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*.

Методы автоматизации объектов охлаждения

Методы автоматизации объектов охлаждения

РИС. 4. Схема холодильний установки с одним объектом охлаждении (и) и графики процессов при системе нлавного (б) и двух — позицнонного (в) регулирований

To ері

Методы автоматизации объектов охлаждения

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


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *