- •Глава XII охлаждение, замораживание и холодильное хранение пищевых продуктов
- •§ 1. Охлаждение пищевых продуктов
- •§ 2. Замораживание пищевых продуктов
- •1, 2, 3 И 4—тоннели; 5—вентилятор; 6—охлаждающие батареи;
- •260 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •262 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •264 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •266 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •268 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •§ 3. Холодильное хранение пищевых продуктов
- •270 Охлаждение, замораживание и холод, хранение пищевых продуктов
- •Глава XIII холодильники
- •§ 1. Типы холодильников
- •§ 2. Устройство холодильников
- •§ 3. Механизация грузовых работ
- •§ 4. Расчет емкости холодильника и площадей холодильных камер
- •§ 5. Машинное отделение холодильника
- •Глава XIV изоляция холодильников
- •§ 1. Назначение изоляции
- •§ 2. Теплоизоляционные материалы
- •§ 3. Паро- и гидроизоляция
- •§ 4. Изоляционные конструкции
- •§ 5. Расчет толщины изоляционного слоя
- •Глава XV калорический расчет холодильника
- •§ 1. Расход холода для расчета оборудования холодильных камер
- •§ 2. Расход холода для расчета оборудования машинного отделения
- •Глава XVI системы машинного охлаждения
- •§ 1. Непосредственное охлаждение холодильным агентом
- •§ 2. Охлаждение с использованием промежуточного холодоносителя
- •§ 3. Выбор системы охлаждения
- •Глава XVII автоматизация холодильных установок
- •§ 1. Автоматическое регулирование холодильных установок
- •§ 2. Автоматическая защита и сигнализация
- •§ 3. Схемы автоматизации холодильных установок
- •Глава XVIII градирни
- •§ 1. Взаимодействие воздуха с охлаждаемой водой в градирне
- •§ 2. Конструкции и расчет градирен
- •Глава XIX эксплуатация холодильных установок
- •§ 1. Организация эксплуатации
- •12 Н. Д. Кочетков
- •§ 2. Неполадки и способы их устранения
- •§ 3. Обслуживание основных элементов холодильной установки
- •§ 4. Отчетность по технической эксплуатации
- •§ 5. Ремонт холодильного оборудования
- •Глава XX ледяное и льдосоляное охлаждение
- •§ 1. Заготовка и применение естественного льда
- •§ 2. Производство искусственного водного льда
- •§ 3. Сухой лед
- •Глава XXI холодильный транспорт
- •§ 1. Железнодорожный холодильный транспорт
- •§ 3. Водный холодильный транспорт
§ 1. Автоматическое регулирование холодильных установок
Применяемые приборы автоматического регулирования отличаются разнообразием выполняемых функций и принципов действия.
Каждый автоматический регулятор состоит из чувствительного эле-мента, воспринимающего изменение регулируемого параметра; регули-рующего органа; промежуточной связи, соединяющей чувствительный элемент и регулирующий орган. Рассмотрим способы регулирования основных параметров и наиболее характерные приборы.
Регулирование температуры холодильных камер. В холодильных камерах необходимо поддерживать постоянные температуры, даже если меняется тепловая нагрузка на охлаждающие батареи.
Постоянная температура поддерживается регулированием холодо-производительности батарей. Простой и распространенной является двухпозиционная система регулирования. При этой системе в каждой камере устанавливается индивидуальное реле температуры, например, типа ТДДА — двухпозиционное дистанционное термореле (рис. 193), или других типов. На трубопроводе жидкого холодильного агента или рассола перед входом в батареи устанавливается соленоидный вентиль (рис. 194). При повышении температуры воздуха до верхнего заданного предела регулятор температуры автоматически замыкает электричес-кую цепь соленоидного вентиля. Вентиль полностью открывается, и охлаждающая жидкость поступает в батареи; камеры охлаждаются. При понижении температуры воздуха до нижнего заданного предела регулятор температуры, наоборот, размыкает цепь вентиля, прекращая подачу холодной жидкости в батареи.
