Автоматизация холодильных установок: Автоматизация холодильных установок – MirMarine — Автоматизация холодильных установок

Автоматизация холодильных установок

Автоматизация производственных процессов является важнейшим условием технического прогресса любой отрасли промышленности.

Цель автоматизации холодильных установок — замена ручного труда, точное поддержание заданных параметров, предотвращение аварий, увеличение срока службы оборудования, сокращение затрат, повышение культуры производства.

Эксплуатация автоматизированных холодильных установок обходится дешевле, так как отпадает необходимость в части обслуживающего персонала, занятого ручными операциями по пуску, регулированию и остановке холодильного оборудования, визуальному наблюдению за работой машин и аппаратов.

Устройства автоматизации могут выполнять как отдельные операции: контроль, сигнализация, включение и выключение исполнительных механизмов, так и совокупность этих операций: автоматическая защита и регулирование.

Любая операция, осуществляемая машинистом современных холодильных установок, поддается автоматизации. Однако не все операции целесообразно автоматизировать.

Автоматизация процессов регулирования и защиты необходима в тех случаях, когда эти процессы требуют затрат ручного труда и когда машинист не может обеспечить точное регулирование и надежную защиту. Очень важно также автоматизировать работы во вредных и взрывоопасных помещениях.

Абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины ввиду отсутствия движущихся механизмов (кроме насосов) легче поддаются полной автоматизации, чем крупные компрессионные, которые требуют непрерывного наблюдения и квалифицированного обслуживания.

Крупные и средние холодильные установки снабжают частичной автоматизацией, при которой автоматически регулируется лишь часть процессов. Чаще такие холодильные установки работают на полуавтоматическом режиме, при котором остановка машины происходит автоматически, а пуск вручную.

Основными частями любой автоматической системы являются: измерительный (чувствительный) элемент, или датчик, воспринимающий изменение регулируемой величины; регулирующий орган, изменяющий по сигналу измерительного элемента подачу вещества или энергии в регулируемый объект, и передаточное устройство, соединяющее датчик с исполнительным механизмом. Измерительный элемент снабжен обычно приспособлением для настройки на заданное значение регулируемой величины.

Приборы автоматического управления должны включать или выключать компрессоры и насосы при изменениях нагрузки. Компрессорами управляют с помощью реле температуры, останавливающих компрессоры при понижении температуры рассола или давления в испарителях ниже заданного предела и включающих их при повышении температуры в испарителе. Иногда холодильные машины включают с помощью реле времени, которому задают время включения компрессора.

Приборы автоматического регулирования предназначены для поддержания заданных параметров работы холодильной установки: температуры, давления, уровня. Благодаря плавному регулированию холодопроизводительности можно поддерживать заданную температуру хладоносителя при понижении тепловой нагрузки. Достигается оно следующими путями:

установкой регуляторов давления «до себя», поддерживающих постоянное давление в испарителях и дросселирующих пары перед компрессором;
установкой регуляторов давления «после себя», перепускающих часть паров из нагнетательной линии во всасывающую. За счет этого часть паров, которая могла бы поступить в компрессор из испарителя, отсекается и холодопроизводительность установки падает;
подключением дополнительного вредного пространства в поршневом компрессоре, уменьшающего отсос паров хладагента из испарителя.

Регулирование подачи хладагента в испаритель преследует две цели: обеспечение безопасной работы компрессора, путем защиты его от гидравлического удара и уменьшение или увеличение холодопроизводительности установки.

Автоматическая сигнализация оповещает о изменениях режима, которые могут повлечь за собой срабатывание элементов автоматической защиты, и извещает о включении и выключении машин, магнитных вентилей, задвижек и приборов. Примером сигнального прибора служит дистанционный указатель уровня ДУ, соединяемый с исполнительными механизмами — соленоидными вентилями или звуковыми сигнальными устройствами — ревунами.

Автоматическая защита позволяет избегать опасных для холодильной машины последствий чрезмерного повышения давления нагнетания, понижения давления и температуры испарения, нарушений режима работы смазочных устройств и т. д.

Для защиты установок от аварийного режима в схемах автоматизации предусматривают приборы, отключающие холодильные агрегаты при резких нарушениях режима работы.

Вынос вторичных показаний приборов контроля и измерения (термометров, манометров, расходомеров, указателей уровня) на центральный щит, где расположена и регулирующая станция, позволяет управлять работой холодильной установки централизованно. Часть измерений записывают самопишущие приборы (термометры, манометры).

Комплексная автоматизация холодильной установки состоит в оснащении ее устройствами автоматического управления, регулирования и защиты, а также средствами контроля и сигнализации, обеспечивающими исправную работу этих устройств.

Контрольные вопросы
1. Что дает автоматизация холодильных установок?

2. Назовите основные элементы автоматизации.

3. Из каких элементов состоит система  автоматического  регулирования?

4. Расскажите об устройстве ТРВ,
170
5. Объясните конструкцию и принцип работы соленоидного вентиля.

6. Как работают мембранные пневматические клапаны?

7. Назовите способы регулирования холодопроизводительности.

8. Расскажите о работе реле давления.

9. Расскажите об устройстве РУКЦ.

10. Что вы знаете о водорегулирующем вентиле?

11. Перечислите способы защиты компрессора от опасности гидравлического удара.

12. Объясните устройство и принцип работы дистанционного указателя уровня.

13. Какие виды автоматической сигнализации вы знаете?

14. Проследите работу приборов автоматизации в схеме двухступенчатой холодильной установки.

