Überhitzungsschutz bei R290 Verflüssigersätzen: Lüfterdrehzahlregelung im Winterbetrieb

Moin Leute, ich stehe aktuell vor einer Herausforderung bei einem R290-Verflüssigersatz, der in einer Außenaufstellung zur Kühlung eines Laborraums dient. Jetzt wo es nachts deutlich kühler wird, sinkt der Verflüssigungsdruck in den kritischen Bereich, was laut Datenblatt des Verdichters auf Dauer nicht ideal für die interne Schmierung ist. Ich überlege, die Lüfterdrehzahl über einen Frequenzumrichter stärker zu drosseln, um den Druck stabil zu halten. Da R290 ja eine sehr geringe Füllmenge bei hoher spezifischer Kälteleistung hat, bin ich unsicher, wie aggressiv ich den Regler für den Verflüssigungsdruck einstellen kann, ohne dass der Verdichter durch zu geringe Druckdifferenzen beim Anlauf oder bei Lastwechseln in Schwingung gerät. Hat von euch schon jemand Erfahrungswerte mit einer druckgeführten Drehzahlregelung bei diesen kleinen Propan-Anlagen unter winterlichen Bedingungen gesammelt? Bin für jeden Tipp zur Parameterwahl dankbar, damit ich nicht unnötig die Anlage gefährde. Beste Grüße aus der Werkstatt.

Moin Jürgen, das ist ein klassisches Problem bei Propananlagen in der Übergangszeit. Bei kleinen R290-Verflüssigersätzen arbeite ich bei der Druckregelung meist mit einem sanften P-Regler. Achte darauf, dass die Mindestdrehzahl des Lüfters nicht zu tief angesetzt wird, um ein Abreißen des Luftstroms zu verhindern. Ich habe gute Erfahrungen damit gemacht, die Hysterese etwas weiter zu fassen, um das ständige Hoch- und Runterregeln zu vermeiden. Wenn der Druck stabil bleibt, sollte das Öl-Management des Verdichters keine Probleme machen. Hast du schon mal über eine Phasenanschnittsteuerung statt des FU nachgedacht, sofern der Motor dafür geeignet ist? Das spart bei den kleinen Leistungen oft Platz im Schaltschrank.

Danke für den Input, Markus! Über eine Phasenanschnittsteuerung hatte ich auch kurz nachgedacht, aber da ich den FU ohnehin für die präzise Ansteuerung in der Steuerung habe, bleibe ich beim FU. Der P-Regler ist ein guter Hinweis. Ich hatte Sorge wegen der Schwingungen bei niedrigen Lasten. Wenn ich die Hysterese vergrößere, wie verhält sich das deiner Erfahrung nach mit der Stromaufnahme bei den dann auftretenden Druckspitzen? Ich will natürlich nicht, dass der Motorschutz bei einem schnellen Hochlaufen anspricht.

Guten Tag, Herrschaften. Aus planerischer Sicht möchte ich zu bedenken geben, dass Sie bei R290 die Anforderungen der VDI 4645 und die geltende ChemKlimaschutzV zwingend einhalten müssen. Änderungen an der Steuerung, die das Druckverhältnis maßgeblich beeinflussen, sollten sicherheitstechnisch dokumentiert sein. Besonders bei Außenaufstellung spielt neben dem Vereisungsschutz auch die Schallemission bei niedrigen Drehzahlen eine Rolle, was oft unterschätzt wird. Die Drehzahlregelung ist ein legitimes Mittel, aber prüfen Sie unbedingt, ob der Verdichter für den Betrieb bei diesen variablen Druckverhältnissen durch den Hersteller freigegeben ist, sonst riskieren Sie die Gewährleistung.

Hallo zusammen! Ich betreibe bei mir im Laborbetrieb ähnliche Anlagen und habe die Erfahrung gemacht, dass ein zusätzlicher Druckwächter als Sicherheitsschaltung bei diesen Propan-Systemen Gold wert ist. Wenn der FU spinnt oder die Regelung versagt, schaltet mir das Gerät sicher ab, bevor der Verdichter das Klopfen anfängt. Was den Anlauf betrifft: Ich habe die Rampenzeit im FU etwas verlängert, um den Verdichter sanft in den Betriebspunkt zu bringen. Das hat bei mir die Schwingungen bei niedrigen Außentemperaturen fast vollständig eliminiert. Viel Erfolg bei der Einstellung, Jürgen!

Servus Jürgen, mach dir keinen Kopf wegen der R290-Füllmenge, solange der Verflüssiger sauber ausgelegt ist. Die geringe Füllmenge ist eher ein Vorteil für die Sicherheit. Ich fahre bei meinen Anlagen im Winter eine feste Mindestdrehzahl, die über die untere Druckgrenze definiert ist. Unterhalb von beispielsweise 8 bar lasse ich den Lüfter gar nicht weiter drosseln, sondern schalte ihn bei Bedarf komplett ab oder nutze eine Taktung. Das ist zwar weniger elegant als eine stufenlose Regelung, aber betriebssicherer im Hinblick auf den Verölungsschutz. Probier das mal aus, bevor du dich in der PID-Parametrierung verlierst.

Danke euch allen für die konstruktiven Ratschläge! Besonders der Hinweis von Klaus mit der festen Mindestdrehzahl kombiniert mit einem Abschaltpunkt scheint mir für meine Anwendung die robusteste Lösung zu sein, um die Betriebssicherheit nicht zu gefährden. Ich werde das heute Nachmittag mal mit einem Messgerät am Saug- und Druckstutzen abfahren und schauen, bei welcher Drehzahl der Druck stabil bleibt. Tobias, danke für die Mahnung zur VDI 4645, das habe ich als Fachkraft natürlich auf dem Schirm, aber ein zweiter Blick auf die Dokumentation schadet nie. Ich gebe Rückmeldung, sobald der erste Frosttest durch ist.