Глава 15. Схемы холодильных компрессорных машин и установок

Холодильная установка представляет собой комплекс основных и вспомогательных элементов холодильной машины вместе с объектом охлаждения и вспомогатель­ными устройствами.

В настоящее время большинство холодильных машин заводы выпускают в виде агрегатов, объединяющих часть элементов (компрессорные, компрессорно-конден-саторные, аппаратные агрегаты) или все элементы (комплексные агрегаты).

Однако крупные холодильные установки в большин­стве случаев компонуются из отдельных элементов, уз­лов и агрегатов на месте эксплуатации.

Схемы холодильных машин и установок могут быть различными, но все они должны отвечать следующим требованиям:

поддерживать заданный температурный режим в охлаждаемых объектах;

равномерно и надежно распределять холодильный агент в охлаждающие приборы в соответствии с их теп­ловой нагрузкой;

быть гибкой при эксплуатации, для чего следует пре­дусматривать необходимые переключения машин и ап­паратов, позволяющие изменять условия их работы или обеспечивающие их замену в случае неполадок или ре­монта;

быть наглядной, простой и удобной для обслужива­ния, способствовать осуществлению быстрых и безоши­бочных переключений;

иметь минимальное количество трубопроводов, порной и регулирующей арматуры;

обеспечивать безопасность для обслуживающего пер­сонала и долговечность установленного оборудования; не требовать больших затрат на осуществление.

Средства автоматизации в значительной степени об­легчают выполнение этих требований и способствуют усовершенствованию схем.

Схемы агрегатированных холодильных машин Схемы малых холодильных машин

К малым холодильным машинам относят машины номинальной производительностью при стандартном режиме до 18 кВт (15000 ккал/ч), их выполняют в ви­де компрессорно-конденсаторных или комплексных аг­регатов. В качестве холодильных агентов в них приме­няют R12, R22 и R502. Схема холодильной ма­шины с герметичным компрессорно - конденса­торным агрегатом типа ВС (ФГК) показана на рис. . Такие холодиль­ные машины предназна­чены для охлаждения самого разнообразного торгового оборудования (холодильных шкафов, прилавков, витрин, водоохладителей торговых автоматов и др.). Кроме того, их используют и для установок кондицио­нирования воздуха.

В состав машины вхо­дят компрессорно-конденсаторный агрегат, змеевиковый ребристый испаритель, располагае­мый в охлаждаемом объекте, и дроссельное устроиство.

Рис. . Схема герметичного

фреонового агрегата типа ВС

Отдельные элементы схемы соединены красно-медными или алюминиевыми трубками. Пар хладона, сжа­тый в компрессоре 1, конденсируется в змеевиковом ребристом конденсаторе 2 и сливается в ресивер 4. Из ресивера жидкий холодильный агент направляется сна­чала в фильтр-осушитель 3, а затем в дроссельное устройство, в качестве которого используют терморегулирующий вентиль или капиллярную трубку. После дросселирования холодильный агент поступает в змеевиковый ребристый испаритель 6. В испарителе он ки­пит за счет теплоты, воспринимаемой от охлаждае­мой среды. Пар, образовавшийся в испарителе, на­правляется в кожух герметичного компрессора для охлаждения электродвигателя, а затем засасывается компрессором.

Автоматическое регулирование заполнения испари­теля жидким холодильным агентом осуществляется терморегулирующим вентилем 5, в зависимости от пе­регрева паров хладона на выходе из испарителя, которое воспринимается термочувствительным патро­ном 7.

В охлаждаемом объекте автоматическое двухпозиционное регулирование температуры с помощью реле температуры ТР обеспечивает цикличную работу ком­прессора. При достижении заданной температуры в охлаждаемом объекте ТР подает импульс на магнит­ный пускатель МП, который выключает электродвига­тель компрессора. С повышением температуры в объек­те выше заданной магнитный пускатель по импульсу от реле температуры ТР включает электродвигатель компрессора.

