ПОДДУБСКИЙ / Автоматизация ХМУ / АвтХМиУ курс лекций

31

В системе позиционного регулирования обычно используют изменение поверхностиFБ охлаждающих приборов. В случае двухпозиционного регулирования (рис. 4.23) при достижении в объектах заданной температуры tПМ датчики температуры 1а и 2а закрывают соленоидные вентили СБ1 и СВ2, благодаря чему прекращается подача хладоносителя в батарею, то есть GS в уравнении (4.4) становится равным нулю. И в этом случае охлаждение может некоторое время продолжаться, пока температура хладоносителя, заполняющего объем охлаждающего прибора, остается ниже температуры объекта.

Показателем соответствия между теплопритоками к объектам и холодопроизводительностью компрессора в одноиспарительной системе является температура хладоносителя, выходящего из

испарителя.	Ее	повышение	указывает	на	недостаточность	холодопроизводитель
компрессора, а понижение – на то, что теплопритоки к объектам меньше
холодопроизводительности			испарителя	и	компрессора. Сигнал	на	изменен
холодопроизводительности компрессора (компрессоров) дает датчик температуры 3а.
Насос	Н	для циркуляции хладоносителя			включается вместе	с пуском	компре.

Магнитный пускатель насоса блокируется с датчиками температуры объекта (линии 1 и 2) и, когда достигнута нужная температура во всех объектах, насос останавливается. Если хотя бы в одной камере требуется охлаждение(открывается СВ подача хладоносителя), то насос пускается автоматически.

Плавное регулирование температуры объекта может осуществлятьсявоздействием на среднюю температуру хладоносителя tsm, причем это воздействие выполняют двумя способами. В первом изменяют количество GS подаваемого хладоносителя в охлаждающий прибор, например так, как показано на рис. 4.24. Такое регулирование называется количественным.

При уменьшении теплопритока в камеру температура в ней станет понижаться. По импульсу датчика температуры 1а регулирующий орган вентиль ПВ с пневматическим приводом будет прикрываться, уменьшая поступление хладоносителя. Так как температураtS1 выходящего из испарителя хладоносителя удерживается на постоянном уровне холодопроизводительности компрессора, то должно произойти повышение температурыtS2, как

это следует из выражения(4.3), поскольку уменьшение холодопроизводительностиQоб может

быть вызвана только повышением tsм.		котором в	охлаждающий
Другим способом является качественное регулирование, при
прибор подаётся неизменное количество хладоносителя,	с	изменяющейся	температурой

(рис.4.25). Датчик температуры1а воздействует на два пневматических вентиля ПВ1 и ПВ2. При уменьшении теплопритоков прикрывается вентиль 1,ПВчерез который подаётся холодный хладоноситель, общим для всех объектов насосом1 изН испарителя ; Ивентиль ПВ2 соответственно приоткрывается, увеличивая подачу отепленного хладоносителя, выходящего из батареи. Благодаря этому из смесительного коллектора СК дополнительный насос2 данногоН объекта подаёт в охлаждающий прибор хладоноситель более высокой температуры, чем температура хладоносителя в подающем трубопроводе ПЛ, удерживаемая по сигналу датчика2а (линия 1) изменением холодопроизводительности компрессора. Неиспользуемый для циркуляции в охлаждающем приборе отеплённый хладоноситель по обратному трубопроводу ОЛ поступает на

охлаждение в испаритель.
Достоинством	такого	способа	является	возможная	высокая	точность	поддер

температуры объекта. Недостатком – необходимость в дополнительном насосе, в связи с чем этот способ находит применение, главным образом, в крупных установках.

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНДЕНСАЦИИ

Выше было показано, что температура конденсации самоустанавливается в зависимости от средней температуры теплоотводящей среды в конденсаторе и “откачества” конденсатора, а поэтому в принципе не нуждается в регулировании. Зависимость температуры конденсации от средней температуры теплоотводящей среды указывает на связь равновесной температу конденсации не только с температурой теплоотводящей , средыно и с ее количеством,

32

поступающим в конденсатор. При относительно большом количестве теплоотводящей среды ее средняя температура приближается к начальной (tw1 для воды и tв1 для воздуха).

Однако не всегда безразлично при какой температуре конденсации установится равновесие в системе, в связи с чем в ряде случаев возникает необходимость в поддержании температур конденсации на определенном уровне.

Первой причиной вызывающей необходимость в регулировании температуры конденсации,

является желание уменьшить эксплуатационные расходы в установках, имеющих прямоточное

водоснабжение, например, водой из городского водопровода, так как вода из этого источника

дорогая. Увеличение перепада температур конденсации и охлаждающей воды уменьшает затраты

на воду, но повышает расход электроэнергии в связи с возрастанием температуры конденсации.

Очевидно,

что

можно

найти для

данной начальной температуры

воды

и

при

определенно

“качестве” конденсатора оптимальную температуру конденсации, которой будут соответствовать

наименьшие эксплуатационные затраты S на установку, поскольку при повышении температуры

конденсации растут энергетические затраты Э, нот зато уменьшаются затраты В на оплату за воду.

