Управление монтажом холодильных установок

Обзор устройств современных систем автоматизации управления холодильных машин

Рубрика: 5. Энергетика

Дата публикации: 16.10.2018

Статья просмотрена: 1045 раз

Библиографическое описание:

Галка, Г. А. Обзор устройств современных систем автоматизации управления холодильных машин / Г. А. Галка, А. Е. Гриценко, С. А. Колодько. — Текст : непосредственный // Технические науки: теория и практика : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Казань, ноябрь 2018 г.). — Казань : Молодой ученый, 2018. — С. 22-25. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/312/14563/ (дата обращения: 16.02.2022).

Автоматизированные системы управления и диспетчеризации являются неотъемлемой частью технологического оснащения современного производства, способствуют повышению качества продукции и улучшают экономические показатели за счет выбора и поддержания оптимальных режимов работы оборудования.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то она имеет цель облегчить так же и умственный труд.

Автоматизация уменьшает количество обслуживающего персонала и обеспечивает работу машины в оптимальном режиме.

Обзор систем автоматизации иих преимущества перед механическими способами регулирования

Системы автоматизации делятся:

– по предназначению оборудования: бытовые холодильники, коммерческие холодильные установки, промышленные холодильные установки и системы поддержания микроклимата;

– по степени автоматизации: с ручным управлением, полуавтоматическое управление и полностью автоматизированные [1].

Бытовые холодильники (морозильники) имеют следующие виды управления:

– механический термостат-прибор для поддержания постоянной температуры в охлаждаемом объеме. Работает по принципу прерывания электроснабжения на источник производства холода (компрессор, нагреватель, источник питания)

Рис. 1. Внешний вид бытового термостата К-59L

– электронный термостат так же, как и механический выполняет функцию разрыва цепи питания при наборе температуры. Отличие заключается в более точном контроле температуры и более высокой надёжности.

Рис. 2. Внешний вид электронного термостата

– электронная плата управления является наиболее интеллектуальным органом управления бытовыми холодильниками. Имеет расширенные функции управления, контроля, самодиагностики и оповещения об авариях и отказах элементов.

Рис. 3. Внешний вид платы управления холодильником

Описанные выше системы управления в настоящее время одинаково используются в бытовой холодильной технике, но отличия в качестве выполняемых функций очевидны:

– механический термостат на показатели работы влияют качество и количество заправляемого холодильного агента в термобаллон, плотность его монтажа к испарителю. Недостатком является большой дифференциал между размыканием и замыканием контактов термостата. В результате в объеме холодильника температура может изменяться от установленной на 5–8 градусов Цельсия [2].

– в электронном термостате устранены недостатки механического. Рабочий элемент (термопару) достаточно поместить в объем камеры охлаждения.

– электронная плата к преимуществам электронного термостата добавляет функции управления не только компрессором, но и ТЭНами оттайки, вентилятором испарителя, соленоидным клапаном питания морозильной камеры. Так же, в случае неисправности какого-либо элемента или нарушения штатной работы всей системы, выводит на экран сообщение об аварии в виде цифрового кода, мигающих светодиодов и т. п.

Коммерческие ипромышленные холодильные установки имеют следующие виды управления:

– механическое реле давления — принцип действия основан на работе мембраны, которая непосредственно связана с газовой средой холодильной установки и поджата регулировочной пружиной. При изменении давления за пределы установки мембрана преодолевает действие пружины и размыкает электрические контакты, тем самым прекращая работу установки.

Рис. 4. Внешний вид реле давления типа КР

С помощью реле давления возможно и достаточно управлять холодильными установками небольшой мощности до нескольких кВт. Принцип действия основан на включении и выключении компрессора установки по реле низкого давления. Испаритель (и температура в нем) в данном случае, регулируются механическим дросселирующим устройством (ТРВ -терморегулирующий вентиль). Недостатком в данной системе является низкая точность поддержания температуры.

– контроллер управления холодильной установкой — устройство управления и контроля всех процессов в холодильной установке [3].

Рис. 5. Внешний вид контроллера

Контроллеры позволяют адаптивно с высокой точностью управлять процессом охлаждения, работой компрессоров, вентиляторов конденсаторов в многокомпрессорных установках и электронными регулирующими вентилями, позволяя поддерживать температуру с точностью до 1 0 С.

