Лекция №23. ЭЛЕКТРОПРИВОД КОМПРЕССОРОВ РЕФРИЖЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ (2 часа)

Цель занятия: занятия направлены на формирование компетенций

ПК-1. Способен осуществлять безопасное техническое использование, техническое обслуживание, диагностирование и ремонт судового электрооборудования и средств автоматики в соответствии с международными и национальными требованиями в части знания устройства и принципа работы элементов судовых электроприводов (З-2.1, З-2.3).

ПК-10. Способен осуществлять наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (З-4.1).

Результаты обучения по дисциплине должны обеспечить достижение обучающимися требуемой в соответствии с Таблицей A-III/6 Кодекса ПДНВ компетентности в сфере:

Наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (Судовые электроприводы).

Методические материалы:

1.Савенко А.Е. Судовые электроприводы: учебное пособие для курсантов специальности

26.05.07Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики и направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / А.Е. Савенко - Керчь: ФГБОУ ВО КГМТУ, 2019.- 208 с.

2.Набор слайдов с иллюстрациями по теме лекции.

Учебное оборудование:

Аудитория, комплектованная учебной мебелью, доской и видеопроекционным оборудованием для презентаций, средствами звуковоспроизведения, экраном.

Последовательность изложения учебного материала:

Электропривод компрессоров рефрижераторной установки

Производственные холодильные установки работают обычно в длительном режиме без значительных перегрузок. Необходимая температура, уровень хладагента и давление компрессора поддерживаются автоматически с помощью термостата, поплавкового регулятора уровня и реле давления. Запуск производится через магнитную станцию. В качестве привода используется либо компаундные, либо двухскоростные АД.

Основная задача автоматизации состоит в поддержании температуры рабочей среды в требуемых пределах.

Квспомогательным задачам относятся:

-питание испарителей и сосудов;

-поддержание давления конденсации;

-защита от опасных режимов и др.

Основная задача

На объект охлаждения Об (рис. 23.1) воздействует тепловой поток Qпр, приходящий извне,

либо выделяющийся из объекта.

На объект охлаждения Об воздействует тепловой поток Qпр приходящий извне либо выделяющийся внутри объекта. Холодильная машина ХМ должна отвести от объекта за единицу времени количество тепла Qот, причем так, чтобы температура рабочей среды поддерживалась в заданных пределах либо изменялась по требуемому закону. Холодильная машина ХМ выполняет работу, потребляя энергию Ё от внешнего источника для вывода тепла Qв в охлаждающую среду (воздух или воду). Схема показывает, что выполнение основной задачи — поддержание

182

температуры tоб — сводится к тому, чтобы обеспечить соответствие тепловых потоков Qпр и Qот. Это может быть достигнуто двумя способами: воздействием на поток Qпр или на поток Qот.

Рис. 23.1 - Схема холодильного устройства

Воздействие на поток Qпр. Если в результате возмущений нагрузки или других факторов температура отклонится от заданного значения, поток Qпр должен быть изменен так, чтобы компенсировать возмущение. Этот способ имеет ограниченное распространение и применяется в тех случаях, когда энергетическая эффективность установки не является определяющим показателеми когда управление другим способом трудно осуществимо.

Воздействие на поток Qот. В этом случае при отклонении температуры tоб добиваются такого изменения потока, которое компенсирует появившееся возмущение. Этот способ является основным и наиболее распространенным.

Холодильная машина ХМ должна отвести от объекта за единицу времени Qот, причем так, чтобы температура рабочей среды поддерживалась в заданных пределах. ХМ выполняет работу потребляя энергию Е от внешнего источника для вывода тепла Qв в окружающую среду.

То есть надо обеспечить Qпр = Qот,

Количество тепла, отводимое рабочим телом в единицу времени:

где К – коэффициент теплоотдачи; F – поверхность теплопередающего устройства; tоб – средняя температура охлаждаемого объекта; tр.т – средняя температура охлаждающего рабочего тела; iвх; iвых – энтальпия рабочего тела на входе и выходе из теплопередающего устройства; Gр.т – расход рабочего тела.

В установившемся состоянии Qоб = Qо.т ,

Из выражения следует, что управление температурой можно осуществлять несколькими способами, изменяя температуру рабочего тела, расход рабочего тела, коэффициент теплопередачи (например, изменением скорости воздуха, протекающего через испаритель), поверхность теплопередачи. Применение того или иного способа зависит от многих причин: назначения и размеров установки, типа основного оборудования ит. д.

То есть управление температурой можно осуществлять, изменяя tр.т, либо Gр.т , либо k, либо F. Применение того или иного метода зависит от назначения и размеров установки.

Для примера рассмотрим упрощенную схему судовой рефрижераторной установки (рис.

23.2).