Общие эксплуатационные затраты равны, коп/МДж,

S=Э+В=АЭNЭ+АWVW,

(5.1)

где Аэ – стоимость одного кВт*ч, коп;

NЭ – расход электроэнергии на производство единицы холода при данной температуре

конденсации, кВт*ч/МДж;

АW – стоимость одного метра кубического воды, коп;

VW

–

расход

воды

на

производство

единицы

холода

при

данной темпер

конденсации, м³/МДж.

В зависимости (5.1) величины NЭ и VW зависят от температуры конденсации. Оптимальной

температуре конденсации tК opt

будет соответствовать dS/dtK=0. графическое решение показано на

рис. 5.1.

При

переменных

условиях

работы установок

регулирование параметраtК –

температуры

(давления)

конденсации

может

производиться путем изменения количественного фактора–

расхода

воды,

подаваемой

в

конденсаторы. По этой причине регуляторы, позволяющие

удерживать температуру конденсации при водяном

охлаждении

на

постоянном,

у

называются водорегулирующими вентилями. Таким образом, в данном случае регулирование

температуры конденсации является не целью, а средством экономного расходования воды,

предназначенной для охлаждения конденсатора.

Устройство водорегулирующего вентиля и схема

его

присоединения

к

конденсат

показана на рис.5.2. чувствительным элементом вентиля является сильфон3,

на

который

ворздействует давление конденсатора трубой 2. расширению сильфона под давление конденсации

противостоит усилие пружины6, зависящее от положения винта уставки7. при повышении

давления

конденсации

сильфон

расширяется, преодолевает сопротивление пружины, и

шток 4

заставляет

клапан 5

опуститься

и открыть на некоторую долю проходное сечение вентиля,

результате чего вода начинает поступать в конденсатор. Если этого количества воды окажется

недостаточно. То давление

в

конденсаторе

повысится, что

заставит

увеличиться

проходное

сечение вентиля.

Так как величина оптимального давления конденсации зависит от начальной температуры

охлаждающей воды, то необходимо сезонное изменение установки регулятора. Большей частью

оказывается достаточным изменять ее два раза в год: в осенние и весенние периоды.

При остановке компрессора давление конденсации понижается, в результате чего

водорегулирующий вентиль закрывается; в некоторых случаях для гарантии от пропуска воды

через

регулятор

при

остановленном

компрессоре

перед

водорегулирующим

в

предусматривается соленоидный вентиль, сблокированный с пускателем компрессора таким

образом,

чтобы при

остановке компрессора соленоидный вентиль закрывался,

а при пуске –

открывался.

На

рис.6.3. показаны

элементы

арматуры, обычно

находящейся

на

водяном

трубопроводе у конденсатора с водорегулирующим вентилем . МостВРВ с вентилем1’

используется в случае неисправности какого-либо из элементов на основном трубопроводе.

33
Вторая причина, которая иногда требует	удержания	на	определенном

температуры конденсации может встретиться, когда применяются винтовые компрессоры. У винтовых компрессоров наиболее экономичному режиму отвечает равенство внутренней внешней степени сжатия. В некоторых случаях, например на судах с широким районом плавания, наблюдается быстрое и существенно изменение температуры воды, охлаждающей конденсаторы холодильных установок, что вызывает соответственное изменение температуры конденсации и внешней степени сжатия. На таких установках можно встретить регулирование температуры конденсации также путем изменения расхода воды. При этом экономят в затратах не на воду,

поскольку ее стоимость низкая, а на электроэнергию. На	судовых холодильных установках
находит применение подобное же количественно	регулирование температуры(давления)

конденсации, осуществляемое изменением количества воды, поступающей в конденсатор. Схема этого способа показана на .рис5.4. Датчик температуры 1а при понижении температуры охлаждающей воды передает импульс исполнительному клапану ИК, который приоткрывается и перепускает часть воды, забираемой насосом, обратно в источник водоснабжения.

При расположении конденсаторов воздушного охлаждения на открытых площадках или в закрытых помещениях, но при охлаждении конденсаторов наружным воздухом, давление конденсации в холодное время года может быть весьма низким в соответствии с н температурой наружного воздуха. В отношении расхода энергии на производство холода такие условия работы благоприятные, но из-за малой разности давлений конденсации и кипения существенно уменьшается питание хладагентам испарителей через автоматические регуляторы перегрева пара, выходящего из испарителей, особенно при использовании ТРВ, как это следует из

выражения (2.7). Компенсировать же уменьшение разности давленийpk-p0	увеличением
проходного отверстия f в столь широких пределах изменений не всегда удаётся.	Кроме того,

холодная насыщенная жидкость из конденсатора(или линейного ресивера), проходя по трубопроводу в тёплых помещениях(например, машинного отделения), частично испаряется в результате теплопритока, и из-за наличия пузырьков пара в потоке жидкости ещё боль ухудшается питание испарителей. Наконец, при низком давлении конденсации не может осуществляться оттаивание инея с поверхности охлаждающих приборов паром с нагнетательной стороны.

Чтобы предупредить эти нежелательные явления, считается необходимым в некоторых автоматизированных холодильных установках не допускать понижения температуры конденсации ниже +15°С. Для ограничения понижения давления конденсации применяют методы ступенчатого

и плавного регулирования.
Ступенчатое регулирование может осуществляться:
а) изменением числа включённых в работу	конденсаторов( . . изменением	общей
поверхности теплообмена), как это показано на рис.5.5;	при получении сигнала от	датчика

давления 1а вентиль СБ прекращает подачу агента в один из конденсаторов, магнитный пускатель 1б останавливает вентилятор у выключенного конденсатора;

б) изменением частоты вращения многоскоростного двигателя, приводящего в движение вентилятор (т.е. изменением количества и, следовательно, средней температуры воздуха);

в) изменением числа включённых в работу вентиляторов (рис.5.6).

Плавное регулирование может быть выполнено плавным изменением частоты вращения вентилятора, например, с помощью гидравлических муфт или при использовании вентиляторов с изменением угла поворота лопаток.

Применяют также плавное регулирование температуры(давления) конденсации путём затопления (подтапливания) части объёма конденсатора жидким хладагентом, что уменьшает эффективную площадь теплообменной поверхности аппарата. На рис.5.7 регулятор давления “до себя” 1а поставлен на линии стока жидкости из конденсатора в линейный ресивер ЛР и пр понижении давления конденсации прикрывается, чем создаётся сопротивление стоку конденсата, а потому конденсатор подтапливается, а давление конденсации повышается. На линии перепуска пара в линейный ресивер предусмотрен регулятор давления“после себя” 2а, позволяющий поддерживать в ресивере необходимое давление и не допускающий чрезмерного переохлаждения жидкого хладагента. В тёплое время года он автоматически закрывается.

	34
6. РЕГУЛИРОВАНИЕ	ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Влажность воздуха в охлаждаемых помещениях является технологическим параметром, от величины которого в значительной степени зависят качество хранящихся продуктов и потери их массы при хранении.

Скорость изменения относительной влажности воздуха равна

djПМ	=	WПР -W0	,	(6.1)
dt
		Д

где Д – коэффициент емкости помещения по влаге, представляющий собой количество влаги, поглощаемой или выделяемой в помещении при изменении влажности воздуха на единицу(на

1%).

Таким образом, для регулирования относительной влажности воздуха следует изменять или влагоотвод W0 из помещения, или влагоприток WПР в него. Влагоотвод из охлаждаемого помещения при наличии в нем охлаждающих приборов происходит благодаря конденсаци водяного пара из воздуха на поверхности батарей или воздухоохладителей. Поэтому

W0=β0F0(pПМ-p0”)= β0F0(φПМpПМ”- p0”) ,

(6.2)

где pПМ – парциальное давление водяного пара в воздухе помещения;

pПМ” – давление насыщенного водяного пара, соответствующее температуре помещения;

p0” – давление насыщенного водяного пара над поверхностью охлаждающих приборов и соответствующее температуре этой поверхности.

Следовательно, при постоянной температуре помещенияtПМ относительную влажность φПМ можно регулировать, изменяя влагоотвод путем изменения поверхности охлаждающих приборов F0, температуры поверхности охлаждающих приборовt0 (тогда изменяется и p0”) и скорости движения воздуха (тогда изменяется β0).

Легко видеть, что это те же самые величины, от изменения которых зависит и температура помещения tПМ. Поэтому воздействие на них будет вызывать изменение не только влажности воздуха, но и его температуры. Это оказывается недостатком способа регулировани относительной влажности путем изменения влагоотвода, поскольку целесообразнее и проще вести регулирование одного параметра при неизменном значении другого. Однако и эти способы находят применение, когда не требуется высокая точность поддержания и температуры, и относительной влажности.

На рис. 6.1 показана схема позиционного регулирования относительной влажности воздуха путем изменения поверхности охлаждающих приборов. Для этой цели применен секционный охлаждающий прибор. Датчик влажности 2а воздействует на соленоидный вентиль СВ2, который выключает часть охлаждаемой поверхности датчик температуры 1а, осуществляющий контроль за температурой помещения, управляется соленоидным вентилем 1, СВвыключающим охлаждающий прибор полностью.

Скорость движения воздуха у охлаждающих приборов может изменяться, например, изменением частоты вращения вала вентилятора. Поскольку относительная влажность воздуха зависит от температуры поверхности охлаждающих приборов, то можно повысить величину влажности воздуха и помещения, сокращая разность температур между воздухом и кипящим хладагентом в системе непосредственного охлаждения. На рис. 6.2 для повышения давления кипения в охлаждающем приборе применен регулятор давления АДД “до себя”, установленный на паровом трубопроводе. Датчик температуры 1а и соленоидный вентиль СВ предназначены для регулирования температуры воздуха в объекте.

В системе охлаждения хладоносителем изменение температуры поверхности охлаждающих приборов может осуществляться изменением количества хладоносителя, подаваемого в охлаждающий прибор так, как это приведено на рис. 6.3. в данном случае применено плавное регулирование относительной влажности воздуха с помощью датчика влажности2 пневматического вентиля ПВ.

