Глава IX
АВТОМАТИЗАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Общие сведения
Автоматизация - это оснащение машин и установок приборами, с помощью которых обеспечивается ведение производственного процесса или отдельных операций без непосредственного участия человека. На холодильных установках могут быть автоматизированы все основные процессы, выполняемые обслуживающим персоналом (машинистами).
Автоматически производится включение и выключение холодильной машины, регулирование ее работы, контроль и регистрация регулируемых величин, сигнализация о достижении заданных параметров, защита от аварий.
Холодильные машины автоматизируют полностью или частично. В полностью автоматизированных машинах управление и регулирование их работы, а также защита от аварий происходят автоматически. Уход за такими машинами сводится только к периодическим осмотрам и проверке правильности работы приборов автоматики.
В частично автоматизированных машинах только некоторые операции выполняют приборы автоматики, работа машиниста здесь значительно облегчается. Один машинист может обслуживать несколько частично автоматизированных машин.
Автоматизация обеспечивает:
повышение производительности труда (один механик может обслужить несколько установок);
снижение затрат на эксплуатацию, т.е. приборы более точно поддерживают оптимальный режим, обеспечивающий минимальные затраты на электроэнергию, воду;
улучшение условий хранения продуктов благодаря более точному поддержанию требуемой температуры и влажности воздуха в холодильных камерах;
снижение числа аварий, так как приборы быстрее, чем человек, реагируют на возникновение опасных режимов.
Экономия, полученная благодаря автоматизации, значительно превышает затраты на автоматические приборы, их монтаж и наладку. Поэтому автоматизация все шире внедряется в холодильную технику и все малые и средние холодильные установки выпускаются полностью автоматизированными. Полностью или частично автоматизируются и крупные установки.
Система автоматического регулирования. Машину или аппарат, в которых осуществляется процесс, подлежащий регулированию, называют регулируемым объектом. Величину, которую необходимо регулировать, т.е. поддерживать ее значение в заданных пределах или изменять по определенному закону, называют регулируемым параметром X (рис.64).
Внешнее воздействие на объект, вызывающее отклонение регулируемого параметра от своего начального значения х0, называют нагрузкой Мн (или Qн - при тепловой нагрузке), а величину отклонения параметра - рассогласованием (∆Х); ∆Х=Х-X0.
Внешнее воздействие на объект, которое уменьшает рассогласование, называют регулирующим воздействием и обозначают Мр (или Qр - при отводе тепла).
З
начение
регулируемого параметра X
(в частности, Х0) поддерживается
постоянным только при условии, что
регулирующее воздействие равно нагрузке,
т.е. X - const
только при Мр=Мн.
Устройство, которое автоматически изменяет регулирующее воздействие на объект, согласуя его с нагрузкой так, чтобы по возможности уменьшить величину рассогласования, называют автоматическим регулятором или просто регулятором. Объект вместе с регулятором образуют систему автоматического регулирования. Изменение рассогласования во времени, вызванное изменением нагрузки, называют процессом регулирования. Хорошее качество регулирования зависит от свойств объекта и правильного выбора регулятора.
Свойства объектов. Основным свойством объекта, влияющим на качество регулирования, является самовыравнивание. Нагрузка и регулирующее воздействие вызывают изменение регулируемого параметра. Наряду с этим в ряде объектов существует и обратная связь: увеличение рассогласования вызывает увеличение регулирующего воздействия или уменьшение нагрузки, что называют самовыравниванием. Примером объекта с самовыравниванием на стороне нагрузки и регулирующего воздействия может служить холодильная камера. С повышением температуры в камере теплоприток в нее уменьшается, а отвод тепла машиной увеличивается. В результате рост температуры замедляется и устанавливается на новом уровне в соответствии с нагрузкой. Если степень самовыравнивания высока, то новое установившееся значение параметра иногда не выходит за допустимые пределы. В этом случае регулятор не требуется. При недостаточной степени самовыравнивания обычно необходимо регулирование.
Основные элементы регуляторов. Чтобы измерить величину рассогласования ∆Х=Х-Х0 и соответствующим образом изменить регулирующее воздействие, т.е. уменьшить ∆Х, регулятор должен иметь следующие элементы (см. рис.64).
Чувствительный элемент ЧЭ воспринимает изменение регулирующего параметра X и преобразует его в параметр X1, более удобный для целей регулирования (например, температура X преобразуется им в давление Х1, уровень X - в перемещение поплавка Х1и т.д.).
Задающее устройство ЗУ вырабатывает сигнал Х3, соответствующий заданному (начальному) значению параметра X0. Оно служит как бы эталоном, позволяющим учесть отклонение X от Х0. Задающее устройство позволяет за счет настройки поддерживать то или иное значение Х0 (в некоторых пределах).
Элемент сравнения ЭС сравнивает параметр, заданный настройкой, с параметром Х1, вырабатывая сигнал ∆X3=X1-Х3, соответствующий сигналу рассогласования.
Регулирующий орган РО преобразует сигнал элемента сравнения X3 в параметр Х2 (например, площадь сечения при открывании клапана), непосредственно влияющий на регулирующее воздействие.
Кроме этих основных элементов, в регулятор могут входить дополнительные элементы: для преобразования одного сигнала в другой (например, для передачи сигнала на расстояние), усилители мощности, узлы настройки отдельных элементов и т.п. С другой стороны, некоторые детали могут выполнять функции одновременно двух и более элементов.