Схема холодильной машины с открытым компрессорно-конденсаторным агрегатом типа ФАК представ­лена на рис. . Компрессор 2 всасывает по трубопро­воду 1 пары R12 из испарителя 5, сначала сжимает их до давления конденсации, а затем нагнетает в кон­денсатор 6. Из конденсатора жидкий хладон сливает­ся в ресивер 5, а затем по жидкостной линии II через фильтр-осушитель 3 и терморегулирующий вентиль 4 поступает в испаритель 5.

В испарителе жидкий фреон, воспринимая теплоту от охлаждаемой среды при низкой температуре, кипит, превращаясь в пар.

Заполнение испарителя жидким R12 регулируется терморегулирующим вентилем 4, чувствительный пат­рон которого закреплен на всасывающем трубопрово­де компрессора.

Рис. . Схема агрегата типа ФАК.

Автоматическое регулирование температуры объ­екта, а также защита компрессора от повышенного давления нагнетания осуществляются реле давления 1

(РД-1), которое состоит из двух блоков с чувстви­тельными элементами (блок низкого РДН и высокого РДВ давления) и общей контактной группы. Контак­ты блока низкого давления размыкаются при пониже­нии давления в испарителе и замыкаются при его

повышении в пределах, установленных настройкой прибора. Контакты реле высокого давления размыкаются при повышении давления в конденсаторе до установлен­ного предела.

Блок реле низкого давления предназначен для ре­гулирования производительности компрессора и темпе­ратуры в объекте (по способу пусков и остановок), а также для защиты машины от недопустимого пониже­ния давления кипения, реле высокого давления — толь­ко для защиты от опасного повышения давления на­гнетания.

В зависимости от импульса, поступающего от реле давления, срабатывает магнитный пускатель, включая и выключая электродвигатель компрессора 7. Во избе­жание замерзания свободной влаги в терморегулирующем вентиле 4, а также для предотвращения попада­ния в него загрязнений на жидкостной линии 11 уста­новлен фильтр-осушитель.

Схема холодильной машины с компрессорно-конденсаторным агрегатом АК-ФВ6 показана на рис. .

Рис . Принципиальная схема холодильной машины с агрегатом АК-ФВ6.

Пар хладона (фреона), сжатый в компрессоре /, пос­тупает в конденсатор водяного охлаждения 3, где кон­денсируется. Жидкий холодильный агент, проходя фильтр-осушитель 2, поступает в регенеративный теп­лообменник 8, где он переохлаждается холодным па­ром, поступающим из испарителя 6. Переохлажденный жидкий холодильный агент подается параллельно в две ветви испарительной системы (эти ветви можно расположить в одной или двух камерах). На каждой ветви устанавливают по одному терморегулирующему вентилю 7 (ТРВ-4М), где жидкость дросселируется и поступает в испаритель 6. В испарителе холодильный агент кипит, охлаждая воздух в камере, и превращает­ся в пар. Из испарителя пар отсасывается компрессо­ром через теплообменник 8, где он перегревается, в ре­зультате чего воспринимает теплоту от жидкости, по­ступающей из конденсатора к терморегулирующему вентилю.

Холодильная машина автоматизирована. Заполне­ние испарителей жидкостью регулируется двумя терморегулирующими вентилями 7, а подача воды на кон­денсатор — водорегулирующим вентилем 4 (ВРВ-1,5).

В охлаждаемом объекте температура регулируется реле низкого давления 5, а защищает машину от чрез­мерного повышения давления в линии нагнетания реле высокого давления.

В рассмотренной схеме с одним компрессором и двумя охлаждаемыми камерами давление и темпера­тура кипения в испарителях одинаковые и температура в камерах также примерно одинаковая. Незначитель­ная разница между температурами достигается в ре­зультате установки испарителей с различной поверх­ностью или вследствие уменьшения количества подава­емой в испаритель жидкости, т. е. искусственного уменьшения эффективной поверхности испарителя в бо­лее теплой камере. Путем настройки терморегулирующего вентиля на больший перегрев можно получить в более теплой камере температуру на 4 — 5° С выше.