				35
При	необходимости		более	точно	поддерживать			параметры	воздушной
охлаждаемом помещении система регулирования предусматривает компенсацию влияния на один
из параметров изменения регулирующих величин при регулировании другого параметра. Это
выполнено, например, в		воздухоохладителе-кондиционере,				схема	которого дана на рис. 6.4.
важной особенностью аппарата является то, что для увлажнения воздуха применена подача в
воздух водяного пара, то есть для повышения влажности воздуха используется влагопритокWПР,
не оказывающий существенного влияния на температуру воздуха.
В воздухоохладителе-кондиционере все четыре процесса обработки воздуха: охлаждение и
нагревание, осушение и увлажнение осуществляются раздельными устройствами, снабженными
отдельными двухпозиционными регуляторами, причем датчики одного и того же параметра имеют
смещенные уставки. Для примера приведены возможные уставки датчиков при задании
охлаждаемом помещении температуры tПМ=2±1°С и относительной влажности φПМ=80±6%:
		2а		3а		1а		4а
включение		3°С		1°С		85%		75%
выключение		2°С		2°С		80%		80%
Если температура в помещении повышается до3°С, то датчик температуры 2а через СВ2
включает подачу хладагента(или хладоносителя) в охлаждающий прибор2; при этом воздух
помещения может осушаться и понижение влажности будет ощущаться датчиком влажности4а;
который через СВ4 включает			систему	подачи	водяного		пара в помещение. В случае
необходимости осушать воздух при повышении в							помещении по		каким-то	п
относительной	влажности,	датчик	влажности 1а включает			при	помощи СВ1 дополнительную
охлаждающую	поверхность I. Но		это может вызвать		понижение			температурыtПМ,	что будет

ощущаться датчиком температуры3а, который через СВ3 включает подачу водяного пара в воздухоподогреватель (калорифер) 3; в результате температура воздуха поднимется до заданной. Такие аппараты применяются для хранения охлажденных продуктов.

7. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА МАШИН И АППАРАТОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

7.1. Защита от гидравлических ударов

Применение автоматической защиты является обязательным для всех автоматизации холодильных установок. Устройства автоматической защиты должны при опасных для людей или для оборудования условий работы компрессоров, аппаратов и других элементов установки предотвратить аварию активным вмешательством в работу установки, заключающемся, например, в остановке компрессора, выключении аппарата, открытии предохранительного клапана, перепуске части хладагента с нагнетательной стороны на всасывающую и т.п.

Средства автоматической защиты должны быть надежны, обладать быстротой действия и однократностью срабатывания. Так, если устройствами защиты остановлен компрессор или выключен аппарат, то пустить вновь компрессор или включить в работу аппарат устройства

автоматической		защиты не		должны. Эти операции выполняются вручную, только после
обнаружения и			устранения	обслуживающим		персоналом	причины, вызвавшей		аварийную
ситуацию.
В различных элементах холодильных установок могут возникнуть такие опасные ситуации, и
они все, насколько это возможно, должны быть предупреждены. Возникновение опасных режимов
работы может быть вызвано как внутренними нарушениями (например, отказом в работе аппарата,
поломкой деталей компрессора, нарушением подачи хладагента, замерзанием хладоносителя в
трубах испарителя, засорением труб или арматуры), так и внешними воздействиями( например,
резким изменением тепловой нагрузки, уменьшением подачи охлаждающей воды или воздуха на
конденсатор, прекращением энергоснабжения).
Срабатывание			приборов	автоматической		защиты	должно	сопровождаться		све
запоминающей и звуковой оповещающей аварийной сигнализацией. Устройства автоматической
защиты	для	обеспечения		их	надежного	действия	должны	иметь	приспособлен

36

проверки

периодической профилактической всех приборов, на которые возлагаются защитные функции.

Гидравлические удары очень часто оказываются причиной серьезных аварий на холодильных установках и, в частности, аварий с компрессорами. Поскольку гидравлические удары связаны с поступлением в компрессор влажного пара, то решение этой задачи лежит прежде всего в

правильной подаче хладагента	в испарительную	систему. Для малых холодильных установок
этого достаточно. Однако на	установках с	разветвленными испарительными системами

большими количествами хладагента в испарителях и правильная подача жидкости в испаритель иногда не освобождает от возможности выбрасывания жидкого агента при резком повышении тепловой нагрузки и появления других возмущений, вызывающих или внезапное вскипание жидкого хладагента в аппаратах, или изменения характера течения двухфазной смеси в трубных охлаждающих приборах. Опасность подобных явлений может быть исключена или значительно уменьшена применением рациональных схем холодильных установок и правильным выбором объема защитных аппаратов.

