Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Зайцев В.П. Автоматизация судовых холодильных установок

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.49 Mб
Скачать

щим маслоотделитель и картер компрессора. Соленоидный вентиль принимает открытое положение при пуске компрес­ сора и в таком положении находится весь период работы ма­ шины. При остановке компрессора соленоидный вентиль за ­ крывается. После соленоидного вентиля пс пути масла в ком­ прессор устанавливается шайба с колиброванным отверстием д л я дросселирования давления нагнетания до давления в кар ­ тере компрессора.

§ 15.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УТЕЧЕК ФРЕОНА

Одним из условий нормальной работы холодильной уста­ новки является герметичность системы. Особенно это отно­ сится к судовым фреоновым холодильным системам непо­ средственного охлаждения . Определение утечек аммиака об­

легчается присущим

ему специфическим

запахом .

 

Применяемые в настоящее время галоидные течеискатели

не

позволяют определить количественно содержание фреона

в

помещении и

автоматизировать

процесс

обнаружения

утечек.

 

 

 

 

В связи с этим представляет интерес автоматический ин­

фракрасный газоанализатор УРАС-2 фирмы

«Хартман - Бра -

ун»

оптико-акустического типа, примененный

на фреоновых

(фреон-22) холодильных установках транспортных рефриже ­ раторов типа «Остров Русский» и «Амурский залив» .

Техническая характеристика газоанализатора

Максимальный диапазон

измерений

для

. всех имеряемых компонентов, %

• от 0 до 100

Нормальный расход

газа,

л/час .

.

. от 30 до 60

Давление анализируемого

газа . .

. .

максимально

 

 

 

 

 

1 кгс/см2 из­

 

 

 

 

 

быточного дав­

 

 

 

 

 

ления и макси­

 

 

 

 

 

мально

 

 

 

 

 

200 мм

 

 

 

 

 

вод. ст.

Максимальная температура анализируе­

мого газа,

°С

 

 

 

+ 45

Основная погрешность, %

 

 

2

Потребная

мощность,

ва

 

 

60

Габаритные

размеры,

мм

 

 

480X438X230

Масса, кг

 

 

 

 

31,5

ПО

Г а з о а н а л и з а т ор УРАС-1 может быть использован для об­

наружения

других

веществ, например углекислоты, серни­

стого газа,

бензина

и т. д.

Газоанализатор состоит из измерительного блока, мемб­ ранного насоса, соединенного системой трубопроводов для отбора проб воздуха. Отбор воздуха для анализа произво­ дится поочередно из десяти точек, из которых восемь нахо­

дятся

в грузовых трюмах

(по

две точки на к а ж д ы й трюм) в

районе

воздухоохладителя

и две в

машинном рефрижератор -

ком отделении у распределительных

коллекторов.

Принцип действия прибора

основан на способности ана­

лизируемого газа поглощать инфракрасное излучение в диа­ пазоне волн от 2,5 до 12 мк. Изменение концентрации опре­ деляемого газа в контролируемой газовой смеси осуществля­ ется на основании оптико-акустического эффекта . Д л я этого два пульсирующих потока лучистой энергии проходят через камеру с контролируемым газом и камеру со сравниваемым

газом.

Оба

потока попадают в лучеприемник, который состо­

ит из

двух

камер, разделенных мембраной. Энергия потока,

прошедшего

камеру со сравниваемым газом, всегда постоян­

на, а энергия второго потока зависит от конденсации иссле­

дуемого газа. Вследствие этого

в камерах приемника созда­

ется разность давлений, приводящая

к

пульсации

мембраны

(оптико-акустический э ф ф е к т ) .