15. Расскажите об особенностях автоматизации холодильных турбоагрегатов.

16. Расскажите о схемах автоматизации отдельных узлов аммиачных холодильных установок.

MirMarine — Автоматизация холодильных установок

Автоматизация холодильных установок обеспечивает более точное поддержание требуемых температур в охлаждаемых помещениях, защиту установок от аварий, увеличивает срок службы механизмов и позволяет сократить обслуживающий персонал до минимума.

Приборы автоматики выполняют следующую роль в судовых холодильных установках:

• регулируют подачу хладагента в испарители;
• регулируют движение жидкого хладагента, рассола и воды;
• осуществляют пуск и остановку компрессора и других механизмов;
• поддерживают заданные температуры в охлаждаемых помещениях и сигнализируют о нарушении нормального режима работы установки;

При изменении теплопритоков в охлаждаемое помещение холодопроизводительность установки автоматически должна изменяться. Например, при уменьшении теплопритоков для поддержания постоянного температурного режима в помещениях холодопроизводительность компрессоров должна быть уменьшена. В настоящее время для изменения холодопроизводительности применяют два вида регулирования — плавное и позиционное.

Плавное регулирование холодопроизводительности компрессоров осуществляется следующими способами:

• изменением числа оборотов;
• дросселированием всасываемого пара с помощью регулятора давления, установленного на всасывающей линии;
• перепуском части сжатого пара (перегретого или сухого насыщенного из конденсатора) из нагнетательной полости во всасывающую с помощью регулятора давления или впрыском жидкого хладагента во всасывающую полость.

Позиционное регулирование осуществляется:

• изменением числа работающих компрессоров, числа работающих цилиндров, изменением числа оборотов и чаще всего путем периодичного пуска и остановки компрессоров с помощью прессостатов или термостатов.

Прессостаты и термостаты являются двухпозиционными регуляторами (одна позиция — «включено», другая — «выключено») и имеют диапазон регулирования и дифференциал регулятора.

Диапазон регулирования — это интервал температур или давлений, в котором данный прибор может быть применен. Так, например, при диапазоне прессостата от 550 мм рт. ст. до 3,8 кГ/см

2 пригодность прибора для размыкания электрической цепи находится в интервале этих давлений.

Дифференциал регулятора — это зона нечувствительности прибора; разность между давлениями (температурами) замыкания и размыкания контактов. Например, дифференциал прессостата от 0,5 до 1,5 кГ/см² означает, что разность между давлениями замыкания и размыкания контактов может составлять от 0,5 до 1,5 кГ/см².

Устройство и принцип действий основных приборов автоматики.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) предназначен для автоматического регулирования подачи хладагента в испаритель в зависимости от степени перегрева паров, всасываемых компрессором. Он устанавливается перед испарителем и состоит из корпуса с регулирующим устройством и силовой части.

Регулирующее устройство состоит из узла иглы и узла регулировки с сальниковым уплотнением, пружины и регулировочного винта.

Силовая часть представляет собой герметически закрытую систему, состоящую из термопатрона, соединительной капиллярной трубки и мембраны, припаянных к штампованному корпусу. Силовая часть заполнена определенным количеством легкоиспаряющейся жидкости (Ф-12 или Ф-22), в зависимости от хладагента установки.

Термопатрон силовой части прикрепляется к трубопроводу после испарителя и изолируется.

Корпус для фреоновых ТРВ делают из латуни, а аммиачных—из стали. В разделяющую перегородку корпуса ввернуто седло с калиброванным отверстием.

Между силовой и регулирующей частями расположены толкатели, которые передают усилие от упора мембраны к узлу иглы.

Мембрана для фреоновых вентилей изготавливается из бериллиевой или фосфористой бронзы, а для аммиачных — из нержавеющей стали.

Работа ТРВ заключается в следующем: жидкий хладагент под давлением конденсации поступает к вентилю, а выходит под давлением испарения, значительно меньшим за счет дросселирования жидкого хладагента в калиброванном отверстии с игольчатым клапаном.

Во время дросселирования часть жидкого хладагента испаряется, охлаждается и в виде парожидкостной смеси поступает в испаритель, где по мере продвижения ее по змеевикам превращается полностью в пар, отнимая тепло от охлаждаемой камеры.

Регулирование заполнения испарителя производится так, чтобы обеспечить смачивание поверхностей труб возможно большим количеством жидкости, но при этом жидкий хладагент не должен выходить из испарителя. При правильной регулировке ТРВ из испарителя должны выходить пары хладагента, перегретые на несколько градусов. Перегрев пара в испарителе определяется как разность температуры паров хладагента на выходе из испарителя и температуры кипения хладагента на входе в испаритель. Регулируемой величиной ТРВ, следовательно, является перегрев пара, выходящего из испарителя.

На рис. 133,б дан разрез наиболее распространенного мембранного ТРВ-2М отечественной конструкции.

При повышении температуры паров, выходящих из испарителя, возрастает температура и давление в термопатроне, которое прогибает мембрану 24 и через толкатели 25, сжимая пружину 3, смещает игольчатый клапан 27 вниз, увеличивая пропуск хладагента через дроссельное отверстие.

При понижении температуры выходящих паров из испарителя давление в силовой части ТРВ уменьшается и игольчатый клапан закрывается, уменьшая пропуск хладагента в испаритель.

Необходимый перегрев всасываемых паров хладагента устанавливают сжатием или ослаблением пружины 3, регулировочным винтом 7, уменьшая или увеличивая наполнение испарителя парожидкостной смесью хладагента. При ослаблении пружины регулируемый перегрев уменьшается, а при сжатии увеличивается. Пределы настройки от 2 до 10° С.

Реле давления (прессостат и маноконтроллер) служит для поддержания давления в испарителе в заданных пределах и выключения компрессора при чрезмерном повышении давления в конденсаторе.

На рис. 128,6 показана схема включения реле давления, а на рис. 133, а — его принципиальная схема. Чувствительными элементами являются два сильфона, воздействующие через рычажные механизмы на общий электроконтакт. С увеличением давления в испарителе сильфон низкого давления прессостата сжимается, замыкает контакт через рычажный механизм, преодолевая сопротивление пружины, пуская двигатель компрессора в ход. Когда в испарителе устанавливается заданное давление, прессостат выключает двигатель.

При повышении давления нагнетания сильфон высокого давления маноконтроллера 36 сжимается и при помощи рычажного механизма 11 и кулачка 17 размыкает контакт 8, останавливая компрессор. При падении давления на 2,5 кГ/см² маноконтроллер включает мотор компрессора.

Давление всасывания, при котором выключается компрессор, устанавливают винтом диапазона прессостата 7, а время стоянки компрессора — винтом дифференциала 35.

Максимальное давление выключения компрессора устанавливают сжатием пружины 34 гайкой 4 маноконтроллера.

Термостат или реле температуры предназначен поддерживать постоянными необходимые температуры в охлаждаемых помещениях. Он управляет включением и выключением компрессоров и соленоидных вентилей.

Принципиальная схема термостата показана на рис. 133, в. При повышении температуры в камере увеличивается температура и давление в термопатроне 12, заполненном легкоиспаряющейся жидкостью и установленном в камере. Это давление сжимает сильфон 1, поворачивает при помощи штока 14 рычаг 15 против часовой стрелки и контактную пластину 10 вокруг оси 16, замыкая контакты 8 и производя пуск компрессора и открытие соленоидных вентилей.

При понижении температуры в камере давление паров в термопатроне 12 понижается, сильфон расширяется и рычаг 15 пружиной 3 поворачивается по часовой стрелке, смещая контактную пластину 10, размыкая контакты и останавливая компрессор.

Настройка на необходимую температуру в охлаждаемом помещении производится изменением натяжения пружины 3, вращением винта диапазона 7 до тех пор, пока каретка 21 с указателем 22 не займет необходимого положения на температурной шкале 19. Для изменения разности между температурой замыкания и размыкания необходимо повернуть кулачок дифференциала 17, сидящий на оси 16.

Соленоидный вентиль или электромагнитный клапан (рис. 133, г) применяется в установках всех типов при полной или частичной автоматизации. Он используется для регулирования заполнения хладагентом испарителей, холодопроизводительности, температуры, в холодильных камерах и для открытия и закрытия трубопроводов хладагента, воды, рассола и т. д.

При прохождении тока через катушку 31, сердечник 32 втягивается и клапан 33 открывается. При обесточивании катушки сердечник закрывает клапан под действием собственного веса.

Водорегулирующий вентиль устанавливается в системе охлаждения конденсатора и служит для поддержания постоянной температуры и давления конденсации путем изменения расхода забортной воды, проходящей через конденсатор. На рис. 134 показан разрез мембранного водорегулирующего вентиля типа ИВР-1,5, выпускаемого московским заводом «Искра».

Пары хладагента из верхней части конденсатора подводятся к штуцеру 18 и взаимодействуют на мембрану 3, которая через силовую систему изменяет величину открытия клапана 12. При повышении давления в конденсаторе величина открытия водорегулирующего вентиля увеливается, а при понижении давления — уменьшается.

Изменение настройки водорегулирующего вентиля производится винтом 16, изменяя натяг пружины 13. Масляный затвор и сальник 7 обеспечивает герметичность системы при поломке мембраны. Практика эксплуатации судовых холодильных установок показывает, что водорегулирующие вентили особенно необходимы при плавании в районах с низкой температурой забортной воды.

Похожие статьи

Схемы автоматизации холодильных установок

Холодильные машины и установки могут быть автоматизированы частично или полностью. Частично автоматизированные установки требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала и его активного участия в управлении. В полностью автоматизированных установках обслуживающий персонал только наблюдает за их работой.

В схемах автоматизации холодильных установок применяют помимо описанных систем регулирования, защиты и сигнализации следующие виды автоматического управления: пуск агрегатов в заданной последовательности; автоматическое включение рассольных насосов, вентиляторов воздухоохладителей, вентилей и задвижек с электроприводом;
полуавтоматическое управление, при котором после автоматического выключения машин приборами защиты и регулирования их включение производится вручную;
дистанционное управление отдельными узлами и механизмами со щита управления.

На рис. 100 показана расстановка средств автоматизации в схеме аммиачной двухступенчатой холодильной машины.

Рис. 100. Принципиальная схема аммиачной двухступенчатой холодильной машины с элементами автоматизации:

МО — маслоотделитель, ОК — обратный клапан, РТ — реле температуры, РД — реле давления, СВ — соленоидный вентиль, ПС — промежуточный сосуд, РУ — регулятор уровня, ОЖ — отделитель жидкости, КМ_НС и КМ_ВС — компрессоры низкой и высокой ступени, РР — реле расхода, РКС — реле контроля смазки, РВ — регулирующий вентиль, Д — двигатель, ПР — поплавковый регулятор

Объектами регулирования в таких машинах являются: заполнение испарителей и ресиверов; температура испарения; температура конденсации, проток воды; давление масла; уровень в промсосуде.