Термобаллон 1 (чувствительный патрон) регулятора температуры ТДДА (см. рис. 193), частично заполненный жидким фреоном-12,
Автоматическое регулирование холодильных установок 323
размещают в холодильной камере, температуру которой требуется регулировать. Давление фреона в термобаллоне зависит от его температуры, которая равна температуре воздуха камеры. С повышением этой температуры давление в термобаллоне увеличивается. Повышенное давление через капиллярную трубку 2 передается в камеру 3, в которой расположен сильфон 4, представляю-
щий собой гофрированную трубку. Сильфон сжимается и перемещает в осевом направлении иглу 5, которая поворачивает угловой рычаг 6 (см. также схему справа) вокруг оси 7 против часовой стрелки, преодолевая сопротивление пружины 22. Рычаг 6 песет на себе пластинчатую пру-жину с прикрепленной к ней тягой 8, которая при движении рычага против часовой стрелки перемещается влево. С тягой 8 скреплен палец 10, перемещающийся в прорези контактной пластинки 12. В некоторый момент палец соприкасается с рычагом 9 и поворачивает этот рычаг, а также контактную пластинку 12 (которая связана с рычагом пружиной 11) вокруг оси 13 (в данном случае против часовой стрелки). В это
324 Автоматизация холодильных установок
время нижний конец контактной пластинки приближается к постоянному подковообразному магниту 18 и быстро притягивается им. Основной 17 и искрогасительный 26 контакты при этом замыкаются. Цепь управления соленоидного вентиля, установленного на жидкостной линии, замыкается, вентиль открывается, й жидкость поступает в батареи.
Рис.
194. Соленоидные вентили с электромагнитным
приводом:
а
— поршневой СВА-25 (1 — катушка; 2
— сердечник; 3
— разгрузочный клапан;
4
— основной клапан; 5
— шпиндель ручного подъема; 6
— колпачок);
б
— мембранный СВМ-25 (1
—
мембрана; 2
— фильтрующая шайба;
3
—
разгрузочный клапан; 4
—
основной клапан; 5
— пружина основного клапана)
С понижением температуры воздуха давление в термобаллоне и в камере 3, где находится сильфон, уменьшается и угловой рычаг 6 под действием пружины 22 поворачивается по часовой стрелке. Палец 10 перемещается от рычага 9 до конца прорези в контактной пластинке 12 (свободный ход), нажимает на пластинку и, преодолевая притяжение магнита, резко поворачивает ее по часовой стрелке. В этот момент электрические контакты размыкаются, соленоидный вентиль закры-вается и подача жидкости в батареи прекращается.
Автоматическое регулирование холодильных установок 325
Температура камеры, при которой размыкаются электрические кон-такты, устанавливается в зависимости от натяжения пружины 22. Для настройки прибора на определенную температуру размыкания переме-щают каретку 21 с указателем 20 на соответствующее деление темпера-турной шкалы 19, что достигается при вращении винта 23 ручкой 24.
Прибор регулируется на определенную разность температур замыка-ния и размыкания электрических контактов. Эта разность зависит от величины свободного хода пальца 10 в прорези контактной пластинки. Свободный же ход меняется при перемещении верхнего конца рычага 9 вдоль прорези, что достигается при повороте кулачка 14 вокруг оси 13. Чем больше радиус кулачка в месте касания рычага 9, тем больше свободный ход и тем больше разность температур замыкания и размыкания контактов.
Регулятор температуры ТДДА обеспечивает выключение соленоид-ного вентиля в пределах шкалы температур от —25 до 0° С. Возможная погрешность ±1° С. Минимальный дифференциал прибора составляет 2° С, максимальный — не менее 8° С. Масса прибора 3,5 кг, длина капилляра 3 м.