И з м е

р я я

величину

пульсации

можно определить концентрацию исследуемого газа . Прин­ ципиальная схема газоанализатора приведена на рис. 79. Напряжение от сети подается через стабилизатор / к двум последовательно включенным спиралям 2, которые являются источниками постоянного излучения. Д л я получения периоди­ ческого и синфазного излучения оно в обоих ходах лучей прерывается обтюратором 3, приводимым в движение элек­ тродвигателем 4. Оба луча, пройдя фильтровые камеры 5, направляются в измерительное устройство 6, состоящее из аналитической 7 и сравнительной 8 камер . Исследуемый газ засасывается из помещения мембранным насосом и пропу­ скается через аналитическую камеру 7, расположенную в ходе измерительного луча. В этой камере происходит погло­ щение инфракрасного излучения гетероядерными молекула ­ ми анализируемого газа. Поглощение происходит при кон­

кретных

частотах,

определяемых

собственными

колебания ­

ми молекул. В сравнительной камере 5, л е ж а щ е й

в ходе вто­

рого луча, находится азот, который не поглощает

излучения,

так как

частоты его

собственных

колебаний значительно вы­

ше диапазона частот инфракрасного излучения. Другими словами, энергия инфракрасного излучения недостаточна д л я колебательного возбуждения молекул азота. Пройдя анали ­ тическую и сравнительную камеры, излучение через диафраг -

Ш

,|.|,

J

і 6

 

4>

/О 11 12

 

 

TT l

TT,

 

-4

 

- ' I

I

 

^ 1

 

 

1 \

 

 

 

 

 

Рис. 79. Схема автоматического

газоанализатора

УРАС-2

му 9, предназначенную для грубой настройки нулевой точки прибора, попадает в приемное устройство 10, которое разде­ лено натянутой металлической мембраной И на две камеры . Обе камеры заполнены измеряемой компонентой (фреон) и имеют окна, изготовленные из плавникового шпата, который пропускает инфракрасные лучи. В обеих к а м е р а х излучение поглощается только в специфической полосе спектра погло­ щения приемного устройства, т. е. селективно. При этом, чем

выше содержание исследуемой компоненты (фреона) в

 

воз­

духе, прокачиваемом через аналитическую камеру

7,

 

тем

больше энергии поглощается в этой камере и меньше

в

од­

ной из камер

приемного устройства. Энергия излучения,

по­

г л о щ а е м а я в другой камере приемного устройства

( л е ж а щ е й

в ходе второго

л у ч а ) , постоянна и

зависит только от

мощно­

сти излучателя

(спирали), так как поглощение энергии

 

при

прохождении луча через сравнительную камеру не

происхо­

дит. Таким образом, энергии излучений, поглощенные

в

 

обе­

их камерах приемного устройства

10, различаются

на

вели­

чину перепада энергий. Эта величина тем больше, чем выше содержание фреона в исследуемом газе. В результате соуда­

рения молекул происходит мгновенное превращение

п о т а ­

щенной световой энергии в тепловую. При этом перепад

энер-

гий в обеих камерах приводит к разности температур н дав ­

лений между

обеими к а м е р а м и приемного устройства. Пере­

пад давлений

вызывает прогибание мембраны

в результа­

те чего изменяется емкость мембранного конденсатора, со­ стоящего из мембраны И и противоэлектрода 12. Поскольку излучение является периодическим, синфазным, то колебания давления и емкости т а к ж е являются периодическими. Мемб ­ ранный конденсатор через высокоомное сопротивление 13 со­ единен с источником постоянного напряжения 14. Колебания емкости вызывают пульсирующий ток, который через высо­ коомное сопротивление создает переменное напряжение в

мильвольтном

диапазоне . Это напряжение усиливается, вы­

прямляется и

подается на измерительный прибор или во

внешнюю цепь.