Холодильные турбоагрегаты выпускают с автоматическим регулированием холодопроизводительности в зависимости от изменений тепловой нагрузки. Работа отдельных узлов турбоагрегата также автоматизирована. Подача хладагента в испарители с одновременным дросселированием производится поплавковым регулирующим вентилем ПРВ, получающим импульс от поплавкового датчика.

В большинстве случаев в системе смазки турбокомпрессоров имеются два насоса с приводом от разных источников — рабочий, приводимый в движение от вала машины или сети переменного тока, и резервный, работающий на постоянном токе (от аккумуляторной батареи или от выпрямителя тока). При пуске машины автоматически включается пусковой насос, и лишь после того, как он создаст необходимое давление, включается двигатель компрессора. Когда машина разовьет полное число оборотов, пусковой насос автоматически выключается и смазка начинает подаваться рабочим насосом.

Автоматизируются и другие элементы, обеспечивающие безопасную работу турбокомпрессоров: противопомпажная защита, защита двигателя от перегрузки и других нарушений режима, создающих аварийную ситуацию. Турбокомпрессоры оборудуются также устройствами автоматического выключения при чрезмерном увеличении давления нагнетания, недопустимом падении давления смазки, перегреве подшипников и сильном падении температуры кипения хладагента. Для этого в различных точках турбоагрегатов ставятся специальные датчики. Импульсы от них передаются на реле, срабатывание которого приводит к остановке агрегата.

Автоматическая противоаварийная защита поршневого компрессора включает защиту от попадания жидкого хладагента во всасывающий трубопровод компрессора и от недопустимых отклонений параметров компрессоров от нормальных рабочих значений.

Защиту от попадания жидкого хладагента во всасывающий трубопровод компрессора обеспечивает автоматический контроль уровней в аппаратах стороны низкого давления; при достижении недопустимых уровней предусматривается аварийная остановка компрессоров и подача сигнала в схему автоматизации.

Защита компрессора одноступенчатого сжатия от недопустимых отклонений рабочих параметров должна предусматривать отключение его электродвигателя при отклонениях ниже допустимого значения давления всасывания и разности давлений в системе смазки, выше допустимого значения давления нагнетания и температуры нагнетания, а также при прекращении протока воды через охлаждающие рубашки компрессора.

Защита компрессора двухступенчатого сжатия должна предусматривать отключение компрессора при отклонениях ниже допустимого значения: давления всасывания низкой ступени, разности давлений в системе смазки; выше допустимого значения: давлений нагнетания низкой и высокой ступеней, температур нагнетания низкой и высокой ступеней, уровня жидкого хладагента в промежуточном сосуде, а также при прекращении протока воды через охлаждающие рубашки компрессора.

Система автоматической защиты не должна допускать самозапуск машины до устранения причины, вызвавшей срабатывание защиты.

Автоматизация работы испарительного узла имеет целью регулирование заполнения испарителей жидким хладагентом, автоматическое регулирование температуры хладоносителя, управление работой насосов для его циркуляции, а также защиту испарителей от замерзания хладоносителя.

Система автоматизации конденсаторной группы предусматривает: контроль за уровнем жидкого хладагента в линейном ресивере, управление работой водяных насосов, регулирование уровня воды в бассейнах или резервуарах, управление вентиляторами испарительных конденсаторов и вентиляторных градирен.

Автоматизация холодильных установок

Холодильная автоматика или автоматизация – совокупность технических средств и методов, освобождающих человека от непосредственного выполнения функций управления холодильными установками.

Автоматизация работы холодильных установок является одним из главных элементов повышения эффективности использования оборудования и производительности труда при минимальных эксплуатационных затратах. Автоматическое управление холодильными установками осуществляется специальными приборами, которые регулируют поступление хладагента и теплоносителя, пуск и остановку компрессора, а также равномерность температуры в охлаждаемых помещениях. Эти приборы предохраняют холодильную установку от аварии.

Экономическая эффективность применения автоматизации определяется сокращением эксплуатационных расходов в результате того, что количество обслуживающего персонала и непроизводительные затраты на электрическую энергию и охлаждающую воду уменьшаются. Автоматизация обеспечивает работу холодильной установки в наиболее экономичном режиме. Срок службы автоматизированных установок увеличивается, так как улучшаются условия их работы. Переход на автоматическую работу позволяет регулировать холодопроизводительность установок с высокой точностью, недоступной при ручном регулировании. Поддержание определенной температуры и влажности воздуха в охлажденных помещениях позволяет сохранить высокое качество продуктов.

При автоматическом регулировании работы установки функции обслуживающего персонала сводятся к периодическому осмотру и ремонту холодильных машин, проверке и настройке приборов автоматики при изменении температурного режима и к устранению мелких неисправностей. Малые фреоновые холодильные машины проверяют один раз в несколько месяцев, полностью автоматизированные аммиачные установки торгового типа – через несколько дней; аммиачные установки распределительных холодильников работают под наблюдением только днем. В транспортных условиях для полной сохранности грузов работу автоматизированной холодильной установки необходимо проверять один раз в сутки, то есть при техническом осмотре энергохолодильного оборудования вагона.

Основные задачи автоматизации в холодильной технике сводятся к устройству автоматической защиты машин, автоматическому управлению работой установок и регулированию процессов получения искусственного холода.

