Сучасні холодильні машини і установки неможливо уявити без засобів автоматизації. Вони забезпечують стабільну роботу, захищають від неприпустимих режимів експлуатації і продовжують термін служби всієї системи.
До пристроїв холодильної автоматики відносяться теплорегулюючі вентилі; регулятори продуктивності, тиску і рівня масла; пілотні, запобіжні та зворотні клапани; реле тиску і температури; реле протоки. Сюди ж включають різні електричні та електронні пристрої: контролери, перетворювачі частоти, регулятори швидкості обертання, автомати захисту двигуна, таймери і так далі. На жаль, досить часто на цій відповідальній частині обладнання намагаються заощадити. Нерідко доводиться стикатися також з незнанням можливостей і специфіки застосування автоматики. У даній статті ми постараємося дати короткий огляд основних механічних пристроїв і вирішуються за їх допомогою задач.
пристрої автоматики
Для плавного заповнення випарника з метою найбільш ефективного використання його теплообмінної поверхні призначені теплорегулюючі вентилі (ТРВ). Показником заповнення служить перегрів хладагента - різниця його температури на вході і на виході випарника. Саме за цим параметром і відбувається регулювання. Існує думка, що ТРВ підтримує температуру охолоджувальної середовища або тиск кипіння, проте це принципово неможливо через особливості конструкції ТРВ.
Терморегулюючий вентиль (схема 1) складається з термочувствительной системи (1), відокремленою від корпусу мембраною; капілярної трубки, що з'єднує Термочутливість систему з термобаллон (2); корпусу вентиля з сідлом (3); регулювальної пружини (4).
Робота ТРВ залежить від трьох основних параметрів: тиску в термобалоні, чинного на верхню поверхню мембрани (P1), тиску кипіння, чинного на нижню поверхню мембрани (Р2), і тиску регулювальної пружини, також діє на нижню поверхню мембрани (Р3).
Регулювання здійснюється за рахунок підтримки рівноваги між тиском в термобалоні і сумою тисків кипіння і пружини. Пружина забезпечує регулювання перегріву.
ТРВ встановлюється на лінії рідкого холодоагенту між конденсатором і випарником. У ньому відбувається дроселювання робочої речовини від тиску конденсації до тиску кипіння. За конструктивним виконанням ТРВ діляться на вентилі з зовнішнім і внутрішнім вирівнюванням тиску; розбірні і нерозбірні. ТРВ з внутрішнім вирівнюванням застосовуються, як правило, на испарителях малої продуктивності з невеликим падінням тиску холодоагенту, наприклад в торговому обладнанні.
ТРВ малої продуктивності виконуються нерозбірними (з замінної або з фіксованою дросселирующей вставкою), а ТРВ великої продуктивності - розбірними, що дозволяє при необхідності замінювати окремі елементи, а не весь клапан.
Регулятори тиску конденсації для конденсаторів з повітряним охолодженням призначені для підтримки мінімально необхідного робочого тиску конденсації при зниженні температури навколишнього середовища. Вони забезпечують так зване «зимовий регулювання». На схемі 2 наведено варіант такого рішення для конденсатора і ресивера, встановлених на вулиці.
Для конденсаторів з водяним охолодженням застосовуються клапани, які змінюють витрата води в залежності від тиску холодоагенту. Дані клапани дозволяють підтримувати тиск конденсації з високою точністю.
Регулятори тиску кипіння встановлюються на лінії всмоктування за випарником для підтримки заданого тиску кипіння в холодильних системах. У системах з декількома випарниками регулятор встановлюється за випарником з найбільшим тиском кипіння.
Регулятори тиску в картері дозволяють уникнути пуску та експлуатації компресора при високому тиску всмоктування, на лінії якого і встановлюються безпосередньо перед компресором.
Подібні регулятори часто використовуються в холодильних установках з герметичними або напівгерметичними компресорами, призначеними для роботи при низьких температурах.
