Хладотранспорт Учебное пособие

2. Теоретические основы искусственного охлаждения...

2.15. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

Холодильный агрегат – это конструктивное объединение на одной раме компрессора, конденсатора, ресивера, испарителя и других элементов холодильной установки, выполненное, как правило, на заводе. Агрегатирование элементов обеспечивает компактность машины, сокращение объема монтажных работ и удобство в обслуживании. Применяют компрессорные, компрессорно-конденсаторные, аппаратные и комплексные агрегаты.

Компрессорный агрегат состоит из компрессора и электродвигателя с электропусковой аппаратурой и некоторыми приборами автоматики (реле давления). Если компрессорный агрегат смонтирован на одной раме с конденсатором, вспомогательными аппаратами и приборами автоматики, то его называют компрессорно-конденса- торным. Аппаратные агрегаты состоят из аппаратов холодильной установки и приборов автоматики. Комплексный агрегат включает все элементы холодильной установки.

Холодильно-отопительный агрегат автономного рефрижераторного вагона позволяет производить быстрый его демонтаж в процессе проведения периодического технического обслуживания. Воздухоохладитель с вентиляторами (циркуляторами), электроотопительным оборудованием и терморегулирующим вентилем находится в грузовом помещении, а все остальное оборудование агрегата – в машинном отделении, расположенном в торце вагона. Во избежание тепловых мостиков испарительная часть установки и компрессион- но-конденсаторный агрегат разделены перегородкой из пенополистирольной изоляции. Почти все элементы (около 80 %) установки изготовлены из алюминиевых сплавов. Общая охлаждаемая поверхность конденсатора – 72 м2. Воздухоохладитель состоит из четырех секций с общей поверхностью 64 м2. Аналогичными холодильноотопительными агрегатами оборудованы 5-вагонные рефрижераторные секции ГДР.

Компрессорно-конденсаторный агрегат 5-вагонной секции БМЗ включает в себя бессальниковый компрессор, воздушный конденсатор, ресивер и приборы автоматики. Теплопередающая поверхность конденсатора равна 90 м2, воздухоохладителя (испарителя) – 87,5 м2.

81

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

2.16. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Основная задача эксплуатации холодильного оборудования – это поддержание заданного температурного и влажностного режимов в охлаждаемых объектах с наименьшим расходом электроэнергии, воды, материалов и минимальным износом машин и аппаратов, а также надежная и безопасная работа. Эксплуатировать оборудование следует в строгом соответствии с действующими инструкциями и правилами техники безопасности и охраны труда при работе холодильных установок. В машинном отделении необходимо иметь подробную техническую характеристику и схему холодильной установки с нумерацией всех вентилей и задвижек, а также инструкцию по эксплуатации всех элементов установки.

Техническая эксплуатация холодильной установки состоит из подготовки к пуску и пуска холодильной машины, обслуживания ее во время работы и регулирования режима, периодического выполнения ряда вспомогательных операций (выпуск и добавление масла, холодильного агента, удаление «снеговой шубы», воздуха из системы и др.)

иостановки. Пуск и остановку холодильной машины выполняют согласно указаниям завода-изготовителя с учетом особенностей, марки

итипа компрессора. В двухступенчатой холодильной установке сначала пускают в работу компрессор высокой, а затем низкой ступени.

Обслуживание компрессоров и аппаратов холодильной установки заключается в контролировании и регулировании подачи охлажденной воды и воздуха, устранении утечки холодильного агента и рассола, периодическом удалении масла и очистке поверхностей теплопередачи от загрязнений, наблюдении за уровнем жидкого холодильного агента и концентрации рассола, смазкой, а также за работой вентиляторов и рассольных насосов, масленок, клапанов и др. Уровень масла в картере должен быть в пределах 2/3–3/4 высоты смотрового стекла.

Вавтоматизированных установках включение оборудования и регулирование температурно-влажностного режима в охлаждаемых помещениях автоматически выполняют приборы. В частично автоматизированных – основные функции эксплуатации (включение и выключение, регулировка режима) входят в обязанности обслуживающего персонала – машинистов, сменных механиков и др.

Режим работы холодильной установки определяется перепадом температур в теплообменных аппаратах и величиной нагрева паров,

82

2. Теоретические основы искусственного охлаждения...

