101

Міністерство освіти і науки України

Національний університет харчових технологій

О.І. ЛЕВЧЕНКО

АВТОМАТИЗАЦІЯ ХОЛОДИЛЬНИХ МАШИН І УСТАНОВОК

КУРС ЛЕКЦІЙ

для студентів спеціальності 7.090.520

“Холодильні машини і установки” денної та заочної форми навчання

СХВАЛЕНО

на засіданні кафедри

автоматизації та комп’ютерно-

інтегрованих технологій

Протокол № 15

від 26. 06. 06

Київ НУХТ 2006

Левченко О.І. Автоматизація холодильних установок: Курс лекцій для студентів спеціальності 7.090.520 “Холодильні машини і установки” денної та заочної форми навчання. – К.: НУХТ, 2007. - с.

Рецинзенти: Ю.Б. Біллєв, д-р техн. наук

О.Й. Рішан, к.т.н.

© О.І. Левченко, 2007

©НУХТ, 2007

ВСТУП

Холодильна установка призначена для охолодження робочого середовища і являє собою сукупність холодильної машини і об’єкта охолодження. Широке впровадження автоматизації на холодильних установках почалася в 60-х роках ХХ сторіччя.

Розвиток холодильної техніки за останні роки характеризується удосконаленням існуючих і створенням принципово нових машин, які повністю автоматизовані. Обслуговування таких установок полягає в основному у налагодженні автоматичних систем і періодичній перевірці засобів автоматизації.

Різноманіття споживачів утруднює уніфікацію обладнання і проектних рішень. Разом з тим за комплексного підходу до автоматизації багато технічних рішень можна уніфікувати.

Все це говорить про те, що в сучасних умовах зростає роль спеціаліста – холодильщика у вирішенні задач проектування і експлуатації високоефективного холодильного обладнання. Для роботи на таких об’єктах студентам необхідно вивчити сутність теорій автоматичного управління [1,2,4], а також конструкції автоматичних приладів [3], технологічні та електричні схеми автоматизації [5].

Конспект лекцій, що пропонується, має метою систематизувати накопичений досвід по автоматизації холодильних установок і дати знання майбутнім спеціалістам у питаннях, що знаходяться на кордоні холодильної техніки і техніки автоматизації.

Конспект лекцій розрахований на студентів вузів, що навчаються за спеціальністю 7.090.520 “Холодильні машини і установки”, і вивчають техніку помірного холоду, а також може бути корисною спеціалістам, які працюють у цій галузі.

Основні позначення

- коефіцієнт робочого часу;

- питома теплоємність, :

- розсолу;

- води;

- витрата, :

- холодоагенту;

, - вхідний і вихідний потоки;

- розсолу;

- коефіцієнт теплопередачі, :

- через огорожу випарника;

- конденсатора;

- через огорожу об’єкта;

- коефіцієнт передачі регулятора, ;

- маса охолоджуваного середовища, ;

- тиск, :

- у випарнику;

- всмоктування холодоагенту;

- конденсації;

- нагнітання;

- теплота, ; тепловий потік (відношення теплоти до часу),:

- холодопродуктивність батареї;

- що відводиться через випарник;

- тепло приток у об’єкт (навантаження);

- навантаження на конденсатор;

- холодопродуктивність компресора;

- теплове навантаження;

- холодопродуктивність установки;

- площа, :

- випарника;

- конденсатора;

- об’єкта охолодження;

- температура, :

, - вхідного і вихідного середовища;

- кипіння у випарнику;

- конденсації;

- у об’єкті;

- розсолу;

- оточуючого середовища;

- холодоносія;

- охолоджуючого середовища (вода або повітря);

- час, :

- неробочий час циклу компресора;

- робочий час циклу;

- повний цикл компресора.

Скорочення назв на технологічних схемах

- бак;

- випарник;

- всмоктувальний клапан;

- вентилятор;

- дроселю вальний вентиль нерегульований;

- конденсатор;

- компресор;

- маслонасос;

- об’єкт охолодження;

- регульований вентиль;

- роздільник рідини;

- ресивер;

- пара із компресора;

- подача холодоагенту (розсолу);

- холодильна машина;

- холодильна установка.

Умовні позначення на схемах автоматизації

-датчик температури;

- регулятор температури;

- регулятор тиску;

-пусковий пристрій;

-електродвигун;

- виконавчий механізм;

- кнопкова станція;

- станція управління;

- термометр показуючий;

• манометр;

- автоматична система регулювання;

- автоматична система управління;

- автоматична система захисту;

- виконавчий механізм;

- пропорційне регулювання;

- пропорційно – інтегральне регулювання;

- пропорційно – інтегро – диференціальне регулювання;

- регулювальний орган;

- регулювальний вентиль;

- соленоїдний вентиль (електромагнітний клапан).

