книги из ГПНТБ / Нестеров, Ю. Ф. Судовые холодильные установки учебник для институтов водного транспорта

§ 14. Х О Л О Д И Л Ь Н Ы Е А Г Р Е Г А Т Ы

Агрегатирование холодильного оборудования применяют для обеспечения компактности и облегчения холодильных машин, со­ кращения длины трубопроводов и количества арматуры, улучше­ ния обслуживания и повышения качества монтажа, а следова­ тельно, и надежности работы машины. Заводы-изготовители ком­

понуют отдельные элементы оборудования в следующие агрегаты: компрессорные (объединяющие компрессор и двигатель), компрес­ сорно-конденсаторные (АК), испарительно-регулирующие (АИР), испарительно-конденсаторные (АИК), комплексные (называемые также холодильными машинами) и др.

Судовой фреоновый компрессорно-конденсаторный агрегат ПМАК-ФУ-25, используемый на рефрижераторах проекта № 585,

К — компрессорно-конденсаторный. Компрессор соединен муфтой непосредственно с электродвигателем.

Часто применяют безрамные агрегаты, в которых компрессор с двигателем устанавливают непосредственно на кожухе горизон­ тального конденсатора, имеющего внизу лапы для крепления к фундаменту.

Испарительно-регулирующий агрегат марки АИР-60 для фрео­ новых машин холодопроизводителыностью 60 000 ккал/ч (69,8 кВт)

82

агрегаты комплектуют с компрессорно-конденсаторными агрега­ тами.

Регулирующая станция представляет собой щит, на котором смонтированы осушитель (с обводной линией), жидкостный фильтр, приборы автоматики, манометры и арматура. Помимо автоматического, на станции расположен резервный ручной регу­ лирующий клапан.

Рис. 33. Фреоновые аппаратные агрегаты:

На рис. 33, б показан испарительно-конденсаторный агрегат АИК-300 для тепловой нагрузки 300 000 ккал/ч (349 кВт), в кото­ ром на общей раме объединены оба кожухотрубных аппарата,

Рис. 34. Холодильная машина марки МХМ-ФВ-30-I:

1 — конденсатор марки МКТР-12; 2 — реле давления РДК-2-53; 3 — регулирующая стан­

83

теплообменник, приборы автоматики и запорная арматура. Аппа­ ратные агрегаты комплектуют с соответствующими по холодопроизводительности компрессорами.

Комплексный агрегат — холодильная машина МХМ-ФВ-30-I производства Одесского завода холодильного машиностроения, предназначенная для систем кондиционирования воздуха, круп­ ных провизионных камер и небольших рефрижераторных трюмов, изображена на рис. 34. Холодопроизводительность машины при ус­ ловиях кондиционирования воздуха 30 000 ккал/ч (34,9 кВт), мощность электродвигателя переменного тока 11 кВт, напряжение тока 220 В. В комплексном агрегате на одной раме смонтированы все элементы машины — компрессор, конденсатор, испаритель, при­ боры автоматики, трубопроводы со всей необходимой аппарату­ рой.

§ 15. УСТРОЙСТВО ОСНОВНЫХ ПРИБОРОВ АВТОМАТИКИ

Холодильные установки оборудуют приборами автоматическо­ го контроля, сигнализации, регулирования, управления и защиты. Автоматизация работы холодильной установки по сравнению с ручным регулированием повышает надежность работы и срок службы механизмов, предотвращает аварии. Она позволяет более точно поддерживать требуемые температуры в охлаждаемых по­ мещениях, сокращать эксплуатационные расходы и осуществ­ лять непрерывный дистанционный контроль за работой установки.

В холодильных установках автоматически регулируют: темпе­ ратуру воздуха в охлаждаемом помещении, производительность компрессора, температуру, давление и подачу хладагента, теплоно­ сителя (рассола) и воды, уровень заполнения испарителя жидким хладагентом и пр. Наибольшее применение из приборов автомати­ ки получили: реле температуры РТ, соленоидные запорные клапаны (вентили) СВ, реле низкого РДН и высокого РДВ давле­ ния, терморегулирующие клапаны (вентили) ТРВ и др. Устройст­ ва автоматического управления включают и выключают компрес­ соры, насосы, вентиляторы, соленоидные клапаны и другие орга­ ны в заданной последовательности.

