3.4 Anvendelse af propananlæg:Som det fremgår tidligere i dette afsnit, er anvendelsen af trykbærende udstyr et nationalt anliggende, og her gælder Bekendtgørelse 746. Enheden skal derfor anmeldes til Arbejdstilsynet med kopi af konstruktionsgrundlag. Desuden er der følgende oplysninger, der skal leveres med anlægget: Anlægget skal være forsynet med et passende antal drifts- og vedligeholdelses-vejledninger, der giver anvisninger på, hvordan systemet skal serviceres. Desuden skal vejledningerne indeholde oplysninger om de forholdsregler, der skal tages i tilfælde af nedbrud eller lækager. Alle vejledninger skal af fabrikanten eller installatøren være udfærdiget på dansk. Manualerne skal mindst indeholde følgende informationer, såfremt de skønnes relevante:
3.4.1 MaskinkortMaskinkort skal indeholde følgende informationer:
3.5 CO2-anlæggetStilstandstrykket (mætningstrykket) ved f.eks. 25°C vil være ca. 64 bar, hvilket er et meget højt tryk, at dimensionere anlægget efter. Der er flere forskellige måder at dimensionere anlægget på, således at et lavere designtryk kan opnås. I dette tilfælde er valgt et system, hvor kølemidlet blot blæses af til omgivelserne, hvis trykkene overstiger de tilladte grænser. Det forventes, at anlægget er i drift hele tiden, således at trykket i CO2-anlægget hele tiden holdes under disse grænser.
Maksimalt tryk på højtrykssiden er 32 bar. En højtrykspressostat sikrer kompressor mod for højt afgangstryk. Sikkerhedventiler sikrer endvidere kompressoren mod for høje tryk (19/32 bar).
For CO2-anlægget er der relativt større tryktab, men omsat til grader er tryk-tabene små. For hhv. væske-, suge- og trykledning er tryktabene ca. 0,11 bar (0,15K), 0,35 bar (0,8K) og 0,01 bar. Som det ses, er tryktabet selv ved anvendelse af små rørdimensioner lille. Imidlertid er det også varmeindtrængningen fra omgivelserne, der giver de største problemer i forbindelse med CO2-anlægget. Receiveren og væskeledningerne arbejder ved ca. 10°C, hvilket kan give store problemer mht. varmeindtrængning og manglende underkøling. På sådanne anlæg med lange rørstrækninger (f.eks. 20 m) skal tryktabet holdes under 0,1K, og med omkring 30 mm isolering kan opvarmningen af CO2-væsken holdes nede på ca. 0,7K. Dette kan være tilstrækkeligt til at undgå flashgas før ventilerne. Alternativt kan der monteres en veksler i hvert møbel. 3.6 BrineanlægBrinekredsen reguleres af en pumpe, som p.t. kører med konstant flow. Den totale udbredelse af hovedkredsen er 30 m. Tryktabet i hhv. fremløb og retur ligger omkring 0,7 bar, mens tryktabet i de anvendte varmevekslere med brine ligger mellem 0,2 og 0,4 bar. Tryktabet i delstrengene (rør, ventiler og veksler) ligger mellem 0,3 og 0,5 bar. Der er i brinekredsen monteret strengreguleringventiler ASV-PV og ASV-I fra Danfoss. Ventilerne skal sikre ensartet trykfald over de enkelte delkredse. Problemet med "skæv" belastning på delstrenge bliver mere udtalt på større brineanlæg. Forbindelsen mellem brineveksler i maskinrum og vekslere i møbler er udført med slanger, der er trukket gennem rør i gulvet. De kolde slanger, som ligger inde i møblerne, har i den varme sommermåned givet kondens-problemer på undersiden af møblet, hvilket resulterede i vand på gulvet. Problemet kan afhjælpes med forøget ventilation under møblerne. Figur 6: 3.7 Sikkerhed3.7.1 Sikkerhed maskinrumPropananlægget er opstillet i et maskinrum i en tæt og ventileret kasse. Kassens mekaniske ventilation, som altid er i drift, sikrer et konstant undertryk i kassen (i forhold til det omsluttende