 

Необходимо

отметить, что из-за частичного

перекрытия

полос спектра

поглощения селективность прибора

ограниче­

на. Это особенно существенно, если в исследуемом газе по­

мимо

контролируемой

компоненты

(фреон)

присутствуют

другие

газы, например

СОг, которые

т а к ж е поглощаются

в

инфракрасной части спектра. В этом случае они

могут ока­

зывать

влияние

на результаты измерения. Д л я

 

устранения

этого

влияния

можно

использовать

фильтровую

камеру

5,

которую нужно заполнить мешающей компонентой. Тогда по­

глощение

энергии мешающей компонентой в об'оих лучах

будет одинаково

и перепад энергий в приемном

устройстве

10 вновь

будет

зависеть только от концентрации

измеряе­

мой компоненты. При использовании фильтра 5 необходимо заново производить настройку прибора.

Помимо описанного

выше, существуют т а к ж е другие бо­

лее сложные методы

фильтрования, уменьшающие влияние

различных примесей на точность измерений. Однако при из­

мерении утечек

фреона в

судовых условиях они

практически

не нужны.

 

 

 

 

 

 

Испытание и эксплуатация газоанализаторов показали их

высокую чувствительность

и надежность .

 

 

 

§ 16.

 

 

 

 

 

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА

 

 

Одним

из

основных условий автоматизации

холодильных

установок

является н а д е ж н а я з а щ и т а их от опасных

режи ­

мов работы

и

предотвращение выхода из строя отдельных

элементов

и узлов компрессоров и аппаратов .

 

 

З а щ и т а

холодильных

установок осуществляется с

помо­

щью автоматических приборов, которые при опасном измене­ нии регулируемых параметров останавливают компрессор,

8 Зак. 11787

ИЗ

отключают аппарат, включают звуковую пли световую сиг­ нализацию.

В электрических схемах управления судовыми холодиль­ ными установками имеется автоматическая з а щ и т н а я блоки­ ровка, с помощью которой пуск компрессора осуществляется лишь после включения соответствующих аппаратов, насосов, вентиляторов, сигнализации, то есть после выполнения сле­ дующих условий:

а) включен водяной насос охлаждения, вода поступает на конденсаторы и зарубашечное пространство охлаждения ци­

линдров

компрессоров;

 

 

 

 

б)

включен рассольный насос и достигнуто

определенное

давление и циркуляция рассола через испаритель;

 

в)

уровень жидкого

холодильного

агента

в

испарителе

или воздухоохладителе

соответствует

нормальному;

 

г) давление на стороне всасывания и нагнетания не пре­

вышает

значений

настройки автоматических приборов;

д)

компрессор

с помощью байпасов, отжима

всасываю ­

щих клапанов в цилиндрах установлен на минимальную про­ изводительность.

В процессе эксплуатации могут возникать различные при­ чины, вызывающие аварии.

Устройства автоматической з а щ и т ы и блокировки отклю­ чают электродвигатель компрессора при недопустимых изме­ нениях условий работы. Обычно остановка компрессора про­

изводится

при следующих обстоятельствах:

 

а)

остановился

 

водяной насос, давление нагнетания в

конденсаторе поднялось выше допустимого;

 

б)

остановился

рассольный

насос или понизилось

давле ­

ние нагнетания рассола ниже допустимого;

 

в)

прекратилась

подача масла в компрессор или подня­

лась температура

масла

выше нормы (60°С);

 

г)

установленное

предельное

значение температуры

паров

холодильного агента

на стороне нагнетания превысило 140°С;

д) достигнут установленный предельный уровень ж и д к о г о

холодильного агента

в испарителе;

 

 

е) недопустимо поднялась температура обмотки электро­

двигателя

(85°

или

на

50—55°С

выше

температуры помеще­

ния) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

некоторых

схемах

предусмотрены

реле времени,

кото­

рые позволяют обслуживающему персоналу при кратковре­ менных отклонениях контролируемых параметров от допу­

стимых

значений принять

необходимые меры

для

устране­

ния причин,

приведших

к

нарушению

режима

работы.

Н и ж е

 

приводятся

основные способы

автоматической

з а щ и т ы

и

сигнализации

судовых

холодильных

устано­

вок.