На судах наиболее распространенным способом поддержания заданной температуры в помещении является позиционное (сту­ пенчатое) регулирование холодопроизводительности пуском и ос­ тановкой компрессоров, управляемых реле температуры или реле низкого давления (при непосредственном охлаждении помеще­ ния) и периодическим отключением рассольных или испарительных батарей соленоидными клапанами, также управляемыми реле температуры. При таком способе регулирования колеблются: тем­ пература в трюме (в пределах 1—2°С), а также температуры и давления в испарителе и конденсаторе.

В соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР и Ре­ гистра СССР автоматизированные установки должны допускать переход на аварийное ручное управление.

84

Реле температуры. Это двухпозиционный прибор, предназначен­ ный для поддержания необходимых температур охлаждаемой сре­ ды. Реле автоматически замыкает контакты в электрической цепи управления установкой и через магнитный пускатель МП включает электродвигатели компрессоров, водяных и рассольных насосов и вентиляторов воздухоохладителей, а также открывает соленоидные

Рис. 35. Реле температуры ТРДК-55 (термореле дифференциальное корабельное)

клапаны, когда температура хотя бы в одном охлаждаемом по­ мещении поднимается до наибольшего заданного значения, и раз­ мыкает контакты, выключая электродвигатели и закрывая солено­ идные клапаны, при понижении температуры охлаждаемой среды до наименьшего заданного значения во всех помещениях.

Устройство реле температуры типа ТРДК.-55 (термореле дис­ танционное корабельное), выпускаемого Тартуским приборострои­ тельным заводом, показано на рис. 35. Провода электрической це­ пи служебного тока введены в клеммник 19.

В качестве импульса для замыкания и размыкания электриче­ ских контактов, расположенных внутри микропереключателя 15, используют изменение температуры охлаждаемого воздуха или рассола. Чувствительным элементом реле является баллон (термо­ баллон) 1, заполненный легкокипящей жидкостью (фреоном-12, фреоном-22 или др.). Термобаллон устанавливают в охлаждаемом помещении или трубопроводе холодного рассола на выходе из испарителя, а реле температуры — на щите регулирующей станции или стенке вне помещения. Для жидкой среды применяют гладкие термобаллоны, а для воздуха — ребристые. Термочувствительный баллон 1 соединен капиллярной трубкой 2 с камерой силового

сильфона 22.

Во время работы компрессора понижаются температура охлаж­ даемой среды и давление насыщенного пара фреона, заполняюще­ го баллон 1 и камеру 4 сильфона и воспринимающего температуру регулируемой среды. При этом пружина 7 сжимается и поворачи­

85

вает угловой рычаг 20 относительно оси качания 5 по часовой стрелке, преодолевая давление фреона на сильфон 22 и растягивай его штоком 21. Когда температура охлаждаемой среды снизится до установленного значения, верхний конец вертикальной пласти­ ны 9 углового рычага нажмет на шток 14, переместит его вправо и разомкнет электрические контакты в микропереключателе 15. В результате этого электродвигатель компрессора остановится, со­ леноидные клапаны закроются и подача жидкого хладагента или рассола в охлаждающие приборы прекратится.

Реле настраивают на требуемую температуру размыкания кон­ тактов, равную, например, наиболее низкой температуре в охлаж­ даемом трюме, поворачиванием винта 6, изменяющего натяжение пружины 7. Винт 6 ввернут в ползун 23, с которым соединен верх­ ний конец пружины 7. Ползун имеет стрелку 24, перемещающуюся по шкале 12, градуированной на температуры размыкания. Чем больше натяг пружины, тем выше температура, поддерживаемая в охлаждаемом помещении.

