Каскадные холодильные установки на СО2
Ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины и установки
Опросный лист для заказа
В статье представлены примеры использования каскадных холодильных установок на фармацевтических, пищевых и химических предприятиях, где к надежности работы этого оборудования предъявляются высокие требования.
Ультранизкотемпературные каскадные холодильные машины и установки
Опросный лист для заказа
АВТОР: ВИКТОР ВЕЛЮХАНОВ (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР ООО «ФРИГОТРЕЙД»)
Ультранизкотемпературные каскадные холодильные установки используются для энергоэффективного охлаждения камер глубокой заморозки, сублимационной сушки, технологического оборудования предприятий химической и фармацевтической промышленности, а также в качестве систем холодоснабжения низкотемпературных климатических испытательных камер различных машиностроительных предприятий.Каскадные холодильные установки состоят из двух или трех каскадов (холодильных контуров с различными хладагентами, связанными друг с другом через промежуточные теплообменники) и используются для охлаждения жидкостей до -80°С с помощью двухкаскадных установок и до -100°С с помощью трехкаскадных установок.
Наибольшую востребованность на холодильном рынке получили двухкаскадные холодильные установки, в которых верхний каскад охлаждает конденсатор нижнего каскада, а нижний охлаждает промежуточный теплоноситель в испарителе.
В верхнем каскаде холодильной установки, как правило, используется хладагент R507A, а в нижнем — хладагент высокого давления типа R23 или аналогичный ему. Конденсатор верх него каскада, как правило, с водяным охлаждением, но возможно также и исполнение с воздушным охлаждением.
При температурах промежуточного теплоносителя ниже -40°С каскадная холодильная машина обладает исключительной энергоэффективностью по сравнению с обычными одноступенчатыми установками.
Каскадная холодильная установка при низких температурах кипения хладагента (ниже -50°С) всегда эффективней и выгодней двухступенчатой установки, т.е. ее размеры и масса меньше, ресурс, надежность, холодильный коэффициент (СОР) и общий КПД выше. Преимущества каскадной холодильной машины перед двухступенчатой установкой значительно растут при снижении температуры кипения нижнего каскада. Это обусловлено свойствами хладагентов высокого давления, которые используются в нижних каскадах холодильных машин:
- вследствие больших абсолютных значений давления всасывания и малого отношения давлений объемные и энергетические коэффициенты (КПД) повышаются; это приводит к снижению энергетических затрат и повышению экономичности каскадной холодильной установки;
- благодаря большим абсолютным значениям давления всасывания и малому отношению давлений, снижается термическая нагрузка на масло и механическая нагрузка на узлы трения компрессора, что увеличивает надежность и ресурс его работы, а также позволяет получать значительно более низкие температуры, чем на двух- и трехступенчатых установках.
Ступенчатая система охлаждения хладоносителя до -80°С на химическом предприятии
Производством двухступенчатых и каскадных холодильных установок компания «Фриготрейд» занимается с 2002 г. Первый проект, где наши специалисты спроектировали и изготовили каскадные холодильные установки, появился в 2004 г и был заказан известным нам крупным химическим предприятием в Красноярском крае. Зная предыдущий опыт совместной работы наших сотрудников над системами охлаждения в космической отрасли, фирме была поставлена задача спроектировать, изготовить и запустить в эксплуатацию на этом предприятии мощную ступенчатую систему низкотемпературного охлаждения специальной жидкости до -80°С для технологического оборудования по производству кристаллов полупроводникового кремния.Разработанная и изготовленная нами система холодоснабжения для этого проекта состояла из шести установок. Первые две установки на винтовых компрессорах холодопроизводительностью 230 кВт охлаждали жидкость до температуры -15°С, две другие установки на винтовых компрессорах холодопроизводительностью 85 кВт продолжали ее охлаждение до -40°С. После этого с помощью каскадных холодильных установок на поршневых компрессорах холодопроизводительностью 13 кВт температура жидкости доводилась до -80°С.