 

 

 

 

 

 

 

З а щ и т а

о т г и д р а в л и ч е с к о г о

у д а р а .

Гидрав ­

лический удар

устраняется автоматическим регулированием

подачи агента

в испарительную часть и

стабильной

тепловой

нагрузкой на холодильную установку. В судовых холодиль­ ных установках в связи с 'незначительной длиной всасываю ­ щих трубопроводов, резко изменяющейся тепловой нагруз­ кой на машину в условиях качки имеется повышенная воз­ можность гидравлического удара . Поэтому в схемах автома­ тизации, кроме регулирования уровня, предусматривают сиг­ нализаторы уровня жидкости в испарителях, устанавливае ­ мые на отделителях жидкости или непосредственно на испа­ рителях. При достижении заданного уровня сигнализатор через исполнительный орган прекращает подачу холодильного аген­ та в аппарат. В случае недопустимого увеличения количества жидкости в аппарате верхний сигнализатор д о л ж е н остановить компрессор. Когда излишнее количество жидкости будет уда­

лено, компрессор пускают

вручную. Т а к а я схема

з а щ и т ы при­

менена на

р е ф р и ж е р а т о р а х

типа «Севастополь»,

Б М Р Т « М а я ­

ковский»

и др .

 

 

 

Н а

некоторых

холо­

 

дильных

 

установках,

 

кроме

 

 

отделителей

 

жидкости, на пути вса­

 

сывания паров

устанав ­

 

ливают

защитные

реси­

 

веры,

из

которых

по­

 

п а в ш а я

 

жидкость

 

уда­

 

ляется

 

насосом

авто­

 

матически.

 

 

 

 

В настоящее время

2

в судовых Х О Л О Д И Л Ь -

д

ных

установках

приме­

 

няются насосно-цирку- J .

ляционные схемы

пода­

 

чи холодильного агента.

7 '

Н а

рис.

80 и з о б р а ж е н а

 

такая

насосная

схема

 

морозилки.

Ж и д к и й

 

аммиак

 

 

(поступающий

 

от регулирующей

стан­

 

ции

по

 

трубопроводу

 

2) после

 

дросселирова­

 

ния в ручном регули­

 

рующем

вентиле

7

по­

 

ступает

 

в

ресивер

 

низ­

 

кого давления З

( Р Н Д ) .

 

Из

Р Н Д

 

а м м и а к

насо-

 

8*

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 80. Узел автоматизированной насосно-циркуляционной схемы

115

сом 6 через коллекторы 4 подается в батареи морозилки 1. Контроль за уровнем жидкости в Р Н Д осуществляется двумя регуляторами уровня 9. Нижний прибор сигнализирует о ми­ нимальном уровне жидкости и через промежуточное реле 11 открывает соленоидный вентиль 5, установленный перед руч­ ным регулирующим вентилем 7. Когда уровень жидкости до­ стигнет верхнего поплавкового реле, соленоидный вентиль

закрывается и на щите загорается красная лампочка

10.

Частота

включения

и выключения соленоидного

вентиля

зависит

от степени

открытия

соленоидного вентиля

7.

Пе­

ред

соленоидным вентилем и

насосом установлены

фильт­

ры

8.

 

 

 

 

 

 

 

 

Преимуществом насосной схемы является то, что уровень

жидкости необходимо поддерживать только в

Р Н Д ,

и

при

надежной работе регуляторов уровня обеспечивается

работа

машины

без гидравлических ударов .

 

 

 

 

З а щ и т а

о т о п а с н о г о

п о в ы ш е н и я

д а в л е н и я

н а г н е т а н и я .