Во время стоянки компрессора температура воздуха в трюме или рассола возрастает. Поэтому давление насыщенного пара фре­ она в 'термобаллоне и камере сильфона повышается. Под давлени­ ем сильфон сжимается, перемещает шток 21 вверх, поворачивает угловой рычаг 20 против часовой стрелки, преодолевая сопротив­ ление пружины 7. При этом вертикальная пластина 9 углового рычага и прикрепленная к пей пластинчатая пружина 17 переме­ щаются влево. Верхний конец пружины 17 проходит через прорезь в штоке 14 микропереключателя 15. Некоторое время конец пла­ стинчатой пружины 17 движется в прорези свободно, но затем, вы­ брав свободный ход, упрется в левую поверхность прорези и пере­ местит шток 14 влево, замыкая контакты в микропереключателе 15. При замыкании контактов ток будет подан к магнитному пускателю электродвигателя и в катушки соленоидных клапанов. Вследствие

Разность между температурами замыкания и размыкания кон­ тактов называется дифференциалом прибора. Дифференциал регулируют винтом 16, изменяющим положение пластинчатой пру­ жины 17 относительно вертикальной пластины 9 и, следовательно, свободный ход пружины 17 в прорези штока 14. Левый конец вин­ та lb ввернут в пластину 9, а правый входит свободно в отверстие пластинчатой пружины 17, упираясь в нее заплечиком. Чем мень­ ше свободный ход пружины 17, тем меньше дифференциал прибо­ ра и интервал колебания температуры, поддерживаемой в охла­ ждаемом помещении, и наоборот. Не верхнем конце вертикальной пластины 9 над винтом 16 закреплена шкала дифференциала 13. Она имеет две отметки: «М» (слева) и «Б» (справа), соответству­ ющие малому и большому дифференциалам (2 и 8°С ). Указате­ лем отметок шкалы служит маховик винта 16. При настройке диф­ ференциала на отметку «М», соответствующую 2°С, температура замыкания контактов будет равна их температуре размыкания

86

плюс 2°С. Контакты замыкаются при температуре, равной обычно температуре, поддерживаемой в охлаждаемом трюме.

Дифференциал реле температуры ТРДК-55 может быть увели­ чен до 20°С. Для этого к рычагу 10, качающемуся на оси в вилке

ется двухпозиционным прибором автоматического регулирования, гак как его регулирующий орган может находиться только в двух крайних положениях и клапан может быть либо полностью откры­ тым, либо полностью закрытым. Эти клапаны бывают поршневыми и мембранными (СВМ). В системах автоматического управления они получили наибольшее распространение.

Поршневой фреоновый соленоидный клапан непрямого действия

клапан 3 выполнен в виде проходного поршня, отверстие которо­ го закрывает разгрузочный клапан 2. Поршень 3 отделяет полость под запорным клапаном от напорного трубопровода. Когда реле температуры выключает ток у соленоида 8, под действием собст­ венного веса сердечник 1 опускается вниз, разгрузочный клапан 2 перекрывает отверстие разгрузочного седла 5, а основной клапан 3 закрывает главный проход. Поршень 3 входит в цилиндрическую часть корпуса с небольшим зазором. Поэтому при закрытых кла­ панах давление жидкости в полости над поршнем очень быстро становится равным давлению в напорном трубопроводе,

87

давление же под клапаном снижается. Избыточное давление, дей­ ствующее на клапан, плотно прижимает его к седлу 4. Для обеспе­ чения герметичности затвора посадочные части клапанов снабже­ ны резиновыми прокладками.

При замыкании контактов реле температуры катушка электро­ магнита втягивает его сердечник 1 (по втулке 9), поднимая свя­ занный с ним клапан 2 и открывая отверстие в разгрузочном сед­ ле 5. Тогда давления по обе стороны поршня 3 почти уравнивают­ ся и основной клапан освобождается от одностороннего давления, прижимающего его к седлу 4. При этом давление снизу на коль­ цевые площадки, определяемые разностью диаметров поршневой части основного клапана и его седла, поднимает основной клапан и открывает проход для жидкости. Разгрузочный клапан облегча­ ет подъем основного. Поэтому при клапанах непрямого действия экономится расход электрической энергии на их открытие.

Если электромагнитная система не сработает, отворачивают колпачок 7 и клапан поднимают и опускают вручную винтом 6.

Реле давления. В судовых холодильных установках применяют реле низкого РДН и высокого РДВ давления. Реле низкого дав­ ления, называемое прессостатом, присоединяют трубкой к всасы­

клапана компрессора (чтобы предотвратить его запуск при закры­ том клапане). Из всасывающей и нагнетательной труб пар хлад­ агента поступает непосредственно ib камеры силовых сильфонов. В отличие от реле температуры реле давления не имеют термочув­ ствительных баллонов. Часто реле низкого и высокого давления объединяют в один прибор — реле давления (РД), в котором оба реле воздействуют на одну систему электрических контактов.

Маноконтроллер является защитным прибором, автоматически

прекращении подачи охлаждающей воды в конденсатор. Прессостат предназначен для позиционного регулирования хо-

лодопроизводительности автоматическим пуском и остановкой компрессора в системах непосредственного охлаждения. При пони­ жении давления хладагента во всасывающей трубе перед компрес­ сором ниже заданного прессостат автоматически размыкает элек­ трическую цепь магнитного пускателя и останавливает электродви­ гатели компрессора и водяного насоса, а при повышении давления выше заданного — замыкает цепь и пускает механизмы. В этом случае устанавливать реле температуры в охлаждаемом помеще­ нии не требуется.

Так как давление всасывания, близкое к давлению кипения (оп­

компрессора управляет реле температуры, а реле низкого давле­

88

ния автоматически защищает его от недопустимого понижения дав­ ления всасывания. В последнем случае прессостат обычно выклю­ чает компрессор при давлении всасывания на 0,5 кгс/ем2 ниже установленного (рабочего) давления в испарителе.

Реле давления типа РД-1, состоящее из прессостата и маноконтроллера, изображено на рис. 37.

Рис. 37. Реле давления типа РД-1

Камера сильфона 1 прессостата соединена трубкой 2 со всасы­ вающей трубой компрессора. Во время работы компрессора дав­ ление в испарителе и температура охлаждаемой среды понижа­ ются. При понижении давления всасывания, воспринимаемого камерой, пружина 29 поворачивает угловой рычаг 27 вокруг оси 30 против часовой стрелки, преодолевая давление на дно силь­ фона и перемещая его штоком 3 влево. Угловой рычаг перемещает вверх тягу 26 и изогнутую головку 20 винта 24. Когда головка 20 упрется в верхнюю кромку прорези 25 рамки 23 и пружина 29 пре­ одолеет притяжение магнита 13, контактная пластина 14 повер­ нется вокруг оси 22 по часовой стрелке и разомкнутся контакты 16. Подковообразный магнит 13 установлен для мгновенного размыка­ ния и замыкания контактов во избежание их обгорания. Вспомо­ гательные искрогасительные контакты 15 размыкаются после ос­ новных 16. При размыкании контактов реле низкого давления через магнитный пускатель останавливает компрессор и водяной насос.

Для настройки давления размыкания прессостата изменяют натяг пружины 29 поворотом регулировочного винта 17.

Во время стоянки компрессора давление в испарителе повыша­ ется, так как растет температура воздуха в трюме. При повыше­ нии давления всасывания сильфон 1 сжимается. Шток 3, скреп­ ленный с подвижным концом сильфона, перемещается’ вправо и поворачивает угловой рычаг 27 вокруг оси 30 по часовой стрелке, преодолевая натяжение пружины 29, вследствие чего тяга 26 с

89

винтом 24 опускается. При этом головка 20 винта 24 будет свобод­ но перемещаться по прорези 25 вниз до тех пор, пока не упрется в планку 21. Тогда головка 20, продолжая опускаться, потянет за собой рамку 23 и повернет контактную пластину 14 вокруг оси 22 против часовой стрелки. При приближении к магниту пластина 14 мгновенно притянется им и контакты 15 и 16 замкнутся. В резуль­

