Схемы автоматизации холодильных установок

Схему автоматизации установки выбирают в зависимости от ее на­значения и холодопроизводительности машины.

Автоматизация провизионных холодильных установок. Рассмотрим принципиальную схему провизионной холодильной установки совре­менного судна (рис. 121). Группа из четырех кладовых с минусовыми температурами и группа из трех кладовых с плюсовыми температурами обслуживаются каждая своим компрессорно-конденсаторным агрега­том и имеет свой контур циркуляции хладона, т. е. работает автоном­но. Это дает возможность путем соответствующей настройки автома­тических приборов обеспечить работу каждого из контуров на своем наиболее выгодном рабочем давлении, что повышает экономичность установки. В то же время холодопроизводительность каждого агрегата достаточна для охлаждения обоих групп рефрижераторных кладовых, что обеспечивает необходимую надежность. Установка работает на хладоне-22. Все помещения охлаждаются воздухоохладителями ВО непосредственного охлаждения.

Рассмотрим работу контура холодных кладовых. Компрессор KM 1 нагнетает пap R22 через маслоотделитель М01 в конденсатор КД1. Здесь пар охлаждается и конденсируется за счет теплообмена с забортной водой. Далее хладон проходит через фильтр-осушитель Ф01, магистральный соленоидный вентиль СВ и направляется в ох­лаждаемые помещения через камерные СВ и ТРВ. Проходя ТРВ, жид­кость дросселируется от давления конденсации до давления кипения, в процессе дросселирования частично вскипает и в виде холодильной парожидкостной смеси подается в испарители — воздухоохладители ВО кладовых. В них оставшийся в жидкой фазе хладон кипит, охлаж­дая помещения, ТРВ обеспечивают полное выкипание жидкости в ВО и перегрев пара на установленное значение.

Заданные температуры поддерживаются в провизионных кладовых попарно сблокированными реле температуры РТ и соленоидными вен­тилями СВ, При достижении в кладовой заданной низкой температу­ры РТ размыкает контакты и обесточивает катушку соленоидного вен­тиля, прекращая подачу хладона в воздухоохладитель данной кладо­вой. При повышении температуры до заданного верхнего значения РТ замыкает контакты и открывает свой соленоидный вентиль, возобнов­ляя охлаждение. РТ обычно настраиваются с дифференциалом 2° С (± I°С от t_cp). Так. РТ кладовых замороженного мяса Ι и рыбы ΙΙ

 

 

Рис, 121. Схема автоматической провизионной холодильной установки, охлажда­ющей кладовые:

Ι - мороженого мяса -16°С÷-14°С; ΙΙ- мороженой рыбы, -16°С ÷ -14°С; ΙΙΙ —- охлажденного мяса, -3°С ÷ -1°С; IV - жиров, - 5°С÷-3°С; V - фруктов, +1°С ÷3° С; VI — овощей, +1°С ÷ +3°С; VII сухой провизии, +9°С ÷ +11°С

 

настроены на размыкание контактов при —16°С и замыкании при -14°С, РТ кладовой охлажденного мяса ΙΙΙ― на -3°С до -1°С и т. д.

Вентилятор воздухоохладителя ВО, обычно управляемый РТ кладовой, работает синхронно с его соленоидным вентилем. Холодо­производительность регулируется методом пуска-остановки компрес­сора с помощью РНД1.

Автоматическое управление осуществляется следующим образом: по мере установления в кладовых заданных низких температур эти кладовые отключаются посредством РТ и СВ. После того, как закроет­ся соленоидный вентиль последней кладовой, давление всасывания

быстро снижается и РНД1 отключает компрессор и закрывает маги­стральный СВ.

Вследствие теплопритока температура в помещениях будет повы­шаться. Это вызовет постепенный нагрев хладона и повышение давле­ния в воздухоохладителях ВО и во всасываемой трубе компрессора. Мри достижении в любой из кладовых заданного верхнего предела температуры РТ этой кладовой откроет срой соленоидный вентиль, пропуская хладон к ТРВ, который пока закрыт. К этому моменту дав­ление в ВО и на линии всасывания повысится до значения, на которое настроен на замыкание контактов РНД1, и компрессор включается, от­крывая при этом магистральные СВ; ТРВ откроется, ввиду падения давления под его мембраной, и агент поступит в воздухоохладитель ВО.

Давление выключения и включения РНД определяют, исходя из следующего:

ввиду малого гидравлического сопротивления во всасывающей трубе давление всасывания непосредственно у компрессора, куда под­ключают РНД и мановакуумметр, незначительно отличается от дав­ления в испарителе, т. е. температура кипения принимается по дав­лению всасывания;

компрессор должен выключаться при давлении всасывания, соот­ветствующем температуре кипения хладона, которая принимается на 8 15° С ниже, чем температура охлаждаемого объекта. Компрессор должен включаться при давлении во всасывающем трубопроводе, со­ответствующем температуре кипения хладона, которая принимается на 2—5° С ниже температуры объекта. Если между воздухом охлаждае­мого помещения и поверхностью испарителя осуществляется естествен­ный конвективный теплообмен, то принимают большую разность тем­ператур (температурный напор) соответственно 11—15 и 4—5° С; при применении воздухоохладителя, обеспечивающего более интенсив­ный теплообмен, принимают меньшие значения температурного на­пора соответственно 8—10 и 2—3° С;

исходными данными для определения давлений выключения и включений РНД являются соответственно наименьшая и наибольшая температуры, заданные для самой холодной кладовой.

Давление размыкания и замыкания контактов РНД1 для рассма­триваемой установки определяют следующим образом: примем, что разность между температурой воздуха в кладовой мороженого мяса Ι и температурой кипения хладона в ВО в момент выключения РТ со­ставляет 8—10°С. Тогда температура кипения R22 в момент выключе­ния должна находиться в пределах от 24 до 26°С, а соответст­вующее избыточное давление равно 0,11 -0,09 МПа (см. приложение 2). Значит, в пределах этих давлений РНД1 должно отключать компрессор. Разность между температурами воздуха в кладовой мяса и R22 в воздухоохладителе на момент включения лежит в пределах 2— 3°С, следовательно, температура пара хладона находится в пределах от —16 до —17°С, а соответствующее давление равно 0,18—0.17 МПа. РНД1 должно включить компрессор при указанных пределах давле­ний,

Давление р_шл и р_ВЫц_Л РНД1 уточняют после пуска машины при соблюдении следующей последовательности в срабатывании автома­тических приборов: РНД1 должно отключать компрессор сразу после того, как закроется соленоидный вентиль последней отключающей-ся кладовой, а включать—как откроется соленоидный вентиль первой включающейся кладовой. При невыполнении этих условий компрес­сор будет работать короткими циклами.

Схемой предусмотрено одновременное охлаждение четырех кладо­вых одним компрессором. Для обеспечения охлаждения наиболее холодных кладовых в их воздухоохладителях должны поддерживаться достаточно низкие давления и температура кипения агента. Но при этом в воздухоохладителях, в нашем случае, кладовых охлажден­ного мяса /// и жиров IV, т. е. кладовых с более высокими темпера­турами, поддерживалось бы излишне низкое давление и температура кипения, чем это требуется для хранения продуктов в этих кладовых. Такая работа сопровождается значительным нарастанием снеговой шубы на воздухоохладителях этих кладовых, что ухудшает теплопере­дачу, а также уменьшает влагосодержание воздуха в кладовой. Это, в свою очередь, приведет к дополнительной усушке продуктов. Для устранения этих нежелательных явлений на выходе из воздухоох­ладителей кладовых //7 и IV установлены пропорциональные регуля­торы давления «до себя» ПРД, Дросселируя всасываемый компрессо­ром пар, они поддерживают в этих воздухоохладителях повышенное постоянное давление и соответствующую температуру кипения хладо­на.

Для настройки ПРД «до себя» определяют максимальную темпера­туру кипения агента в испарителе (воздухоохладителе) и соответствую­щее ей давление, при которых в кладовой будет достигнута заданная температура. При применении для охлаждения кладовой воздухоох­ладителя, т. е. аппарата, обеспечивающего принудительный конвек­тивный теплообмен, температуру кипения хладона принимают пример­но на 8—10° С ниже температуры в кладовой. Для кладовой ///, где охлаждение ограничивается до —3° С, температуру кипения R22 примем от —11 до —13° С, а соответствующее избыточное давление в ВО — 0,24—0,21 МПа. Настройкой достигают того, чтобы при уста­новлении давления в ВО порядка 0,22 МПа (показывает подключен­ный к прибору манометр) ПРД полностью закрывалось. Если настрой­ка ПРД на указанное давление не обеспечивает —3° С (РТ не сраба­тывает на размыкание контактов), производят корректировку на­стройки в сторону снижения температуры кипения. При определении давления для настройки ПРД в случае применения испарителей с естественной циркуляцией воздуха разность температур принимают 11-15° С.

