چیلرهای تراکمی به عنوان اصلی ترین تجهیزات مورد استفاده در سیستم های سرمایشی و کارخانه های صنعتی شناخته می شوند. یکی از انواع ، توربوکر نام دارد که در مصارف تهویه مطبوع، برودت صنعتی و… کاربرد دارد. این نوع چیلرها با داشتن ساختمانی پیشرفته و مجهز، مزایای قابل توجهی نسبت به سایر چیلرهای تراکمی دارند. در این مقاله قصد داریم به بررسی نحوه عملکرد چیلر توربوکر و همچنین مزایا و معایب آن بپردازیم.
اگر در زمینه صنعت و تاسیسات تازه کار هستید، برای آشنایی بیشتر با اجزا و کاربردهای چیلر سانتریفیوژ توربوکر تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.چیلرهای توربوکر نسل جدیدی از چیلرهای تراکمی محسوب می شوند که به دلیل ویژگی هایی که دارند با نام چیلرهای بدون روغن نیز شناخته می شوند.
برای ساخت چیلر سانتریفیوژ توربوکر از کمپرسورهای بدون روغن مجهز به یاتاقان های مغناطیسی استفاده می کنند. این یاتاقان های مغناطیسی به شکل بلبرینگ هستند که بدون داشتن تماس مکانیکی و ایجاد اصطکاک کار می کنند. به بیانی دیگر، کمپرسور استفاده شده از نوع سانتریفیوژ و مجهز به تکنولوژی بدون اصطکاک مغناطیسی است.
در این نوع چیلرها، شفت دورانی موتور الکتریکی و پروانه کمپرسور با استفاده از انرژی میدان مغناطیسی در هوا به شکل معلق نگه داشته می شود. با در هوا ماندن این اجزا، هیچ تماسی با نشیمنگاه ایجاد نخواهد شد. تولید برج خنک کننده فرآیند پیچیده‌ای است که شامل طراحی، ساخت و مونتاژ اجزای متعددی است که نیازمند هماهنگی دقیق بین بخش‌های مختلف تولید و کنترل کیفیت است.
اجزای چیلر توربوکر
چیلر توربوکر به عنوان یکی از انواع چیلرهای تراکمی از چهار اجزای اصلی کندانسور، کمپرسور، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل یافته است. با این تفاوت که در چیلر توربوکر از نوع خاصی از کمپرسورها استفاده می شود.
این نوع کمپرسورها، خود دارای اجزای مختلفی هستند که در ادامه به اسامی آن ها اشاره خواهیم داشت. از جمله اجزای کمپرسور توربوکر عبارتند از:
- یاتاقان های مغناطیسی
- مجرای تخلیه مبرد
- سافت استارتر و VDF
- مجرای مکش مبرد
- موتور DC بدون جاروبک
- ایمپلر یا پروانه اولیه و ثانویه
- سیستم اینورتور کمپرسور
چیلر توربوکر
چیلر توربوکر چگونه کار می کند؟
نحوه کارکرد چیلر توربوکر تنها در طرز کارکرد کمپرسور سانتریفیوژ متفاوت خواهد بود. در چیلرهایی که در اجزای اصلی آن ها از کمپرسورهای معمولی استفاده می کنند، از روغن برای روان کردن تجهیزات و دستگاه های موجود در سیستم بهره مند می شوند.
ولی در چیلرهای توربوکر به علت نگه داشته شدن اجزا به کمک نیروی میدان مغناطیسی و حذف تماس مکانیکی، دیگر نیازی به استفاده کردن از روغن در کنار مبرد وجود نخواهد داشت.
در چیلرهای معمولی به دلیل استفاده از روغن به همراه مبرد، در بیشتر موارد بخشی از روغن به مبرد آغشته می شود. این مشکل در چیلرهای توربوکر از بین می رود و عملکرد چیلر ارتقاء پیدا می کند. چیلرهای توربوکر در دو نوع هوا خنک و آب خنک مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربردهای چیلر توربوکر
از چیلرهای توربوکر بیشتر در پروژه های بزرگ و وسیع برای تامین سرمایش با میزان حجم های بسیار زیاد استفاده می کنند. به دلیل بالا بودن راندمان دستگاه، می توان حجم بسیار بالایی از سرمایش مورد نیاز را بدون وارد کردن فشار اضافی تامین کرد.