Разность давлений замыкания и размыкания контактов назы­ вают дифференциалом пресеостата. Дифференциал, определяющий давление включения, регулируют перемещением планки 21 вин­ там 19, т. е. изменением свободного хода головки тяги 26 в проре­ зи рамки 23. Устанавливают дифференциал в зависимости от допу­ стимого колебания температуры в помещении и требуемой про­ должительности стоянки и работы компрессора. Чем ниже планка 21, тем больше дифференциал, значительнее продолжительность остановки компрессора и он включается при более высокой темпе­

Диаметр силового сильфона 6 маноконтроллера меньше диамет­ ра сильфона пресеостата. Трубка 4 соединяет камеру сильфона с нагнетательной трубой компрессора. По мере повышения давле­ ния пара хладагента сильфон 6 сжимается, его шток 5 перемеща­ ется вправо и поворачивает угловой рычаг 7 вокруг оси 8 против часовой стрелки, преодолевая сопротивление пружины 32. Одно­ временно рычаг 7 перемещает вверх закрепленный на нем правый конец пружины 11, другой конец которой присоединен к бойку 10.

частью по текстолитовой пластинке 12, разомкнет контакты 16 и гем самым остановит компрессор.

Давление размыкания контактов маноконтроллером настраива­ ют изменением натяга пружины 32 гайкой 31.

При некотором снижении давления нагнетания пружина 11 воз­ вращает боек 10 обратно в нижнее положение. Тогда контактная пластина вновь опускается и контакты 16 замыкаются. Дифферен­ циал реле высокого давления не регулируется. Для маноконтрол­ лера реле РД-1 он составляет 2,5 кгс/см2.

Для фреонов сильфоны изготовляют из полутомпака (сплава, содержащего 80% меди и 20% цинка), а для аммиака— из нержа­ веющей стали. Цифрами на рис. 37 обозначены: 9 — упоры бойка, 18 — отверстие в корпусе для доступа к винту 19 настраивания дифференциала; 28 — соединительная пластина.

Терморегулирующие клапаны. Они предназначены для дроссе­ лирования хладагента и поддержания приблизительно постоянного уровня заполнения испарителя. Наибольшее распространение полу­ чили приборы, регулирующие подачу жидкости в зависимости от

90

степени перегрева пара при данной температуре кипения, т. е. от разности между температурами хладагента на выходе и входе в испаритель. Терморегулирующий клапан обеспечивает такую пода­ чу жидкости в испаритель, при которой у выхода из него пар ока­ зывается перегретым на установленную величину.

Чувствительным элементом клапана является баллон, заполняе­

верстие клапана приоткрывается, в результате чего подача жидкости в испаритель увеличивается. При

излишней подаче хладагента он, наоборот, меньше перегревается, давление в термобаллоне уменьшается, проходное отверстие при­ крывается и подача жидкости в испаритель уменьшается. Таким образом, терморегулирующий клапан является прибором постепен­

Терморегулирующие клапаны выполняют сильфонными и мем­ бранными. Наибольшее применение получили простые и надежные мембранные клапаны.

Мембранный терморегулирующий клапан ТМ-2Ф показан на рис. 38. Жидкий фреон поступает в прибор из конденсатора через фильтр 4 и дросселируется в седле 9, прикрываемом иглой 10 кла­ пана.

Термочувствительный баллон 12 соединен капиллярной трубкой 6 с полостью над силовой мембраной 8. Для герметичности крыш­ ку головки, закрывающую мембрану, сверху пропаивают. Давле­ ние пара в полости над мембраной создает усилие, отжимающее иглу 10 от седла 9.

Полости под мембраной и за клапаном сообщаются через зазо­ ры толкателей 7. Поэтому давление под мембраной равно давле­ нию кипения в испарителе. Снизу на мембрану действует усилие,

91