В агрегатированных холодильных машинах, рассчи­танных для охлаждения более двух камер, температу­ра регулируется камерными реле температуры в комп­лексе с соленоидными вентилями, которые установле­ны на жидкостных линиях, питающих испарители.

Схема холодильной машины ХМ-ФУ8 с компрессорно-конденсаторным агрегатом АК-ФУ8 показана на рис. . Эта машина предназначена для охлаждения четырех камер. В комплект к агрегату АК-ФУ8 входят четыре испарителя 11 (ИРСН-12.5С), один испаритель 10 (ИРСН-10С), два воздухоохладителя 14 (2В09С), четыре терморегулирующих вентиля 12, четыре реле температуры 9 в комплексе с соленоидными вентиля­ми 13, арматурный шит, на котором смонтированы фильтр-осушитель 7, теплообменник 6 на общей жид­костной линии, запорная арматура и вентиль для за­полнения системы хладоном. Автоматическое двухпозиционное регулирование температуры в камерах осу­ществляется реле температуры, которые управляют соленоидными вентилями и работой компрессора. Ком­прессор 1 и электродвигатель 2 установлены на кожухозмеевиковом конденсаторе 4.

Рис. . Принципиальная схема холодильной машины ХМ-ФУ8.

При замыкании контактов одного реле 9 открыва­ется соленоидный вентиль 13 на жидкостной линии, питающей испаритель данной камеры, и включается компрессор. Одновременно открывается соленоидный вентиль 8 на общей жидкостной линии перед распре­делительным коллектором (на арматурном щитке). При замыкании контактов второго и последующих реле температуры открываются соответствующие соленоид­ные вентили и дублируется воздействие на катушку магнитного пускателя, включающего компрессор. По­этому при замкнутых контактах любого реле темпера­туры компрессор работает. Если во всех камерах тем­пература достигла нижнего предела и выключается последнее реле температуры 9, то компрессор останав­ливается, соленоидный вентиль 8 на обшей жидкост­ной линии, а также соленоидные вентили на жидкост­ных линиях, питающих испарители данной камеры, за­крываются.

Таким образом, холодопроизводительность испари­телей и компрессора регулируется реле температуры 9. Терморегулирующие вентили 12 являются дроссели­рующим органом и регулятором перегрева пара на выходе из испарителя. Более значительный перегрев пара осуществляется в теплообменнике 6.

Реле давления 5 (РД-1) является только защитным прибором (от пониженного давления в испарительной системе и повышенного давления на стороне нагне­тания).

Подача воды на конденсатор 4 регулируется водо­регулирующим вентилем 3 (ВРВ-2,5), действующим от давления конденсации. Вместо водорегулирующего вентиля можно использовать соленоидный вентиль, ко­торый открывает воду на конденсатор во время работы компрессора, т. е. открывается одновременно с вклю­чением компрессора, а закрывается при его выклю­чении.

Схема средней холодильной машины

В настоящее время на холодильниках небольшой емкости широко применяют агрегатированные холо­дильные машины, работающие на хладонах (фреонах) и аммиаке. В камерах таких холодильников использу­ют как непосредственное, так и рассольное охлаж­дение.

Схема агрегатированной холодильной машины с рассольным охлаждением камер показана на рис. .

Рис. . Схема агрегатированной машины с рассольным охлажде­нием камер:

1 — компрессор; 2 — муфта; 3 — электродвигатель; 4 — конденсатор; 5 — испа­ритель; 6 — теплообменник; 7 — фильтр; 8 — ручной регулирующий вентиль; 9 — холодильные камеры; 10 - рассольный насос.