از جمله مکان هایی که از چیلرهای توربوکر استفاده می کنند می توان به برج های بزرگ، هتل ها، مراکز صنعتی بزرگ، مراکز تجاری بزرگ و سایر مکان های با مقیاس بزرگ اشاره داشت.
چیلرهای توربوکر به دلایل داشتن ظرفیت های زیاد سرمایشی، بازدهی بالا نسبت به سایر چیلرها، اشغال فضای کمتر و همچنین اثرات منفی بسیار کم در محیط زیست، کاربردهای وسیعی در کشورهای بزرگ اروپایی و آمریکایی و سراسر دنیا دارند.
مزایای چیلرهای سانتریفیوژ توربوکر
عدم نیاز به روغن کاری و همچنین نبود تماس مکانیکی و اصطکاکی بین یاتاقان های چیلر، از مهم ترین ویژگی های چیلرهای توربوکر هستند. وجود این ویژگی ها باعث ایجاد مزایایی در این نوع چیلرها می شود که در ادامه به بررسی این مزایا خواهیم پرداخت.
- حذف روغن در چیلرهای توربوکر باعث افزایش بازدهی و راندمان سیستم می شود. به طوری که در چیلرهای تراکمی معمولی با مصرف روغن، حدود 4 درصد از روغن در چرخه باقی می ماند و این موضوع حدود 10 درصد از میزان راندمان را کاهش می دهد.
- با وجود میدان مغناطیسی و تعلیق اجزا در هوا و از بین رفتن تماس مکانیکی، از گرم شدن بیش از حد کمپرسور جلوگیری می شود. در این شرایط، انرژی کمتری تلف می شود.
- با حذف روغن کاری و قطعات کوچک اضافی، وزن کمپرسور کاهش پیدا می کند. در نتیجه وزن چیلر نیز تا حدود 20 درصد کمتر از سایر چیلرها می شود.
- چیلرهای توربوکر با میزان آمپری حدود 2 تا 5 آمپر شروع به کار می کنند که در اصطلاح به آن استارت نرم گفته می شود.
- حذف شدن تماس فیزیکی، مکانیکی و اصطکاک بین قطعات، باعث کاهش استهلاک چیلر و در نتیجه افزایش طول عمر آن خواهد شد.
- استفاده از موتورهای دور متغیر یا اینورتور باعث کاهش مصرف انرژی در این نوع چیلرها می شود.
- حذف تماس های فیزیکی و مکانیکی باعث حذف سر و صدای ناشی از لرزش ها و برخوردهای بین قطعات می شود و چیلر با ایجاد سر و صدای کمتر به کار خود ادامه می دهد.
معایب چیلرهای سانتریفیوژ توربوکر
چیلرهای سانتریفیوژ توربوکر در کنار مزایای قابل توجهی که دارند، برای برخی از مشتریان این سیستم ها می تواند مورد پسند واقع نشوند. کاربران معایب این نوع چیلرها را در دو مورد دسته بندی می کنند که این معایب و مشکلات عبارتند از:
- به دلیل استفاده از فناوری های نوین و تکنولوژی پیشرفته در چیلرهای سانتریفیوژ توربوکر، هزینه تهیه و استفاده از این چیلرها بیشتر از سایر چیلرهای معمولی است.
- چیلرهای توربوکر نسل جدیدی از چیلرهای تراکمی هستند و تمامی تعمیرکاران و تکنسین ها به موارد نصب، راه اندازی و همچنین تعمیر آن ها آشنایی و تجربه کافی ندارند.
چیلر توربوکر یا همان چیلر سانتریفیوژ توربوکور (Turbocor) از کمپرسورهای بدون روغن و مجهز به یاتاقان های (بلبرینگ) مغناطیسی بدون تماس مکانیکی (بدون اصطکاک) بهره می برد. در واقع کمپرسور از نوع سانتریفیوژ ولی با تکنولوژی بدون اصطکاک مکانیکی است.
شفت دورانی موتور الکتریکی و ایمپلر (پروانه) کمپرسور در حین دوران توسط میدان مغناطیسی به صورت معلق در هوا نگهداری می شود و در نتیجه هیچ تماسی با نشیمنگاه خود (یاتاقان) نخواهد داشت. قیمت پکینگ فیلمی برج خنک کننده به عوامل مختلفی مانند نوع پکینگ، اندازه پکینگ و کیفیت مواد اولیه مورد استفاده در ساخت پکینگ بستگی دارد.