В безнасосных схемах средних и крупных установок, даже при наличии автоматических регуляторов перегрева пара, выходящего из охлаждающих приборов(испарителей), предусматриваются защитные отделители жидкости на общем всасывающем трубопроводе перед компрессором или группой компрессоров на каждую температуру кипения. Применяют или отделители жидкости вместе с защитным горизонтальным ресивером, в который осуществляется свободный сток отделившейся жидкости, или вертикальные защитные ресиверы, соединяющие в себе функции и отделителя жидкости, и дренажного ресивера. Такие устройства рациональны потому, что в противоположность некоторым средствам защиты, которые реагируют на поступление в компрессор влажного пара и только тогда останавливают компрессор, они предупреждают появление влажного хода, что надежнее и безопаснее.

Из защитных ресиверов должно осуществляться удаление жидкости по мере ее накопления. Для этой цели жидкость или выдавливают паром высокого давления или откачивают насосом . При выдавливании паром, чтобы обеспечить непрерывную работу , защприходитсяты предусматривать удвоенное число защитных ресиверов.

На рис.7.1 [2]* приведена функциональная схема защиты от гидравлических ударов, которой применены вертикальные защитные ресиверы ЗР и ’ЗР. При частичной автоматизации холодильной установки выдавливание жидкости производится вручную, а о степени заполнения ресиверов дается сигнал, получив который, обслуживающий персонал должен произвести переключение вентилей.

Пар из испарительных батарей поступает через разделительную колонку РК. Если в данный момент защитные функции осуществляет ресивер ЗР, то вентиль у РК открыт, а у РК’ – закрыт. Пар всасывается в компрессор по линии ПЛ из ресивера ЗР, а вентиль на всасывающей линии у ЗР’ должен быть закрытым. У ресивера ЗР закрыты вентили на линии подачи пара с нагнетательной стороны (лини ОЛ) и на жидкостной линии, по которой хладагент выдавливается к регулирующей станции.

При заполнении ресивера до уровня0,6 высоты сосуда датчик уровня4а дает сигнал, после чего следует переключить ресивер ЗР на выдавливание из него жидкости. Для этого закрываются вентили у РК и на паровой всасывающей линии ПЛ, а открываются вентили на линии ОЛ пара высокого давления и на жидкостной линии ЖЛ. У ресивера ЗР’ производят противоположные переключения и он начинает выполнять защитные функции, в то время как из ресивера ЗР выдавливают жидкость в испарительную систему через регулирующую станцию. Опорожнение ресивера производят до уровня 0,2 высоты, положение которого контролируется датчиком уровня 5а. Тогда ресивер вновь готов к выполнению защитных функций. Переключение вентилей может быть и автоматическим.

Если уровень жидкости в ресивере из-за каких-то неполадок поднимется до0,7 высоты, то размыкающие контакты датчиков уровня1а и 2а (дублированных) дадут сигнал на выключение электродвигателя компрессора и его остановку. Обычно электрическая схема автоматической защиты компрессора выполняется в пульте управления ПУ. Электрическая схема обеспечивает разрыв цепи автоматического управления и включение запоминающего светового сигнала.

Датчики уровня устанавливают на уровнемерной колонке , УКкоторая присоединена к аппарату жидкостной и паровой трубами с запорными вентилями. Для проверки срабатывания

37

датчиков и периодической продувки колонки и присоединительных труб предусмотрена линия

вдля подачи жидкого хладагента, находящегося под давлением конденсации. В нижней части колонки предусмотрен продувочный вентиль. При проверки датчиков закрывают вентиль а и открывают постепенно в. Жидкость поступает в колонку УК; один за другим начнут срабатывать датчики 5а, 4а, 2а и 1а. Срабатывание датчиков проверяется по действию соответствующих сигнальных ламп. Такая проверка должна проводится один раз в 10 дней.

Удаление жидкого агента из защитных ресиверов при помощи выдавливания не тольк требует двух ресиверов для осуществления непрерывной защиты компрессоров, но и большого числа переключений запорных вентилей, выполняемых вручную или автоматически.

Кроме того, выдавливание жидкости в испарительную систему не всегда осуществляется удовлетворительно, поскольку продолжительность процесса зависит от потребности испарителей

вжидком хладагенте. Могут встретиться такие ситуации, когда потребность охлаждающих приборов значительно сокращается, особенно при выбрасывании из батарей жидкого хладагента или при их достаточном заполнении. Тогда опорожнение защитного ресивера значительно замедляется или же вовсе прекращается, что может создать опасность влажного хода из-за

отсутствия необходимого объема для свободного стока в горизонтальном ресивере или д отделения и накопления жидкости в вертикальном ресивере.

По этой причине более простым и надежным можно считать удаление жидкости из защитного ресивера ЗР в линейный ресивер ЛР. Функциональная схема такого способа показана на рис.7.2, где использован вертикальный защитный ресивер .ЗРСледует применять насос Н (поршневой или шестеренный), способный создать давление несколько большее, чем максимально возможное давление конденсации. При повышении уровня в ЗР до0,6 высоты сосуда датчик уровня 4а дает сигнал на включение насоса ;Нпри понижении уровня в сосуде до0,2 высоты сосуда датчик уровня6а дает сигнал на остановку насоса. Датчики уровня 1аи 2а выполняют защитные функции.

