Глава 3. Регулирование. Автоматизация работьі. Защита холодильних машин и установок кондиционирования воздуха

3.1. Принципи автоматизации холодильних установок

Параметрь окружающей средь—температура, влажность, направ-ление и сила ветра, осадки, солнечная радиация непрерьвно изменя-ются в течение суток, а также вследствие бьстрого перемещения ваго­на. Соответственно изменяется и тепловая нагрузка на вагон. Чтобь в зтих условиях поддерживать стабильнье параметрь воздуха внутри вагона, необходимо непрерьвно изменять производительность систе­мь охлаждения (летом) или отопления (зимой), а если зто необходи­мо, то и производительность системь вентиляции. Следовательно, как бь совершеннь ни бьли сами по себе системь вентиляции, отопле­ния, охлаждения и злектроснабжения и как бь хорошо ни бьли согла-совань их параметрь между собой и с тепловьми нагрузками на ва­гон, установка кондиционирования воздуха не сможет обеспечить ком-фортньх условий в вагоне, если ее управление не будет автоматизиро-вано, а холодильная машина обеспечивать требуемую тепловую об-работку скоропортящегося груза и поддерживавать заданньй темпе-ратурньй режим охлаждаемого помещения.

На рефрижераторном подвижном составе применяются холо-дильнье установки, автоматизированнье полностью или частич-но. Степень автоматизации холодильной установки вьбирается в зависимости от ее конструкции, размеров и условий зксплуатации.

В полностью автоматизированньх установках пуск, отключение машин и регулирование холодопроизводительности осуществляют-ся автоматически без вмешательства обслуживающего персонала. Такими установками оборудовань АРВ и секции 2В-5. Для полной автоматизации требуются большие первоначальнье затрать и пос-ледующие расходь на обслуживание сложньх аппаратов и прибо-ров. Однако полная автоматизация холодильньх установок АРВ позволила отказаться от сопровождения вагонов в пути следования обслуживающим персоналом и перейти на периодическое их техни-ческое обслуживание на специализированньх пунктах (ПТО АРВ).

При зксплуатации частично автоматизированньх холодильньх установок необходимо постоянное дежурство обслуживающего пер-сонала. Наличие персонала позволяет отказаться от автоматизации включения и вьключения холодильной машинь , процесса оттаи-вания воздухоохладителя и др. В результате достигается значитель-ное снижение первоначальньх затрат. Защитная же автоматика в таких машинах должна предусматриваться в полном обьеме, как и для полностью автоматизированной установки.

Из частично автоматизированньх установок условно вьделяют полуавтоматизированнье установки, в которьх включение и вьклю-чение оборудования вьполняет вручную механик, а поддержание ус-тановленного режима работь осуществляют приборь автоматики.

К полуавтоматизированньм холодильньм установкам относят-ся установки 5- вагонной секции БМЗ.

Автоматизированнье холодильнье установки всегда работают в оптимальном режиме. Зто позволяет сократить время достиже-ния требуемой температурь в грузовом помещении, увеличить за счет зтого межремонтнье сроки зксплуатации оборудования и сни-зить расход злектрознергии. Автоматизированная холодильная ус­тановка точнее поддерживает заданньй температурньй режим в охлаждаемом помещении, чего невозможно достигнуть при ручном регулировании. Зто позволяет сохранить качество перевозимьх грузов и уменьшить их потери при транспортировке. Система ав-томатизации надежно защищает холодильную установку от опас-ньх режимов работь , увеличивая срок ее службь и обеспечивая безопасность для обслуживающего персонала. Автоматизация по-вьшает культуру производства, улучшает и облегчает условия труда обслуживающего персонала. Практически обязанности поездной бригадь сводятся к периодическим осмотрам и проверкам режима работь оборудования и к устранению вьявленньх неисправностей.

Естественно, системь автоматики различнь . Применительно к системам автоматики установки кондиционирования воздуха мож­но классифицировать по трем признакам:

по регулируемьм параметрам воздуха: по температуре или по влаж-ности, или по обоим зтим параметрам, т.е. по теплосодержанию;

по характеру процесса обработки воздуха: мокрье камерь ув-лажнения и осушки с непосредственньм разбрьзгиванием и фильт­рацией паровоздушной смеси, или камерь со смачиванием поверхно-сти и также непосредственньм тепломассообменом, или камерь с применением теплообмена через холодную (или горячую) стенку, охлаждаемую холодной водой или рассолом (нагреваемую горячей водой или рассолом), или камерь с воздухоохладителями непосред-ственного охлаждения, или камерь с твердьми или жидкими вла-гопоглотителями — адсорбентами;

по схеме обработки воздуха: прямоточнье камерь (без исполь-зования рециркуляции), или камерь с постоянной или переменной величиной первичной рециркуляции, или камерь с двойной рецир-куляцией постоянной или переменной.