Две каскадные холодильные установки для охлаждения хладоносителя до температуры -80°С на химическом производстве в Красноярском крае
Две из четырех установок предварительного охлаждения жидкости на винтовых компрессорах для химического предприятия в Красноярском крае
После окончания пусконаладочных работ вся трехступенчатая система охлаждения жидкости была передана в 2005 г в эксплуатацию и на обслуживание специалистам предприятия.Поставка каскадной холодильной установки охлаждения жидкости для химического завода в Московской обл.
Завод является многопрофильным предприятием, выпускающим более 300 000 тонн крупнотоннажной химии (гипохлорид натрия и пр.) и новых современных реагентов малотоннажной химии. Этому предприятию был поставлен каскадная холодильная установка серии FW Фригодизайн® с водяным конденсатором для охлаждения низкотемпературного хладоносителя с температуры на входе -47°С до температуры на выходе -50°С.Данная установка выполнена на двух поршневых компрессорах, при этом каждый работает с частотным преобразователем привода. Холодопроизводительность установки при температуре кипения -56°С составляет 58 кВт.
Для контроля работы и управления установкой была смонтирована система мониторинга с выносной графической панелью. Заказчику передан комплект необходимой эксплуатационно-технической документации.
Каскадная холодильная установка Фригодизайн®
Шкаф управления каскадной холодильной установкой Фригодизайн® с частотными преобразователями привода компрессоров
Модернизация установки сублимационной сушки на АО «Рафарма»
Многолетнее сотрудничество компании «Фриготрейд» с известными фармацевтическими предприятиями по изготовлению систем холодоснабжения, как для производства, так и для хранения лекарственных препаратов, в том числе двухступенчатых и каскадных установок для сублимационной сушки, явилось одним из решающих факторов в получении заказа на модернизацию системы холодоснабжения импортной установки сублимационной сушки Tofflon Lyophilizer Lyo-5 для «Рафарма» в Липецкой области.
Предприятие является многопрофильным научнопроизводственным комплексом по производству антибиотиков и противоопухолевых препаратов в соответствии со стандартом GMP. Целью модернизации являлось снижение температуры сублимационной сушки таблеток путем снижения температуры силиконового масла на выходе испарителя холодильной установки до -60°С. Основными техническими требованиями к новой каскадной холодильной установке были:
установка должна обеспечивать температуру силиконового масла на выходе испарителя от -45°С до -60°С; а также обеспечивать температуру конденсатора водяных паров до -70°С; максимальная потребляемая мощность нового каскадной холодильной установки не должна превышать максимальную потребляемую мощность входящего в состав установки сублимационной сушки старой двухступенчатой холодильной установки на базе поршневых компрессоров Copeland.
Каскадная холодильная установка для АО «Рафарма»
Каскадная холодильная установка Фригодизайн® выполнена на поршневых полугерметичных холодильных компрессорах Bock (Германия) с частотным преобразователем на электродвигателе компрессора нижней ступени, что позволяет плавно регулировать производительность компрессора за счет изменения частоты вращения вала в диапазоне от 25 до 70 Гц.Специалистами «Фриготрейд» проведен демонтаж старой двухступенчатой холодильной установки, входящего в состав сублимационной установки, на его место был установлена новая каскадная холодильная установка Фригодизайн®, после чего новый шкаф холодильной установки был подключен к шкафу управления установки сублимационной сушки. Проведены пусконаладочные работы и проверочный запуск в эксплуатацию.
Каскадная холодильная установка для камеры сублимационной сушки
Для крупнейшего российского производителя иммунобиологических лекарственных препаратов завода «Пермский НПО «Биомед» (филиал ФГУП НПО «Микроген» Минздрава России) нашей компанией была изготовлена каскадная холодильная установка для камеры сублимационной сушки с температурой в камере от -50°С до -60°С.