В насосных схемах защита от гидравлических ударов выполняется в зависимости от типа примененного циркуляционного ресивера. На рис.7.3 показана функциональная схема защитной автоматики в случае применения вертикальных циркуляционных ресиверов ЦРВ. Датчики уровня 1а и 2а, установленные на отметке0,7 высоты сосуда, останавливают электродвигатель 4

компрессора		при подъеме жидкости в ЦРВ до этой отметки. Регулятором уровня, состоящем из
датчиков	3а	и 4а, а	также соленоидного вентиля 4СВподдерживается			рабочее заполнение
ресивера.	Циркуляция		жидкого	хладагента	осуществляется	герметичным	насосом11.

Электродвигатель насоса сблокирован с пультом компрессора; обычно насос включается перед пуском компрессора, и компрессор не может быть пущен, если не включен в работу насос. Может быть предусмотрен автоматический пуск насоса. На жидкостной линии между ЦРВ и насосом находятся датчики температуры 6а, 7а и 8а, от которых работает система, например, ступенчатого изменения холодопроизводительности компрессора. Реле разности давлений 9а (линии 12 и 13) контролирует напор, создаваемый насосом, и при понижении напора ниже установленного останавливает насос. Количество подаваемого хладагента в испарительную систему измеряется расходомером 10а. У аммиачных насосов, требующих смазки, предусматривается контроль уровня масла в масляном бачке; установленный на нем датчик уровня дает предупредительный сигнал. У герметичных бессмазочных насосов(типа ЦИГ) предусматривают контроль заполнения насоса хладагентом; датчик уровня 11а при недостаточном заполнении останавливает насос и дает аварийный сигнал.

При использовании горизонтального циркуляционного ресивера(рис.7.4) защитные датчики уровня 1а и 2а устанавливаются на отделителе жидкости ОЖ, размещенном над ЦР. Питание циркуляционного ресивера производится по рабочему заполнению, контролируемому датчиками уровня 3а и 5а, но подача жидкости через соленоидный вентиль4 идет в ОЖ, а не в ресивер.

Максимальный и минимальный уровни жидкости в дренажном ресивере ДР контролируются датчиками уровня 16а и 17а, дающими сигналы на щит управления и сигнализации.

7.2.Защита компрессора

Ряд защитных устройств, применяемых даже при частичной автоматизации, является средством индивидуальной защиты каждого компрессора, за исключением самых малых(менее

			38
500Вт). Все	используемые	на	холодильных	установках	электродвигатели, включая
электродвигатели домашних компрессорных холодильников, имеют					защиту от перегрузки,
большей частью с помощью тепловых реле.

Защита компрессора от недопустимого повышения давления нагнетанияи от недопустимого понижения давления всасывания. Повышение давления нагнетания может быть связано уменьшением или даже с прекращением подачи в конденсатор охлаждающей среды, с ростом ее температуры. Причиной повышения давления может быть наличие воздуха в, си переполнение системы хладагентом, а также некоторые эксплуатационные ошибки, например, пуск компрессора с закрытым вентилем на нагнетательной линии.

В некоторых конструкциях компрессоров имеются встроенные предохранительные клапаны, соединяющие сторону нагнетания со стороной всасывания при определенной разности давлений. Однако и при срабатывании предохранительного клапана автоматическая установка не будет остановлена. Поэтому для остановки компрессора при опасном повышении давления нагнетания применяется датчик высокого давления. Он присоединяется к нагнетательной стороне до нагнетательного вентиля, т.к. при ином присоединении он не защитит компрессор от повышения давления при его запуске с закрытым вентилем. Кроме того, нагнетательный вентиль компрессора

вэтом случае может быть использован при проверке датчика высокого давления и при подборе его установки путем постепенного и осторожного прикрытия вентиля.

Понижение давления всасывания, казалось бы, не представляет угрозы для компрессора, однако в некоторых конструкциях компрессоров(особенно хладоновых) пониженное давление всасывания создает нежелательную нагрузку на сальник, вызывает выбрасывание масла из картера

вцилиндр, иногда срывает работу масляного насоса, при недостаточно плотном сальнике

увеличивает подсос воздуха в систему. В герметичных компрессорах при слишком низком давлении всасывания может перегреваться электродвигатель, .к. понижающаяся плотность парообразного хладагента уменьшает его охлаждающую способность. Ограничение давления всасывания (давления кипения) может быть использовано для защиты испарителей от замерзания в них хладоносителя, а также быть обусловлено технологическими требованиями к предельно низкой температуре поверхности охлаждающих приборов.

