ГЛАВА 3. РЕГУЛИРОВАНИЕ. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ.

ЗАЩИТА ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И УСТАНОВОК КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

ВОЗДУХА

3.1. Принципы автоматизации холодильных установок

Параметрыокружающейсреды— температура, влажность, направление и сила ветра, осадки, солнечная радиация непрерывно изменяютсявтечениесуток, атакжевследствиебыстрогоперемещениявагона. Соответственноизменяетсяитепловаянагрузканавагон. Чтобыв этих условиях поддерживать стабильные параметры воздуха внутри вагона, необходимонепрерывноизменятьпроизводительностьсистемы охлаждения (летом) или отопления (зимой), а если это необходимо, тоипроизводительностьсистемывентиляции. Следовательно, как бы совершенны ни были сами по себе системы вентиляции, отопления, охлажденияиэлектроснабженияикакбыхорошонибылисогласованы их параметры между собой и с тепловыми нагрузками на вагон, установкакондиционированиявоздуханесможетобеспечитькомфортныхусловийввагоне, еслиеёуправлениенебудетавтоматизировано, а холодильная машина обеспечивать требуемую тепловую обработку скоропортящегося груза и поддерживавать заданный температурный режим охлаждаемого помещения.

На рефрижераторном подвижном составе применяются холодильные установки, автоматизированные полностью или частично. Степень автоматизации холодильной установки выбирается в зависимости от ее конструкции, размеров и условий эксплуатации.

В полностью автоматизированных установках пуск, отключение машин и регулирование холодопроизводительности осуществляются автоматически без вмешательства обслуживающего персонала. Такими установками оборудованы АРВ и секции ZB-5. Для полной автоматизации требуются большие первоначальные затраты и последующие расходы на обслуживание сложных аппаратов и приборов. Однако полная автоматизация холодильных установок АРВ позволила отказаться от сопровождения вагонов в пути следования обслуживающим персоналом и перейти на периодическое их техническое обслуживание на специализированных пунктах (ПТО АРВ).

187

При эксплуатации частично автоматизированных холодильных установокнеобходимопостоянноедежурствообслуживающегоперсонала. Наличиеперсоналапозволяетотказатьсяотавтоматизации включения и выключения холодильной машины, процесса оттаиваниявоздухоохладителяидр. Врезультатедостигаетсязначительное снижение первоначальных затрат. Защитная же автоматика в таких машинах должна предусматриваться в полном объеме, как и для полностью автоматизированной установки.

Из частично автоматизированных установок условно выделяют полуавтоматизированные установки, в которых включение и выключение оборудования выполняет вручную механик, а поддержание установленного режима работы осуществляют приборы автоматики.

К полуавтоматизированным холодильным установкам относятся установки 5- вагонной секции БМЗ.

Автоматизированные холодильные установки всегда работают в оптимальном режиме. Это позволяет сократить время достижения требуемой температуры в грузовом помещении, увеличить за счетэтогомежремонтныесрокиэксплуатации оборудованияиснизить расход электроэнергии. Автоматизированная холодильная установка точнее поддерживает заданный температурный режим в охлаждаемомпомещении, чегоневозможнодостигнутьприручном регулировании. Это позволяет сохранить качество перевозимых грузов и уменьшить их потери при транспортировке. Система автоматизации надежно защищает холодильную установку от опасных режимов работы, увеличивая срок ее службы и обеспечивая безопасность для обслуживающего персонала. Автоматизация повышаеткультурупроизводства, улучшаетиоблегчаетусловиятруда обслуживающего персонала. Практически обязанности поездной бригады сводятся к периодическим осмотрам и проверкам режима работы оборудования и к устранению выявленных неисправностей.

