(Предварительная презентация проекта)

Архитектура новой компрессорной системы:

Разработка компрессорной архитектуры для производства серийных решений на базе 100 кВт-ного электродвигателя с

газодинамическими опорами ротора.Опытное производство и экспериментальная отработка

модели холодильного центробежного компрессора.

Руководитель темы: А.Н. Паркин Дата: 13.11.2013

• Фреоновые холодильные машины на винтовых и турбокомпрессорах;

• Аммиачные холодильный машины на винтовых компрессорах с

малой заправкой;

• Центральные и автономные кондиционеры;

• Системы термостатирования;

• Специальный холодильные машины и энергетические установки

(бромисто-литиевые, пароэжекторные);

• Транспортные климатические системы.

УХМ-1 НА БАЗЕ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА ВБ30

МАШИНА ХОЛОДИЛЬНАЯ 23МКТ50-2-3С

МАШИНА ХОЛОДИЛЬНАЯ 22МКТ50-2-3-С

ПРОДУКТОВАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ

Видение проектного результата

Требования «снаружи»

Решение «внутри»

Для осуществления процесса необходимо

Средство формирования решения «внутри» по «внешним» требованиям

Видение проектного результатаДиапазон возможных применений решения,

Группы требований,Сегменты рынка

Требования конкретного

Заказчика

Набор осуществимых в рамках архитектуры конструкций

Архитектурное решение

Модель для конкретного

Заказчика

Требования другого Заказчика

Модель для другого Заказчика

Именование проектного результатаДиапазон возможных применений компрессора,

Группы требованийСегменты рынка«Компрессор»

Шифр: БЦКЛ-100

Требования конкретного

Заказчика

Набор осуществимых в рамках компрессорной архитектуры конструкций – Набор моделей компрессоров

Компрессорная архитектура

Шифр: БЦКЛ-100-1234

Модель для конкретного

Заказчика

Шифр: БЦКЛ-100-5678

Требования другого Заказчика

Модель для другого Заказчика

(Модель компрессора)

(Техническое задание)

Выбор оптимальной архитектуры

Диапазон возможных применений решения, требований и т.п.

Набор осуществимых в рамках архитектуры конструкций – Моделей компрессоров

Архитектурные решения

… который обеспечивал бы удовлетворение моделями максимально широкого круга функциональных требований, …

… при минимальном количестве моделей.

Задача оптимального выбора архитектуры сводится к отысканию такого её варианта, …

Артефакты разработки архитектуры безмасляного центробежного

компрессора с прямым электроприводом

1. Элементы архитектуры:

Высокоскоростной электропривод

Безмасляные подшипники

Система управления высокоскоростным электроприводом

Элементы проточной части центробежного компрессора

Корпусные элементы

Прорабатываются в объёме пространственных моделей, интерфейсов, основных зависимостей

2. Компоненты и взаимосвязи:

Принципиальные схемы

Газодинамические и тепловые расчёты

Пространственные, компоновочные решения

Артефакты разработки архитектуры безмасляного центробежного

компрессора с прямым электроприводом

3. Размещение:

Исполнители работ

Рынки сбыта

Артефакты разработки архитектуры безмасляного центробежного

компрессора с прямым электроприводом

Изготовители элементов

Переход к разработке:

Рабочей документации

Изготовлению элементов

Работам отдельных специалистов

Признак завершения работ по созданию новой архитектуры

Основные стадии достижения результатов проекта

Диапазон возможных применений решения,Группы требований,

Сегменты рынка

Набор осуществимых в рамках архитектуры конструкций – Моделей компрессоров

Архитектурное решение Результаты R&D стадии проекта

Результаты инжиниринговой стадии проекта

Результаты R&D стадии проекта- Параметризованная 3D-модель на

изменяемые элементы компрессорной архитектуры:

Электродвигатель, узлы опор ротора, система управления, преобразователь частоты

Элементы проточной части компрессора: рабочие колёса, диффузоры, направляющие лопаточные аппараты, обратные

направляющие аппараты, сборные камеры и т.п.

- РКД на унифицированные элементы компрессорной архитектуры:

Результаты R&D стадии проекта

- Расчётная модель для определения геометрических параметров изменяемых элементов компрессорной архитектуры

Изготовление газодинамических (лепестковых) подшипников, рабочих колёс и т.п.

- Шаблоны технологии изготовления, сборки, наладки ответственных элементов и компрессора в целом

Элементы проточной части компрессора: рабочие колёса, диффузоры, направляющие лопаточные аппараты, обратные

направляющие аппараты, сборные камеры и т.п.

Результаты R&D стадии проекта

- Шаблоны документации испытаний и приёмки

- Отчёт по «экономическим» параметрам разработки

- Принципиальные схемы конструктивных решений, алгоритмы работы системы управления

- Оценка времени выпуска экземпляра в разработаной архитектуре

Результаты инжиниринговой стадии проекта

- Приложение разработанной компрессорной архитектуры к целевой модели:

- Создание прототипа модели серийного холодильного компрессора

- Испытания прототипа модели серийного холодильного компрессора

- Выпуск рабочей документации для производства и испытаний компрессора

против

TТ350 БЦКЛ-100

Что общего?Решения имеют схожие формулировки в функциональном описании:

безмасляные, высокоэффективные, центробежные, компрессорные и т.д.

