสตาร์ทอย่างรวดเร็วและการสูญเสียเวลาสแตนด์บายต่ำมีความสำคัญมากกว่ากราฟประสิทธิภาพ
เครื่องทำความเย็นแบบ scroll สามารถรับมือกับงานที่อุณหภูมิต่ำได้หรือไม่?
ใช่ ด้วยเครื่องระเหยและสารทำความเย็นที่เหมาะสม ห้องอุณหภูมิต่ำขนาดเล็กและขนาดกลางทำงานอย่างมีความสุขบนเครื่องเลื่อน เมื่อโหลดผ่านไปสองสามร้อยกิโลวัตต์ เครื่องทำความเย็นแบบสกรูที่มีอัตราส่วนการอัดสูงจะเป็นตัวเลือกที่ประหยัดมากขึ้น
เครื่องทำความเย็นแบบสโครลควรมีคอมเพรสเซอร์จำนวนเท่าใด
สี่ถึงหกเป็นจุดที่น่าสนใจตามปกติ โดยให้กำลังการผลิตตามขั้นตอน ความซ้ำซ้อนเพียงพอที่จะสูญเสียคอมเพรสเซอร์หนึ่งเครื่องโดยไม่สูญเสียโรงงาน และลำดับการควบคุมที่ยังคงจัดการได้สำหรับทีมงานที่ไซต์งาน
จุดครอสโอเวอร์ตกอยู่ที่ไหนกันแน่?
ระหว่าง 500 kW ถึง 800 kW สำหรับโครงการส่วนใหญ่ ยืนยันด้วยตัวเลขสามตัว ได้แก่ ปริมาณงานสูงสุด ปริมาณงานขั้นต่ำ และชั่วโมงการทำงานรายปี ทั้งสามคนนี้ตัดสินใจเลือกคำตอบมากกว่าตารางแค็ตตาล็อกใดๆ
จดโปรไฟล์โหลดก่อนที่จะเปรียบเทียบคอมเพรสเซอร์ หากค่าสูงสุดต่ำกว่า 500 kW ค่าขั้นต่ำจะคงอยู่เหนือ 30% ของการออกแบบ และเครื่องทำงานได้น้อยกว่า 3,000 ชั่วโมงต่อปี เครื่องทำความเย็นแบบสโครลมักจะเป็นตัวเลือกที่เงียบกว่าและถูกกว่า หากค่าสูงสุดสูงกว่า 700 kW โรงงานจะทำงานเป็นกะเป็นเวลานาน หรือหน้าที่ดังกล่าวรวมถึงวงจรอุณหภูมิต่ำ เครื่องทำความเย็นแบบสกรูที่มี VFD และคอนเดนเซอร์ที่มีขนาดเหมาะสมจะจ่ายส่วนต่างของต้นทุนแรกคืนภายในไม่กี่ปี
จากนั้นจับคู่คอมเพรสเซอร์กับส่วนที่เหลือของลูป: ประเภทคอนเดนเซอร์ แถบอุณหภูมิคอยล์เย็น ตัวควบคุม และความพร้อมของอะไหล่ คอมเพรสเซอร์คือการตัดสินใจอย่างหนึ่ง ระบบที่อยู่รอบๆ จะตัดสินใจว่าการตัดสินใจนั้นยังคงอยู่หรือไม่