Для запуска подаем питание на цепи управления выключателями ПВ. В нулевом положении переключателей ПП загораются лампы 1ЛО – 4ЛО, получает питание 6Р, которое, открыв свой контакт в цепи пуска второго компрессора, блокирует его запуск. Если температура паров нагнетания превышает допустимую, то через закрывшийся контакт 1ТР получает питание реле 5р, которое своими контактами шунтирует контакты температурного реле и открывает свои контакты в цепи пуска компрессора. Запустить компрессор нельзя. Необходимо пустить в ход отдельную систему охлаждения.

183

Если в промсосуде не достигнут верхний рабочий уровень, то 2ПРУ держит свой контакт в цепи СВ закрытым, вентиль 1СВ открывает систему заполнения, горит лампа 1ЛЗ. (Необходимо запустить систему заполнения промсосуда.) Кроме того, под напряжением в системе управления 2-м компрессором находится реле РВ, которое закроет свой замыкающий с задержкой при возврате контакт реле скорости РС.

При постановке 1ПП в 1-е положение в системе управления замыкается цепь реле 1Р, которое при нормальном давлении срабатывает и замыкает 1Р1 и 1Р2 в цепи пуска, размыкает 1Р1 в цепи 1ЛО. Получает питание реле 2Р, которое производит операции аналогично 1Р. Обрывается цепь реле 5Р, которое замкнет свой контакт в цепи пуска и разомкнет в цепи 3ЛО и в своей цепи.

Замыкаются также цепи катушек 3р и 4р. 3Р оборвет цепь 3ЛО и зашунтирует ПП в цепи своей катушки. 4Р оборвет цепь 4ЛО, зашунтирует контакт ПП, закроет контакт 4Р2 в пусковой цепи компрессора, подготовив его к пуску.

Для примера рассмотрим упрощенную схему судовой рефрижераторной установки. Дляя запуска рефрижераторной установки в работу пакетными выключателями ПВ

подается питание на цепи управления компрессором 1ДК и 2ДК. В нулевом положении переключателей ИП загораются лампы 1ЛО—9ЛО; получает питание реле 6Р, откроет свой контакт в цепи пуска 2ДК, блокируя его запуск температура паров нагнетания превышает допустимую, то через закрывшиеся контакты реле 1ТР и 2ТР соответственно получают питание реле 5Р и 13Р, которые своими контактами шунтируют контакты температурных реле и открывают свои контакты в цепях пуска 1ДК и 2ДК, закрывают свои контакты в цепях 3ЛО, реле 6Р и 8ЛО. Запустить 1ДК и 2ДК нельзя. В этом случае необходимо пустить в ход систему охлаждения.

Если в промсосуде не достигнут верхний рабочий уровень, то 2ПРУ держит свой контакт в цепи СВ закрытым, вентиль 1СВ открывает систему заполнения, горит лампа 1Л3. Необходимо запустить в ход систему заполнения промсосуда. Кроме того, под напряжением в системе управления 2ДК находится реле РВ, которое закроет свой замыкающий с задержкой при возврате контакт, шунтирующий контакт реле скорости РС.

При включении пакетного выключателя в системе испарителя в случае нормального верхнего уровня аммиака 4ПРУ закроет свой контакт в цепи лампы 11ЛО и откроет контакт в цепи соленоидного вентиля 2СВ. Через контакт ЗРПУ под напряжение подключается катушка реле 15Р, которая замкнет свой контакт в пусковой цепи 2ДК и откроет контакт в цепи лампы 10ЛО. Так как расхода рассола нет, реле РР закроет свой контакт в цепи катушки реле РР. Реле 17Р сработает, отключит лампу 13ЛО и замкнет контакт 17Р в пусковой цепи 2ДК. Теперь можно переключатели 1ПП и 2ПП поставить в 1 положение. В этом случае в системе управления 1ДК замыкает цепь реле 1Р1, которое в случае нормального давления всасывания и нагнетания срабатывает и замыкает контакты 1Р1 (шунтируя контакт переключателя положения) и 1Р2 в цепи пуска 1ДК; размыкает контакты 1Р1 (в цепи лампы 1ЛО) и 1Р2 (в цепи катушки реле 6Р). Получает питание реле 2Р, которое, замыкая и размыкая свои соответствующие контакты, производит аналогичные с реле 1Р операции. Обрывается цепь питания 5Р, которое закроет контакт 5Р в пусковой цепи 1ДК и откроет контакты в цепях лампы ЗЛО и в цепи своей катушки.

Замыкаются также цепи катушек реле ЗР и 4Р. Реле ЗР оборвет цепь питания лампы ЗЛО и зашунтирует контакт ПП в цепи своей катушки. Реле 4Р оборвет цепь питания лампы 4ЛО, зашунтирует контакт ПП в цепи своей катушки, закроет контакт 4Р2 в пусковой цепи 1ДК, оборвет цепи питания реле 6Р. Так как реле 6Р обесточено, его контакт в пусковой цепи 2ДК закрыт. Пусковая цепь компрессора 1ДК подготовлена к пуску. Однако произвести запуск нельзя, так как контакт 14Р2 открыт до тех пор, пока не будет пущен компрессор 2ДК.

