На рис. 144 изображена схема промышленной аммиачной холодильной установки средней холодопроизводительности с рассольной системой охлаждения.
Прежде чем рассматривать особенности автоматического регулирования этой установки, ознакомимся с принципом ее действия. В испарителях 1 и 2 аммиак (холодильный агент) кипит при низкой температуре.
Рис. 144. Схема промышленной аммиачной холодильной установки средней холодопроизводительности с рассольной системой охлаждения.
Пары кипящего агента, всасываются по трубопроводам 6 компрессорами 3 и дальше нагнетаются через маслоотделитель 4 в конденсатор 5. Из конденсатора 5 сконденсированный аммиак по трубопроводам 7 через регулирующие вентили 8 возвращается в испарители 1 и 2. В результате непрерывного поглощения тепла на процесс кипения холодильного агента от испарителя 1 охлаждается камера I; от испарителя 2 при помощи охлаждаемого рассола, подаваемого насосом 9 по замкнутой системе трубопроводов 10, и от рассольных батарей 11 охлаждаются холодильные камеры II, III и IV
Для осуществления автоматизации холодильной установки подвергаются регулированию следующие теплотехнические параметры: температура и влажность воздуха в холодильных камерах; холодопроизводительность компрессоров; температура рассола; заполнение испарителей холодильным агентом и давление конденсации. Кроме того, применяемые средства автоматизации холодильной установки должны обеспечивать удаление смазочного масла из маслоотделителя в картер компрессора, инея — с охлаждающих батарей, воздуха — из емкостей, заполненных холодильным агентом.
Регулирование температуры в холодильной камере (рис. 145, а) производится при помощи реле температуры РТ (терморегулятора двухпозиционного комнатного типа ТДК) и медленно открывающегося соленоидного вентиля СВ. Пределы регулирования температуры находятся в зависимости от вида хранящейся в камере продукции и обычно составляют от ± 1 до —18°,С и ниже. Если отклонение температуры превышает заданное значение, реле РТ включает питание катушке вентиля СВ. В результате этого открывается доступ рассолу в рассольную батарею. При снижении температуры по сравнению с заданной происходит обратное действие системы регулирования.
Более надежное регулирование температуры в холодильной камере осуществляется с помощью статического регулятора температуры прямого действия РПД (рис. 145,б).
Регулирование влажности воздуха в холодильных камерах обусловливается тем, что при низкой относительной влажности воздуха уменьшается масса и ухудшается внешний вид хранящихся продуктов, а с увеличением относительной влажности воздуха по сравнению с допустимой на продуктах появляется плесень.
На рис. 145, в представлена одна из схем регулирования влажности воздуха. Схема составлена из регулятора влажности m (реле влажности двухпозиционное камерное типа ВДК-11) и соленоидного вентиля СВ. Когда относительная влажность воздуха в холодильной камере повышается по сравнению с заданной, срабатывает реле т, включая питание катушке исполнительного механизма СВ. Поэтому подача рассола в рассольную батарею увеличивается, температура поверхности последней снижается, а следовательно, и интенсивность отбора влаги из воздуха увеличивается. Для регулирования влажности воздуха в холодильных камерах, кроме реле ВДК-11, используются также специальные регуляторы влажности с исполнительным механизмом постоянной скорости типа ПР-1 и другие средства автоматизации.
Холодопроизводительность регулируется в целях экономии электрической энергии. С уменьшением тепловой нагрузки испарителей холодопроизводительность компрессоров уменьшается.
Холодопроизводительность может регулироваться двумя основными способами: 1) плавно; 2) периодическим пуском и остановкой компрессоров.
Регулирование по первому способу осуществляется путем плавного изменения частоты вращения компрессоров. Для этого используются автоматические регулируемые электроприводы, работающие с асинхронным двигателем с фазным ротором, с асинхронной муфтой скольжения, по схеме Леонардо или по другим схемам автоматизации. Однако перечисленные схемы плавного изменения производительности компрессоров сравнительно сложные. Поэтому та же самая задача иногда решается более простым путем, например дросселированием всасываемого пара с помощью статического мембранного регулятора давления прямого действия Р, устанавливаемого на всасывающей линии компрессора (рис. 145,г). Регулятор Р настраивается для поддержания определенного и постоянного давления паров аммиака в линии до соответствующего клапана. При уменьшении тепловой нагрузки испарителей давление на мембрану регулятора уменьшается, и он плавно восстанавливает давление в линии близко к заданному значению уменьшением степени открытия клапана. Вследствие этого объемная холодопроизводительность компрессора тоже плавно уменьшается.
На рис. 145,д показана элементная схема регулирования холодопроизводительности по второму способу. При уменьшении тепловой нагрузки испарителей уменьшается давление паров аммиака в линии всасывания, и реле давления РД размыкает цепь втягивающей катушки магнитного пускателя МП. Компрессор отключается от сети питания. Когда давление паров холодильного агента в линии всасывания повышается до верхнего предела настройки реле РД, происходит включение компрессора.