– системы мониторинга и удаленного доступа. Выполняют функции организации диспетчерского управления, контроля и оптимизации работы холодильного оборудования (магазинов, супермаркетов) и систем кондиционирования воздуха (зданий, музеев, торгово-развлекательных центров).

Рис. 6. Внешний вид систем мониторинга и диспетчерского контроля

Данная система объединяет в себе все выше описанные системы управления холодильными установками и представляет всю информацию в обобщённом, удобном для восприятия виде. Также позволяет проводить статистический анализ работы в виде таблиц, графиков [4].

В заключение можно сделать вывод, что в настоящее время стремительного развития цифровых технологий системы холодоснабжения, также подвержены изменениям в сторону автоматизации всех процессов, начиная с работы самой холодильной установки (для повышения эффективности и уменьшения энергозатрат на производство 1кВт холода) и заканчивая контролем качества продукта в этих установках (системы контроля качества ХАССП и т. п.). Данные изменения повышают интеллектуальную сложность оборудования и соответственно требования к квалификации обслуживающего персонала. Работники должны уже обладать навыками программирования, настройки необходимых алгоритмов работы оборудования, а системы управления уже сами подстроят оптимальный режим работы холодильной системы. При этом стоит не забывать, что без знаний в области процессов производства холода и кондиционирования воздуха не возможна правильная отладка работы холодильного оборудования.

1. Бабакин Б. С. Альтернативные хладагенты и сервис на их основе: справочное руководство / Б. С. Бабакин, В. И. Стефанчук, Е. Е. Ковтунов — Москва: Колос, 2000. — 160 с.
2. Практическое руководство по ремонту холодильных установок с конденсаторами воздушного охлаждения П. Котзлаогланиан. Перевод с французского В. Б. Сапожникова Техническая редакция В. И. Велюханова, Издательство Московского университетаЗАО «ОСТРОВ» 1999– 631 с.
3. Пособие для ремонтника. Справочное руководство по монтажу, эксплуатации, обслуживанию и ремонту современного оборудования холодильных установок и систем кондиционирования. Патрик Котзаогланиан Перевод АНОО «Учебный центр «Остров»» Москва 2007г.-826 с.
4. Доссат, Рой Дж. Основы холодильной техники:учебник / Рой Дж. Доссат — Москва: Легкая и пищевая промышленность,1984. — 520 с.

Похожие статьи

Термодинамическое исследование работы холодильной.

В связи с проблемой глобального потепления, а также с постоянным ростом цен на энергоносители проблемой экономии невозобновляемых энергетических ресурсов актуален вопрос снижения эксплуатационных затрат при работе холодильных установок.

Проектирование системы управления термокамерой для.

Спроектирована система управления термокамерой на базе доступных по цене и обладающих достаточным функционалом элементов.

Целью данной работы было выполнить проектирование системы управления термокамерой для испытания электронных изделий.

Анализ систем жидкостного охлаждения электронной аппаратуры

Принцип действия системы воздушного охлаждения заключается в том, что тепло с нагревающегося элемента электронной аппаратуры передается напрямую на установленный радиатор, а уже после рассеивается в окружающее пространство. Как было выше указано.

Автоматизированные системы управления техническим.

Автоматизированные системы управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования.

− отсутствует системный подход при определении видов оборудования, для которых целесообразно перейти с календарного регламента ТОиР на ремонт по наработке и.

Разработка систем автоматизированного управления режимами.

Основной смысл использования регулируемого электропривода и систем автоматизированного управления (САУ) в насосных установках заключается в том, чтобы привести в соответствие режим работы насосов с режимом работы водопроводной или.

Принцип работы и устройство автомобильного кондиционера

Принцип работы бытовой холодильной машины. Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела.

Принцип работы системы курсовой устойчивости автомобиля. Описание теоретической модели бытовой холодильной машины.

Центробежный фреоновый компрессор для системы.

На кафедре «Холодильная и компрессорная техника и технология» была разработана перспективная конструкция центробежного компрессора. Рис. 4.Общий вид компрессора. Спроектированный центробежный компрессор представляет собой одноступенчатую машину.

Повышение эффективности и энергосбережения в холодильных.

В химической промышленности Республики широко используется холодильные и криогенные системы. В этих системах большую часть

Холодопроизводительность и электрическая мощность компрессора представлены на рис. 2 и рис.3 в виде зависимостей и . Для выявления.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной.