Танк Т-72 «Урал»

Десятки модификаций, тысячные тиражи выпуска, но функционально танк остаётся танком.

Унифицированная тяжёлая платформа «Армата»

Тяжёлая гусеничная платформа для создания ОБТ, БМП, БТР, САУ, БРЭМ и т. д.

Вчера

Сегодня

Безмасляный высокоэффективный двухступенчаный центробежный холодильный (фреоновый) компрессор с прямым приводом от встроенного электродвигателя на активных магнитных опорах, с регулированием по частоте и закрутке потока на входе в первую ступень, для экономайзерных циклов

Безмаслянная высокоэффективная

«компрессорная архитектура», на базе 100кВт-ного

встроенного электродвигателя с частотным регулированием,

на «пассивных» газодинамических опорах, с возможностью реализации

процессов одно- и двухступенчатого сжатия, в

том числе с промежуточным подводом газа, для работы в

экономайзерном цикле холодильной машины.

Безмасляный Безмасляная

Высокоэффективный Высокоэффективная

Центробежный компрессор(частный случай компрессорной системы)

Компрессорная архитектура

С прямым приводом от ~100 кВт-ного встроенного электродвигателя

С частотным регулированием производительности

Фреоновый (R134a, R1234yf)(частный случай газового)

Газовая (R134a, R1234yf, насыщенные углеводороды, их

смеси, неагрессивные газы и т.д.)

Двухступенчатого сжатия с промежуточным подводом пара

Одно- или двухступенчатого сжатия, в зависимости от задачи, с

подводом пара во вторую ступень

На активных магнитных подшипниках («цифровое решение», сложно, дорого, ненадёжно по причине обилия электроники, датчиков и т.п.)

На «пассивных» газодинамических подшипниках

(«аналоговое решение», высокотехнологично, но экономично,

надёжно, при отработке технологии)

Расход (куб.м/ч, кг/с и т.п.)

Нап

ор

(пер

епад

дав

лен

ий -

ба

р)

Изолинии КПД

Изолинии частоты

Гран

ица

запи

рани

я

Гран

ица

пом

паж

а

Оптимальная точка

Напорно – расходная характеристика центробежного компрессора

Существенное расширение рабочего диапазона без изменения геометрии

проточной части практически невозможно

Универсального решения не

существует, возможно только максимально

унифицированное

Изолинии частоты

Изолинии КПД

Гран

ица

запи

рани

я д

ля

ком

прес

сор

ной

архи

тект

уры

Гран

ица

пом

паж

а д

ля

ком

прес

сорн

ой а

рхит

екту

ры

Расход

Нап

ор

«Дожимной компрессор»

«Газодувка»

«Холодильный компрессор»

Границы рабочей зоны показаны условно, для компрессорной

архитектуры. Для каждой модели границы обычные.

Гран

иц

а п

ом

паж

а д

ля

мо

дел

и

ком

пр

ессо

рн

ой

ар

хите

ктур

ы

Гр

ани

ца

зап

ир

ани

я д

ля

мо

дел

и

ком

пр

ессо

рн

ой

ар

хите

к тур

ы

«Дожимной компрессор»

«Холодильный компрессор»

«Газодувка»

Модели одной компрессорной архитектуры:БЦКЛ-100

БЦКЛ-100-123 БЦКЛ-100-789БЦКЛ-100-456

Более широкий диапазон рабочих условий даёт возможность осуществить:

- Холодильную машину на отрицательные температуры с водяным охлаждением конденсатора

- Тепловой насос для средней полосы, для работы при температурах до минус 5С

- Дожимной компрессор для установок фракционирования ПГ и ПНГ

Все перечисленные решения осуществляются без потери достоинств применения центробежных компрессоров:

- Высокая эффективность

- Отсутствие необходимости регулярного обслуживания

- Компактность оборудования

- Низкие уровни шума и вибрации

- Низкотемпературную холодильную машину, на уровень температур до минус 150 С.

Изолинии частоты

Изолинии КПД

Гран

ица

запи

рани

яГран

ица

пом

паж

а

Расход

Нап

ор

Оптимальная точка

ТК-0,35VG

Оптимальная точка

DTC TT350

При равной потребляемой

мощности

Следствие более

высокого КПД

В частности, для модели

холодильного компрессора, в

качестве иллюстрации

примера воплощения предлагаемой

компрессорной архитектуры.

Возвращаемся к анализу

состояния по чеклистам

(Предварительная презентация проекта)

Тема НИОКР:

Архитектура новой компрессорной системы:

Руководитель темы: А.Н. Паркин Дата: 13.11.2013

Спасибо за внимание!

Вопросы приветствуются.