Регулирование температуры рассола (теплоносителя) производится для того, чтобы при наибольшем теплопритоке в камерах холодильной установки обеспечивался заданный температурный режим хранения продукции.
Температура теплоносителя может регулироваться путем изменения тепловой производительности испарителя с использованием той же регулирующей аппаратуры, что и при регулировании температуры холодильной камеры (см. рис. 145,а). Реле температуры устанавливают на трубопроводе 10 (см. рис. 144). а соленоидный вентиль — на трубопроводе 6 у сухопарника 12. Когда температура рассола выше заданной температуры, реле температуры включает питание катушке соленоидного вентиля.
Рис. 145. Схемы автоматического регулирования холодильной установки:
а, б — регулирование температуры в холодильных камерах; в — регулирование влажности воздуха в холодильных камерах; г — регулирование холодопроизводительности компрессоров; е, ж — регулирование заполнения испарителей жидким аммиаком; з — регулирование давления конденсации в конденсаторе; и — регулирование удаления смазочного масла из маслоотделителя в картер компрессора; к — регулирование удаления воздуха и неконденсирующихся газов из емкостей, заполненных холодильным агентом.
В результате медленнее открывается клапан исполнительного механизма, и степень всасывания паров аммиака увеличивается с одновременным увеличением тепловой производительности испарителя. Поэтому температура теплоносителя восстанавливается. Если температура рассола ниже заданного предела, то действие системы регулирования осуществляется в обратной последовательности.
Заполнение испарителей жидким аммиаком регулируют для того, чтобы жидкость не попала во всасывающую линию в процессе резких изменений нагрузки и, следовательно, для предотвращения гидравлического удара и прочих последствий в компрессоре.
Поступление аммиака в змеевиковый испаритель (рис. 145,е) регулируется с помощью статического регулятора прямого действия с двухсильфонным или двухмембранным измерительным элементом температуры. Термобаллоны измерительных элементов регулятора монтируют в трубопроводах на входе и выходе из испарителя. Положение клапана регулятора устанавливается усилием измерительных элементов, находящихся под действием разности температур при входе и выходе из холодильного аппарата. Так как регулируемая разность температур пропорциональна степени заполнения аппарата аммиаком, то регулятор в то же время поддерживает в нужных пределах и эту величину.
На рис. 145, ж представлена элементная схема регулирования заполнения холодильным агентом кожухотрубного испарителя с помощью поплавкового аммиачного регулятора уровня Н прямого действия типа ПР. Когда уровень в холодильном аппарате превышает заданную отметку, поплавок через рычажную систему закрывает регулирующий орган, который установлен на входе жидкости в аппарат.
Давление конденсации в конденсаторе регулируют в целях уменьшения расхода электрической энергии на работу компрессоров и расхода охлаждающей воды.
Заданное давление конденсации паров аммиака поддерживается при помощи статического мембранного регулятора давления Р прямого действия (водорегулятора) (рис. 145, з); когда давление конденсации отклоняется от заданного, усилие, развиваемое мембраной регулятора Р, соответственно изменяет открытие клапана на впуск охлаждающей воды из водопроводной линии в конденсатор· Благодаря этому регулируемый параметр восстанавливается в заданные пределы, и нагрузка на компрессор (противодавление) тоже стабилизируется.
Удаление смазочного масла из маслоотделителя в картер компрессора обеспечивается с помощью статического регулятора температуры прямого действия типа РПД (рис. 145, и). Если уровень масла в маслоотделителе повышается до термобаллона, то температура термосистемы регулятора снижается и управляемый ею клапан открывает сообщение маслоотделителя с картером компрессора.
Иней с поверхности холодильных батарей удаляют для увеличения коэффициента теплопередачи. При диапазоне регулирования температуры холодильной установки от ±1 до —18°С иней удаляют без применения дополнительных устройств автоматики, так как в диапазоне температур от 0 до 1°С иней успевает растаять. При температуре ниже 0° С широко применяется наружный обогрев испарителей с использованием электрических проволочных нагревателей. Командный электропневматический прибор (КЭП) периодически отключает сеть питания компрессоров, вентилятора и включает нагреватели.
Удаление воздуха и неконденсирующихся газов из емкостей, заполненных холодильным агентом, производится по схеме, изображенной на рис. 145,к. Из конденсатора К по трубопроводу 1 смесь воздуха и пара аммиака поступает в воздухоохладитель ВО. Воздухоохладитель постоянно заполнен жидким аммиаком, который поступает по трубопроводу 2; через регулируемый вентиль 3 и трубопроводы 4 воздухоохладитель охлаждается холодильным агентом. В верхней части аппарата ВО создается давление скапливающегося воздуха, под действием которого снижается уровень жидкого аммиака. Поплавковый регулятор уровня прямого действия Н при определенном давлении открывает клапан на выпуск воздуха в атмосферу по трубопроводу 5.
Следует отметить, что при современном уровне автоматизации различных холодильных установок существует много разнообразных вариантов схем автоматического регулирования теплотехнических параметров. В данном параграфе рассмотрены лишь некоторые из них.