Автоматизация холодильной установки (стр. 1 из 5)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………..

1 Описание технологического процесса ………………………………………………

1.1 Автоматизация холодильных компрессорных станций………………………….

1.2 Анализ возмущающих воздействий объекта автоматизации……………………

1.3 Схема холодильного цикла………………………………………………………..

2 Разработка функциональной схемы холодильной установки…………………….

2.1 Методика разработки схемы………………………………………………………

2.2 Функциональная схема автоматизации холодильного модуля……………….. .

2.3 Работа узлов функциональной схемы автоматизации холодильного модуля….

2.3.1 Узел автоматической защиты компрессоров…………………………………..

2.3.2 Узел автоматического включения резервного водяного насоса………………

2.3.3 Узел оттаивания воздухоохладителей…………………………………………..

3 Выбор технических средств холодильной установки………………………………….

3.1 Выбор и обоснование выбора приборов и средств автоматизации……………..

Заключение……………………………………………………………………………

Список литературы……………………………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ

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

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 автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации компрессорные холодильные установки занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Холодильные установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка холода в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на холодильных установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в охладительной технике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

— обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т. е. повышение производительности его труда,

— приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

— увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого холода,

— повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

устройства управления

Цель автоматизации холодильных машин и установок — это повышения экономической эффективности их работы и обеспечение безопасности людей (в первую очередь обслуживающего персонала).

Экономическая эффективность работы холодильной машины обеспечивается уменьшением эксплуатационных расходов и сокращением затрат на ремонт оборудования.

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

Безопасность работы холодильного оборудования обеспечивается применением автоматических устройств, защищающих оборудование от опасных режимов работы.

По степени автоматизации холодильные машины и установки делятся на 3 группы:

1 Холодильное оборудование с ручным управлением.

2 Частично автоматизированное холодильное оборудование.

3 Полностью автоматизированное холодильное оборудование.

Оборудование с ручным управлением и частично автоматизированные машины работают с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

Полностью автоматизированное оборудование не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, но не исключает необходимости периодических контрольных осмотров и проверок по установленному регламенту.

Автоматизированная холодильная установка должна содержать одну или несколько систем автоматизации, каждая из которых выполняет определенные функции. Кроме того, существуют устройства объединяющие (синхронизирующие) работу этих систем.

Система автоматизации — это совокупность объекта автоматизации и автоматических устройств, позволяющих управлять работой автоматизации без участия обслуживающего персонала.

Объектом курсового проекта является холодильная установка в комплексе, отдельные ее элементы.

Целью данного курсового проекта является описание технологического процесса холодильного оборудования, разработка функциональной схемы данной установки и выбор технических средств автоматизации.

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

1.1 Автоматизация холодильных компрессорных станций

Искусственный холод находит широкое применение в пищевой промышленности, в частности при консервировании скоропортящихся продуктов. При охлаждении обеспечивается высокое качество хранимых и выпускаемых продуктов.

Искусственное охлаждение может осуществляться периодически и непрерывно. Периодическое охлаждение происходит при плавлении льда либо при сублимации твердого диоксида углерода (сухого льда). Этот способ охлаждения обладает большим недостатком, так как в процессе плавления и сублимации хладагент теряет свои охлаждающие свойства; при длительном хранении продуктов трудно обеспечить определенную температуру и влажность воздуха в холодильной камере.

В пищевой промышленности широко распространено непрерывное охлаждение с применением холодильных установок, где хладагент — сжиженный газ (аммиак, фреон и др.) — совершает круговой процесс, при котором он после осуществления холодильного эффекта восстанавливает свое первоначальное состояние.

Применяемые хладагенты кипят при определенном давлении, зависящем от температуры. Следовательно, изменяя давление в сосуде, можно изменять температуру хладагента, а следовательно, и температуру в холодильной камере. Компрессор / всасывает пары аммиака из испарителя II, сжимает их и через маслоотделитель III нагнетает в конденсатор IV. В конденсаторе пары аммиака конденсируются за счет охлаждающей воды, и жидкий аммиак из конденсатора, охлажденный в линейном ресивере V, через регулирующий вентиль VI поступает в испаритель II, где, испаряясь, охлаждает промежуточный хладоно-ситель (рассол, ледяную воду), нагнетаемый к потребителям холода насосом VII.

Регулирующий вентиль VI служит для дросселирования жидкого аммиака, температура которого при этом снижается. Система автоматизации предусматривает автоматическое управление работой компрессора и противоаварийные защиты. Командой на автоматический пуск компрессора служит повышение температуры рассола (ледяной воды) на выходе из испарителя. Для управления температурой используется регулятор температуры типа, датчик которого устанавливается на трубопроводе выхода рассола (ледяной воды)

из испарителя.

При работе компрессора в автоматическом режиме функционируют следующие противоаварийные защиты: от понижения разности давлений масла в системе смазки и картере — применяется датчик-реле разности давлений ; от понижения давления всасывания и повышения давления нагнетания — применяется датчик-реле давления; от повышения температуры нагнетания — применяется датчик-реле температуры; от отсутствия протока воды через охлаждающие рубашки — применяется реле протока; от аварийного повышения уровня жидкого аммиака в испарителе — применяется полупроводниковое реле уровня.

При пуске компрессора в автоматическом режиме открывается вентиль с электромагнитным приводом на подаче воды в охлаждающие рубашки и закрывается вентиль на байпасе.