всасываемых компрессором. Нормальному режиму работы холодильной установки соответствуют следующие температуры:

–конденсации паров холодильного агента – на 5 °С выше, чем воды, отходящей из конденсатора, или на 8 °С выше, чем отходящего воздуха;

–кипения холодильного агента – на 5 °С ниже, чем рассола, или на 10–12 °С ниже, чем воздуха при непосредственном охлаждении;

–воды, поступающей в конденсатор, – на 5–6 °С ниже, чем воды, отходящей от него;

–нагрева трущихся деталей компрессора и подшипников – +40…+50 °С.

Перепад температур паров, всасываемых компрессором, и кипения в аммиачных установках допускается 5–10 °С, а во фреоновых – 8–10 °С.

Показателями нормального режима работы холодильной установки также являются отсутствие стука в подшипниках и пальцах компрессора, утечки холодильного агента и рассола, легкое равномерное колебание стрелок манометра, сухой иней на всасывающей стороне компрессора (но не на цилиндрах).

Экономичность работы холодильной установки характеризуется технико-эксплуатационными показателями, определяемыми затратой электроэнергии или топлива на получение холода при рабочих условиях, а также расходом воды, холодильного агента, соли, смазки и других эксплуатационных материалов. Расход электроэнергии двигателем компрессора зависит от температуры кипения и конденсации, а также от типа компрессора. Важный показатель работы холодильной установки – удельный расход энергии (топлива или электроэнергии) на 1 кВт выработанного холода. Себестоимость 1 кВт холода при машинном охлаждении вагонов или контейнеров можно определить по формуле

C= ∑Cгод , ∑Qгод

где ΣCгод – годовые приведенные расходы, в том числе амортизационные отчисления на изотермические вагоны или контейнеры с оборудованием и эксплуатационные расходы, р.; ΣQгод – годовая холодопроизводительность установки.

Охрана труда при эксплуатации транспортных холодильных установок заключается в системе мероприятий, направленных на соз-

83

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

дание здоровых, безопасных и высокопроизводительных условий труда. Техническое обслуживание холодильного и энергетического оборудования должно соответствовать паспортам и инструктивным указаниям заводов-изготовителей, а также правилам техники безопасности на холодильных установках. К самостоятельному обслуживанию допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право работы на нем. Их знания периодически проверяет (не реже одного раза в год) утвержденная руководителем предприятия специальная комиссия. Результаты проверки заносят в журнал, где указывают дату испытания и оценку.

Плановые осмотры и ревизии холодильных и энергетических установок проводят по графику, составленному с учетом рекомендаций завода-изготовителя и эксплуатационных условий каждой установки. Манометры осматривают не реже одного раза в 6 месяцев, ставя дату осмотра на стекле. Предохранительные клапаны компрессоров ежегодно проверяют и пломбируют.

Вблизи компрессоров на видных местах вывешивают инструкции по обслуживанию машин и аппаратов, схему трубопроводов и правила первой доврачебной помощи. Рядом с установкой в застекленном шкафу должны находиться не менее двух пар резиновых перчаток и рукавицы, а также аптечка и противогаз, аммиачный или хладоновый, в зависимости от типа холодильной установки. Противогазы проверяют не реже одного раза в год, а также после работы в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Запрещается эксплуатировать компрессоры, мешалки, испарители, вентиляторы и другие машины и механизмы при неисправности устройств, ограждающих приводные ремни и открытые вращающиеся части, а также прикасаться к ним как при работе, так и при автоматической остановке до устранения возможности автоматического включения.

В условиях эксплуатации следует поддерживать максимальную герметичность холодильной установки, устранять утечку холодильного агента и не допускать попадания воздуха в систему. Чтобы найти место утечки, места соединений обмыливают, а для обнаружения аммиака пользуются специальным химическим индикатором, хладо- на-12 – течеискателем типа 1-ТИ или галоидными лампами. Запрещается курить и разводить открытый огонь в машинном отделении, а также эксплуатировать аппаратуру с поврежденными сальниками,

84

2. Теоретические основы искусственного охлаждения...

клапанами, баллонами для холодильного агента и др. Проверяют приборы автоматической защиты не реже одного раза в год.

