- •Основні позначення
- •Скорочення назв на технологічних схемах
- •Умовні позначення на схемах автоматизації
- •Розділ 1. Регулювання температури в об’єкті охолодження
- •Регулювання температури в одному об’єкті охолодження
- •Статична характеристика холодильної машини
- •Причини зниження температури в об’єкті за допустиму межу
- •Способи регулювання (зміни) холодопродуктивності машини
- •Регулювання шляхом пуску і зупинки компресора
- •Багатопозиційні системи регулювання
- •Статичні системи
- •Астатичні багатопозиційні системи
- •Аналогове регулювання температури в об’єкті
- •Основні схеми підтримання температури в об’єкті
- •Регулювання одночасно в декількох об’єктах
- •Розсільне охолодження камер
- •Контрольні запитання
- •Розділ 2. Регулювання холодопродуктивності компресорів
- •2.1 Поршневі компресори
- •2.1.1 Спосіб регулювання “пуск – зупинка”
- •2.1.2 Компресори з прямим запуском.
- •2.1.3. Розвантаження компресорів у період розгону.
- •2.1.4. Зміна числа працюючих циліндрів
- •2.1.5 Зміна частоти обертання вала компресора
- •Дроселювання всмоктуваної пари
- •Байпасування або перепускання стисненої пари на всмоктувальну лінію
- •2.1.6. Порівняння способів зміни холодопродуктивності поршневих компресорів
- •2.2 Гвинтові компресори
- •2.3 Центробіжні компресори
- •Контрольні запитання
- •Розділ 3. Аср заповнення випарників рідким холодоагентом
- •3.1 Показники заповнення випарників
- •3.2 Основні схеми заповнення випарників
- •3.2.2 Аср заповнення з двома терморегулюючими вентилями.
- •3.2.3.Аср двосекційного випарника
- •3.2.4.Аср заповнення з використанням реле різниці температур
- •3.2.5.Аср заповнення з регулюванням рівня
- •3.2.6.Аср заповнення з віддільником рідини
- •3.2.7. Безнасосна схема з верхнім віддільником рідини
- •3.2.8. Насосно-циркуляційна схема
- •3.3 Вибір регуляторів рівня і перегріву
- •3.4 Динаміка процесу регулювання
- •Непрямі методи регулювання заповнення випарників
- •Контрольні запитання
- •Розділ 4. Автоматизація конденсаторів
- •4.1. Конденсатори з водяним охолодженням
- •4.1.1. Аср тиску конденсації
- •4.1.2. Аср тиску з відключенням подачі води у конденсатор
- •4.1.3. Аср тиску за температурою води з конденсатора
- •4.2. Конденсатори з повітряним охолодженням
- •4.2.1. Аср тиску конденсації зміною швидкості або витрати повітря
- •4.2.2. Аср тиску зміною ефективної теплопередаючої поверхні конденсатора
- •4.2.3. Аср тиску з додатковим регулюванням тиску у ресивері
- •4.2.4. Аср крокового регулювання тиску конденсації
- •Контрольні запитання
- •Розділ 5. Автоматичний захист і блокування на холодильних установках
- •5.1 Способи захисту холодильних установок
- •5.3 Основні параметри, за якими здійснюється автоматичний захист Захист від небезпечного тиску нагнітання
- •Захист від волого ходу
- •Захист км від перегріву і від порушення системи змащування
- •5.6 Контрольні запитання:
- •Розділ 6. Автоматизація установок кондиціювання повітря
- •6.1. Загальні положення
- •6.2. Регулювання температури в приміщенні
- •6.3. Регулювання вологості
- •6.4. Регулювання складу повітря
- •6.5. Захист кондиціонерів
- •6.6 Схеми автоматизації кондиціонерів
- •6.7. Контрольні запитання:
- •Література
Розділ 1. Регулювання температури в об’єкті охолодження
Завдання автоматизації холодильної установки можна розглядати як основне і допоміжне.
Основним завданням є підтримання заданої температури в об’єкті охолодження або температури холодоагенту.
До допоміжних завдань автоматизації відносять живлення випарників рідким холодоагентом, підтримання тиску конденсації тощо.
Регулювання температури в одному об’єкті охолодження
Холодильна
машина підтримує задану температуру в
одному об’єкті: шафі, прилавку, камері
або у випарнику, у якому теплота
відводиться від охолоджуваного середовища
до холодоагенту. Температура тримається
постійною, якщо холодопродуктивність
компресора
дорівнює тепло притоку в об’єкт
(навантаження). Якщо
>
,
то температура в об’єкті
знижується і може порушитися технологічний
режим зберігання продукції (перемерзання
і погіршення її якості) і збільшуються
затрати електроенергії.
