Я уже и не сосчитать, сколько литьевых цехов я обошел, где рядом с каждым прессом стоит свой небольшой охладитель. Каждый из них гудит, каждый потребляет электроэнергию, и в каждом температура охлажденной воды слегка отличается. В жаркий полдень они все вместе с трудом справляются с нагрузкой, и детали, выходящие из прессов, начинают говорить сами за себя — деформации, неравномерная усадка, постепенное увеличение времени цикла.

A центральный холодильный агрегат — часто называемый центральная холодильная установка, централизованная система охлаждения воды, либо центральная система охлаждения — использует иной подход. Вместо множества небольших чиллеров используется одна или несколько крупных установок, которые подают охлажденную воду через распределительный коллектор ко всем вашим машинам. При правильном расчете мощности и эффективном управлении такая система более эффективна, стабильна и проста в обслуживании, чем набор отдельных автономных установок.

Что такое центральная холодильная установка?

Центральная холодильная установка производит охлажденную воду в одном месте и распределяет её по изолированным трубопроводам ко всем агрегатам, нуждающимся в охлаждении — контурам охлаждения форм, охладителям гидравлического масла, а иногда и горловинам цилиндров. Вместо того чтобы каждый пресс имел собственный компрессор и контур хладагента, на установке установлены компрессоры, и она подаёт охлаждённую воду туда, где это требуется для технологического процесса.

Сердцем системы является холодильная установка, и в большинстве центральных станций это означает винтовой чиллер с водяным охлаждением. Крупные винтовые компрессоры обеспечивают производительность от примерно 50 тонн (175 кВт) до нескольких сотен тонн и эффективно работают при частичной нагрузке, что как раз и необходимо для объекта с переменной потребностью. Вокруг чиллера располагаются остальные элементы установки: насосы охлаждённой воды и конденсатной воды, буферный бак, распределительный коллектор и — для агрегатов с водяным охлаждением — градирня.

Центральный чиллер или отдельные чиллеры: что лучше?

Перед таким выбором стоит каждый растущий растение, и честный ответ заключается в том, что и то, и другое имеет право на существование.

Отдельные (устанавливаемые на оборудовании) чиллеры — как правило, спиральные агрегаты с воздушным охлаждением мощностью от 2 до 60 тонн — просты в монтаже, не требуют установки градирни и позволяют добавлять системы охлаждения по одному прессу за раз. Их целесообразно использовать на предприятиях с небольшим количеством станков или в специализированных областях применения, где требуется резервирование и не критична низкая эффективность.

Центральная холодильная установка — как правило, винтовые чиллеры с водяным охлаждением мощностью от 50 тонн — становятся более предпочтительным выбором, когда у вас появляется достаточное количество оборудования и разнообразие нагрузок. Вот в чём заключаются их преимущества:

Универсального «правильного» ответа нет. Если у вас работает менее пяти–десяти прессов, то отдельные чиллеры зачастую являются наиболее целесообразным выбором. Если же количество прессов превышает этот порог или вы работаете в жарком климате, где агрегаты с воздушным охлаждением весь день борются с высокой температурой окружающей среды, централизованная установка, как правило, выигрывает с точки зрения энергоэффективности и стабильности работы.

Основные компоненты центральной холодильной установки

Понимание того, что находится внутри установки, поможет вам задать правильные вопросы при покупке. Полная центральная система охлаждения обычно включает в себя:

• Сам чиллер. Для большинства центральных установок используется винтовой чиллер с водяным охлаждением производительностью от примерно 50 до нескольких сотен тонн. Модульная конструкция позволяет объединять несколько агрегатов для распределения нагрузки и обеспечения резервирования.
• Насосы для охлажденной воды и буферный бак. Буферный бак вмещает определённый объём холодной воды, что позволяет системе реагировать на внезапные скачки нагрузки без необходимости запуска холодильной установки на короткие циклы.
• Распределительный коллектор. Обеспечивает подачу охлажденной воды в несколько зон или к различным установкам с помощью клапанов и средств регулирования расхода, благодаря чему каждый контур получает необходимое количество воды.
• Контур конденсаторной воды и градирня. В системах с водяным охлаждением градирня отводит тепло в атмосферу. Именно в этом заключается их эффективность в жарком климате.
• Элементы управления и датчики. ПЛК или контроллер системы управления зданием отслеживает температуру подачи и обратного потока, состояние насосов и нагрузку, а также регулирует работу чиллеров в соответствии с потребностью.

