Методы автоматизации объектов охлаждения
■Понятие «автоматизация объекта охлаждения» включает в себя решение различных задач. Рассмотрим наиболее распространенные схемы автоматизации, решающие только одну задачу — поддержание температуры воздуха или жидкого хладоносителя.
Холодильная установка с одним объектом охлаждения
В такую установку (рис. 4, а) входят компрессор КМ и конденсатор КД. К компрессору подключен находящийся в холодильной камере К прибор охлаждения ПО, в котором непосредственно кипит хладагент. Управление осуществляет регулирующее устройство Р с температурным датчиком Т. Дополнительное регулирующее устройство РП, в котором происходит дросселирование хладагента, обеспечивает требуемое заполнение прибора охлаждения хладагентом.
Управляющим параметром для поддержания температуры воздуха является температура кипения хладагента. Ее изменяют посредством регулирования холодопроиз — воднтельности компрессора. Если, например, температура воздуха повышается по сравнению с заданной, то регулирующее устройство вырабатывает сигнал управления, вызывающий увеличение холодо — производительностн, причем настолько, насколько необходимо для восстановления баланса.
Реализовать управление можно с помощью системы плавного или системы позиционного регулирования*.
|
|
|
РИС. 4. Схема холодильний установки с одним объектом охлаждении (и) и графики процессов при системе нлавного (б) и двух — позицнонного (в) регулирований |
|
To ері |
|
|
|
LOCpt |
|
Z(jp |
•Систему плавного регулирования часто называют аналоговой или непрерывной, а систему позиционного регулирования — дискретной или релейной.
Холодильная установка с системой плавного регулирования должна иметь компрессор и регулирующее устройство с соответствующими характеристиками (например, компрессор с плавным изменением частоты вращения вала или с дроссельным регулятором на всасывающей линии).
Приближенная картина процессов, происходящих в холодильной установке с системой плавного регулирования, представлена на графике (рис. 4, б). По горизонтальным осям отложено время т, а по вертикальным осям—холодопро — изводительность компрессора QK« и температуры f0Kp, ta и to. До момента Ті сохранялось равновесие: £»ф = ‘окр1, tu — ti, to — toi. Холодо — производительность компрессора была Qkmi.
В момент ті температура /окр скачком повысилась до fQKp2 и осталась на этом уровне. Повышение ее вызвало реакцию: начала подниматься температура воздуха, а спустя некоторое время по сигналу регулирующего устройства увеличилась холодопроизводитель — ность компрессора и, как следствие, снизилась температура кипения хладагента.
В переходном процессе, возникшем в холодильной установке, в результате взаимодействия всех ее элементов регулируемая величина — температура воздуха — возвратилась к заданному значению а холодопроизводительность и температура кипения установились на новых значениях QKU2 и /02-
Подобный же переходный процесс происходит и после скачкообразного понижения температуры воздуха.
При реальной работе холодильной установки внешние воздействия изменяются обычно не скачкообразно, а постепенно, вследствие чего переходные процессы в установке протекают медленнее и часто без колебаний.
В целом система плавного регулирования наилучшим образом обеспечивает поддержание температуры воздуха, однако использование ее, особенно в малых холодильных установках, которые чаще бывают с одним объектом охлаждения, оказывается экономически неоправданным из-за высокой стоимости оборудования.
Холодильная установка с системой дв ухпозици он — ного регулирования снабжается регулирующим устройством релейного действия. Оно настроено на два заданных значения регулируемой величины. При повышении температуры воздуха до значения /в =/пуск прямое срабатывание регулирующего устройства вызывает пуск компрессора. При снижении температуры воздуха до значения tu — t„т происходит обратное срабатывание — компрессор останавливается. Разность между значениями ґІіуск и toeт называют дифференциалом или зоной возврата регулирующего устройства.
Холодильная установка с такой системой регулирования работает в режиме непрерывных колебаний, которые в установившемся процессе происходят с постоянными периодом и частотой. Поясним происходящие процессы с помощью графиков (рис. 4, в).
Для упрощения условимся, что процессы изменения температуры во времени изображаются прямыми, наклон которых зависит от соотношения между холодопроиз — водительностью компрессора и тепловой нагрузкой. Примем, что при работе компрессора температура воздуха всегда понижается с одинаковой скоростью, а после его остановки скорость повышения температуры воздуха зависит от тепловой нагрузки: при более высоких значениях /окр температура воздуха поднимается быстрее.
Пусть вначале /Окр = *оіфі. При достижении Іа=і„уск включается компрессор, его холодопроизводитель — ность становится QKM р, а температура кипения — /ор (в действительности изменения происходят не мгновенно, но такое упрощение не искажает качественной картины). При достижении /в=^>п компрессор останавливается, сто холодо — производнтельность падает до нуля, начинается отепление воздуха камеры. При этом температура кипения становится равной температуре воздуха. В момент, когда ВНОВЬ /8 = /пуск, цикл повторяется.
Таким образом, в промежутке времени от 0 до ті устанавливаются колебания. с периодом цикла тщ, длительностями рабочей части цикла Трі и нерабочей тН|. Средняя температура кипения в этом
Промежутке Времени /осрі-
В момент времени ті температура /окр повышается до /0»P2 и остается такой до момента времени її. В этом промежутке времени период цикла становится т„2, длительность нерабочей части цикла — тно (по условию длительность рабочей части цикла не меняется). Средняя температура кипения снижается до /0ср2. чем обусловливается больший отвод теплоты.
Нетрудно сделать подобные построения и для участка, где температура окружающей среды равна /окрЗ-
Тепловую нагрузку на холодильную установку принято оценивать коэффициентом рабочего времени Ь — Тр/Тц, который изменяется от О (при полном отсутствии тепловой нагрузки) до 1 (при непрерывной работе компрессора, когда тепловая нагрузка равна его холодо — производительности).
При прочих равных условиях частота циклов пуск — остановка компрессора зависит от дифференциала регулирующего устройства: чем он меньше, тем чаще включается и отключается компрессор. Поэтому при выборе дифференциала следует исходить не только из требуемой точности поддержания температуры воздуха, но и допустимой частоты пусков компрессора.
По сравнению с системой плавного регулирования система двух- позиционного регулирования реализуется более простыми и дешевыми средствами. Благодаря тому, что из-за инерционности объектов охлаждения колебания температуры воздуха в значительной степе — пи сглаживаются, а циклы не получаются слишком короткими, система двухпозициоипого регулирования в холодильных установках с одним объектом охлаждения получила преимущественное распространение.
Posted in К холодильной технике