Контроль за понижением давления всасывания осуществляется датчиком низкого давления. У компрессоров, пускаемых с открытым всасывающим вентилем, датчик низкого давления присоединяется между всасывающим вентилем и компрессором, т.к. тогда вентиль также может быть использован для проверки и настройки установки датчика низкого давления. Нередко датчик высокого давления объединяется с датчиком низкого давления в прибор, в котором два отдельных чувствительных элемента воздействуют на общую контактную систему. Функциональная схема защиты компрессора показана на рис.7.5. При повышении давления нагнетания на 10…15% выше максимального рабочего давления (но не ниже предельного давления, установленного для данного

типа компрессоров) или	при понижении давления всасывания также10…на15% ниже
минимального рабочего давления компрессор останавливается по сигналу одного из датчиков.
Защита от недопустимого повышения температуры пара после компрессора. Повышение
температуры нагнетаемого	пара может быть вызвана не только повышением да

конденсации, но также, например, наличием пропусков в компрессоре(через нагнетательные клапаны, поршневые кольца), наличием воздуха в системе. Обычно защита в этом случае осуществляется при помощи датчика температуры, связанного с магнитным пускателем двигателя компрессора (рис.7.6). Установка датчика должна быть на10…15% выше максимальной рабочей температуры нагнетания, но не выше135°С для горизонтальных и160°С для вертикальных и оппозитных компрессоров. При высоких температурах конденсации или при высокой степени сжатия иногда оказывается затруднительным избежать(особенно с компрессорами, имеющими некоторый износ) значительного перегрева пара, приближающегося к предельно допустимому. В таких случаях возможны частые остановки компрессора датчиком температуры, что может неблагоприятно отразиться на температурном режиме охлаждаемых объектов, как раз в самое

жаркое время года. Возможным выходом из	этого положения является устройство впрыска
жидкого рабочего тела во всасывающую трубу перед компрессором, как это показано на рис.7.6.
Для впрыска может быть применен регулятор температуры			прямого действия. ПриАДТ
повышении установленной температуры регулятор подает		во всасывающую трубу небольшое
количество жидкого рабочего тела, в результате	испарения	которого	понижается температура

			39
всасываемого	пара, а	следовательно, и	нагнетаемого.	Для	ограничения	подачи

жидкости – в выходной патрубок АДТ ставится диафрагма с отверстием не больше 4…5мм.Кроме того, линию впрыска присоединяют к всасывающей трубе на расстоянии не меньше2…3м до компрессора. На линии впрыска ставится соленоидный вентиль, закрывающийсяСВ при остановке компрессора. Разумеется, такой способ снижает энергетические показатели работы установки, но он может быть вынужденным и применяется с соблюдением предосторожности в автоматических установках. Кроме того, это может быть необходимым для хладоновы компрессоров, работающих на R 22 или R 502, при высоком отношении давлений нагнетания и всасывания (обычно больше 10).

Защита от недостаточной подачи водыв охлаждающую рубашку компрессора. Контроль за движением воды по трубопроводу может быть осуществлен при помощи датчика протока 1а (реле протока), установленного на сливном водяном трубопроводе. Для открытых систем применяются мембранные реле протока типа РИ – 67 и подобные им. Если движение воды в водяном трубопроводе не самоточное, а напорное (закрытая система), то это позволяет не сбрасывать воду, нагревающуюся в охлаждающих рубашках, а использовать ее для производственных нужд. Тогда применяются реле протока, использующие герметичные магнитоуправляемые контакты (РИГК).

Важно правильно выбрать настройку реле , протокаосуществляющего остановку компрессора. Часто указывают, что реле протока должно реагировать на прекращение подачи воды. Возможны случаи резкого снижения расхода воды и длительной работы компрессора при

малой ее	подаче. это вызовет повышение		температуры нагнетаемого пара и остано
компрессора вследствие недопустимой величины температуры нагнетания, то есть из-за появления
вторичных	ненормальностей. Поэтому	следует	настраивать реле	протока на отключен
компрессора	при снижении подачи	воды	до количества, равного	приблизительно 30%

нормального расхода.

При автоматическом управлении компрессором применяют соленоидный вентиль на подаче воды в охлаждающую рубашку с целью экономичного расходования . Приводы остановке компрессора вентиль закрывается. Поскольку этот вентиль открывается одновременно с пуском компрессора, то из-за отсутствия подачи воды в этот момент контакты реле протока буд разомкнуты; поэтому во время пуска компрессора предусматривается блокировка контактов реле

протока на 10…20 с, необходимые для поступления воды в охлаждающую рубашку. Блокировка

осуществляется

тем

же

реле

времени, которое

управляет

автоматическим

байпасом.

Функциональная схема автоматической защиты показана на рис.7.7.

Защита от нарушений в системе смазкии от связанного с этим нагрева движущихся частей

компрессора. Этот вид защиты применяют у компрессоров, имеющих принудительную систему

смазки от встроенного или выносного масляного насоса. Признаком отсутствия нарушений в

смазочной

системе

является

достаточная

величина ,

напорасоздаваемого

насосом

и

затрачиваемого на преодоление сопротивлений в системе смазки. Поскольку масло, пройдя по

этой системе, стекает в картер компрессора или в сливной бак, находящийся под давлением

всасывания, то для контроля напора применяют датчик1а разности давлений типа РКС(реле

контроля смазки), реагирующий на изменение разности давлений(линия

3)

в

масляном

трубопроводе после насоса и в картере компрессора(линия 4), рис.7.8. Эта разность давлений

обычно имеет величину от 80 до 250 кПа в зависимости от типа и размеров компрессора.