Регулятори продуктивності, що компенсують зниження теплового навантаження, застосовуються в системах з одним компресором, що не обладнаним іншими засобами регулювання (віджимання клапанів, перетворювач частоти). Встановлюються на байпасній лінії між всмоктуванням і нагнітанням компресора, дозволяючи уникнути зниження тиску всмоктування і частих пусків зупинок компресора. До переваг подібних регуляторів відносяться простота і дешевизна, проте існує ряд обмежень на їх застосування. Так, через зниження швидкості холодоагенту в системі, що приводить до проблем з поверненням масла в компресор, компенсувати падіння навантаження можливо не більше ніж на 50%. Перепуск гарячого газу у всмоктувальну магістраль герметичного або напівгерметичного компресора може привести до перегріву обмоток електродвигуна. Крім того, зростає і температура нагнітання. Для зниження температури всмоктування може знадобитися уприскування рідкого хладагента з боку нагнітання, що вимагає ретельного підбору і настройки системи для недопущення гідроудару в компресорі.
Реле тиску (пресостати) можуть виконувати як регулюючу, так і захисну функцію. При регулюванні реле вмикає і вимикає компресори або вентилятори конденсатора при досягненні заданих робочих параметрів. За конструктивним виконанням реле бувають двохблокові (реле високого і низького тиску в одному корпусі) і ОДНОБЛОКОВОМУ, з автоматичним або ручним скиданням після спрацьовування. Останні, як правило, виконують функцію захисту.
Тиск спрацьовування реле, як правило, налаштовується. У деяких моделей налаштовується і диференціал спрацьовування. Компактні реле без можливості настройки (картріджниє пресостати) застосовуються переважно великими заводами-виробниками компресорних, компресорно-конденсаторних агрегатів і моноблоків.
Реле перепаду тиску широко використовуються в якості захисту компресорів від падіння тиску масла в картері. Ці пристрої часто включають в себе таймер, що відключає компресор, якщо протягом заданого часу тиск масла тримається нижче мінімально необхідного, - для нормальної змащення рухомих частин компресора.
Реле температури (термостати) застосовуються для підтримки температури і захисту елементів холодильної системи, наприклад компресора, від надмірно високої температури нагнітання. Реле, використовувані для регулювання параметрів, при спрацьовуванні скидаються автоматично, захисні реле, як правило, вручну.
У холодильній техніці застосовуються два типу заправки чутливого елемента термостата - парова і адсорбційна. Термостати з паровим наповнювачем застосовуються в системах, де зміна температури відбувається повільно (наприклад, в холодильних камерах великого обсягу). У таких термостатах корпус реле повинен знаходитися в більш теплому приміщенні, ніж чутливий елемент. Реле з адсорбційної заправкою можуть застосовуватися для контролю там, де температура змінюється швидко.
застосування автоматики
Розглянемо застосування пристроїв автоматики на прикладі системи холодопостачання невеликий холодильної камери, виконаної фахівцями компанії «Термокул» c використанням автоматики фірми Danfoss.
Заповнення випарника холодоагентом регулюється за допомогою розбірного ТРВ ТИХ 5-3 із зовнішнім вирівнюванням тиску. За температуру в камері відповідає електронний контролер (на схемі не показаний), керуючий електромагнітним клапаном EVR 10.
Підтримка тиску конденсації в зимовий період здійснюється за допомогою регулятора тиску конденсації KVR, диференціального клапана NRD і зворотного клапана NRV. Характерною особливістю даного технічного рішення є установка регулятора KVR перед конденсатором. Це призводить до певного подорожчання системи, так як потрібно регулятор більшого розміру в порівнянні з регулятором на лінії рідини за конденсатором. У той же самий час це дозволяє уникнути проблем з запуском системи після тривалої зупинки в разі, коли конденсатор і ресивер встановлені на вулиці або в неопалюваному приміщенні. Для регулювання тиску конденсації при роботі установки використовується ступеневу управління вентиляторами конденсатора за допомогою двох реле високого тиску КР 5 з автоматичним скиданням.
Управління компресором здійснюється за допомогою двохблокові реле KP 17 W: реле низького тиску включає і відключає компресор в робочому режимі, реле високого тиску - зупиняє в разі перевищення робочого значення. В якості додаткового захисту від зупинки по високому тиску на агрегат встановлено реле КР 5 з ручним скиданням.
Така конфігурація автоматики дозволяє, при відносно невеликій вартості комплектуючих, отримати просту і надійну систему управління холодопостачанням, що забезпечує стабільну підтримку заданих параметрів.
Стаття підготовлена Сергієм Смагіним і Сергієм Бучин. Ми дякуємо компанії «Термокул» (www.thermocool.ru) за інформаційну підтримку