Осматривая внутренние части холодильной установки, ее аппараты, пользуются переносными лампами (во взрывозащитном исполнении) или электрическими карманными и аккумуляторными фонарями. После продолжительной остановки компрессора пуск его может разрешить лицо, ответственное за безопасную эксплуатацию установки. Разборку и ремонт электрооборудования, электродвигателей и электроаппаратуры, замену ламп в электроарматуре и другие подобные работы выполняют только после выключения тока. Уход за электрооборудованием должен соответствовать Правилам технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий. Осматривает и проверяет противопожарное оборудование специальная комиссия, назначаемая администрацией в порядке, установленном типовыми правилами безопасности.

85

3. Холодильные сооружения

Постоянная низкая температура в холодильных сооружениях настолько сильно сказывается на температурном режиме грунта под ним, что вызывает образование слоя вечной мерзлоты большой толщины. Глубина промерзания грунта может быть больше, чем зимнее промерзание почвы в том или ином районе. Глубокое промерзание грунта, сильное увлажнение строительных конструкций, своеобразные условия работы теплоизоляции, сложное оборудование, условия эксплуатации определяют собой специфические особенности конструкций холодильных сооружений.

3.2.ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

ИПАРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Известно, что процесс перехода энергии от теплого тела к холодному состоит в том, что частицы теплого тела, обладая большей скоростью, при соприкосновении вызывают ускорение движения частиц холодного тела, тем самым повышая его температуру. Поэтому чем меньше частиц находится в соприкосновении, тем медленнее идет процесс перехода энергии от теплого тела к холодному. В связи с этим лучшим теплоизолятором является вакуум. Но достичь вакуума при сооружении теплоизоляции практически невозможно. Другой средой с малым количеством частиц является воздух. Этим объясняется строительство домов в северных районах с двухили трехрамными окнами. Но при сооружении холодильных объектов (камер хранения грузов, изотермических вагонов) конструкции, подобные таким окнам, создать невозможно. Поэтому используют другие изоляционные материалы, обязательным элементом которых является наличие пустот, заполненных воздухом. Таких материалов в природе, а также изготовленных промышленностью, достаточно много, и они обладают различными свойствами.

Исходя из опыта строительства и эксплуатации холодильных, промышленных, жилых объектов, можно утверждать, что теплоизоляционные материалы должны обладать минимальным коэффициентом теплопроводности, малой плотностью, невысокой стоимостью. Кроме того, они не должны быть водопоглощающими и гигроскопичными, так как с повышением содержания влаги повышается коэффициент теплопроводности материала; морозоустойчивыми, огнестойкими, устойчивыми загниванию и распаду; не обладающими запахами, ко-

87

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

торые передаются скоропортящимся грузам, хранимым на холодильниках и перевозимым в изотермических вагонах; не съеживающимися и не смещаемыми, т. е. должны быть постоянного объема, с достаточной механической прочностью и однородными по структуре. Недопустимо, чтобы они привлекали насекомых и грызунов (крыс и мышей) или служили удобной средой для их поселения и размножения. Одним из лучших теплоизоляционных материалов, как было сказано выше, является неподвижный воздух. Теплоизоляционные свойства материалов главным образом обеспечиваются наличием воздушных пор, если воздух в них малоподвижен. Легкие и пористые материалы обладают, как правило, наиболее высокими теплоизоляционными свойствами. Если внутри материала происходит движение воздуха (конвекция), то изоляционные свойства его резко снижаются. Подвижный воздух из теплоизолятора превращается в хороший проводник тепла. С увеличением влажности коэффициент теплопроводности материала увеличивается. Еще больше он увеличивается, если вода, находящаяся в порах, под влиянием низких температур замерзает. Влажный материал пропускает тепло лучше, чем сухой и вода в отдельности. Так, коэффициент теплопроводности сухого кирпича равен 0,41, воды – 0,66, а влажного кирпича – 1,22 Вт/(м2·К). По строению теплоизоляционные материалы разделяются на жесткие (плиты, щиты) и гибкие (маты, рулоны); по виду основного сырья – на неорганические и органические.

К неорганическим относятся пенобетон, стекловолокно и изделия из них, керамзитобетон, шлак, пемза, пеностекло и др. Эти материалы малогигроскопичны, огнестойки, не подвержены загниванию.

Пенобетон получают смешиванием цементного молока с мыльной пеной. Цемент, обволакивая взболтанную пену и затвердевая, образует пористую массу, которая в известных условиях является теплоизоляцией для стационарных холодильных сооружений.

