6 Описание схем автоматики
Назначение Холодильной установки на судне, как правило, заключается в поддержании постоянной ( вернее, с небольшими отклонениями от некоторых величины) заданной температуры в провизионной камере или трюме в зависимости от рода перевозимого груза и независимо от внешних условий. Поэтому ее холодопроизводительность должна быть такой, чтобы удовлетворить наибольшую потребность в холоде при самых тяжелых условиях эксплуатации. Причем суточная потребность в холоде должна удовлетворяться при обслуживании холодильной машиной рефрижераторных трюмов, согласно Правилам Речного Регистра, не более чем за 18 ч ее работы. По Правилам Морского Регистра холодопроизводительность машины должна быть такой, чтобы при одном любом выключенном компрессоре, конденсаторе и испарителе она, непрерывно работая 24 ч в сутки, обеспечила заданные температуры в трюмах. Холодильные машины провизионных камер Правилами Регистра не классифицируются. Нормально общая продолжительность их работы в сутки считается 10-16 ч.
Для того чтобы своевременно изменять режим работы холодильной машины в зависимости от внешних условий и других влияющих на него факторов, не допускать чрезмерных отклонений рабочих параметров (давлений, температур), которые могут привести к аварии машины, поддерживать наиболее экономичную и безопасную работу, контролировать рабочий параметры, необходимо постоянное наблюдение за машиной. В неавтоматизированных установках наблюдение и регулирование осуществляются обслуживающим персоналом, в автоматизированных же – приборами автоматического контроля, сигнализации, регулирования, управления и защиты.
Автоматизация работы холодильной установки в сравнении с ручным регулированием – трудоемким и сложным процессом требующим высокой квалификации и большого производительного опыта обслуживающего персонала, - имеет следующие преимущества:
1) Более точно поддерживается заданная температура в охлаждаемом помещении, а значит лучше сохраняются продукты;
2) меньше эксплуатационные расходы в результате сокращения обслуживающего персонала и непроизводителных затрат на электроэнергию и охлаждающую воду, так как установка работает минимальное время и в экономичном режиме;
3) большой срок службы холодильной машины, так как, во первых, улучшаются условия ее работы (исключается влажный ход компрессора и т.п.), во вторых, вследствие меньшего рабочего времени она меньше изнашивается;
4) надежная автоматическая защита установки от аварии;
5) возможность дистанционно контролировать работу холодильной установки.
Холодильные установки автоматизируются частично или полностью. В частично автоматизированных установках, помимо защиты, автоматически регулируется только часть рабочих процессов, поэтому за ними необходимо непосредственное наблюдение и периодическое вмешательство обслуживающего персонала, например, запуск компрессора, рассольного насоса и т.п.
В полностью автоматизированных установках все процессы регулируются автоматически, а обслуживающий персонал лишь периодически проверяет их работу.
Устройства автоматического контроля указывают и записывают контролируемые величины, характеризующие работу установки: температуры в помещениях, кипения хладагента, рассола на выходе из испарителя и т.п.
Устройства автоматической сигнализации включают те или иные сигналы, свидетельствующие о работе или остановке насосов, компрессоров, о достижении заданного значения контролируемой величиной.
Устройства автоматического регулирования реагируют на изменение регулируемой величины и воздействуют на процесс, поддерживая заданное значение этой величины или изменяя ее по заданному закону. Например, автоматическая подача жидкого хладагента в испаритель (поддержания в нем приблизительно постоянного уровня) осуществляется с помощью приборов автоматического регулирования: терморегулирующих вентилей, поплавковых и других регуляторов.
Устройства автоматического управления обеспечивают автоматическое выключение или включение насоса, компрессоров и других частей и рабочих органов холодильной установки в заданной последовательности.
Устройства автоматической защиты выключают холодильную установку ( обычно останавливая компрессор) при опасном изменении контролируемой величины: чрезмерном повышении ил понижении давления хладагента на нагнетательной и всасывающей сторонах компрессора, исчезновении давления масла и т.п.
Системы автоматического регулирования могут быть позиционного (шагового, релейного) и плавного (непрерывного) действия.
В позиционных системах при непрерывном изменении регулируемого параметра регулирующий орган прерывисто (скачками) занимает обычно два противоположных положения: «Открыто», «Закрыто» или «Пуск», «Стоп». Например, при повышении температуры в трюме может быть открыт вентиль для подачи холодильного рассола в батареи либо запущен компрессор. При понижении температуры до заданного придела, наоборот, вентиль рассола закроется или остановится компрессор. Схемы автоматического регулировании в таких системах называются релейными (шаговыми). Они чаще всего применяются для управления судовыми холодильными установками.
В системах плавного регулирования непрерывному изменению регулируемой величины соответствует также непрерывное перемещение регулирующего органа. Например, системы с плавным изменением прохладного сечения для жидкого хладагента на входе в испаритель ил для рассола на входе в рассольные батареи трюма, а также системы с плавным изменением числа оборотов компрессора при изменении тепловой нагрузки.
Системы плавного регулирования могут быть пропорциональными (статическими), астатическими и изодромными.
В пропорциональных системах каждому отклонению регулируемого параметра соответствует определенное положение регулирующего органа.
В астатических и изодромных системах регулирующий орган перемещается до тех пор, пока регулируемый параметр не возвращается к исходному значению.
В системах автоматизации холодильная камера – холодильная машина с приборами автоматического управления объектом регулирования ОР является холодильная камера, источником возмущения служит теплоприток в холодильную камеру, в результате которого происходит изменение регулируемого параметра (температуры воздуха tв в холодильной камере).
По каналу обратной связи регулируемая величина tв воздействует на регулятор. Информация об изменении температуры объекта tв в виде сигнала y чувствительного элемента ЧЭ датчика температуры поступает в элемент сравнения ЭС и сравнивается с заданным уровнем температуры y0. В элементе сравнения производится операция вычитания, в результате которой определяется показатель отклонения (рассогласования) Δ = y0 – y. Если регулируемая величина точно равна заданному значению, то Δ = 0 и никакого сигнала не последует, в противном случае по каналу прямой связи поступает регулирующее воздействие х на объект регулирования и происходит теплоотвод из холодильной камеры.
Так как теплоотвод из холодильной камеры осуществляется холодильной машины и моет быть обеспечен при условии ее эффективной и безаварийной работы, то практически автоматизация холодильной установки сводится к автоматизации входящей в нее холодильной машины. В связи с этим необходимо автоматизировать: питание испарителей холодильным агентом, поддержание давления конденсации, защиту от опасных режимов и др.
(Миклос)
Рисунок 10- Структурная схема холодильной установки