maskinrum) på 10 Pa samt en ventileret volumenstrøm på 230 m3/h. Kassen vil således kunne betragtes som en zone 2, hvor udstyrets tæthedsgrad skal svare til IP 54. Maskinrummet omkring kassen specificeres som uklassificeret område. En trykvagt (differenstrykstranducer) registrerer hele tiden, om det angivne undertryk opretholdes. Hvis dette ikke er tilfældet, afbrydes strømmen til alt ikke EEx-sikret udstyr i maskinrummet (alt udstyr ekskl. nødlys, mekanisk ventilation og trykvagt). Gennem ventilationskanalen fra kassen til omgivelserne er trykgas- og væskerør ført og forbundet til kondensatoren, der er opstillet på taget af bygningen. CO2-anlægget er opstillet i selve maskinrummet, hvorfra væske- og sugerør er forbundet til frostmøblerne. Maskinrummet er opbygget med naturlig ventilation (gitterrest ved siden af døren). Ved udslip af CO2 i maskinrummet vil gassen lægge sig ved gulvet og automatisk blive ventileret bort. Maskinrummet har endvidere monteret CO2-detektor, der registrerer CO2-gas ved 4000 ppm. Under 5000 ppm (0,1 kg/m3) påvirker CO2 ikke mennesker selv ved lang tids ophold i denne atmosfære. Med en fyldning på 6 kg skal vi således have et volumen på over 60 m3 for at ligge under denne grænse. De eneste rum, hvis volumen er mindre end 60 m3 med fare for CO2-udslip, er maskin- og frostrummet. Det er derfor valgt at installere CO2-detektorer i disse rum med tilhørende alarm.
|
Propan |
CO2 |
||||||||||||||||||||
|
|
CO2-anlægget skal stoppes og tømmes, før propananlægget stoppes, hvis
større service af propananlægget skal gennemføres! Ved stoppet propananlæg vil trykket
overstige tilladelige grænser inden for 2 til 3 timer!
Påfyldning og tømning af propan sker udendørs på taget ved tørfilteret. Propananlægget suges tomt ved pump-down og tømmes ved fyldeventil. Propan kan tømmes direkte ud i atmosfæren, men koster 250 kr./kg.
Propan påfyldes ved fyldeventil. Afgangssiden til afspærringsventilens tørfilter lukkes. Anlægget er påfyldt ca.10 kg propan. Under drift kan skueglasset anvendes til at påfylde den korrekte mængde.
CO2-anlægget stoppes og tømmes ved langsom afblæsning til atmosfæren gennem slange til omgivelserne (uden for rummet). CO2 koster 15 kr./kg og kan påfyldes igen. Tømningen skal ske langsomt, således at trykket i anlægget ikke kommer under 5,18 bar, mens der stadig er væske. Ellers dannes der tøris i anlægget.
CO2 kan og må kun påfyldes anlægget, hvis propananlægget kører korrekt (ellers kan trykket ikke holdes nede). CO2 påfyldes ved receiveren i maskinrummet (trykket her er lavere end mætningstrykket for CO2 ved stuetemperatur). Kølemidlet kan påfyldes ved stilstand af kompressor, men for at bestemme den korrekte fyldningsmængde skal kompressoren køre. I dette tilfælde anvendes skueglasset ved receiveren. Ved påfyldning under drift påfyldes kølemidlet langsomt for at undgå for høje tryk efter kompressoren.
Anvend anordning med reduktionsventil og manometre fra f.eks. Hydro Gas.
Før opstart skal man sikre sig, at de enkelte kølemiddelkredse er funktionsdygtige. Først skal brinekredsen startes op. Her er gennemskyldning og afluftning essentiel for anlægget funktion. Endvidere skal pumpen og pumpetryk kontrolleres (maskinrum).
Herefter kan propananlægget startes. Evakuering af anlægget er væsentlig samt kontrol af olieniveau i kompressor. Efter opstarten af propankompressoren kan anlægget efterfyldes. Efter at propananlægget er startet og kører korrekt, kan CO2-anlægget startes. Hvis anlægget har været trykløst, skal det evakueres, og kølemiddel påfyldes.
