Холодильная установка для заморозки грунта дамб в условиях Крайнего Севера

В статье представлена низкотемпературная контейнерная установка с встроенными насосными агрегатами, изготовленная ООО «Фриготрейд» для одного из предприятий Якутии. Установка предназначена для охлаждения хладоносителя, циркулирующего в трубопроводной системе, обеспечивающей заморозку грунта защитной дамбы водохранилища в летнее время. 

В конце 2023 года специалисты ООО «Фриготрейд» изготовили контейнерную низкотемпературную установку, предназначенную для заморозки грунта дамбы по берегу водохранилища, возведенной на одной из рек Якутии в условиях вечной мерзлоты. Эта дамба защищает расположенный рядом с берегом комплекс подземных шахт предприятия по добыче полезных ископаемых. Мировое потепление климата за последние годы показало, что в летний период земля оттаивает на большую глубину, поэтому возникает необходимость захолаживать дамбы, расположенные там, где шахты, карьеры для добычи полезных ископаемых или проживают люди.

Сборка холодильной установки в сборочном цехе ООО «Фриготрейд»

Перед нашим предприятием была поставлена задача спроектировать низкотемпературную контейнерную холодильную установку для охлаждения хладоносителя, циркулирующего в трубопроводах системы заморозки грунта дамбы, установленных вдоль берега водохранилища. Весной 2024 года мы завершили монтажные и пусконаладочные работы и запустили систему в эксплуатацию. 

Собранная холодильная машина перед установкой её в контейнер

Низкотемпературная холодильная машина ФРИГОДИЗАЙН^® с тремя винтовыми промышленными компрессорами спроектирована для эксплуатации на открытом воздухе в исполнении УХЛ1 и предназначена для захолаживания хладоносителя с целью поддержания заданного температурного режима в контуре потребителя холода заказчика при соблюдении следующих условий: 

• температура окружающего воздуха при эксплуатации (рабочее) от -60 до +40°С; 
• температура окружающего воздуха при эксплуатации (предельное рабочее) от -70 до +45°С; 
• относительная влажность (среднегодовое значение) 75% при +15°С; 
• относительная влажность (среднегодовое значение) 85% при -6°С; 
• относительная влажность (предельное значение) 100% при 25°С; атмосферное давление от 84 до 106 кПа; 
• электропитание должно соответствовать ГОСТ 29322-2014 (400В±10% В, трёхфазное, 50±0,5 Гц). 

Насосный агрегат на общей раме с компрессорами после установки в контейнер 

На общей раме с компрессорами установлено два кожухотрубных конденсатора, двухконтурный кожухотрубный испаритель, два пластинчатых паяных теплообменника, две насосных станции, каждая с двумя одноступенчатыми вертикальными центробежными насосами и вентиляторный охладитель жидкости, установленный на крыше контейнера. Контейнер оборудован системой автоматической пожарной сигнализации и датчиком загазованности воздуха (датчик контроля утечек хладагента). 

14 регуляторов скорости вращения вентиляторов охладителя жидкости, установленного на крыше контейнера 

Вентиляторный охладитель жидкости выполнен с 14-ю вентиляторами диаметром 910 мм., привод каждого оснащён соответствующим регулятором для плавного регулирования скорости вращения. 

Всё оборудование, кроме вентиляторного охладителя жидкости, установлено внутри 40-футового контейнера, обшитого внутри теплоизоляцией (панели PIR толщиной 100 мм.) с одностворчатыми распашными воротами, с утепленным полом, сверху покрытым алюминиевым квинтетом. 

Система управления холодильной машиной включает щит управления компрессорным агрегатом и двумя насосными станциями, силовой щит управления и щит управления бытовыми системами контейнера (приточно-вытяжная вентиляция, освещение, отопление). 

Один из шкафов управления холодильной установки

Размещение электрических шкафов управления внутри контейнера 

Гидравлическая схема установки включает два независимых фреоновых холодильных контура и два гидравлических контура, где в качестве хладоносителя используется 60%-ный водный раствор этиленгликоля, контур конденсаторов и охладителя жидкости с насосным агрегатом и контур испарителя и потребителей холода также со своим насосным агрегатом. 

Системой управления холодильной установки предусмотрено два режима работы «Летний» и «Зимний». Выбор режима осуществляется вручную оператором в зависимости от температуры окружающего воздуха. 

«Летний» режим работы включается при температуре воздуха выше -32°С. В этом режиме охлаждение хладоносителя (60%-ный водный раствор этиленгликоля), поступающего к потребителю для захолаживания дамбы, осуществляется в межтрубном пространстве испарителя холодильной установки, в которой работают компрессорный агрегат и насосный агрегат, обеспечивающий циркуляцию хладоносителя между конденсаторами и воздушным охладителем жидкости. 

Также работают насосы, обеспечивающие циркуляцию хладоносителя в контуре, связывающим испаритель холодильной установки и контур захолаживания дамбы. В этом случае охлаждение хладоносителя, поступающего к потребителю, осуществляется в межтрубном пространстве испарителя холодильной установки. 

В «Зимнем» режиме работы не работают компрессорный агрегат и насосный агрегат, обеспечивающий циркуляцию хладоносителя между конденсаторами холодильной установки и охладителем жидкости. В этом режиме работает насосный агрегат в гидравлическом контуре, связывающим воздушный охладитель жидкости с контуром захолаживания дамбы. Охлаждение хладоносителя осуществляется в воздушном охладителе жидкости за счёт низкой температуры окружающего воздуха. Температура хладоносителя на выходе из этого вентиляторного охладителя жидкости, поступающая к потребителю, поддерживается на уровне заданной уставки за счёт изменения скорости вращения его 14 вентиляторов. 

Современная система управления данной холодильной установки выполнена на основе свободно программируемого контроллера, что предоставляет большую гибкость и возможность легко адаптировать настройки под конкретные нужды. 

В сравнении с установкой, уже несколько лет работающей у данного заказчика, предложенная нашими специалистами система управления демонстрирует существенно лучшие результаты в плане эффективности и стабильности поддержания температур. Сенсорная панель оператора с диагональю 15 дюймов и высоким разрешением FullHD значительно упрощает управление. Информативный и удобный интерфейс способствует повышению производительности и снижению временных затрат на обучение персонала, рабочие процессы управления холодильной установкой стали более интуитивно понятными и удобными. 

Сенсорная панель оператора холодильной установки 

Наша система управления на ПЛК позволяет реализовать детальную диагностику системы в реальном времени, что упрощает поиск и устранение неисправностей, обеспечивает оперативный мониторинг работы оборудования. Существенное снижение энергопотребления также является важным преимуществом новой установки, позволяющей сократить эксплуатационные расходы.

Холодильная установка после подключения к трубопроводам захолаживания дамбы

Холодильная установка сдана в эксплуатацию

Отмечу, что в 2022 году специалисты ООО «Фриготрейд» для российского предприятия, занимающегося строительством подземных сооружений и фундаментов, спроектировали, изготовили и запустили в эксплуатацию климатическую камеру с рабочим объёмом свыше 30 м³ для проведения непрерывных испытаний и исследований мерзлых грунтов длительностью в нескольких месяцев. 

Прочитать об этом можно на нашем сайте в разделе «Наши публикации в СМИ» в статье Климатические камеры для теплотехнических испытаний строительных ограждающих конструкций, журнал «Империя холода», май, 2022 год. 

АВТОР: ВИКТОР ВЕЛЮХАНОВ (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР ООО «ФРИГОТРЕЙД») 

* * *

Подробно с перечнем реализованных проектов «Фриготрейд» можно познакомиться на сайте в разделе «Выполненные проекты». Если вам необходима консультация по подбору холодильного оборудования — обращайтесь в московский офис компании.

Прочитать или скачать (в формате pdf), текст этой статьи из журнала Империя Холода