При

уменьшении расхода воды

на охлажде ­

ние конденсатора или при пуске компрессора с закрытым нагнетательным вентилем давление нагнетания резко возрас­ тает. Д л я защиты от этого явления в компрессорах предус­ мотрены предохранительные клапаны, которые открываются при разности давлений между стороной высокой и низкой ступени (16 кгс/см2 д л я аммиака и фреона-22 и 10 кгс/см2 для фреона - 12) . Однако повышение давления нагнетания до срабатывания предохранительного клапана является неже­

лательным, особенно

для автоматизированных установок,

т а к

к а к

при открытом предохранительном клапане установка

бу­

дет

продолжать работать. Поэтому для автоматической защи ­

ты

применяют

реле

давления, останавливающие

компрессор

при

давлении

более

низком, чем то, при котором

срабатыва ­

ет предохранительный клапан .

В холодильных установках двухступенчатого сжатия реле давления устанавливают для контроля промежуточного дав­ ления, а компрессор высокого давления работает до тех пор, ния реле давления останавливает компрессор низкого дав ­ ления, а копрессор высокого давления работает до тех пор, пока промежуточное давление не понизится. Последующий пуск компрессора высокой и низкой ступени производится вручную.

З а щ и т а о т н е д о п у с т и м о г о п о н и ж е н и я д а в ­ л е н и я в с а с ы в а н и я . Понижение давления всасывания ниже допустимого может привести к замерзанию рассола в испарителе. Пониженное давление всасывания ч приводит к выбросу масла из картера (особенно на фреоновых маши ­ нах), срыву масляного насоса, ухудшает условия" смазки и увеличивает подсос воздуха в систему.

Контроль за давлением всасывания

осуществляется реле

низкого давления . К а к у ж е отмечалось

выше, реле низкого

давления обычно объединяют с реле высокого давления, воз­ действующими на общие электрические контакты. Реле низ­

кого давления

присоединяют

к всасывающему трубопроводу

до запорного

вентиля.

 

 

 

З а щ и т а

о т н е д о п у с т и м о г о п о в ы ш е н и я

т е м ­

п е р а т у р ы

н а г н е т а н и я .

Причинами

повышения

темпе­

ратуры нагнетания могут быть повышение

давления

конден­

сации, повышение температуры всасывания, пропуск паров через уплотнительные кольца поршня, нагнетательные кла­

паны, риски на зеркале цилиндра,

наличие воздуха

в си­

стеме. Д л я защиты

от

этого применяется

реле

температуры,

установленное на

нагнетательном трубопроводе. Оно

оста­

навливает компрессор,

если температура

нагнетания достига­

ет верхнего заданного

предела.

 

 

 

 

При работе по одноступенчатой схеме д л я

поддержания

необходимой температуры нагнетания

(не

выше

140°)

приме­

няется впрыск жидкого агента во всасывающую линию перед

компрессором через Т Р В ,

термобаллон которого прикреплен

к нагнетательной трубе.

Т Р В настраивают таким образом,

что при достижении температуры верхнего предела во всасы­ вающую линию подается жидкость, которая, испаряясь, по­ нижает температуру всасываемых паров и, следовательно, температуру нагнетания. Впрыск жидкого холодильного аген­ та применен на холодильных установках плавучих баз типа

«Северодвинск»,

где установлены аммиачные

одноступенча­

тые компрессоры. Однако такой способ

термодинамически не

выгоден, опасен

и запрещен правилами

техники

безопасности.

З а щ и т а о т н а р у ш е н и я с м а з к и к о м п р е с с о р а . Повышение температуры движущихся частей компрессора обычно связано с нарушением работы системы 'смазки и ее

загрязнением.

Д л я контроля

работы

масляного насоса при­

меняют дифференциальные

реле

контроля

смазки

( Р К С ) ,

реагирующие

на разность

давлений

в

системе

маслонасоса и

в картере компрессора. Некоторые компрессоры,

особенно

быстроходные

винтовые

машины,

оснащены

расходомерами

масла, останавливающими компрессор в том случае, если ко­ личество подаваемого масла меньше заданного значения. Температуру масла может поддерживать реле температуры. Узел автоматического регулирования масляной системы вин­ тового компрессора приведен на рис. 81. Масло для смазки винтового компрессора 1 охлаждается в охладителе. Темпе­

ратура масла независимо от изменения

нагрузки компрессора

поддерживается стабильной в пределах

-f-30o C.