Понижение

ее

во

время

работы

компрессора может

быть

вызвано

поломкой,

недостаточностью уровня масла в картере, попаданием жидкого хладагента в масло и его вспениванием, увеличением зазоров в местах сопряжения трущихся частей, а иногда и снижением давления всасывания. Если разность давлений понижается до предельной, угрожающей прекращением нормальной подачи масла к объектам смазки(на 10…15% ниже рабочей разности давлений, но не ниже50 кПа), то датчик разности давлений с помощью магнитного пускателя останавливает компрессор. При автоматическом пуске компрессора контакты РКС блокируются на время, достаточное для того, чтобы создалась нормальная циркуляция масла и была достигнута необходимая разность давлений в масляной системе. Блокировка осуществляется реле времени на период 10…20 с.

Кроме того, может непосредственно контролироваться температура смазываемых объектов, например, выносных подшипников крупных компрессоров. Для этого в масляную ванную подшипников помещают чувствительный элемент датчика температуры. Обычно температура

40
подшипников не должна быть выше60…65оС. При	таком	нагревании	подшипн
компрессор автоматически останавливается.

Защита от последствий механических поврежден.ийВ компрессорах нередко возникают опасные ситуации, связанные с появлением неисправности отдельных деталей, например, поломки клапана или поршневого кольца в поршневом компрессоре. Механические повреждения, как правило, сопровождаются появлением нового, своеобразного звука. Точно так же изменение уровня звука или его тональности сигнализирует об увеличении зазора в подшипниках или об

ослаблении затяжки	крепежных(например, шатунных) болтов. Опытный	машинист обычно
быстро улавливает	на слух признаки появившейся неисправности	по изменению звуко

обстановки. Эту же задачу нужно решать и при помощи автоматических устройств. Пока на холодильных установках не нашел применения подобный вид защиты, хотя он, несомненно, желателен. Имеются только отдельные примеры его использования и в недостаточно совершенном исполнении, поскольку акустические признаки появления указанных ненормальностей работы компрессоров недостаточно рассмотрены. Так, на Московском холодильнике №12 применили в качестве датчика уровня шума микрофон, укрепив его на цилиндре компрессора. Функциональная схема подобной защиты показана на рис.7.9. При повышении уровня шума выше нормального датчика 1а останавливает компрессор и тем самым предупреждает возможные повреждения.

7.3. Защита от замерзания хладаносителя в испарителе.

Замерзание хладаносителя, например, в трубах кожухотрубного испарителя не только прерывает работу установки, но и нередко влечет за собой повреждение(разрыв) труб из-за расширения замерзающей воды. При этом возможно попадание хладагента в рассольную систему или хлаханосителя в трубопроводы хладагента. К причинам возникновения опасного режима,

приводящего	к	замерзанию	хладаноситея, относится:	понижение	давления		кипения	при
уменьшении тепловой нагрузки или при включении дополнительных компрессоров; понижение
концентрации хладоносителя в растворе из-за поглощения					влаги	из	воздуха	в откр
охлаждающих приборах; недостаточная циркуляция хладоносителя.
На рис	7.10	дана схема	защиты испарителя от	замерзания	в нем	хладаносителя		с

применением различных способов(конечно, достаточно использовать один из них или ответственных случаях применить еще один в качестве дублирующего). В этих способах используется:

-ограничение понижения температуры(давления) кипения до предела, близкого к температуре замерзания хладоносителя (датчики 1а и 3а);

-ограничение понижения температуры самого хладоносителя (датчики2а и 4а);

-контроль за скоростью движения хладоносителя в трубопроводе (датчики 5а и 6а). Если система одноиспарительная, то могут быть выбраны способы, предотвращающие

замерзание хладоносителя путем остановки компрессора(датчики 3а, 4а, 5а и 6а); в многоиспарительных системах при возникновении опасного режима у одного из испарителей применение таких способов будет прекращать охлаждение и других испарителей, обслуживаемых тем же компрессором. Поэтому в многоиспарительных системах лучше использовать способы,

ограничивающие понижение температуры кипения в данном испарителе без ост компрессора (датчики 1а и 2а).

Выбор способа защиты может быть связан и с видом используемого хладоносителя. Если хладоноситель является водным раствором какого-то вещества и имеются условия деконцентрации раствора, например, из-за поглощения влаги при контакте хладоносителя с влажным воздухом, то для некоторых способов защиты потребуется периодическая проверка концентрации хладоносителя, так как постепенное разбавление раствора вызывает повышение температуры его замерзания. В этом случае лучше не применять способы контроля температуры кипения и хладоносителя, а пользоваться теми, действие которых не зависит от концентрации хладоносителя. К ним относятся средства(датчики 5а и 6а), контролирующие движение хладоносителя по трубам. На рисунке показана связь рассольного насоса с системой управления компрессором. Обычно предусматривают или блокировку, не позволяющую пуск компрессора, если не пущен рассольный насос, или автоматический пуск рассольного насоса перед пуском