Для крупных холодильников разработана многоточечная централизованная система автоматического регулирования температуры в камерах — машина «Амур». Такие машины изготовляют па 40, 60 и 80 точек регулирования. Они могут быть использованы не только для регулирования температуры воздуха, но и температуры кипения холодильного агента, температуры рассола и т. п. Машина имеет устройства для измерения температуры в точках регулирования.
Соленоидные (электромагнитные) вентили (см. рис. 194) работают следующим образом. При подаче напряжения на катушку электромаг-нита возникает электрическое поле, которое втягивает сердечник; связанный с ним разгрузочный клапан приподнимается, открывая седло малого диаметра. После этого жидкость с нагнетательной стороны, т. е. из полости над клапаном (в вентиле СВА) или над мембраной (в вентиле СВМ) через сквозные отверстия п малое седло поступает в полость под клапаном. Клапан разгружается от давления, которое прижимало его к седлу, и открывается для протока жидкости под напором из нагнетательного трубопровода. После выключения соленоидной катушки, наоборот, сердечник с разгрузочным клапаном опускаются вниз, перекрывая седло малого диаметра. Давление сверху на основной клапан увеличивается, и он под действием собственного веса и пружины опускается на свое седло, перекрывая поток жидкости.
Соленоидные вентили относятся к числу наиболее распространенных приборов автоматизации аммиачных и фреоновых холодильных уста-
326 Автоматизация холодильных установок
новок. Для жидкого и газообразного фреона и аммиака, рассола и воды соленоидные вентили выпускают с диаметром условного прохода от 6 до 70 мм. Раньше использовались преимущественно поршневые соленоидные вентили типа СВА; в последнее время применяют мембранные вентили типа СВМ усовершенствованной конструкции. Температура рабочей среды может колебаться от —40 до +50° С. Соленоидный вентиль (с фильтром перед ним) устанавливают на горизонтальном участке трубопровода в вертикальном положении.
Регулирование температуры воздуха возможно также путем измене-ния температуры или расхода холодильного агента (при рассольном охлаждении холодоносителя) в батареях с использованием пропорцио-нальных регуляторов температуры ПРТ. Такие регуляторы применяют редко.
Для автоматического регулирования температуры воздуха при испо-льзовании малых фреоновых установок с одним охлаждаемым объек-том применяют включение и выключение компрессора. Для включения и выключения используют приборы, реагирующие на температуру или давление кипения в испарителе, или непосредственно на температуру воздуха камеры.
Регулирование холодопроизводительности компрессоров. Тепло-вая нагрузка холодильных камер может меняться в широких пределах в зависимости от количества и температуры поступающих продуктов, температуры окружающей среды и других факторов. Холодопроизво-дительность устанавливаемых компрессоров выбирают с расчетом поддержания требуемых температур при наиболее трудных условиях.
В небольших фреоновых установках непосредственного испарения производительность компрессоров регулируют одновременно с регулированием температуры охлаждаемого объекта методом пуска и остановок при соответствующих значениях одного из регулируемых параметров.
В машинах с рассольным охлаждением наиболее удобным парамет-ром для регулирования производительности компрессора является тем-пература рассола при выходе из испарителя. В случае уменьшения теп-ловой нагрузки температура рассола в испарителе быстро понижается до нижнего заданного предела и регулятор температуры (например, типа ТДДА), размыкая цепь катушки магнитного пускателя, останав-ливает электродвигатель компрессора. При повышении температуры до верхнего заданного предела регулятор температуры включает вновь компрессор в работу. Чем больше тепловая нагрузка на испаритель (охлаждающие батареи), тем продолжительнее работает компрессор. Изменением коэффициента рабочего времени достигается необходимая Автоматическое регулирование холодильных установок 327
средняя производительность компрессора.
В средних и крупных установках система содержит большое количество батарей, предназначенных для охлаждения многих помещений. При достижении заданных температур в отдельных помещениях часть охлаждающих батарей должна быть выключена н холодопроизводительность компрессоров соответственно уменьшена.