![]() | Service |
- | Min. 97,5% ren propan skal anvendes | ||
- | Svejse/lodde med baggas og holde anlægget rent (vakuum skal holdes ved 1,5 mbar) | ||
- | Under 50 ppm fugt i anlægget (tørrefilter og fugtindikator) | ||
- | Ventilation i rummet ved service. |
![]() | Service |
- | Min. 99,9% ren CO2 | ||
- | Lodde med baggas og holde anlægget rent (vakuum skal holdes ved 1,5 mbar) | ||
- | Under 50 ppm fugt i anlægget (tørrefilter og fugtindikator) | ||
- | Ventilation i rummet ved service |
Styringen af anlægget er bygget op om separate styringer af hhv. kompressorer og møbler. Der anvendes styringer fra Danfoss til både møbler og kompressorer. Kompressorerne styres efter konstant sugetryk. Propananlægget arbejder ved 14°C, hvilket giver en fremløbstemperatur af brinen på ca. 10°C og en kondenseringstemperatur for CO2-anlægget ligeledes på 10°C.
Møblerne styres gennem Adap-Kool regulatorer uafhængigt af køleanlægget. For møblerne kan blæsere, kantvarme og afrimninger styres. Endvidere styres kondensatorblæsere og pumpe uafhængigt af kompressorerne.
Ekspansionsventilerne til de to propanfordampere (brinekøler og kaskadeveksler) anvender deres egen regulator, hvor der udelukkende styres efter overhedningen.
![]() | Disse kompressorer styres vha. en Danfoss AKC 25H1 |
![]() | Kompressorerne styres udelukkende efter fordampertrykket (sættes som udgangspunkt til 3 bar abs. ~ -14°C) |
![]() | Propananlægget må ikke startes, uden at brinepumpen kører |
![]() | Sikkerhed i form af oliedifferens- og højtrykspressostater er tilkoblet AKC 25H1 |
![]() | Ekspansionsventilerne (propan) lukkes ved kompressorstop. |
![]() | ECO Type FCE 071C63 |
![]() | Tre kondensatorblæserene styres af AKC 25H1 via tryktransmitter og neutralzoneregulator, sætpunktet er 25°C. |
![]() | Brineveksleren styres af Danfoss AKC med ETRE-ekspansionsventil. |
![]() | Kaskade veksleren styres af Siemens Steafa ventil. |
Anlægget er monteret med Grundfos CRE 5-4 brinepumpe. Pumpen er monteret med Grundfos´ egen styring. Pumpen kan få styresignal fra differenstryktransmitter monteret i reolen eller over brineveksler.
![]() | Styres vha. AKC 25H5 med frekvensomformer VLT 2800, hvor sætpunkt for sugetryk som udgangspunkt sættes til 14 bar abs. (~ -32°C) |
![]() | Kompressoren må ikke startes, uden at propananlægget kører |
![]() | Høj- og lavtrykspressostat tilkoblet (der er ikke oliepumpe på kompressor). |
CO2-kompressoren tvangsstarter en propankompressor på halv kapacitet. Kompressorens omdrejningstal bestemmes af AKC 25 H5.
Omdrejningsreguleringen foregår via intern PI-regulator, hvor forstærkning og integrationskonstant er valgt således, at ændringen af omdrejningstal er behersket grænsende til langsom. Langsom ændring af omdrejninger på CO2-kompressor giver langsom forøgelse af kondenseringstryk, hvilket forbedrer indsprøjtningsventilens mulighed for at tilpasse overhedningen på propansiden af kaskadeveksleren.
Indsprøjtningsventilen på kaskadeveksleren er i dette tilfælde en Siemens-Staefa ventil - styret af en Siemens PolyCool-regulator. Regulatoren er en "ren" PID-regulator med overhedningssignal som procesvariabel.
Figur 7:
By-pass på kaskade
Under opstart stiger trykket på CO2-siden hurtigt. Overhedningssignalet på propansiden stiger som følge af et stort p-bånd langsommere, og CO2-kompressoren stopper på højtryk.
Det store p-bånd er en nødvendighed, da CO2 -gassen er +45°C ved tilgangen og -10°C ved afgang.
For at kompensere for stort p-bånd, indstilles differencial-leddet højt, således at forholdsvis små ændringer i procesvariablen (overhedning) giver reaktion i ventilen. Desværre reagerer ventilen også hurtigt med lukning ved mindre opkog af væske.
Konklusionen på denne unøjagtige opstartssekvens er, at regulatoren skal styre ventilen med en opsstartsrutine, som fastholder åbningsgraden på ventilen under opstart i forudbestemt tid, efterfølgende frigives PID-regulatoren til styring af ventil. Under normal drift skal regulatoren kun anvende proportionalregulering.
På den aktuelle sag er opstartsrutinen klaret med et by-pass, som vist på figur 7, hvilket ikke bliver den eneste løsning på problemet i fremtiden. Flere leverandører implementerer opstartsrutine i softwaren.
Figur 8:
Kaskadevekslerens temperaturdifferens og KA-værdi afhængig af ydelse
Som det ses, er temperaturdifferensen meget afhængig af ydelsen. Dette bliver endda forstærket ved, at vekslerens KA-værdi falder med stigende ydelse.
Mht. drift af anlæg henvises til Journal nr. 731327/99-0199: Demonstration af naturlige kølemidler i supermarkeder.
Zoneklassificering:
Det er Beredskabsstyrelsen, der suverænt afgør zoneklassificeringen i Danmark. Beredskabsstyrelsen har vurderet, at kassen er tilstrækkeligt ventileret til at holde evt. gasser nede på max. 25% af nedre eksplosionsgrænse, og der er særlig sikret ventilation, som i tilfælde af ventilationssvigt afbryder alt ikke EEx-udstyr. Dermed er kassen klassificeret som zone 2 under normal drift og som zone 1 ved svigt. Området uden for propankassen, men inden for i maskinrummet er uklassificeret. I ventilationskanalen er der zone 1 og ventilatoren skal derfor være i EEx-udførelse (Brandteknisk Vejledning nr. 19).
Ved ventilationssvigt brydes hovedafbryderen til hele køleinstallationen, dvs. møbelstyringer, lys i møbler osv. Alarmer kan dog stadig sendes fra systemet.
Systemet er sikret mod overskridelse af designtrykket på højtrykssiden med en sikkerhedsventil. Området omkring udblæsning fra sikkerhedsventilen er ligeledes zone 2-område, ventilen er placeret på taget. Afblæsningsåbningen fra udluftningsventilen på brinesystemet er også klassificeret som zone 2-område.
Zone 2 er områder, hvor der kun undtagelsesvis og da kun i korte perioder forekommer eksplosiv atmosfære. I den harmoniserede standard 60079-10 defineres korte perioder som maks. 10 timer pr. år.
El-installationen følger Elektricitetsrådets stærkstrømsbekendtgørelse kapitel 704 - Eksplosionsfarlige områder. Iflg. bekendtgørelsen skal materiel anvendt i zone 2 være mindst IP 44, overfladetemperaturen må ikke overstige 100°C og stikkontakter skal være med låg. Der er ligeledes generelle regler om beskyttelse mod farlige gnister og krav om egensikkerhed ved benyttelse af materiel i forbindelse med gasgrupperne IIA, IIB og IIC.
Kravene i Stærkstrømbekendtgørelsen til installation i eksplosionsfarlige områder læner sig op af EN 60079-14.
Propan hører til gasgruppe IIA og temperaturklasse T1 identisk med NH3.
Ved egensikkerhed forstås: en strømkreds, som både under normal drift og under fejlforhold ikke kan frembringe gnister eller opvarmning af en sådan art, at en given eksplosionsfarlig atmosfære kan antændes.
Propankonstruktionen i Fakta Beder indeholder pressostater til høj- og lavtryksovervågning, tryktransmittere til regulering af kompressorerne og olietryksovervågning. Alle disse komponenter er i direkte kontakt med propan. Komponenterne er monteret i zone 2 område (i propankassen). De fælles bestemmelser for eksplosionsfarlige områder omfatter disse dele. Kravene bliver derfor egensikkerhed for tryktransmitterne og beskyttelse mod farlige gnister mellem kontaktsæt i pressostater. Oliedifferenstrykovervågningens timerfunktion erstattes af PLC.
Pressostaterne er med dobbeltbælg, guldkontakter og IP 54 indkapsling (KP17W). Sikkerhed mod gnistdannelse opnås med EEx-godkendt impuls-isolator (fra PR), hvor spændingen til kontaktsættet ikke overstiger 8 volt.
Oliedifferenstryksovervågningen på kompressorerne foretages med traditionel MP54er, hvor varmelegemet er erstattet af mindre PLC, som er monteret uden for zone 2 i el-skab.
Tryktransmittere til kompressorstyringen er med egensikker strømkreds, som er opnået med en Eex-godkendt zenerbarrier(fra PR).
Klemkassen på kompressoren er i IP54 udførelse og med speciel klemrække. Spoler til magnetventiler er adskilt fra gas med et ankerrør. Spolerne er IP67 og 24 volt AC.
Det kan diskuteres, om det er et krav i Stærkstrømsbekendtgørelsen kapitel 704, at der skal anvendes egensikker strømkreds i forbindelse med tryktransmitterne.
3.12 ATEX-direktivetMed indførelse af ATEX-direktivet ved Bekendtgørelse 696 og 697 med virkning fra 30.06.03 er det ikke længere muligt at anvende kapitel 704 fra Stærkstrømsbekendtgørelsen som regelgrundlag. Direktivet omfatter elektrisk og mekanisk udstyr, der anvendes i eksplosive atmosfærer. Ved indførelse af direktivet bliver de harmoniserede standarder gældende grundlag for opfyldelse af ATEX-direktivet.
De harmoniserede standarder for el-materiel hedder EN 60079-10 til 17 og EN 50014 til 50021.
Alt elektrisk og mekanisk materiel, der skal anvendes i EEx-område, skal være godkendt og certificeret iht. EN 50014 til 20.
For materiale i zone 2 gælder: Materiel egnet for zone 0 og 1 eller udstyr specielt egnet for zone 2 kan benyttes. F.eks. efter beskyttelsesmåde "n" eller udstyr, der er kapslet med IP54, og som ikke producerer gnister. Udstyr, som evt. producerer gnister, skal opfylde kravene beskrevet i IEC 79-11.
Ved indførelse af ATEX direktivet sikres ensartet sikkerheds- og sundhedsforhold gennem fælles europæiske regler og retningslinier.
Kravene til el-installationen bliver ikke skærpet ved indførelse af ATEX-direktivet. Reglerne er muligvis mere entydige og klare.
Producenter af komponenter til EEx-installationer skal dokumentere overensstemmelse med direktivet og de harmoniserede standarder. Produktet skal CE-mærkes iht. ATEX.
Efter den 30/6-2003 skal tryktransmittere være i Eex udførelse med CE-mærke og påstemplet: "EEx", som viser overensstemmelse med standarderne, "ia eller ib", der viser beskyttelseskategori IIA, som er gasgruppen for bl.a. propan og T1 for temperaturklasse. Stemplingen vil i praksis være "bedre" end disse. Komponenterne er generelt klassificeret til højere gasgrupper og temperaturklasser end de her nævnte.
Pressostaterne skal ligeledes CE-mærkes og beskyttet med zenerbarrierer. Stærkstrømsbekendtgørelsens kapitel 704 lægger sig ofte op af de samme standarder, som er harmoniseret og gældende fra den 30/6-2003. Af samme grund bliver det ikke den store forskel for installatøren.
Ved indførelse af ATEX-direktivet bliver også el-delen omfattet af den "nye" metode til godkendelse af installationer, altså at producenten skal dokumentere overensstemmelse med direktivet og CE-mærke enheden identisk med Trykudstyrsdirektivet. Den leverede enhed (køleanlægget) skal CE-mærkes også mht. ATEX.
|