Аналогично изложенному при постановке 2ПП в 1 положение произойдет срабатывание соответствующих реле, замыкание и размыкание их контактов, т.е. в цепи пуска 2ДК контакты 7Р2, 8Р2, ЭР2, 15Р и 17Р замкнутся.

184

Рисунок 23.2 - Схема управления рефрижераторной установки

185

Рисунок 23.2 - Схема управления рефрижераторной установки (продолжение)

Для обеспечения автоматического контроля и автоматической защиты рефрижераторной установки переключатели 1ПП и 2ПП возвращают в нулевое положение. Если при этом ни одна из ламп, кроме 11ЛО, не работает, то это значит, что температура паров нагнетания в норме, рабочий верхний уровень промсосуда достигнут, верхний уровень аммиака в испарителе

186

нормальный. Можно отключить систему охлаждения и заполнения промсосуда и осуществлять пуск компрессоров.

Если горит лампа ЗЛО или 8ЛО, это значит, что температура паров нагнетания еще не снизилась до требуемого уровня и запустить компрессор 2ДК нельзя, так как открыты контакты 6Р или 13Р в его пусковой цепи, а следовательно, нельзя пустить и компрессор 1ДК (открыт контакт 14Р2 и 5Р).

При постановке переключателей 1ПП и 2ПП в нулевое положение схема рефрижераторной установки будет приведена в состояние автоматического контроля и защиты. Производится пуск компрессора 2ДК путем нажатия на кнопку «Пуск» М. Компрессор начинает работу с малой частотой вращения, так как контактор 2М произведет замыкание своих замыкающих главных и блок контактов и разомкнет размыкающие блок-контакты.

Получит питание катушка реле 14Р, которая закроет контакт 1АР1 в цепи катушки реле 12Р, контакт 14Р2 в пусковой цепи компрессора 19К, 14Р3 в цепи соленоидного вентиля 2СВ испарителя и откроет контакт 14Р в цепи катушки РВ. Если давление смазки в системе компрессора 20К в норме, то контакт РС закроется и так как реле РВ откроет свой контакт с выдержкой времени, цепь питания реле 11Р не прервется. Реле 12Р питания не получает несмотря на то, что контакт 14Р1 закрылся (открыт контакт 11Р) Теперь можно произвести пуск компрессора 1ДК обычным порядком, как это выполняется для двухскоростных асинхронных двигателей. Компрессор 2ДК также можно обычным порядком перевести на большую частоту вращения.

Двигатели 7ДК и 2ДК защищены от перегрузки с помощью тепловых реле, которые открывают цепи питания соответственно катушек реле 2Р и 9Р. Отключение из работы одного из двигателей автоматически вызывает остановку другого. Такие блокировочные функции выполняют реле 6Р и 14Р.

Вслучае превышения температуры паров нагнетания замкнется температурное реле 1ТР

и2ТР. Получит питание реле 5Р или 13Р. И в том и в другом случае оба компрессора будут остановлены: реле 5Р оборвет пусковую цепь 1ДК и подаст питание на реле 6Р, которое прервет пусковую цепь 2ДК; реле 13Р оборвет пусковую цепь 2ДК, а реле 14Р, обесточившись, контактом 14Р прервет пусковую цепь 1ДК.

При снижении верхнего уровня в промсосуде до определенного аварийного значения 1ПРУ откроет свой контакт в цепи катушки 4Р, что вызовет остановку 1ДК (откроется контакт 4Р2) и 2ДР (закроется контакт 4Р2 в цепи 6Р). При аварийных значениях давления всасывание или нагнетание также автоматически буду остановлены 1ДК и 2ДК с помощью контактов реле 1ДР, 2ДР или ЗРД.

Если по каким-либо причинам давление смазки 1ДК упадет до определенного значения, реле РС, открыв контакт, обесточит катушку реле 11Р. Контакт 11Р подает на катушку реле 12Р которая, оборвав своим контактом пусковую цепь, вызовет остановку 2ДК. Вслед за этим автоматически будет выключен с помощью контакта 14Р2 и компрессор 1ДК.

Для обеспечения автоматического контроля и защиты 1ПП возвращают в нулевое положение. Если ни одна из ламп не горит, значит температура паров нагнетания в норме, верхний уровень промсосуда достигнут, верхний уровень аммиака в испарителе нормальный. Можно отключать систему охлаждения и заполнения промсосуда и осуществлять пуск.

Двигатель защищен от перегрузки тепловыми реле РТ, которые обрывают цепь 2Р.

При превышении температуры паров нагнетания сработает 1ТР и даст питание 5Р, которое остановит компрессор.

При снижении верхнего уровня в промсосуде до аварийного значения 1ПРУ откроет свой контакт в цепи 4Р и остановит компрессор.

При аварийных значениях давления всасывания или нагнетания сработает 1ДР и тоже остановит компрессор. Тоже произойдет при падении давления смазки и снижения температуры или отсутствия расхода рассола (реле не показаны).

187

Контрольные материалы для проверки усвоения учебного материала:

188

189

190