Минеральная вата представляет собой волокнистый высокопористый материал, полученный из жидкого металлургического шлака путем продувки через него холодного воздуха. Тонкие остывшие нити шлака образуют минеральную вату. Охлаждая таким же образом жидкое стекло, получают стекловату. В такой вате 95–96 % воздушных пустот. Для изготовления из ваты теплоизоляционных изделий применяют связующие вещества (нефтебитумы, синтетические смолы). Из ваты делают гибкие (войлок, маты) и жесткие (плиты) теплоизоляционные материалы.

88

3. Холодильные сооружения

Пеностекло представляет собой затвердевшую стеклянную пену ячеистого строения. В качестве сырья используется бой стекла и древесный уголь. При нагревании этой массы уголь возгорается, стекло становится жидким. При выделении пузырьков газа стекло вспенивается, затем охлаждается в виде однообразной ячеистой массы.

Алюминиевая фольга является отражательным теплоизоляционным материалом. Теплоизоляционные свойства ее основаны, главным образом, на способности отражать до 95 % лучистой энергии благодаря блестящей (зеркальной) поверхности листов.

К органическим теплоизоляционным материалам относятся пробковые плиты, торфоплиты, камышит, мипора, пенопласты, древесные опилки и др.

Пробковые плиты получают путем прессования измельченной пробки с добавлением вяжущих веществ – смолы, клея и др. Такие плиты применяют для изоляции холодильников, однако они весьма дефицитны.

Торфоплиты изготавливают из торфа в виде плит. Их недостаток – большая горючесть и быстрое увлажнение. При использовании обязательна защита от увлажнения.

Камышит представляет собой прошитые проволокой плиты из сухого камыша. Он легко поражается грибком. Если же исключить увлажнение, то он может служить хорошим теплоизоляционным материалом.

Шевелин, названный по имени предложившего его русского инженера В. М. Шевелина, – это простеганные полотнища. Его получают из отбросов льнопроизводства. Обработанное полотно раскладывают в три слоя и более, прокладывая между ними бумагу, а затем обвертывают с внешней стороны водонепроницаемой бумагой. Шевелин гигроскопичен, сгораем, гниет. Широко использовался при строительстве вагонов-ледников.

Мипора представляет собой вспененную массу из мочевиноформальдегидной смолы и порообразователя. Она отличается малым объемом и очень хорошими теплоизоляционными свойствами. Недостаток – большая влагоемкость и распад под влиянием влаги. Применяют, главным образом, для холодильных шкафов, обшитых тонкими листами стали, а также для изотермических вагонов и авто- мобилей-рефрижераторов.

В последнее время получили развитие теплоизоляционные материалы на основе полимеров. Теплоизоляционные, вспененные пла-

89

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

стмассы (пенопласты) имеют ряд свойств, особенно ценных для холодильной изоляции – низкий коэффициент теплопроводности и высокий коэффициент конструктивного качества (отношение к объемному весу).

Пенопласт – жесткий плиточный материал белого цвета с замкнутой крупноячеистой структурой. Но он дорогой, это сдерживает его использование в холодильной промышленности. Заливочные и напыляемые пенопласты относятся к новой группе материалов, получаемых на месте производства изоляционных работ путем переработки различных жидковязких сырьевых смесей, поставляемых предприятиями химической промышленности. Эти материалы используются в производстве теплоизоляционных конструкций типа «сэндвич». Технология производства таких конструкций такова: пространство, огражденное тонкими металлическими листами, заливается жидким пенополиуретаном. При заливке он вспенивается, застывает и придает конструкции жесткость. Эти конструкции используют для ограждения кузовов изотермических вагонов, авторефрижераторов, холодильников.

К гидроизоляционным и пароизоляционным материалам относятся битумы (нефтяные, дегтевые), рубероид, толь. Битум находит самостоятельное применение и как важнейшая составляющая пароизоляционных материалов. Рубероид – картон, пропитанный нефтяными битумами и покрытый сверху тонким слоем тугоплавкого битума. Толь – картон, пропитанный каменноугольной смолой и покрытый песком. Теплопроводность изоляционных и строительных материалов приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Плотность и теплопроводность строительных и изоляционных материалов

90