4. Регулювання шляхом пуску і зупинки компресора

Розглянемо схему регулювання температури в шафі за безпосереднього її охолодження (рис. 5). Компресор включається і зупиняється від реле температури, чутливий елемент якого – термобалонсприймає зміну температури об’єкта. Компресор вибраний із запасом, тобтойого за безперервної роботи більша, ніж кількість пари, що утворюється у випарнику за максимального теплового навантаження.

Рис. 5. Принципова схема регулювання.

Нехай регулювальний прилад, поз. має двопозиційну релейну характеристику (рис. 6, а). З підвищенням.

Рис. 6. Двопозиційне регулювання :

а – релейна характеристика регулювального приладу; б – процес регулювання в часі; в – тривалість циклу в залежності від навантаження.

доподається сигнал на включення електродвигунакомпресора, а з пониженням до- сигнал на його відключення. Величинаназиваєтьсязоною повернення реле температури або диференціал.

Графіки на рис. 6, б показують перебіг процесів у часі: на верхньому графіку подані зміни , а на нижньому – моменти включення і виключення компресора. Якщо в початковий моментвідключений, топоступово підвищується і в момент часудосягає значення. Подається сигнал на включення. Алеще деякий час продовжує зростати, а потім почне знижуватися і в момент часудосягає значення. Компресор зупиняється. Якщо машина працює в усталеному режимі, то пуск і зупинкиповторюються через постійні проміжки часу:- компресор працює;-не працює.-час повного циклу або період, а його частини ще називаються робочою та неробочою частиною циклу.

Відношення - називаєтьсякоефіцієнтом робочого часу. Воно характеризує теплове навантаження на установку і може змінюватися , що відповідає зміні теплового навантаженнявід нуля до максимуму значенняі холодопродуктивності машиниза безперервної роботи.

За незмінного теплового навантаження на об’єкт можна записати умову теплового балансу за 1 цикл:

, (6)

де - теплове навантаження, це різниця між максимально можливим тепловим навантаженнямі навантаженням заданим в даний момент;

- середнє значення холодопродуктивності на протязі робочого циклу.

Тоді коефіцієнт робочого часу можна виразити черезі:

(7)

З деякими допущеннями можна визначити тривалість:

, (8)

де - маса охолоджуваного середовища у об’єкт,;

- його теплоємність, .

(9)

Тепер знайдемо час циклу як суму величин і:

(10)

Аналіз цього рівняння показує, що викликає змінувід нескінченності (за) до деякого мінімального значення (за). Для нашого рівняння мінімальне значення відповідає значенню. За цих умов:

(11)

Введемо поняття приведена тривалість циклу, яка є величиною безрозмірною: (12).

На рис. 6, в показаний графік залежності (12), користуючись яким можна визначити тривалість циклу для будь – якого навантаження на об’єкт. За тривалість циклу і її мінімального значення роблять висновок про можливість застосування двопозиційного регулювання.

Треба пам’ятати, що часті пуски несприятливо відбиваються на його довговічності, викликають передчасні зношування пускової апаратури.

Прийнято вважати допустимою частотою циклів для малих поршневих до 5 – 6 на годину, для середніх і великих – до 2 – 3 на годину. Тобто система регулювання повинна задовольняти умову:

,

де - допустима частота циклів.

Вихідним параметром є допустиме відхилення регульованої величини або амплітуда коливань. В першому наближені можна вважати, що амплітуда коливань дорівнює половині зони повернення . Для задоволення цих вимог потрібно, щоб установка мала достатню масу холодоносія. Такий же ефект дають камери великої теплової ємності.

Рис. 7. Графік зміни іза циклічної роботи.

Під час роботи компресора тиск у випарнику і відповідно температура кипінняпадають (рис. 7). Із зниженнямзростає різницяі, відповідно кількість тепла, що відводиться машиною через випарник:

.

, бо терморегулюючий вентиль 2а (рис. 5) підтримує постійне заповнення випарника. За зниження температури в шафі з +5 до 0(для нашого прикладу) регулятор 1б зупинить(т. А і Б).

