Анализ работы холодильных установок

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

1. Регулирование температуры охлаждаемых объектов в многоиспарительных системах

2. Вентили постоянного давления (автоматические дроссели по давлению АДД)

3. Принцип действия схемы автоматизации узла холодильной установки

Список использованных источников

1 Регулирование температуры охлаждаемых объектов в многоиспарительных системах

В многоиспарительных системах один или несколько компрессоров работают на два и более охлаждаемых объекта (камеры, аппараты). Регулирующее воздействие теперь начинается с изменения холодопроизводительности испарителя или вообще охлаждающего прибора в том объекте, где это нужно.

Поскольку изменение теплопритоков в любом из объектов в общем случае не зависит от работы других охлаждающих объектов в той же системе, то температура в каждом объекте регулируется самостоятельно.

При комплексном регулировании холодильной установки холодопроизводительность компрессора (или компрессоров) должна наиболее экономичным путем изменяться в соответствии с изменением теплопритоков ко всем объектам.

Регулирование температуры в охлаждаемых объектах систем непосредственного охлаждения, например, в холодильных камерах и в аппаратах, чаще всего осуществляется двухпозиционным методом.

Изменение холодопроизводительности испарителя от максимальной до минимальной обычно производят выключением из работы всей его охлаждающей поверхности.

Выключение охлаждающей поверхности осуществляется прекращением подачи хладагента в испаритель (охлаждающий прибор). В таких системах в каждом объекте предусматривается самостоятельное регулирование перегрева пара, выходящего из испарителя.

В малых и средних установках часто используют для этой цели терморегулирующие вентили ТРВ как для верхней подачи, так и для нижней; в более крупных установках могут быть применены, например, электрические регуляторы перегрева непрямого действия.

При верхней подачи хладагента закрытие соленоидного вентиля приводит к практически быстрому выключению из работы охлаждающей поверхности (уменьшению холодопроизводительности), поскольку находящийся в батарее хладагент должен из нее стечь, аккумулирующая же способность металлических труб невелика.

По этой причине такой способ регулирования температуры объекта является малоинерционным. В случае нижней подачи прекращение подачи хладагента закрытием вентиля не приводит к немедленному выключению охлаждающей поверхности, поскольку в батарее остается находящийся в ней хладагент. температура холодильный многоиспарительный

Процесс кипения в трубах продолжается, т.к. пар из батареи удаляется по открытому паровому трубопроводу, однако, интенсивность отвода тепла батареей понижается в соответствии с постепенным уменьшением ее заполнения. Следовательно, регулирование температуры объекта таким способом будет характеризоваться значительной инерционностью, с чем могут быть связаны и существенные колебания регулируемого параметра.

Эти колебания могут быть уменьшены, если по сигналу датчика температуры закрывать одновременно и жидкостную и паровую линии. При таком выключении теплообменной поверхности кипение хладагента в трубах довольно быстро прекращается, когда температура поверхности батареи сравняется с температурой воздуха в объекте. Через предохранительный клапан перепускается пар из батареи во всасывающую линию в случае чрезмерного повышения давления, например, при длительном бездействии камеры.

В насосных схемах подачи хладагента регулирование температуры объекта и перегрева всасываемого пара выполняются раздельно: температура объекта регулируется по-прежнему каждого из объектов независимо от другого, а перегрев пара централизованно, посредством поддержания постоянного уровня жидкости в циркуляционном ресивере. Особенности, характеризующие каждый из способов в случае безнасосных схем, естественно, сохраняются и в насосных схемах.

Для поддержания рабочего уровня в циркуляционном ресивере, благодаря чему поддерживается и оптимальный перегрев всасываемого в компрессор пара, применен двухпозиционный электрический регулятор уровня с датчиком уровня и исполнительным органом.

Так решается первая часть общей задачи регулирования температуры объектов многоиспарительной системы. Но есть и вторая часть: в соответствии с изменением холодопроизводительности охлаждающих приборов (т.е. с изменением теплопритоков) должна изменяться и холодопроизводительность компрессора (компрессоров). Однако она может изменяться в процессе самовыравниваний температуры кипения хладагента.

При саморегулировании уменьшение холодопроизводительности компрессора происходит при понижении температуры кипения, что нецелесообразно, во-первых, из-за более высоких энергетических затрат на производство холода более низкой температуры, во-вторых, из-за изменения технологических условий в оставшихся в работе холодильных камерах, в которых при более низкой температуре кипения (более низкой температуре поверхности охлаждающих приборов) устанавливается более низкая относительная влажность воздуха, возрастают потери массы продуктов и создается возможность подмораживания продуктов (например, охлажденных), находящихся у охлаждающих приборов.

