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电动冷水机、磁悬浮轴承压缩机为REDRochester-伊士曼商业园带来经济和环境效益

12月 23, 2022

Recycled Energy Development (RED) Rochester需要应对巨大的能源挑战,该公用事业公司拥有并运营伊士曼商业园的三联供供暖、制冷和电力公用事业基础设施。伊士曼商业园位于纽约州罗切斯特市,距安大略湖3英里,是一个大型创新中心,由伊士曼柯达1200英亩的摄影胶片制造园区发展而来。如今,园区占地1600万平方英尺,面积相当于277个足球场,容纳100多家企业。租户使用大量电力和多项公用事业服务,包括用于舒适和工艺冷却的冷冻水。

为在伊士曼商业园南部园区实现工艺和舒适冷却,RED Rochester采用了三台蒸汽涡轮驱动的离心式冷水机组(两台主用,一台备用)来提供43°F的冷冻水。但由于更看重降低能源成本和碳足迹,到了更换备用蒸汽涡轮冷水机的时候,RED Rochester提议使用SMARDT生产的电动冷水机。据评估,采用丹佛斯Turbocor®磁力轴承压缩机的SMARDT离心式冷水机组每年可节省65万美元的燃气费用,并减少超过23300公吨的二氧化碳排放量,可带来巨大的经济和环境效益。

选择单台大型冷水机的意义

RED RochesterIronclad Energy Partners旗下子公司,拥有并运营其120兆瓦的公用事业服务,作为一个微电网”——一个由相互连接的负载和分布式资源组成的系统,集中在伊士曼商业园的围栏内。因此,尽管位于Rochester Gas and Electric (RG&E)服务范围内,RED Rochester仍能独立做出实时的公用事业运营决策。它可以输入或输出电力,增加或减少蒸汽和电力生产,以尽可能可靠和具有成本竞争力的方式运行。RG&ERED Rochester的三代发电厂提供天然气。客户可以应用技术降耗时,RG&E还提供回扣。RED Rochester急切地研究了新的SMARDT冷水机,该冷水机承诺更有效地利用其燃气基础设施为电动制冷剂压缩机供电,而不是由蒸汽涡轮驱动的压缩机。

 自从伊士曼商业园购买并安装了新的电冷水机以来,已经过去了近20年,”RED Rochester的能源经理克Craig Avalone说,从历史上看,新的电动冷水机组的标准选择是工业用离心式冷水机组,配有一台油润滑压缩机。然而,由于我们关注能效和可靠性,我们研究了使用磁力轴承离心式压缩机的无油电动冷水机组的优势。

罗彻斯特地区H&V设备销售工程师Rob VanSkiverAvalone工程团队进行的研究印象深刻。 

 他说:他们调查了磁力轴承离心式冷水机组的总体情况,但也调查了选择多压缩机SMARDT冷水机组的具体优势。RED Rochester也接受使用一台制冷能力为2000冷吨的冷水机组,而不是最初设计的多台冷水机组。最终选择了一台SMARDT V-Class系列磁悬浮冷水机,使用R-134a制冷剂,并采用了五台丹佛斯Turbocor VTT磁悬浮压缩机和丹佛斯变频驱动器。

这一解决方案与需要两台1000吨磁力轴承离心式冷水机组的原始工作范围形成对比。经过深思熟虑,Avalone的团队意识到使用一台2000 冷吨的冷水机组有很多优势。单台大型冷水机将显著降低将冷水机装配和组装到二楼设备间的成本,以及额外的泵、管道、绝缘、电气连接、仪器和控制的费用。采用无油设计还可以消除安装和维护油润滑系统的麻烦。

当时唯一具有2000冷吨容量且采用无油设计的机器是SMARDT V-class水冷式冷水机组,”VanSkiver 说,为实现这一容量,它配备了五台丹佛斯 Turbocor VTT压缩机,每台压缩机的标称容量为400冷吨[总容量2000冷吨]

多台压缩机以可靠的模块化配置排列。单个压缩机故障不会导致制冷机停机。模块化还提高了灵活性,因为压缩机可以像多台机器一样分级运行。随着负荷降低,压缩机停止运转,将容量降低至满负荷额定值的10%。随着负载的增加,更多的压缩机开启。当所有丹佛斯Turbocor VTT压缩机与SMARDT节能器一起满负荷运行,且冷凝器水温低于设计温度时,冷水机组能够提供高达2300冷吨的容量,比额定容量高出300冷吨。较宽的容量范围使得推迟开启效率较低的汽轮机驱动的冷水机成为可能,因为额外的负载可以在寒冷的天气中由电动冷水机处理。SMARDT V-Class冷水机还采用了丹佛斯球阀、视镜、电磁阀、KVS电子抽吸调节阀和ICM电动阀来提高性能。

适应多变天气的变速操作

纽约罗切斯特的天气变化很大,邻近安大略湖带来了湿度、雨、雪、冰冻和解冻的变化。在较冷的天气里,与夏季的满负荷条件相比,冷水机组在部分负荷条件下运行。 

老式汽轮机冷水机组设计不适应大负荷变化,在部分负荷条件下性能很差;通常,需要通过热气体旁路的假负荷才能充分降低容量。这是因为老式冷水机组尺寸过大,并且使用各种提高效率所需的技术来确保足够的制冷剂和油流量。相比之下,丹佛斯Turbocor VTT压缩机使用在磁场中旋转的磁悬浮轴承,没有需要润滑的机械轴承。传统的单油润滑压缩机冷水机组在低制冷剂流量水平(喘振区域)和高流量水平(阻流区域)下的容量控制方法有限。配备多台丹佛斯Turbocor或丹佛斯变速驱动的VTT压缩机的冷水机组可以通过减少运行的压缩机数量来进一步降低容量,从而在保持可靠运行的同时实现出色的部分负荷效率。

创新的丹佛斯IntraFlow™技术增强了丹佛斯Turbocor VTT压缩机的速度和容量控制。IntraFlow扩展了工作范围,无需使用传统冷水机组所需的入口导流叶片、可变几何扩散器和热气旁路来降低容量和保持稳定性。

 伊士曼商业园的负荷是相当动态的,”VanSkiver说到,能够在较宽的负载范围内高效运行该装置,使RED Rochester能够根据需要灵活地循环切换压缩机,并有效处理全部和部分负载。SMARDT冷水机逐渐增加以处理主要负荷,直到蒸汽涡轮冷水机联机以承载该负荷。然后,它减速以比蒸汽涡轮冷却器更有效地承载部分负荷。最后,丹佛斯变速驱动器应用于新的冷冻水和冷凝器水泵,以提高整体系统性能。 

由于采用了丹佛斯Turbocor压缩机,SMARDT冷水机组可以利用寒冷的天气条件在极低的45°F冷凝水温下运行。在这些条件下,仍可实现低至0.15 kW/TR的效率和高达25的性能系数(COP)

经济和环境效益

我们决定使用一台大型磁悬浮轴承冷水机组是因为它节省了能源,降低了资金成本,还可以获得返利,”Avalone说。它让我们在两年内获得投资回报。SMARDT冷水机组因其出色的容量、调节能力以及满负荷和部分负荷性能而让我们物有所值。

RED Rochester十分关注环保,因此非常欣赏该解决方案在减少温室气体排放的同时提高盈利能力的能力。自SMARDT冷水机在2019年春天全面投入运行以来,Avalone预计每年的天然气消费量将下降2亿立方英尺。

这个数据相当于减少23300公吨的二氧化碳排放量或者说相当于减少2000辆汽车上路。

最初发布于esmagazine.com

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