ЗМІСТ

Вступ………………………………………………………………………………….3

Основні позначення………………………………………………………………….4

Розділ 1. Регулювання температури в об’єкті охолодження……………….....9

1.1. Регулювання температури в одному охолоджувальному об’єкті……..9

1.1.1. Статична характеристика холодильної установки……………9

1.1.2. Причини зниження температури в об’єкті за

допустиму межу………………………………………………………12

1.1.3. Способи регулювання холодопродуктивності машини……..13

1.1.4. Регулювання температури в об’єкті шляхом пуску і зупинки компресора……………………………………………………..14

1.2. Багатопозиційні системи регулювання температури в об’єкті………19

1.2.1. Статичні системи……………………………………………….19

1.2.2. Астатичні системи……………………………………………...21

1.3. Аналогове регулювання температури в об’єкті ……………………...23

1.4. Основні схеми підтримання температури в об’єкті…………………..24

Контрольні запитання……………………………………………………….31

Розділ 2. Регулювання холодопродуктивності компресорів………………...31

2.1. Поршневі компресори…………………………………………………..31

2.1.1. Спосіб регулювання “пуск - зупинка”………………………...32

2.1.2. Компресори з прямим запуском………………………………34

2.1.3. Розвантаження компресорів у період розгону………………..35

2.1.4. Зміна числа працюючих циліндрів……………………………38

2.1.5. Зміна частоти обертання вала компресора…………………...42

2.1.6. Порівняння способів зміни холодопродуктивності

компресорів……………………………………………………..47

2.2. Гвинтові компресори……………………………………………………47

2.3. Центробіжні компресори……………………………………………….48

Контрольні запитання……………………………………………………….49

Розділ 3. АСР заповнення випарників рідким холодоагентом……………...50

3.1. Показники заповнення випарників…………………………………….51

3.2. Основні схеми заповнення випарників………………………………..55

3.2.1. АСР заповнення під дією різниці тисків конденсації і

кипіння………………………………………………………….58

3.2.2. АСР заповнення з двома терморегулюючими вентилями…..59

3.2.3. АСР двосекційного випарника………………………………...59

3.2.4. АСР заповнення з використанням реле різниці температур...60

3.2.5. АСР заповнення з регулюванням рівня………………………62

3.2.6. АСР заповнення з розподільником рідини…………………...63

3.2.7. Безнасосна схема з верхнім розподільником рідини………...64

3.2.8. Насосно – циркуляційна схема заповнення випарників……..65

3.3. Вибір регуляторів рівня і перегріву……………………………………66

3.4. Динаміка процесів регулювання рівня і перегріву…………………...70

Контрольні запитання……………………………………………………….72

Розділ 4. Автоматизація конденсаторів………………………………………...73

4.1. Конденсатори з водяним охолодженням………………………..…….73

4.1.1. АСР тиску конденсації…………………………………………75

4.1.2. АСР тиску з відключенням подачі води у конденсатор……..76

4.1.3. АСР тиску по температурі води з конденсатора……………..77

4.2. Конденсатори з повітряним охолодженням…………………………...78

4.2.1. АСР тиску конденсації зміною швидкості або витрати

повітря…………………………………………………………..79

4.2.2. АСР типу зміною ефективної тепло передаючої поверхні

конденсатора…………………………………………………....79

4.2.3. АСР тиску з додатковим регулюванням тиску у ресивері......81

4.2.4. АСР крокового регулювання тиску конденсації…..…………82

Контрольні запитання………………………………………..……………...83

Розділ 5. Автоматичний захист і блокування на холодильних

установках………………………………………………………………84

5.1. Способи захисту холодильних установок……………………………..84

5.2. Побудова системи захисту……………………………………………..85

5.3. Основні параметри, за якими здійснюється автоматичний захист.....87

5.4. Приклад виконання схеми АСЗ холодильної машини...……………..89

5.5. Приклад виконання схеми АСР холодильної установки з поршневим

Компресором …..………………………………………………………..92

5.6. Контрольні запитання……………………………...…………………...92

Розділ 6. Автоматизація установок кондиціювання повітря………………..92

6.1. Загальні положення……………………………………………..………93

6.2. Регулювання температури у приміщенні………………………...……93

6.3. Регулювання вологості…………………………………………...…….93

6.4. Регулювання складу повітря …………………………………………..93

6.5. Захист кондиціонерів…………………………………………….……..94

6.6. Схеми автоматизації кондиціонерів……………………...……………94

6.7. Контрольні запитання………………………………...……………….96

Література………………………………………..………………………………..97