Тиск і температурау випарнику підвищуються, випарник менше відводить тепла, іза рахунок зовнішніх теплопотоків зростає. Зареле поз. 1б знову включе.

При зменшенні навантаження іпочинають падати швидко (показано пунктиром) і досягнуть значення включення швидко (т. т.,), тривалість роботизменшиться і неробочий період зросте, зменшиться коефіцієнт робочого часуі середня холодопродуктивність:, що збільшує середню за цикл температуру кипінняі зменшує кількість тепла, що відводиться випарником.

Таким чином, , а. Тому поряд з регулюваннямзастосовують непрямі методи регулювання.

Непряме регулювання по температурі кипіння здійснюється за допомогою реле температури поз. 1б, (мал. 5) термобалон поз. 1а, якого закріплюють безпосередньо на випарнику. У зв’язку з тим, що більшим коливаннямвідповідають невеликі коливання , то цей метод регулювання дозволяє використати реле температури з великим диференціалом і меншої точності. На прикладі рис. 7 зміні від 0 до +5відповідає змінавід -17 до +2. Для збільшення диференціалу між термобалоном і випарником слід розмістити шар ізоляції або відкріпити термобалон і розмістити його в повітрі безпосередньо під випарником.

Крім цього, за плюсових температур в об’єкті за період зупинки відбувається автоматичне відтаювання (розмерзання) випарника ().

Недоліком такого методу є менша точність підтримання , яка змінюється з навантаженням або за нарощуванні інею на випарнику.

Непряме регулювання за тиском у випарнику має такі ж недоліки, як і регулювання за, тобто менша точність підтримання. Однак в малих машинах його застосовують досить широко, бо реле тиску дещо простіше, ніж реле температури, і крім того, воно додатково здійснює захиствід роботи із заниженим тиском.

Відповідність між ів момент включення і зупинкивизначаються поверхнею випарника. Для більшості обладнання з малими фреоновими машинами можна рекомендувати такі режими настроювань реле температури і тиску:

Таблиця

Рекомендовані значення температури та тиску в залежності від об’єкта
Охолоджувані об’єкти	Температура в об’єкті,		Температура випарника,		Тиск кипіння,
Охолоджувані об’єкти	Викл.	Вкл.	Викл.	Вкл.	Викл.	Вкл.	Робоче
Шафи	0	3	-18	-2	0,6	2,0	1,0
Прилавки	2	4	-16	0	0,7	2,2	1,1
Камери зберігання гастрономів	2	4	-16	0	0,7	2,2	1,1
Низькотемпературні прилавки і камери	-16	-12	-28	-17	0,1	0,7	0,3
Водоохолоджувачі	9	14	2	12	2,4	3,6	2,7

Непряме регулювання за температурою розсолу принципово не відрізняється від схеми регулювання . Тут необхідно регулювати на виході із випарника, бо якраз такої температури розсіл подається в камери. Диференціал реле температури повинен бутиперепаду температур розсолу у випарнику (). Якщо взяти, то компресор почне включатися і виключатися через інтервали часу, рівні тривалості проходу розсолу через випарник (10 – 15с), виникають так звані“хибні включення”. Дійсно, після зупинки охолодження розсолу у випарнику закінчується і, коли потеплілий розсіл пройде через випарник, температура його на виході із випарникапідвищиться до, тобто збільшиться наі компресор включиться, хоч фактичного підвищення середньої температури розсолу ще не відбулося.

Тривалість періодів роботи іможна визначити, якщо відомі такі параметри:

- нагрів розсолу в батареях (2);

- тривалість проходу розсолу через батареї, включаючи випарник (5хв);

- охолодження розсолу у випарнику (3);

- диференціал регулятора на виході (4).

Тоді: ;.

Двигуни в пускових режимах споживають багато енергії, тому їх номінальна потужність у 1,5 – 2 рази вища за потрібну в установленому режимі. Для полегшення пуску середньої і великої продуктивності застосовують спеціальні розвантаження (збільшують час розгону, знижують холодопродуктивність тощо).