Каскадная холодильная установка для камеры сублимационной сушки
Установка выполнена на двух поршневых компрессорах немецкой фирмы Bock GmbH c температурой кипения в нижнем каскаде -70°С. С целью снижения энергопотребления и обеспечения высокой точности регулирования температуры в камере электродвигатели компрессоров были оснащены частотными преобразователями.Каскадная холодильная установка для низкотемпературного (-55°С) комплекса хранения кисломолочных бифидокультур
Энергосберегающая каскадная холодильная установка Фригодизайн® на базе четырех поршневых компрессоров, работающих на хладагентах R507A и R23, обеспечивает температуру в низкотемпературной (-55°С) камере объемом 900 м3 хранения кисломолочных бифидокультур ультранизкотемпературного комплекса, построенного и оснащенного специалистами «Фриготрейд» в 2012 г в г. Чехове Московской обл. для компании PNK-Group.
В качестве энергосберегающих опций при строительстве комплекса использованы вентилируемое подполье, охлаждение основного тамбура верхним каскадом холодильной установки, автоматические гибкие скоростные ворота и система светодиодного освещения с датчиками.
В каскадной холодильной установке смонтированы переохладитель жидкого хладагента, регенеративные теплообменники, частотные приводы компрессоров и вентиляторов. Осушка воздуха в тамбурах осуществляется отдельной энергосберегающей холодильной установкой, утилизирующей тепло основной двухкаскадной установки, что повысило ее энергоэффективность.
Расчеты и практические замеры энергопотребления показали, что использование всех энергосберегающих опций, реализованных в этом проекте, позволило получить при эксплуатации данной двухкаскадной установки экономию электроэнергии до 35%.
Наши специалисты постоянно работают над повышением энергоэффективности и технологичности создаваемых систем холодоснабжения, в том числе и каскадных холодильных установок. На многие технические решения нашей фирмы выданы патенты на изобретения и полезные модели.
* * *
Большое количество каскадных холодильных установок было изготовлено специалистами нашей фирмы для низкотемпературных и климатических камер испытания автотранспорта, в том числе большегрузного, узлов подвижного состава железнодорожного транспорта и ряда других задач. Но это уже тема другой статьи, которая обязательно появиться на страницах журнала «Империя холода».Прочитать или скачать (в формате pdf), текст этой статьи из журнала Империя Холода №1(106), 2021г
Приведён пример использования многокомпрессорной установки ФРИГОДИЗАЙН® в контейнерном исполнении для холодоснабжения четырёх плиточных скороморозильных аппаратов с оттаиванием горячим газом на одном из крупнейших российских птицеперерабатывающих комбинатов. 
Приведены примеры использования компрессоров и компрессорных агрегатов MYCOM в системах холодоснабжения, спроектированных и сданных в эксплуатацию специалистами ООО «Фриготрейд» в ходе модернизации или технического перевооружения ряда российских предприятий. 
В статье приведен пример модернизации существующей на предприятии климатической термобарокамеры, а также кратко представлены климатические испытательные камеры, изготовленные и сданные в эксплуатацию в последние годы предприятием «ФРИГОТРЕЙД». 
В статье представлена низкотемпературная контейнерная установка с встроенными насосными агрегатами, изготовленная ООО «Фриготрейд» для одного из предприятий Якутии. 
По ТЗ Заказчика требовалось выполнить ремонт и модернизацию бароклиматической камеры
Рекомендуем ООО «Фриготрейд», как производителя качественного холодильного оборудования, ответственного и надежного исполнителя монтажных и пуско-наладочных работ. 
Можем смело рекомендовать ООО «Фриготрейд» как профессионального и надёжного партнёра в области промышленного охлаждения. 
Весной 2024 года специалисты ООО «Фриготрейд» завершили пусконаладочные работы и запустили автоматическую эксплуатацию, низкотемпературную контейнерную холодильную машину для заморозки тела плотины гидроузла на реке. 