Машина включает компрессорио-конденсаториый и испарительно-регулирующий агрегаты. Компрессорно-конденсаторный агрегат состоит из компрессора и электродвигателя, соединенных муфтой, кожухотруб-ного конденсатора и приборов автоматической защиты и контроля. В состав испарительно-регулирующего агрегата входят горизонтальный кожухотрубный испари­тель, кожухозмеевиковый теплообменник и автомати­ческая регулирующая станция.

Сжатый в компрессоре пар R22 конденсируется в кожухотрубном конденсаторе с гладкими трубками. Жидкость переохлаждается в теплообменнике 6 и про­ходит фильтр-осушитель 7, соленоидный вентиль СВ и ручной регулирующий вентиль 8. После дросселирования жидкость поступает в кожухотрубный испаритель 5, где кипит, охлаждая рассол.

Пар, образовавшийся в испарителе, отсасывается компрессором через теплообменник, в котором он пере­гревается и воспринимает теплоту от жидкости. Охлаж­денный в испарителе рассол поступает в камерные ба­тареи, где он отепляется, в результате чего камеры ох­лаждаются, и центробежным насосом возвращается в испаритель.

Схемой предусмотрена полная автоматизация холо­дильной машины.

Производительность машины регулируется пуском и остановкой электродвигателя компрессора.

Температура в камерах поддерживается камерными реле температуры ТР в комплексе с соленоидными вен­тилями, установленными на питающих рассольных тру­бопроводах. При включении реле температуры ТР открывается соленоидный вентиль СВ и холодный рассол поступает в батарею соответствующей камеры, при вы­ключении реле температуры ТР закрывается соленоид­ный вентиль СВ и прекращается подача холодного рас­сола.

Камерные реле температуры управляют также элек­тродвигателем насоса. Контакты реле температуры ТР включены параллельно в цепь управления электродви­гателем насоса. При замыкании контактов одного из ре­ле ТР насос включается. При выключении последнего реле ТР насос останавливается.

Цикличной работой компрессора управляет реле тем­пературы, смонтированное на регулирующей станции и предназначенное для поддержания температуры рассола на выходе из испарителя. При остановленном насосе работа компрессора исключается. Для этого блок-кон­такт магнитного пускателя насоса включается в цепь управления электродвигателем компрессора, и тогда при размыкании контактов последнего камерного реле ТР вместе с остановкой насоса останавливается и компрес­сор.

Испаритель заполняется R22 с помощью приборов двухпозиционного регулирования ПТРД-2 (полупровод­никовый терморегулятор дифференциальный) в комплек­се с соленоидным вентилем. В зависимости от перегрева пара, выходящего из испарителя, полупроводниковый терморегулятор ПТРД-2 открывает или закрывает соле­ноидный вентиль СВ, установленный перед ручным ре­гулирующим вентилем 8. Температуры кипения и пере­грева пара воспринимаются термометрами сопротивле­ния. Проходное сечение соленоидного вентиля значитель­но больше, чем это требуется для работы при макси­мальной нагрузке. Поэтому после соленоидного вентиля обязательно устанавливают ручной регулирую­щий вентиль 8, в котором происходит дросселирование. Его открывают настолько, чтобы обеспечить проход жид­кости, необходимой при максимальном теплопритоке в камеру.

Реле давления РД, размещаемые на сторонах нагне­тания и всасывания компрессора, защищают машину от низкого давления в испарителе, что очень важно при наличии в схеме кожухотрубного испарителя, в котором возможно замерзание рассола и разрыв труб, и от пре­вышения давления нагнетания.

При неисправном масляном насосе реле контроля смазки РКС останавливает компрессор.

В целях экономии вода на конденсатор подается од­новременно с включением компрессора посредством со­леноидного СВ или водорегулирующего вентиля.

На щите управления находятся все приборы управ­ления защиты и исполнительные механизмы.

Щит сигнализации предназначен для дистанционного наблюдения за работой холодильной машины и сигна­лизации о неисправностях.