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

порегулируемымпараметрамвоздуха: потемпературеилиповлажности, или по обоим этим параметрам, т.е. по теплосодержанию;

по характеру процесса обработки воздуха: мокрые камеры увлажнения иосушки снепосредственным разбрызгиванием ифильт-

188

рацией паровоздушнойсмеси, иликамерысосмачиваниемповерхности и также непосредственным тепломассообменом, или камеры с применением теплообмена через холодную (или горячую) стенку, охлаждаемую холодной водой или рассолом (нагреваемую горячей водойилирассолом), иликамерысвоздухоохладителяминепосредственного охлаждения, или камеры с твердыми или жидкими влагопоглотителями — адсорбентами;

по схеме обработки воздуха: прямоточные камеры (без использования рециркуляции), или камеры с постоянной или переменной величиной первичной рециркуляции, или камеры с двойной рециркуляцией постоянной или переменной.

Специальное устройство для регулирования влажности (специальная осушка воздуха осуществляется более глубоким его охлаждением, чем необходимо для поддержания температурного режима с последующим подогревом) в вагонных установках кондиционирования воздуха не применяется. Летом, когда требуется осушка воздуха, она выполняется одновременно с процессом его охлаждения в воздухоохладителе. Зимой, когда необходимо увлажнение воздуха, оно осуществляется за счет влаговыделения пассажиров. Таким образом, по первому признаку процесс автоматического регулирования работы вагонных установок кондиционирования является наиболее простым и сводится к поддержанию температуры в помещениях вагона в заданных пределах.

Мокрые камеры, твердые и жидкие адсорбенты, теплообмен с помощью водяного или рассольного охлаждения в пассажирских вагонах не применяются. Из этого следует, что и по второму признаку системы автоматики вагонных кондиционеров довольно просты.

Ни переменная, ни тем более двойная рециркуляция как постоянная, такипеременная, ввагонахнеприменяется. Наличиерециркуляции с постоянным соотношением наружного и рециркуляционного воздухаусложняетлишьсистемувентиляции, невносякаких-либоиз- мененийвсистемуавтоматическогоуправления. Такимобразом, ипо третьему признаку, а значит, и в целом системы автоматики установоккондиционированияпассажирскихвагоновпосравнениюссистемами автоматики других кондиционеров как комфортных, так и технологических, являются относительно простыми. Для поддержания температуры в охлаждаемом помещении в заданном интерва

189

ле приходится регулировать холодопроизводительность установки, рассчитанную на максимальную потребность в холоде. Регулирование может быть плавным или позиционным (ступенчатым).

Плавное регулирование можно выполнить: плавным изменением частоты вращения вала компрессора; перепуском (байпасированием) пара из нагнетательной линии во всасывающую; изменением рабочего объема компрессора (в винтовых компрессорах); открытием всасывающего клапана на части хода поршня и др. Многие из перечисленных выше способов применяются редко из-за сложности их конструкционного осуществления или из-за значительных энергетических потерь.

Позиционное регулирование можно выполнять изменением коэффициента рабочего времени, т.е. изменением продолжительности работы холодильной установки за цикл. Этот способ широко применяется в системах с большой тепловой аккумулирующей способностью. Позиционное регулирование выполняется также ступенчатым изменением частоты вращения коленчатого вала компрессора, используя многоскоростные электродвигатели. Частоту вращения вала электродвигателя изменяют переключением полюсов статора. На рефрижераторном подвижном составе применяется регулирование холодопроизводительности изменением коэффициента рабочего времени. Цикличная работа холодильной установки достигается периодическими ее включениями и выключениями. Отношение времени работы холодильной установки τр к общей продолжительности цикла τ называется коэффициентом рабочего време-

ни: b = τр/τ.

Коэффициент рабочего времени можно также определить как отношение теплопритоков в охлаждаемое помещение Qт к холодопроизводительности установки Q0, т.е.

b = Qт/Q0.

Температуру в охлаждаемом помещении рефрижераторных вагонов обычно регулируют периодическими включениями и отключениями холодильной установки с помощью двухпозиционного автоматического прибора — термостата (реле температуры).

При цикличной работе температура в охлаждаемом помещении не остается постоянной, а изменяется в определенных пределах, ко-

190