Температура кипения изменяется в результате несоответствия между теплопритоком (холодопроизводительность охлаждающих приборов) и холодопроизводительностью компрессора, в частности, температура кипения понижалась из-за того, что холодопроизводительность компрессора была больше теплопритока в объекты, охлаждающие приборы которых из работы не выключены. Очевидно также, что когда температура в выключенных объектах начнет повышаться, то охлаждающие приборы в них будут включаться в работу и холодопроизводительность компрессоров окажется недостаточной, это вызовет повышение температуры кипения и увеличение холодопроизводительности компрессора. Равновесие вновь восстановится при более высокой температуре кипения. Из этого следует, что изменение температуры кипения является признаком несоответствия между холодопроизводительностью компрессора в данный момент времени и холодопроизводительностью испарителей (охлаждающих приборов), включенных в работу в то же время.

Поэтому температура кипения может быть регулируемым параметром в многоиспарительных системах, ее величина может поддерживаться постоянной путем изменения холодопроизводительности компрессора, причем повышение температуры кипения указывает на то, что холодопроизводительность компрессора мала и система регулирования должна ее увеличить; напротив, понижение температуры кипения характеризует превышение холодопроизводительности компрессора над холодопроизводительностью включенных охлаждающих приборов, а потому она должна быть уменьшена.

За величину регулируемого параметра выбирают максимальную рабочую температуру кипения, поскольку в этом случае холод будет производится при наименьших для данного интервала температур энергетических затратах и наиболее благоприятных технологических условиях. Предложенный путь означает, что при увеличении тепловой нагрузки на охлаждаемые объекты система регулирования поддерживает постоянную температуру кипения, необходимую холодопроизводительность компрессора до требуемых значений.

Регулирование температуры кипения не имеет самостоятельного значения. Температура кипения оказывается вспомогательным параметром, позволяющим целесообразно осуществлять комплексное регулирование температуры объектов в многоиспарительной системе, поскольку именно температура кипения оказывается параметром изменение которого позволяет установить соответствие между холодопроизводительностью компрессора и холодопроизводительностью испарителей (охлаждающих приборов) этой системы.

Для изменения холодопроизводительности компрессора могут быть применены те же методы, что и в одноиспарительной системе, т.е. двухпозиционные, ступенчатые и плавные.

Некоторые различия возникают при регулировании температуры кипения в системах с безнасосной подачей хладагента и с насосной. В системах безнасосной подачи температуру кипения непосредственно измерять затруднительно, а потому предпочитают измерять соответствующее давление кипения.

Методы ступенчатого регулирования температуры кипения могут быть также статические и астатические.

Только в насосных многоиспарительных схемах при регулировании температуры кипения возможно непосредственно измерять температуру, а не давление кипения, поскольку в циркулярном ресивере находится насыщенный жидкий хладагент под давлением кипения. Обычно датчики температуры кипения ставят на жидкостном трубопроводе, идущем из циркуляционного ресивера к всасывающему патрубку насоса хладагента, или на жидкостном стояке циркуляционного ресивера, что применительно к системе статического ступенчатого регулирования температуры кипения на установке с тремя компрессорами. Недостатком такого контроля температуры кипения оказывается существенное запаздывание, вызванное большой инерционностью объема жидкости. Поэтому и в насосных схемах часто предпочитают контролировать давление кипения в паровом объеме, как это делается в безнасосных системах.

Способы плавного регулирования аналогичны применяемым в одноиспарительных системах. В безнасосных системах может быть применено дросселирование всасываемого пара для поддержания постоянного давления кипения при помощи автоматического дросселя по давлению «до себя». Для установок небольшой производительности используются регуляторы прямого действия, чувствительным и силовым элементом регулятора является мембрана, находящаяся под воздействием двух усилий: снизу мембраны усилие от пара под давлением кипения, сверху усилие, создаваемое пружиной. При помощи винта установки можно изменять величину поддерживаемого давления кипения. Регулятор контролирует давление среды на самого себя по ходу движения пара в трубопроводе, поскольку на мембрану снизу действует давление еще не дросселированного пара. Для установок большей производительности (диаметр всасывающего патрубка компрессора больше 40 мм) применяют для дросселирования регуляторы давления «до себя» непрямого действия.

В данном случае может быть применено и изменение производительности компрессора путем изменения коэффициента подачи при помощи перепуска пара с нагнетательной стороны на всасывающую; тогда (в этом случае) полезная холодопроизводительность компрессора изменяется пропорционально доле пара, поступающего в компрессор из испарителя, хотя общее количество засасываемого компрессором пара остается неизменным. Для автоматического изменения производительности компрессора устанавливают на линии байпаса вентиль постоянного давления АДД «после себя», так как при таком перепуске пара происходит значительное возрастание перегрева пара после компрессора, то для его уменьшения перепускаемый по байпасу пар проходит через охладитель, в котором пар охлаждается водой.

2 Вентили постоянного давления (автоматические дроссели по давлению АДД)

В автоматических установках иногда находят применение регуляторы, которые подают жидкое рабочее тело в испаритель в зависимости от изменения температуры кипения. Таким образом, параметром, какой удерживается этим регулятором путем изменения подачи рабочего тела в испаритель, является не перегрев пара при входе в компрессор, а температура (или давление) кипения. Для этой цели используются вентиля постоянного давления. Такие вентиля встречаются в двух модификациях: регуляторы давления «до себя» и «после себя». Это означает, что в первом случае вентиль поддерживает постоянное давление в аппарате или в части системы, которые находятся до него (до клапана) по ходу движения рабочего тела, а во втором случае - после него (после клапана).