Наиболее приемлемым в таком случае является многопозиционное (ступенчатое) регулирование путем изменения рабочего объема, описы-ваемого поршнями компрессоров. В установках с несколькими компрес-сорами многопозиционное регулирование осуществляют включением и выключением отдельных компрессоров, управляемых регуляторами температуры со смещенными пределами настройки. Наличие двух одинаковых компрессоров позволяет получить три ступени холодо-производительности: 100— 50—0%. Два компрессора АВ-100 и АУ-200 дают четыре ступени холодопроизводительности: 100—67—33—0%. Ступенчатое регулирование многоцилиндровых непрямоточных комп-рессоров возможно выключением из работы отдельных цилиндров путем отжатия всасывающих клапанов специальным механизмом, управляемым реле низкого давления.
Значительно реже применяют плавное регулирование производитель-ности компрессора—дросселированием всасываемого пара, изменением величины мертвого объема компрессора и т. п. Эти способы энергетичес-ки невыгодны. Сравнительно перспективным является метод регулирова-ния холодопроизводительности изменением числа оборотов компрессора (применение многоскоростных электродвигателей).
Регулирование подачи хладагента в испаритель. Независимо от величины тепловой нагрузки приборы автоматического регулирования должны обеспечивать правильное заполнение испарителя холодильным агентом. Избытка жидкости в испарителе допускать нельзя, так как это приводит к снижению экономичности работы и к возникновению гидравлического удара («влажный ход»).
В случае недостатка жидкости некоторая часть поверхности не исполь-зуется, что также ухудшает режим работы вследствие понижения темпе-ратуры испарения.
Приборами, регулирующими подачу жидкости в испаритель, являются терморегулирующие вентили ТРВ и поплавковые регулирующие вентили ПРВ. В этих же приборах осуществляется процесс дросселирования жидкости.
Основной тип изготовляемых терморегулирующих вентилей –мембран-ные, в металлическом корпусе. Схема включения ТРВ приведена на рис. 195. Действие прибора зависит от перегрева пира, выходящего из испари-
328 Автоматизация холодильных установок
теля. Отсутствие перегрева указывает на излишек жидкости в испарителе и на возможность попадания ее во всасывающую линию и в компрессор. В этом случае ТРВ автоматически прекращает подачу жидкости в испаритель. Большой перегрев паров хладагента при всасывании является, наоборот, признаком недостатка его в испарителе. При этом условии ТРВ усиливает подачу жидкости.
В аммиачном вентиле ТРВА термобаллон (чувствительный элемент прибора) заполнен фреоном-22, близким по рабочим давлениям к амми-аку. Термобаллон плотно прикрепляют к всасывающему трубопроводу; он имеет температуру паров аммиака, выходящих из испарителя.
Автоматическое регулирование холодильных установок 329
При изменении температуры давление в термобаллоне меняется. Клапан вентиля механически связан с мембраной, на которую сверху действует давление пара из термобаллона, передаваемое по капилляр-ной трубке, а снизу — давление из испарителя по уравнительной трубке (через штуцер 7). От разности указанных давлений, пропорцио-нальной перегреву пара на выходе из испарителя, зависит перемещение мембраны, а вместе с тем и открывание клапана, регулирующего пода-чу жидкости в испаритель. Аммиак поступает в ТРВА через штуцер 10. Дросселирование совершается и клапанном отверстии и частично в дроссельной трубке 8, которая обеспечивает более спокойное и равно-мерное протекание агента через вентиль.
Во время работы машины ТРВА поддерживает постоянный перегрев пара; соответствующей настройкой величину перегрева можно менять в пределах от 2 до 10° С. Настройка осуществляется при помощи винта 4 и связанных с ним регулировочных зубчатых колес. При вращении винта меняется натяжение пружины 3, противодействующей открыванию клапана.
ТРВА позволяет надежно регулировать подачу аммиака в испарители разных типов при температурах кипения от 0 до —30° С. Питание ко-жухотрубных испарителей для охлаждения рассола настраивают при небольших перегревах (от 2 до 4° С). Выпускаются разные модели ТРВА, рассчитанные на холодопроизводительность от 6 до 230 квт (~5—200 Мкал/ч).