Для центральные чиллеры с воздушным охлаждением, в этом случае отказываются от использования градирни и отводят тепло с помощью ребристых теплообменников и вентиляторов. Такие системы проще в установке и подходят для мест, где наблюдается дефицит воды или возникают проблемы с обслуживанием градирни, однако в жаркую погоду они потребляют больше энергии.

Как рассчитать мощность центральной холодильной установки

Выбор размера сводится к одному вопросу: какое количество тепла необходимо отвести и при какой температуре его нужно поддерживать? Вот практический подход:

• Начнем с расчета нагрузки на систему охлаждения пресс-формы. Обычно принято руководствоваться следующим приблизительным правилом: на каждые 35–65 фунтов перерабатываемого в час пластика требуется примерно 1 тонна (3,5 кВт) охлаждающей мощности. Однако реальное значение зависит от используемых материалов, веса отлива и продолжительности цикла — не стоит полагаться на приблизительные расчеты.
• Добавьте каждую вторую тепловую нагрузку. Гидравлические маслоохладители, системы охлаждения горловины цилиндра и вспомогательные процессы питаются от одной и той же установки. Перечислите их все, иначе вы выберете установку недостаточной мощности.
• Определитесь с целевыми значениями температуры. Стандартное охлаждение пресс-формы осуществляется при температуре 10–15 °C. Для прецизионного литья может потребоваться температура 7–10 °C. Охлаждение гидравлического масла может осуществляться при более высокой температуре — 25–30 °C — и часто выполняется в отдельном контуре.
• Ориентируйтесь на пиковые значения, а не на средние. Жаркие дни и одновременное выполнение нескольких переключений приводят к пиковым нагрузкам. Буферный резервуар и многоступенчатые чиллеры компенсируют кратковременные скачки нагрузки, благодаря чему не возникает необходимости в завышении мощности всей установки.
• Проектируйте с учетом резервирования. При наличии нескольких модульных чиллеров можно отключить один из них для проведения технического обслуживания, не останавливая производство. Именно такая надёжность является одной из главных причин централизации на предприятиях.

Как центральный чиллер позволяет экономить энергию

Именно в сфере энергетики централизованное охлаждение оправдывает себя, но только при условии, что при проектировании это учтено:

• В жарком климате водяное охлаждение превосходит воздушное. Отвод тепла в градирню вместо выброса в горячий окружающий воздух позволяет значительно снизить нагрузку на компрессор в жаркие дни. В таких регионах, как Ближний Восток или Юго-Восточная Азия, эта разница имеет решающее значение.
• КПД при частичной нагрузке. Крупные винтовые чиллеры эффективно работают при частичной нагрузке, а на центральной станции можно организовать поэтапную работу агрегатов, чтобы запускать только те из них, которые действительно нужны. Работа парка небольших чиллеров, которые то включаются, то выключаются, приводит к потере энергии.
• Частотно-регулируемые приводы на насосах. Частотно-регулируемые приводы позволяют насосам работать в соответствии с потребностью, а не на полной мощности. Это простой и эффективный способ экономии.
• Не охлаждайте слишком сильно. Чем на один градус ниже температура воды, тем интенсивнее работает охладитель. Установите температуру подачи в соответствии с фактическими потребностями технологического процесса — поддержание температуры на уровне 7 °C, когда достаточно было бы 12 °C, приводит к бесполезной трате энергии в течение всего дня.

В сочетании с экономией на транспортировке материалов, достигаемой за счет интеллектуальная централизованная система подачи корма, централизованная система охлаждения зачастую является самым значительным мероприятием по повышению эффективности, которое может осуществить цех литья под давлением.

Как центральный чиллер соотносится с отдельными водяными чиллерами

Возможно, вы уже читали о Промышленные чиллеры с воздушным и водяным охлаждением. Центральная установка — это не просто отдельное устройство, а совершенно иная архитектура. Тот же винтовой чиллер с водяным охлаждением, который мог бы обеспечивать охлаждение одного крупного технологического процесса, становится основой всей установки, когда его подключают к коллектору и буферному баку, обслуживающим множество устройств.