Специальное устройство для регулирования влажности (специ-альная осушка воздуха осуществляется более глубоким его охлаж-дением, чем необходимо для поддержания температурного режима с последующим подогревом) в вагонньх установках кондициони-рования воздуха не применяется. Летом, когда требуется осушка воздуха, она вьполняется одновременно с процессом его охлажде-ния в воздухоохладителе. Зимой, когда необходимо увлажнение воздуха, оно осуществляется за счет влаговьделения пассажиров. Таким образом, по первому признаку процесс автоматического ре-гулирования работь вагонньх установок кондиционирования яв-ляется наиболее простьм и сводится к поддержанию температурь в помещениях вагона в заданньх пределах.

Мокрье камерь , твердье и жидкие адсорбенть , теплообмен с по-мощью водяного или рассольного охлаждения в пассажирских ваго­нах не применяются. Из зтого следует, что и по второму признаку си-стемь автоматики вагонньх кондиционеров довольно прость .

Ни переменная, ни тем более двойная рециркуляция как постоян-ная, так и переменная, в вагонах не применяется. Наличие рециркуля-ции с постоянньм соотношением наружного и рециркуляционного воздуха усложняет лишь систему вентиляции, не внося каких-либо из-менений в систему автоматического управления. Таким образом, и по третьему признаку, а значит, и в целом системь автоматики устано­вок кондиционирования пассажирских вагонов по сравнению с систе­мами автоматики других кондиционеров как комфортньх, так и тех-нологических, являются относительно простьми. Для поддержания температурь в охлаждаемом помещении в заданном интерва

ле приходится регулировать холодопроизводительность установ­ки, рассчитанную на максимальную потребность в холоде. Регулиро-вание может бьть плавньм или позиционньм (ступенчатьм).

Плавное регулирование можно вьполнить: плавньм изменением частоть вращения вала компрессора; перепуском (байпасировани-ем) пара из нагнетательной линии во всасьвающую; изменением рабочего обьема компрессора (в винтовьх компрессорах); открь-тием всасьвающего клапана на части хода поршня и др. Многие из перечисленньх вьше способов применяются редко из-за сложнос-ти их конструкционного осуществления или из-за значительньх знергетических потерь.

Позиционное регулирование можно вьполнять изменением козф­фициента рабочего времени, т.е. изменением продолжительности работь холодильной установки за цикл. Зтот способ широко при-меняется в системах с большой тепловой аккумулирующей способ-ностью. Позиционное регулирование вьполняется также ступенча­тьм изменением частоть вращения коленчатого вала компрессо­ра, используя многоскоростнье злектродвигатели. Частоту враще-ния вала злектродвигателя изменяют переключением полюсов ста­тора. На рефрижераторном подвижном составе применяется регу-лирование холодопроизводительности изменением козффициента рабочего времени. Цикличная работа холодильной установки дос-тигается периодическими ее включениями и вьключениями. Отно­шение времени работь холодильной установки Тр к общей продол­жительности цикла т назьвается козффициентом рабочего време­ни: Ь = Тр/т.

Козффициент рабочего времени можно также определить как отношение теплопритоков в охлаждаемое помещение £>_т к холодо­производительности установки £>0, т.е.

^Ь=

Температуру в охлаждаемом помещении рефрижераторньх ва-гонов обьчно регулируют периодическими включениями и отклю-чениями холодильной установки с помощью двухпозиционного автоматического прибора — термостата (реле температурь).

При цикличной работе температура в охлаждаемом помещении не остается постоянной, а изменяется в определенньх пределах, ко­торье зависят от настройки дифференциала термостата. При уве-личении дифференциала продолжительность цикла и предель ко-лебания температурь увеличиваются. Когда температура в охлаж-даемом помещении достигнет верхнего установленного предела, термостат включит холодильную установку. После того как темпе­ратура в охлаждаемом помещении достигнет нижнего предела, тер­мостат подает злектрический импульс на отключение установки. При увеличении теплопритоков в вагон продолжительность рабо-ть установки повьшается.