Рассчитывается и подбирается холодильная установка для рефрижератора, строится p-i диаграмма для камеры фургона. Рис. 2. Расчет цикла ХМ в рефрижераторе на p-i диаграмме для камеры. Определяется удельная массовая холодопроизводительность , Дж/кг холодильной.

Источник

Автоматика холодильных систем и установок

Современные холодильные машины и установки невозможно представить без средств автоматизации. Они обеспечивают стабильную работу, защищают от недопустимых режимов эксплуатации и продлевают срок службы всей системы.

Схема 1. Конструкция терморегулирующего вентиля

К устройствам холодильной автоматики относятся терморегулирующие вентили; регуляторы производительности, давления и уровня масла; пилотные, предохранительные и обратные клапаны; реле давления и температуры; реле протока. Сюда же включают различные электрические и электронные устройства: контроллеры, преобразователи частоты, регуляторы скорости вращения, автоматы защиты двигателя, таймеры и так далее. К сожалению, довольно часто на этой ответственной части оборудования стараются сэкономить. Нередко приходится сталкиваться также с незнанием возможностей и специфики применения автоматики. В данной статье мы постараемся дать краткий обзор основных механических устройств и решаемых с их помощью задач.

Устройства автоматики

Для плавного заполнения испарителя с целью наиболее эффективного использования его теплообменной поверхности предназначены терморегулирующие вентили (ТРВ). Показателем заполнения служит перегрев хладагента — разница его температуры на входе и на выходе испарителя. Именно по этому параметру и происходит регулирование. Бытует мнение, что ТРВ поддерживает температуру охлаждаемой среды или давление кипения, однако это принципиально невозможно по причине особенностей конструкции ТРВ.

Терморегулирующий вентиль (схема 1) состоит из термочувствительной системы (1), отделенной от корпуса мембраной; капиллярной трубки, соединяющей термочувствительную систему с термобаллоном (2); корпуса вентиля с седлом (3); регулировочной пружины (4).

Схема 2. Регулятор давления конденсации KVR в паре с дифференциальным клапаном NRD (на пример оборудование Danfoss)

Работа ТРВ зависит от трех основных параметров: давления в термобаллоне, действующего на верхнюю поверхность мембраны (P1), давления кипения, действующего на нижнюю поверхность мембраны (Р2), и давления регулировочной пружины, также действующего на нижнюю поверхность мембраны (Р3).
Регулирование осуществляется за счет поддержания равновесия между давлением в термобаллоне и суммой давлений кипения и пружины. Пружина обеспечивает регулировку перегрева.

ТРВ устанавливается на линии жидкого хладагента между конденсатором и испарителем. В нем происходит дросселирование рабочего вещества от давления конденсации до давления кипения. По конструктивному исполнению ТРВ делятся на вентили с внешним и внутренним уравниванием давления; разборные и неразборные. ТРВ с внутренним выравниванием применяются, как правило, на испарителях малой производительности с небольшим падением давления хладагента, например в торговом оборудовании.

ТРВ малой производительности выполняются неразборными (с заменяемой или с фиксированной дросселирующей вставкой), а ТРВ большой производительности — разборными, что позволяет при необходимости заменять отдельные элементы, а не весь клапан.

Реле давления и температуры

Регуляторы давления конденсации для конденсаторов с воздушным охлаждением предназначены для поддержания минимально необходимого рабочего давления конденсации при снижении температуры окружающей среды. Они обеспечивают так называемое «зимнее регулирование». На схеме 2 приведен вариант такого решения для конденсатора и ресивера, установленных на улице.

Для конденсаторов с водяным охлаждением применяются клапаны, изменяющие расход воды в зависимости от давления хладагента. Данные клапаны позволяют поддерживать давление конденсации с высокой точностью.

Регуляторы давления кипения устанавливаются на линии всасывания за испарителем для поддержания заданного давления кипения в холодильных системах. В системах с несколькими испарителями регулятор устанавливается за испарителем с наибольшим давлением кипения.

Регуляторы давления в картере позволяют избежать пуска и эксплуатации компрессора при слишком высоком давлении всасывания, на линии которого и устанавливаются непосредственно перед компрессором.

Подобные регуляторы часто используются в холодильных установках с герметичными или полугерметичными компрессорами, предназначенными для работы при низких температурах.