Полезно рассматривать это следующим образом: отдельные чиллеры решают задачу охлаждения одного агрегата, а централизованная чиллерная установка — всего предприятия. Если ваше предприятие небольшое или на нем преобладает один крупный технологический процесс, вам может хватить одного отдельного чиллера с водяным охлаждением. Как только потребности в охлаждении возникают у нескольких агрегатов и технологических процессов, с экономической точки зрения целесообразнее перейти к централизованной системе.

Техническое обслуживание, обеспечивающее эффективную работу центрального чиллера

Централизованные установки проще обслуживать, чем парк небольших агрегатов, но и они требуют тщательного ухода:

• Следите за чистотой градирни. Загрязненный наполнитель башни и форсунки приводят к повышению температуры конденсатора и снижению его эффективности. Это является причиной #1 энергопотерь на центральной станции.
• Следите за температурой охлажденной воды. Если температура подаваемой жидкости постепенно повышается при отсутствии изменений в технологическом процессе, это означает, что что-то загрязняется — очистите систему, пока это не обошлось вам дорого.
• Проверьте уровень заправки хладагентом. Недостаточный заправки заставляет чиллер работать с большей нагрузкой. Утечка — это механическая неисправность, которую нельзя игнорировать.
• Контролируйте качество воды. Накипь в испарителе и трубопроводах препятствует теплообмену и снижает его эффективность. Необходимо проводить очистку воды и поддерживать систему в чистом состоянии.
• Проведите балансировку и очистку трубопроводов. С течением времени в контурах может наблюдаться смещение расхода. Периодические проверки расхода и промывка трубопроводов позволяют обеспечить стабильное охлаждение каждого станка.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: В каких случаях целесообразно создание центральной холодильной установки?
Как правило, это возможно, когда у вас есть достаточное количество оборудования — примерно от пяти до десяти прессов или более — и достаточное разнообразие нагрузок, чтобы централизованная система могла выравнивать пиковые нагрузки. Если у вас работает очень мало оборудования или преобладает один крупный технологический процесс, более целесообразным решением могут оказаться отдельные чиллеры.

Вопрос 2: Центральный чиллер с воздушным или водяным охлаждением?
Центральные чиллеры с водяным охлаждением, как правило, более энергоэффективны, особенно в жарком климате, но для их работы требуется градирня. Центральные чиллеры с воздушным охлаждением проще в установке и подходят для мест, где наблюдается дефицит воды или возникают проблемы с обслуживанием градирен. Выбор обычно определяется производительностью и климатическими условиями.

Вопрос 3: Какая температура охлажденной воды мне нужна?
Стандартное охлаждение пресс-формы осуществляется при температуре 10–15 °C. Для прецизионного литья может потребоваться температура 7–10 °C. Охлаждение гидравлического масла может осуществляться при более высокой температуре — 25–30 °C. Не следует чрезмерно охлаждать — каждый градус понижения температуры требует дополнительных затрат энергии.

Вопрос 4: Сколько чиллеров должно быть в центральной установке?
На большинстве предприятий эксплуатируются два или более модульных чиллера, что позволяет распределять нагрузку по этапам и отключать агрегаты для технического обслуживания без остановки производства. Точное количество зависит от пиковой нагрузки и требований к резервированию.

Вопрос 5: Каков срок службы центрального чиллера?
При регулярном техническом обслуживании качественно изготовленные винтовые чиллеры и инфраструктура установки обычно эксплуатируются от 15 до 25 лет. Чистая градирня и тщательная обработка воды являются залогом такой долговечности.

Заключительные мысли

Установка центральной холодильной станции — это серьезное решение, но для растущего предприятия по литью под давлением оно зачастую оказывается правильным. Вы заменяете ряд неэффективных и сложных в обслуживании холодильных агрегатов, установленных рядом со станками, на более чистую и эффективную техническую комнату, которая обеспечивает стабильное охлаждение каждого пресса.

Ключевыми моментами являются расчет мощности с учетом пиковой нагрузки с использованием буферного резервуара, выбор систем с водяным охлаждением в жарком климате, а также проектирование с учетом резервирования и поэтапного управления. Если это сделать, центральный чиллер перестанет быть источником затрат и станет «тихим двигателем» стабильного и энергоэффективного производства.