ТРВ на 12—190 квт 10—160 Мкал/ч) для фреоновых установок по конструкции близки к вентилям типа ТРВА. В малых фреоновых маши-нах применяют мембранные ТРВ без уравнительных линий.
Регулирование подачи аммиака в испарители и сосуды со свободным уровнем жидкости возможно при помощи поплавковых регулирующих вентилей низкого давления ПРВ (рис. 196).
ПРВ устанавливают на том уровне, который желательно поддержи-вать в испарителе (или другом сосуде). Корпус прибора соединяют с испарителем уравнительными линиями (жидкостной и паровой). Изменение уровня жидкости в испарителе приводит к изменению уровня в корпусе ПРВ. Одновременно меняется положение поплавка внутри корпуса, что вызывает перемещение клапана и изменение площади сечения для протока жидкости из конденсатора в испаритель.
В поплавковых вентилях непроходного типа холодильный агент пос-ле дросселирования в клапанном отверстии поступает непосредственно в испаритель, минуя поплавковую камеру. В вентилях проходного типа хладагент после дросселирования поступает в поплавковую камеру, а из нее отводится в испаритель.
330 Автоматизация холодильных установок
Автоматическое регулирование холодильных установок 331
ния уровня жидкости в испарителях и сосудах. В отличие от вентилей низкого давления ПР-1 можно устанавливать на разных уровнях по отношению к испарителю и конденсатору.
К корпусу вентиля приварен штуцер, соединяющий вентиль с нижней частью конденсатора. Внутри корпуса расположен поплавок, связанный при помощи рычага с игольчатым клапаном. Аммиак через отверстие в седле клапана, канал и дроссельную трубку проходит к выходному
штуцеру и через него в трубопровод к испарителю. Внутри корпуса вентиля имеется капиллярная трубка. Верхний конец ее открыт, а нижний при помощи каналов соединен с дроссельной трубкой. Давле-ние в вентиле устанавливается немного ниже, чем в конденсаторе; жидкость из него поступает в корпус вентиля. Под действием жидкости поплавок всплывает. Чем больше жидкости поступает в корпус поп-лавка, тем больше открывается клапан для прохода ее в испаритель. При пользовании вентилем типа ПР-1 конденсатор свободен от жидкос-ти. Поэтому количество аммиака в системе должно быть таким, чтобы при полном перетекании аммиака в испаритель уровень жидкости в нем находился не выше, чем между первым и вторым сверху рядами труб испарителя. При таком заполнении
332 Автоматизация холодильных установок
исключается опасность попадания жидкого аммиака во всасывающую линию и создаются благоприятные условия для интенсивного теплообмена в испарителе.
Для позиционного регулирования уровня жидкости в аппаратах холодильной установки часто используют регуляторы уровня косвенного действия, состоящие из дистан-ционного указателя уровня (например,
ДУ-4, РУ-4, ПРУ-2) и управляемого им соленоидного вентиля. Эти приборы вклю-чают в схему (рис. 198) так, что в случае чрезмерного повышения уровня жидкости в аппарате дистанционный указатель раз-мыкает электрическую цепь управления соленоидного вентиля и он закрывается, прекратив подачу холодильного агента в испаритель.
Если же уровень жидкости в испарителе понизится по сравнению с оп-тимальным, то дистанционный указатель снова замкнет электрическую цепь соленоидного вентиля; подача жидкости будет возобновлена.
Регулирование подачи охлаждающей воды на конденсатор.
Вода на конденсатор подается через водорегулирующий вентиль
(рис. 199), поддерживающий приблизительно постоянное давление и температуру конденсации при разных нагрузках. Давление конденса-ции воспринимает мембрана вентиля или сильфон, изменяющие положение шпинделя и сечение для прохода воды. В установках с градирнями водорегулирующие вентили не применяют.
Автоматическая защита и сигнализация 333