در هر یاتاقان از سنسور موقعیت سنجی استفاده می شود که در هر دوران شفت ، ۱۲۰ بار اطلاعات مربوط به موقعیت شفت را به سیستم کنترلی ارسال می کند تا شفت همواره در مرکز یاتاقان مغناطیسی نگه داشته شود.
در شکل زیر مهمترین اجزای کپرسورهای توربوکر نشان داده شده که مهمترین آنها عبارتند از مجراهای ورود و خروج مبرد ، ایمپلر یا پروانه های اولیه و ثانویه ، موتور الکتریکی DC بدون جاروبک (brush less) ، یاتاقان ها یا همان بیرینگ های الکترومغناطیسی ، سافت استارتر (سیستم استارت نرم) و VFD (سیستم کنترل هوشمند دور موتور یا همان اینورتر).
همانطور که ملاحظه می کنید مبرد در دو مرحله و توسط ایمپلرهای اولیه و ثانویه فشرده می شود.تعمیر برج خنک کننده چیلر شامل اورهال، بازسازی، تعمیر و تعویض قطعات داخلی و نگهداری و سرویس کردن قطعات و تجهیزات به کاررفته در سیستم کولینگ تاور است.
تشریح مزایای چیلرهای سانتریفیوژ توربوکر
۱ . کمترین هزینه تعمیر و نگهداری و بیشترین طول عمر کمپرسورهای توربورکر (به خاطر حذف اصطکاک مکانیکی بین قطعات) در مقایسه با سایر کمپرسورها
۲ . وزن کم و ابعاد کوچک (وزن کمپرسورهای توربوکر در مقایسه با انواع اسکرو و پیستونی و در ظرفیت های برابر حدودا یک پنجم یا ۲۰ درصد است)
۴ . عدم وجود روغن در مدار کمپرسور و حذف کامل آن
۵ . افزایش راندمان کمپرسور به علت استفاده از یاتاقان های مغناطیسی و حذف اتلافات اصطکاکی
۶ . کنترل هوشمند و دیجیتالی یاتاقان های مغناطیسی ، شیرهای انبساط ، پاور و تمامی قطعات برقی چیلر توربوکر
۷ . قابلیت کارکرد با سرعت های دورانی بسیار بالا از ۱۶,۰۰۰ تا ۵۰,۰۰۰ دور بر دقیقه (چیلرهای ساتریفیوژ هر چه سرعت دورانی بالاتری داشته باشند در شرایط بهینه تری کار می کنند)
۹ . افزایش قابل توجه راندمان چیلر توربوکر در مقایسه با چیلرهای سانتریفیوژ معمولی در حالت های کم باری (مهمترین مشکل کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولی کاهش راندمان آن در حالت های کم باری که دور ایمپلر (پروانه) کاهش پیدا می کند ، است ولی در توربوکر با افزایش حداقل دور کاری کمپرسور ، استفاده از اینورتر و همچنین استفاده از دو ایمپلر برای فشرده سازی مبرد در دو مرحله ، این مشکل برطرف شده است)
۱۰ . استارت بسیار نرم (کمپرسورهای توربوکر تنها به ۲ تا ۵ آمپر جریان برق در حین استارت نیاز دارند که در مقایسه با سایر کمپرسورها که حدودا ۵۰۰ تا ۶۰۰ آمپر جریان در حین استارت از مدار پاور می کشند ، بسیار کمتر است. این امر موجب کاهش حداکثر توان مورد نیاز و نیز کاهش ظرفیت ، اندازه و هزینه ژنراتور بکاپ می شود)
۱۱ . صدای کارکرد و ارتعاش بسیار کم کمپرسورهای توربوکر (چون هیچ گونه تماس مکانیکی بین قطعات متحرک وجود ندارد) و در نتیجه کاهش صدای کاری چیلر
۱۲ . قابلیت کنترل ظرفیت چیلر از ۱۵ تا ۱۰۰ درصد توان کل با کمپرسور توربوکر اینورتر
در شکل زیر نمونه ای از چیلر تراکمی آب خنک مجهز به کمپرسورهای توربوکر نشان داده شده است.