Отклонения

от этой температуры

не превышают ±3-г-4°С. С

этой целью

постоянное давление

кипения холодильного агента

поддержи-

 

Рис.

81.

Схема

регулирования

 

 

 

температуры

и

расхода

масла

 

 

 

винтового

компрессора:

 

 

/ — винтовой

компрессор;

2 — всасываю­

 

щий

патрубок;

3 — маслоотделитель;

I —

 

расходомер масла;

5,

й — ф и л ь т р ; 7 — о х ­

 

ладитель

масла;

8 — маслоиасос; В — пере­

 

пускной

клапан;

 

10 — реле

температуры;

Г'

11— соленоидный

вентиль; 12 — вентиль

по­

стоянного

давления

«до

себя»;

13 — термо-

 

регулирующий

вентиль;

14 — трубопроводы

 

холодильного

агента;

15 — трубопровод

ма­

 

сла;

16 — электрическая

цепь

управления.

 

вается вентилем MSA-20 «до себя» 12 в сочетании с соленоид­ ным вентилем І/, работой которого управляет реле темпера­ туры 10, воспринимающее колебания температуры масла . По­ дача холодильного агента в охладитель производится через ТРВ-13 с внешним уравниванием . ТРВ отрегулирован на пере­

грев 7°С. Предусмотрен ручной регулирующий

вентиль. Ког­

да температура масла соответствует + 30°С,

электрические

контакты реле температуры разомкнуты, катушка

соленоид­

ного вентиля обесточена и, следовательно, закрыт

вентиль

постоянного давления MSA-20. П р и этом отсос

холодильного

агента из охладителя прекращается, вследствие чего темпе­ ратура масла повышается. При повышении температуры мас­ ла выше установленного значения реле температуры произ­

водит

 

открытие

соленоидного

вентиля,

который

открывает

MSA-20, и пары холодильного агента отсасываются из охла­

дителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество

циркулирующего

масла

(60 л/мин)

 

контроли­

руется расходомером 4. Д а в л е н и е масла выше

давления

на­

гнетания

на 5

кгс/см2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотренные выше виды з а щ и т ы компрессора

 

представ­

лены

на

рис. 82.

Такие

схемы

разработаны

 

институтом

«Пищепромавтоматика»

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВіНИХИ,

в которых управ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ление

компрессорами про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изводится

 

пультами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управления

ПУМ-100,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПУМ-200, ПУМ-400.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрическая

 

схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пульта управления

(ПУМ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

предусматривает

 

автома­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тически и,

полу автом ати-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческий и местный

р е ж и м ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

работы

компрессора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а к

видно

из

рис. 82,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на этом компрессоре пре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дусмотрена з а щ и т н а я

ав­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

томатика,

останавливаю ­

 

Рис.

82.

Схема автоматического

 

щ а я

компрессор

при до­

 

 

управления,

контроля

и

защиты

 

стижении

 

предельного

 

 

 

компрессора:

 

 

 

значения

давления

нагне­

/ — контроль давления на всасывающей сторо­

тания,

давления

всасыва­

не; 2 — соленоидный вентиль

на линии байпаса;

3

реле

температуры; 4 — соленоидный

вен­

ния, разности

давлений

в

тиль на линии подачи воды;

5 — к о н т р о л ь

дав­

ления на

нагревательной линии;

6 — электро­

системе

смазки,

темпера­

двигатель;

7 — реле температуры;

S — компрес­

туры

нагнетания

 

и недо­

сор; 9 — РКС;

10 — реле

протока воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статочной подачи воды в зарубашечное

пространство

компрес­

сора. После остановки компрессора вследствие любой из этих причин на ПУМе зажигается соответствующая лампочка . По-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