Регуляторы производительности, компенсирующие снижение тепловой нагрузки, применяются в системах с одним компрессором, не оборудованным другими средствами регулирования (отжим клапанов, преобразователь частоты). Устанавливаются на байпасной линии между всасыванием и нагнетанием компрессора, позволяя избежать снижения давления всасывания и частых пусков остановок компрессора. К достоинствам подобных регуляторов относятся простота и дешевизна, однако существует ряд ограничений на их применение. Так, из-за снижения скорости хладагента в системе, приводящего к проблемам с возвратом масла в компрессор, компенсировать падение нагрузки возможно не более чем на 50 %. Перепуск горячего газа во всасывающую магистраль герметичного или полугерметичного компрессора может привести к перегреву обмоток электродвигателя. Кроме того, растет и температура нагнетания. Для снижения температуры всасывания может потребоваться впрыск жидкого хладагента со стороны нагнетания, что требует тщательного подбора и настройки системы для недопущения гидроудара в компрессоре.

Разборный TPB Danfoss TE12

Реле давления (прессостаты) могут выполнять как регулирующую, так и защитную функцию. При регулировании реле включает и выключает компрессоры или вентиляторы конденсатора при достижении заданных рабочих параметров. По конструктивному исполнению реле бывают двухблочные (реле высокого и низкого давления в одном корпусе) и одноблочные, с автоматическим или ручным сбросом после срабатывания. Последние, как правило, выполняют функцию защиты.

Давление срабатывания реле, как правило, настраивается. У некоторых моделей настраивается и дифференциал срабатывания. Компактные реле без возможности настройки (картриджные прессостаты) применяются преимущественно крупными заводами-производителями компрессорных, компрессорно-конденсаторных агрегатов и моноблоков.

Реле перепада давления широко используются в качестве защиты компрессоров от падения давления масла в картере. Эти устройства зачастую включают в себя таймер, отключающий компрессор, если в течение заданного времени давление масла держится ниже минимально необходимого, — для нормальной смазки движущихся частей компрессора.

Неразборный TPB в разрезе

Реле температуры (термостаты) применяются для поддержания температуры и защиты элементов холодильной системы, например компрессора, от чрезмерно высокой температуры нагнетания. Реле, используемые для регулирования параметров, при срабатывании сбрасываются автоматически, защитные реле, как правило, вручную.

В холодильной технике применяются два типа заправки чувствительного элемента термостата — паровая и адсорбционная. Термостаты с паровым наполнителем применяются в системах, где изменение температуры происходит медленно (например, в холодильных камерах большого объема). В таких термостатах корпус реле должен находиться в более теплом помещении, чем чувствительный элемент. Реле с адсорбционной заправкой могут применяться для контроля там, где температура меняется быстро.

Применение автоматики

Рассмотрим применение устройств автоматики на примере системы холодоснабжения небольшой холодильной камеры, выполненной специалистами компании «Термокул» c использованием автоматики фирмы Danfoss.

Заполнение испарителя хладагентом регулируется при помощи разборного ТРВ ТЕХ 5–3 с внешним уравниванием давления. За температуру в камере отвечает электронный контроллер (на схеме не показан), управляющий электромагнитным клапаном EVR 10.

Реле давления Danfoss KP двухблочное и одноблочное

Поддержание давления конденсации в зимний период осуществляется при помощи регулятора давления конденсации KVR , дифференциального клапана NRD и обратного клапана NRV . Характерной особенностью данного технического решения является установка регулятора KVR перед конденсатором. Это приводит к определенному удорожанию системы, так как требуется регулятор большего размера по сравнению с регулятором на линии жидкости за конденсатором. В то же самое время это позволяет избежать проблем с запуском системы после длительной остановки в случае, когда конденсатор и ресивер установлены на улице или в неотапливаемом помещении. Для регулирования давления конденсации при работе установки используется ступенчатое управление вентиляторами конденсатора при помощи двух реле высокого давления КР 5 с автоматическим сбросом.

Управление компрессором осуществляется при помощи двухблочного реле KP 17 W: реле низкого давления включает и отключает компрессор в рабочем режиме, реле высокого давления — останавливает в случае превышения рабочего значения. В качестве дополнительной защиты от остановки по высокому давлению на агрегат установлено реле КР 5 с ручным сбросом.

Такая конфигурация автоматики позволяет, при относительно небольшой стоимости комплектующих, получить простую и надежную систему управления холодоснабжением, обеспечивающую стабильное поддержание заданных параметров.

Источник