В
камерах довгострокового зберігання
продуктів відхилення температури від
заданого значення не повинно перевищувати
,
а для короткострокового зберігання
.
Щоб
регулювати
,
тобто підтримувати її в заданих межах,
потрібно мати можливість змінювати
холодопродуктивність машини.
Статична характеристика холодильної машини
Розглянемо
найпростішу установку (рис.1), яка
складається із об’єкта охолодження
випарника
,розміщеного
в об’єкті, компресора
,
конденсатора
і регулювального вентиля
.
Нехай установка призначається для
підтримання в об’єкті температури
.
На об’єкт діє зовнішній чинник –
температура
оточуючого середовища.

Рис. 1. Схема найпростішої холодильної установки.
,
-
температури оточуючого середовища і в
об’єкті;
;
-
величина, що характеризує теплопередачу
через огорожу об’єкта;
-
коефіцієнт
теплопередачі через огорожу;
-
площа об’єкта;
-
температура кипіння у випарнику;
;
-
величина, що характеризує теплопередачу
через стінки випарника до
об’єкта;
-
коефіцієнт теплопередачі через огорожу
випарника;
-
площа випарника;
-
витрата холодоагенту;
-
витрата охолоджуючого середовища
(води);
-
температура води або повітря;
-
температура конденсації;
;
-
величина, що характеризує теплопередачу
через огорожу
конденсатора.
Як видно із схеми, режим роботи холодильної установки (ХУ) характеризується значною кількістю термодинамічних і конструктивних параметрів і температури холодоагенту в різних точках, температурою охолоджуючого середовища, витратами середовищ, розмірами і параметрами тепло передавальних поверхонь.
Для
простоти домовимося, що теплопередача
через стінку випарника
і температура конденсації
.
Обидві умови легко реалізуються на
практиці: перша – шляхом застосування
автоматичних регулювальних вентилів,
що змінюють витрату холодоагенту
і забезпечують постійне заповнення
випарника, друга – за допомогою
автоматичного регулятора, який змінює
витрату охолоджуючого середовища
і підтримує
приблизно постійною.
Тепловий стан об’єкта в усталеному процесі описується системою із трьох рівнянь:
(1)
(2)
,
(3)
де
і
-
кількість теплоти, яка проходить за
одиницю часу відповідно через
огорожі об’єкта та тепло передавальну поверхню випарника;
-
холодопродуктивність компресора.
Рівняння (3) являє собою характеристику компресора, яка одержується як правило експериментальним шляхом.
Потрібно відзначити, що в установленому режимі:
(4)
З’ясуємо,
які значення буде приймати температура
за різних значень
і безперервно працюючому компресорі.
Для цього побудуємо три сумісні графіки
(рис.2):

Рис. 2. Побудова сумісних графіків статичних характеристик холодильної
установки.
На
графіку I
сумістимо характеристики компресора
і випарника
(остання побудова для 3-х значень
температури в об’єкті
,
і
).
Точки
,
і
є
робочими для вибраних значень
.
На
графіку II
побудуємо характеристику
за рівнянням (1) для тих самих значень
.
Виходячи
із умов усталеного режиму (4), можна
стверджувати, що точки
,
і
також відповідають тим самим трьом
усталеним режимам. З’єднавши ці точки
плавною кривою, одержимо статичну
характеристику ХУ
,
яка дозволяє визначити фактичне теплове
навантаження на об’єкт за різних значень
зовнішньої температури
.
Графік
III
є допоміжним. Для значень
,
і
і навантажень
,
і
знайдені точки
,
і
,
які належать статичній характеристиці
установки у вигляді
.
Приклад.
Нехай зовнішня температура буде
.
Необхідно визначити відповідні
температури в об’єкті і кипіння, а також
фактичне теплове навантаження. На
графіку
за значенням
знаходимо робочу точку
,
яка відповідає навантаженням
,
температурам в об’єкті
(див. графік
)
і кипіння
(див. графік
).
Якщо
змінюється від
до
,
то
буде в межах
,
то
- в межах
,
а навантаження – від
до
.
Із
викладеного можна зробити такі висновки.
ХУ являє собою об’єкт із самовирівнюванням.
Це означає, що кожному значенню
навантаження, у даному випадку
,
відповідає визначений зрівноважений
стан, що характеризується деяким набором
параметрів. Причому у достатньо широких
межах зміни навантаження ХУ зберігає
працездатність. Якщо зміни
є допустимими з точки зору технологічних
вимог, то така ХУ в принципі не потребує
регулювання.
Описані
статичні характеристики дозволяють
оцінити вплив навантаження
на вихідну величину
,
і прийняти рішення щодо необхідності
регулювання (ручного, автоматичного,
позиційного чи аналогового).