В рассмотренной схеме соответствие между холодопроизводительностью и тепловой нагрузкой обеспечивается позиционным регули­рованием— методом пуска остановки компрессора от РНД1 и не­прерывным регулированием посредством ПРД «до себя».

Работа контура кладовых с. плюсовыми температурами не отлича­ется от рассмотренной.

РНД2 настраивают по тому же принципу на р_выкл = 0,29—0,26 МПа, и Рвкл = 0,41—0,40 МПа, а ПРД «до себя» кладовой сухой провизии VII ― на давление в ВО 0,4!― 0,38 МПа.

Защита по давлению нагнетания осуществляется приборами РВД, которые настраивают на р_выкл = 1,76 МПа и р_вкл = 1,57 МПа.

Подача охлаждающей воды в конденсаторы автоматически регу­лируется водорегулирующими вентилями ВРВ, исключающими по­нижение давления конденсации ниже 0,7 МПа. При необходимости включают в работу фильтр-осушитель ФО.

При работе одного агрегата на все помещения открывают запор­ные клапаны ЗК1 и ЗК2. Если работать будет только КМ2, РНД2 должно быть перенастроено на те давления, при которых срабатыва­ло РНД1.

Установки, работающие на R12, как правило, имеют регенератив­ный теплообменник, устанавливаемый между конденсатором и филь­тром-осушителем. При использовании R22 возможно применение обо­их вариантов схем.

Рассмотрим некоторые особенности схем автоматизации других провизионных холодильных установок. Широкое распространение получила схема автоматизации, предусматривающая включение и вы­ключение компрессора не от РНД, как это было в рассмотренной уста­новке, а от РТ рефрижераторных кладовых: РТ последней отключаю­щейся кладовой одновременно закрывает свой СВ и выключает компрес­сор, а РТ первой включающейся кладовой открывает СВ и включает компрессор. Последовательность отключения и включения кладовых может быть различной, так как зависит от теплопритока в каждой кла­довой. В такой схеме автоматизации РНД устанавливается как защита по давлению всасывания (от вакуума) и настраивается на размыкание контактов при давлении несколько меньшем, чем рабочее давление, необходимое для охлаждения наиболее холодных кладовых. При этом Рвыкл РНД должно оставаться выше атмосферного (0,01—0,02 МПа).

В отдельных схемах в целях повышения надежности предусматри­вается установка в каждой рефрижераторной кладовой второго реле температуры для включения сигнализации в ЦПУ при повышении температуры на 3° С выше спецификационной.

В установках средней и большой холодопроизводительности функции приборов защиты по давлению всасывания и давлению нагне­тания сводятся только к выключению компрессора. Включение ком­прессора по соответствующей электрической схеме можно произвести только вручную на щите после устранения причин, вызвавших вы­ключение машины. Все приборы защиты, как правило, сблокированы с системой сигнализации,

В схемах холодильных установок, где один компрессор обслужива­ет несколько кладовых, по мере отключения отдельных кладовых воз­можно срабатывание РНД раньше, чем установятся спецификационные температуры в наиболее холодных помещениях. Компрессор будет ра­ботать короткими циклами. Такое резкое снижение давления всасывания характерно для работы компрессора только на кладовую Мороженого мяса или рыбы, так как из-за малого объема этих кладовых ис­парители в них имеют небольшую охлаждающую поверхность. Во избежание этого могут предусматриваться следующие меры: совместная работа кладовых мороженого мяса и рыбы. Здесь воз­можны следующие варианты. Первый — электрическая блокировка РТ и СВ этих кладовых: если в работе остается, например, только рыб­ная кладовая, то к.ней автоматически подключается мясная, даже если в ней уже достигнута спецификационная температура. Эта бло­кировка сохраняется до тех пор, пока не будет достигнута заданная низкая температура в рыбной кладовой. При этом в мясной темпера­тура будет снижена относительно заданной при настройке РТ. Вто­рой — кладовые не снабжаются РТ и СВ и работают до выключения компрессора РНД, настроенного на достаточно низкое давление вык­лючения;

уменьшение числа работающих цилиндров компрессоров с регули­руемой подачей по мере отключения кладовых;

байпасирование пара из нагнетательного во всасывающий трубо­провод компрессора посредством регулятора давления «после себя» при давлении всасывания, обеспечивающем получение заданных тем­ператур в наиболее холодных кладовых.

Одной из особенностей провизионных рефрижераторных установок современных судов является применение компрессоров с регулируе­мой подачей. Как правило, это четырехцилиндровые машины с регули­руемой подачей за счет принудительного отжима всасывающих клапа­нов одной пары цилиндров.