Для регулирования подачи рабочего тела в испарителе применяются вентили постоянного давления «после себя». Силовым элементом вентиля является мембрана (или сильфон), на которую сверху оказывает давление пружина и атмосферное давление, а снизу - давление кипения, поскольку через эту полость корпуса дросселированная жидкость направляется в испаритель, и давление от усилия нижней пружины.

При остановке компрессора давление кипения в испарителе (охлаждающем приборе) повышается и тогда клапан закрывает проходное отверстие вентиля. После включения компрессора давление кипения в испарителе понижается и вентиль начинает открываться и подавать хладагент в испаритель. При прогибе мембраны усилие растягивающейся пружины уменьшается, а сжимающейся пружины увеличивается. Это приводит к тому, что при некотором давлении кипения устанавливается равновесие. Обычно требуется тщательная первоначальная настройка винтом установки нажатия пружины во время работы холодильной установки для поддержания необходимого давления кипения.

При понижении температуры кипения, из-за уменьшения производительности компрессора, требуется уменьшать подачу рабочего тела, а вентиль постоянного давления ее увеличивает, что приводит к работе компрессора влажным ходом. При повышении температуры кипения получается обратная картина. Можно утверждать, следовательно, что вентиль постоянного давления мешает саморегулированию в холодильной машине, так как препятствует восстановлению нарушенного равновесия. Это подтверждает неправомерность регулирования температуры кипения путем изменения подачи хладагента в испарительную систему.

Вентиль постоянного давления «после себя» может применяться в качестве регулирующего в установках с мало изменяющейся нагрузкой и в тех случаях, когда надо ограничить понижение температуры кипения, например, ее значением несколько выше 0°С, чтобы на поверхности батареи или воздухоохладителя не образовывался иней (не требовалось бы его оттаивание), с чем приходится встречаться в автоматических установках кондиционирования воздуха.

3. Принцип действия схемы автоматизации узла холодильной установки

Предельный уровень хладагента в отделителе жидкости контролируется датчиками уровня, сигнал от которых поступает на реле уровня. При достижении этого уровня срабатывают сигнальные лампы и сигнал поступает на двигатель компрессора, который останавливает его.

Для поддержания рабочего уровня в панельном испарителе датчик дает сигнал на соленоидный вентиль, который откроет подачу холодильного агента в панельный испаритель, при этом зажигается соответствующая сигнальная лампа исполнительной сигнализации на щите управления.

Для измерения давления хладагента в отделителе жидкости используется показывающий манометр, установленный по месту.

Электродвигатель мешалки панельного испарителя сблокированы с пультом компрессора.

В многоиспарительных системах для предотвращения замерзания хладоносителя используется способ, ограничивающий понижение температуры кипения в данном испарителе без остановки компрессора. На всасывающем трубопроводе установлен датчик с которого идет отбор давления кипения на регулятор, сигнал с которого подается на вентиль постоянного давления АДД «до себя», который поддерживает постоянное давление в испарителе. На трубопроводе хладоносителя установлен температурный датчик, который будет контролировать ограничение понижения температуры кипения до предела, близкого к температуре замерзания хладоносителя. Сигнал с датчика температуры поступает на регулятор температуры который подаст сигнал на автоматический дроссель температуры АДТ, который установлен на всасывающем трубопроводе данного испарителя.

На схеме узла автоматизации показаны насосы для хладоносителя. Первый насос является основным, второй резервным. Пуск и остановка насоса осуществляется нажатием кнопки, сигнал от которой поступает на магнитный пускатель и далее на двигатель насоса.

О работе насоса свидетельствует сигнальная лампа. На насосах установлены дифиренциальные реле разности давлений, отбор давления которые производят до и после насоса. При малом перепаде давлений срабатывает сигнальная лампа и звуковая сирена. Электродвигателя насосов сблокированы с пультом компрессора. Основной насос включается вместе с компрессором.

В случае возникновения неполадок в работающем насосе, вызывающих понижение заданного напора, что ощущает реле разности, в работу автоматически включается резервный насос, а неисправный насос останавливается.

Для измерения давления после насосов используется показывающие манометры, установленные по месту.

Список использованных источников

1 Носиков А.С., Зыльков В.П. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию холодильных установок для студентов специальности 16.03 «Техника и физика низких температур». Схемы и условные графические обозначения оборудования холодильных установок. -Могилев:МТИ,1993. - 22с.

2 Ужанский В.С. Автоматизация холодильных машин и установак / В.С. Ужанский. - М.: Легкая и пищевая промышленность,1982. - 303с.

3 Полевой А.А. Автоматизация холодильных установак и систем кондиционирования воздуха / А.А. Полевой. - СПб.: Профессия,2010. - 244с.

Размещено на Allbest.ru