Автоматическое регулирование уровня жидкого аммиака в испарителе осуществляется полупроводниковыми реле уровня, управляющим вентилем с электромагнитным приводом, установленным на подаче жидкого аммиака в испаритель.

Контроль верхнего и нижнего уровней жидкого аммиака в линейном ресивере осуществляется полупроводниковыми реле уровня.

Контроль давления рассола в нагнетательном трубопроводе осуществляется датчиком-реле давления.

Дистанционный контроль температуры воздуха, аммиака, рассола, воды в контрольных точках холодильной установки осуществляется термопреобразователями.

Аппаратура контроля, управления и сигнализации остального технологического оборудования размещена в панелях щита управления.

1.2 Анализ возмущающих воздействий объекта автоматизации

В данной схеме предусмотрены контроль, регулирование, управления и сигнализация параметров технологического процесса.

Контроль верхнего и нижнего уровней жидкого аммиака в линейном ресивере, в котором контролируется уровень от которого зависит наполнение ресивера.

Также контролю подлежит температура воздуха в холодильной установке от которой зависит охлаждение и количество вырабатываемого холода.

Контроль давления холодного рассола в нагнетательном трубопроводе, который зависит от нагнетания насосом, насос воздействуя на холодный рассол изменяет его подачу.

Также контролируется температура холодной воды поступающей из бассейна в конденсатор которая необходима для конденсирования (охлаждения) паров аммиака.

На выходе из конденсатора контролируется температура жидкого аммиака, который поступает в линейный ресивер.

Регулирующий вентиль VI установленный на трубопроводе служит для дросселирования жидкого аммиака, за счет чего температура при этом снижается.

Повышение температура рассола (ледяной воды) на выходе из испарителя управляет работой компрессора и служит командой на автоматический пуск компрессора.

Автоматизация холодильного оборудования

На сегодня в практике холодильного бизнеса есть три области применения искусственного холода:

• бытовоe холодильное оборудование
• торговое (коммерческое) холодильное оборудование
• и промышленное холодильное оборудование

Для производства бытового холода мощность внешних источников энергии, как правило, не превышает 0.4 кВт. Торговое холодильное оборудование имеет мощность между значениями от 0.4. кВт. До 50 кВт. Коммерческое холодильное оборудование по мощности потребления находится в диапазоне между 50 и 250 кВт. Промышленное холодильное оборудование превышает порог мощности внешних источников в 250 кВт.

Именно промышленные предприятия являются основными потребителями искусственного холода.

В таких областях промышленности, как нефтяная, газовая, химическая холодильное оборудование достигает такой мощности, что расход энергии на создание искусственного холода начинает сказываться на энергетическом балансе районов, где находятся подобные предприятия.

Поэтому внедрение АСУ на предприятия промышленного холода, а также оптимальный выбор оборудования являются очень важными. Более того, современное холодильное оборудование уже немыслимо без автоматики на уровне устройств и автоматической системы управления.

Особенности технологии химической, газовой и нефтяной промышленности предъявляют особые требования к холодильному оборудованию. Оборудование, создающее искусственный холод, должно иметь высокую надежность, высокую производительность холода, иметь значительный ресурс работы, и к тому же быть максимально автоматизированным.

Автоматизация холодильных установок (холодильная автоматика) служит выполнению следующих задач:

• Замена ручного труда человека автоматическими устройствами.
• Поддержка заданных параметров работы автоматической холодильной установки.
• Предотвращение аварийных остановок.
• Повышение уровня безопасной эксплуатации холодильных установок за счет снижения количества ошибок человека.
• Сокращение затрат на обслуживающий персонал.
• Увеличение срока работы холодильного оборудования.
• Экономия энергопотребления.

Эксплуатация полностью автоматизированных холодильных установок обходится намного дешевле управляемых «вручную». Это происходит потому, что отпадает необходимость в содержании многочисленного обслуживающего персонала, уменьшению износа холодильного оборудования, экономии энергоресурсов, и снижению аварийности работы автоматических холодильных установок. Холодильное оборудование стартует, останавливается и регулируется автоматически. Операции по защите холодильного оборудования также выполняются автоматами. Кроме того автоматизация холодильного оборудования необходима при эксплуатации в помещениях, неприспособленных для нахождения в них человека.

По вопросам проектирования и внедрения автоматики холодильного оборудования Вы можете проконсультироваться с инженерами по АСУ нашей Лаборатории автоматизации:

Пожалуйста заполните обязательные поля.

Ошибка отправки формы. Попробуйте еще раз.

Спасибо, ждите звонка.

На взгляд Лаборатории Автоматизации:

Небольшие холодильные установки (абсорбционные и пароэжекторные) легче поддаются комплексной автоматизации, чем большие компрессионные, потому что у них нет движущихся механизмов.

Большие и средние холодильные машины часто автоматизируют не полностью, а лишь частично. При частичной автоматизации регулируются не все процессы, а только их часть. Часто такие машины запускаются вручную, а останавливаются автоматически.

Автоматическая Система Управления холодильной установки. Состав

• Датчики – элементы, которые «чувствуют», фиксируют изменение регулируемых параметров холодильной установки.
• Регулирующие устройства – изменяют по сигналу датчиков поступление вещества или энергии на регулируемый объект.
• Передаточные устройства – соединяют датчики с исполнительными элементами.
• Вычислительное оборудование (контроллеры и компьютеры).
• Программное обеспечение.

Система автоматизации коммерческого и промышленного холода, выполняет следующие функции:

• Функции автоматического управления.
  При изменении нагрузки, автоматические устройства включают и отключают насосы и компрессоры. Компрессоры управляются при помощи реле температуры. Иногда холодильным оборудованием управляют при помощи реле времени. Режимы автоматической работы системы задаются средствами программирования АСУ холодильной установки.
• Функции автоматического регулирования.
  Холодильная автоматика обеспечивается следующими устройствами: Автоматизированное холодильное оборудование поддерживает температуру и давление в морозильной камере, обеспечивает безопасную работу компрессора. Также элементы регулирования уменьшают или увеличивают текущую производительность холодильной установки (подачу холода).
• Функции автоматической защиты.
  Автоматическая защита резко снижает вероятность таких опасных явлений как: недопустимое повышения давления нагнетания, снижение температуры испарения и давления. Такое холодильное оборудование защищено от опасного аварийного режима работы. В системах автоматического управления холодом используют устройства, отключающие оборудование при нарушениях режима работы.
• Функции сигнализации.
  Холодильное оборудование, оснащенное системой автоматической сигнализации, оповещает об аварийных изменениях режима работы. Сигнализация вызывает срабатывание приборов автоматической защиты, и оповещает диспетчера о необходимости принятия решения о дальнейшей работе холодильной установки.
• Функции сбора, хранения и анализа данных о работе холодильной установки и обеспечения работы диспетчерского пункта.
• Функции программирования режимов работы АСУ холодильной установки.
  Холодильное оборудование под автоматической системой управления, позволяет не только задавать алгоритмы его работы, обеспечивая слаженное выполнение всех вышеперечисленных функций, но и обеспечивает постоянный сбор и хранение данных о его работе. Также программное обеспечение АСУ холодильной установки обеспечивает работу диспетчерского пункта для наблюдения, возможности быстрого принятия решений, и подачи управляющих воздействий диспетчера на холодильное оборудование.

Пожалуйста заполните обязательные поля.

Ошибка отправки формы. Попробуйте еще раз.

Спасибо, ждите звонка.

Холодильные установки – обслуживание средств автоматизации

Содержание

1. Терморегулирующие вентили
2. Реле давления
3. Автоматический регулятор давления кипения (дроссель по давлению «до себя»)
4. Регулятор производительности «после себя»
5. Регулятор давления конденсации или водорегулирующий вентиль
6. Реле температуры (РТ) или термореле
7. Соленоидный вентиль (СВ)

Терморегулирующие вентили ТРВ предназначены для автоматической подачи холодильного агента в испаритель холодильной машины в зависимости от перегрева выходящих из испарителя паров. В терморегулирующих вентилях холодильный агент дросселируется с давления конденсации до давления кипения.

Терморегулирующие вентили могут быть с внутренним и внешним уравниванием; первые применяют в змеевиковых испарителях, в которых падение давления холодильного агента невелико, вторые — для заполнения испарителей холо¬дильным агентом, в которых падение давления составляет следующие величины:

Температура кипения, °С	10÷0	-5÷-15	-20÷-30
Падение давления (не менее), МПа	0,0176	0,0098	0,0039

Исправная работа ТРВ во многом зависит от чистоты фильтра и дросселирующего отверстия, герметичности трубки и сохранности изоляции термобаллона.

Термобаллон устанавливается на гладком, хорошо очищенном участке трубопровода после испарителя и крепится к верхней части образующей трубы хомутом и капиллярной трубкой соединяется с регулирующим вентилем.

В ТРВ с внешним уравниванием давления предусмотрены уравнительная трубка, врезаемая на небольшом расстоянии от термобаллона по ходу пара и всегда размещаемая вне охлаждаемого помещения, в то время как ТРВ с внутренним уравниванием давления могут располагаться как внутри, так и снаружи.

Наиболее часто встречающиеся неисправности в работе ТРВ связаны с засорением его фильтра и замерзанием дроссельного отверстия. Признаком засорения фильтра является покрытие инеем выходного штуцера вследствие дросселирования хладагента при проходе через загрязненную фильтрующую сетку. Образование ледовой пробки в дроссельном отверстии ТРВ, наоборот, приводит к оттаиванию инея с поверхности входного штуцера и поверхности последующих элементов. После прогрева ТРВ горячей водой циркуляция хладагента в испарительной батарее возобновляется. Признаком нормальной работы ТРВ служит обмерзание труб и арматуры от выходного штуцера.

Электронные расширительные вентили фирмы ALCO CONTPOLS

Таблица 14.14

В холодильных установках при отклонении давления от заданных значений применяют приборы регулирования давления, защиты и сигнализации: реле низкого и высокого давления, реле контроля смазки.

Реле низкого давления РНД предназначены для двухпозиционного регулирования давления холодильного агента в испарителе или защиты компрессора от пониженного давления в линии всасывания. РНД устанавливаются на всасывающей стороне компрессора и могут использоваться в качестве регуляторов давления всасывания компрессора, а также служить приборами защиты.

В первом случае они управляют работой компрессора, меняя его холодопроизводительность путем отключения отдельных цилиндров или способом пуск-остановка. Об исправности их работы можно судить непосредственно в процессе эксплуатации холодильной установки по давлениям, при которых компрессор включается и останавливается, и в случае необходимости проводить соответствующую корректировку в настройке.

Если же прибор используется в качестве защиты установки, то периодически (один раз в месяц), прикрывая всасывающий клапан на работающем компрессоре и понижая давление на всасывании, проверяют соответствие момента размыкания контактов реле с заданным значением. По разности моментов выключения и включения компрессора оценивают действительную нечувствительность прибора.

Реле высокого давления РВД, присоединенное к нагнетательному патрубку компрессора, служит только защитным прибором от высокого давления нагнетания. Настраиваемое давление в реле должно быть ниже давления срабатывания предохранительных клапанов. Проверка на размыкание контактов осуществляется увеличением давления в конденсаторе за счет уменьшения количества прокачиваемой через него воды. Наоборот, увеличивая подачу воды в конденсатор, фиксируют момент включения компрессора.

Реле контроля смазки РКС применяют для защиты компрессоров от нарушений в системе смазки. Для проверки правильности его действия при работающем компрессоре, ослабляя пружину редукционного клапана масляного насоса, снижают давление масла, а точнее разность между давлением масла и давлением на всасывании хладагента в компрессор до момента размыкания контактов и сравнивают эту разность с настроечной величиной.

Поддерживает заданное давление кипения холодильного агента в испарителе. В холодильной машине, обслуживающей несколько охлаждаемых объектов, которые характеризуются различными температурами воздуха, автоматический регулятор применяют также в качестве устройства, отделяющего испаритель с более высоким давлением кипения от других испарителей с более низким давлением.

Регулятор, устанавливается после испарителя на всасывающем горизонтальном трубопроводе, является статическим регулятором прямого действия.

При повышении давления холодильного агента на входе в регулятор мембрана прогибается и поднимает клапан, в результате чего проходное сечение увеличивается. При уменьшении давления холодильного агента клапан опускается и прикрывает проход. Регулятор настраивают винтом задатчика, вращая его по часовой стрелке, вследствие чего регулируемое давление увеличивается. Настройку регулятора следует вести по контрольному манометру, установленному на испарителе.

Служит для регулирования холодопроизводительности компрессора с помощью изменения действительной объемной производительности компрессора путем перепуска (байпасирования) части сжатого пара из нагнетательной полости во всасывающую.

При этом методе регулирования теряется работа, затраченная на сжатие байпасированного пара. Кроме того, возрастает температура перегрева всасываемого в компрессор пара и, как следствие, повышается температура конца сжатия. Это в свою очередь требует установки терморегулирующего устройства, впрыскивающего жидкий холодильный агент в нагнетательную полость.

Такой способ регулирования холодопроизводительности компрессора мало-экономичен, однако прост в конструктивном исполнении, обеспечивает плавное регулирование производительности и применим ко всем поршневым компрессорам, в том числе прямоточным.

Устанавливается на входе воды в конденсатор, является прибором пропорционального регулирования и поддерживает постоянное давление конденсации, регулируя расход воды, охлаждающей конденсатор.

В водорегулирующем вентиле мембранного типа в качестве чувствительного элемента использована мембрана, на которую воздействует давление конденсации. При повышении давления конденсации мембрана прогибается. Шток, преодолевая сопротивление пружины, отжимает клапан от седла. В результате уменьшения тепловой нагрузки на конденсатор или понижения температуры воды давление конденсации снижается, пружина приподнимает клапан, проходное сечение уменьшается и расход воды сокращается. После остановки компрессора пружина прижимает клапан к седлу, прекращая подачу воды. При этом допускается проточка воды через закрытый клапан около 5 % от количества воды, циркулирующей через конденсатор при работе компрессора. Вентиль настраивается винтом.

Применяют в малых холодильных установках для регулирования температуры в охлаждаемом объекте включением и выключением исполнительного механизма (например, соленоидного вентиля перед терморегулирующим вентилем) или пуском и остановкой компрессора.

Надежная и правильная работа РТ во многом определяется местом установки термобаллона. Капиллярная трубка, соединяющая термобаллон с прибором, должна иметь не менее одного витка диаметром 80-1000 мм. Назначение витков — сглаживать колебательный процесс в термосистеме при изменении температуры объекта регулирования.

Если температура в охлаждающем помещении выше величины задания прибора, то его контакты должны быть замкнуты, а соленоидный вентиль открыт. При понижении температуры ниже заданного контакты размыкаются и соленоидный вентиль закрывается.

Соленоидные (электромагнитные) вентили являются автоматической запорной арматурой двухпозиционного действия с электрическим дистанционным управлением. Они предназначены для автоматического закрывания прохода в трубопроводах с холодильным агентом, теплоносителем и водой.

Соленоидные вентили делят на две группы. В первую группу входят вентили комбинированного действия (диаметр условного прохода 6 и 15 мм), а во вторую — вентили непрямого действия (диаметр условного прохода 25 и 40 мм).

Одной из наиболее часто встречающихся неисправностей вентиля является повреждение электромагнитной катушки в результате попадания влаги. Наличие инея на поверхности кожуха — признак выхода катушки из строя или длительного его отключения. При исправной работе СВ кожух обычно бывает теплым. Повышенный же перегрев и гудящий звук в катушке свидетельствуют о неисправности клапана.

Наиболее вероятная причина неисправности — засорение отверстия вспомогательного клапана. В этом случае подъем вспомогательного клапана не обеспечивает открытие основного, так как из-за засорения отверстия не происходит выравнивания давления над и под мембраной. В связи с этим, при эксплуатации необходимо периодически чистить отверстие, через которое жидкость поступает в полость над мембраной, а также фильтрующую щель в клапане вентиля.

2-ходовые соленоидные вентили фирмы ALCO CONTPOLS

Таблица 14.15

Похожие статьи