Цикл Карно 7 страница

Энергетически принятый способ поддержания двух температур кипения при одном компрессоре невыгоден, однако практически удобен в силу своей простоты.

Для поддержания точного значения температуры в охлаждаемом объеме весьма привлекательным является изменение частоты вращения ротора электродвигателя.

Изменение частоты вращения ротора электродвигателя может быть ступенчатым или плавным.

Ступенчатое изменение частоты вращения ротора электродвигателя nс,c-1достигается изменением числа пар полюсов обмотки многоскоростного электродвигателя:

, с-1. (14.8)

где: f - частота питающего тока, Гц,

p - число пар полюсов.

Если предположить, что холодопроизводительность компрессора линейно зависит от частоты вращения вала электродвигателя, то выбор заданной холодопроизводительности связан с определением числа пар полюсов многоскоростного электродвигателя.

Многоскоростные электродвигатели являются сложной технической конструкцией, что существенно увеличивает стоимость холодильной машины в целом, ограничивая область их применения холодильными машинами средней и большой холодопроизводительности.

Плавное изменение холодопроизводительности компрессора обеспечивается следующими способами регулирования асинхронных электродвигателей:

- введением дополнительного сопротивления в цепь ротора (для двигателей постоянного тока),

- изменением частоты питающего напряжения,

- введением в цепь ротора управляемой э.д.с.

Первый способ находит ограниченное применение из-за недостатков, связанных с конструктивными особенностями электродвигателей постоянного тока. Второй и третий находят практическое применение.

В малых и средних по холодопроизводительности холодильных машинах метод остановки и пуска компрессора является наиболее распространённым в силу его простоты и экономической эффективности.

14.2. Приборы автоматического регулирования температуры воздуха в торговом холодильном оборудовании

14.2.1 Приборы прямого ре­­гу­­­лирования температуры воздухав охлаждаемом объёме

Основным регулируемым технологическим параметром в торговом холодильном оборудовании является температура воздуха. Поэтому приборы, регулирующие температуру воздуха в охлаждаемом объёме и, соответственно, холодопроизводительность холодильной машины, называют приборами прямого регулирования. К ним, например, относят реле температуры ТР-1-02 (рис. 14.9) - тип регулятора до недавнего времени широко распространённого в отечественной холодильной технике. Принцип работы этого прибора и подобных ему, являются общими для электромеханических регуляторов температуры.

Чувствительным элементом прибора является баллон. Он помещается в объеме холодильной камеры. При повышении температуры воздуха в камере повышается давление холодильного агента в баллоне 24. Это давление по капиллярной трубке 25 передается на сильфон 20. Шток 21 сильфона приподнимается, и рычаг 18 поворачивается по часовой стрелке. Закрепленный на нем рычаг 9 переходит за устойчивое состояние пластины 12. она отклоняется вправо, электрические контакты замыкаются, компрессор включается.

Перемещение рычага ограничено коромыслом дифференциала и усилием, создаваемым пружиной 23.

Регуляторами прибора являются винт настройки температуры выключения компрессора 6 и винт дифференциала 2 (винт диапазона включения компрессора). Настроечные винты 16 и 11 точной настройки прибора регулируются в заводских условиях.

Диапазон температур выключения компрессора посредством реле температуры ТР-1-02 составляет -20…10^оС, дифференциал составляет 3…10^оС.

Регуляторы температуры, применяют в малых холодильных установках для регулирования температуры воздуха в охлаждаемом объёме путём выключения и включения компрессора холодильной машины. Термобаллон располагают в воздухе холодильной камеры, корпус регулятора температуры с ручками настройки находится вне холодильной камеры.

Недостатком реле температуры прямого регулирования является большая тепловая инерционность прибора, следствием чего является невозможность точного поддержания температуры воздуха в охлаждаемом объёме.

14.2.2. Приборы косвенного регулирования температуры воздухав охлаждаемом объёме

Реле температуры

Электромеханические реле температуры, которые реализуют принцип косвенного регулирования температуры воздуха в охлаждаемом объёме, например, РТХО (рис. 14.10), Т-110, ТАМ 133 (рис. 14.11) и др., имеют меньшие габаритные размеры, что позволяет их использовать в качестве регуляторов температуры в торговом холодильном оборудовании (ТАМ 113) и в бытовых холодильниках. Они не имеют термобаллона, поскольку реагируют не на температуру воздуха, а на температуру кипения холодильного агента в испарителе холодильной машины, которая на 10...22оС ниже температуры воздуха. В этом случае капиллярная трубка присоединяется непосредственно к поверхности испарителя. Часть длины трубки, прикрепленной к поверхности испарителя, выполняет функцию термобаллона.

Техническая характеристика датчика-реле температуры типа ТАМ-133 отражена в таблице 14.1.

Таблица 14.1.

Техническая характеристика датчика-реле температуры типа ТАМ133

Конструкция и принцип работы приборов подобного типа рассмотрен на примере работы реле температуры РТХО.

Реле температурыРТХО предназначено для обеспечения остановки и пуска компрессора и полуавтоматического оттаивания инея с поверхности испарителя. При повышении температуры поверхности испарителя и контактирующей с ним капиллярной трубки, давление хладона в трубке увеличивается. Сильфон расширяется и сжимает основную пружину 4 двухплечным рычагом. Перекидная пружина 9 меняет положение и рычагом 11 замыкает электрический контакт.

При нажатии на кнопку оттаивания конец двухплечного рычага опускается вниз и перебрасывает пружину 2. Рычаг 11 поворачиваясь по часовой стрелке, опускает шток и размыкает подвижной контакт. После срабатывания механизма переключения контактов другое плечо рычага 6 упирается в винт 19.

В процессе оттаивания инея при достижении температуры 4±2оС на испарителе, давление в термочувствительной системе увеличивается и сильфон, преодолевая усилие пружины 22, с помощью винта 19 и пружины 9 перебрасывает двупхлечный рычаг в исходное положение, замыкая электрический контакт. Кнопка оттаивания занимает исходное положение.

Использование приборов косвенного регулирования холодопроизводительности, с позиции требований к хранению продуктов, имеет определённые преимущества перед электромеханическими приборами прямого регулирования. При большой амплитуде колебаний температуры кипения холодильного агента в испарителе, амплитуда колебаний температуры по воздуху несравненно меньше. Например, при амплитуде колебаний температуры кипения холодильного агента в испарителе домашнего холодильника “Минск-2” в 25оС, амплитуда колебаний температуры воздуха на расстоянии 0.05м. от поверхности испарителя составляет менее 4оС.

Реле температурыТ-110, ТАМ-133 используют в однокамерных бытовых компрессионных холодильниках.

В домашних холодильниках старого образца использовалось реле температуры АРТ-2. Диапазон настройки этого прибора по температуре размыкания контактов составляет -18.5...-7.5 оС. Дифференциал прибора, который определяет величину амплитуды колебания температуры нерегулируемый и составляет в среднем 6...10 оС. Это значит, что компрессор холодильной машины, при данной величине дифференциала, включится при температуре на 6...10оС выше температуры размыкания электрических контактов реле.

Реле температурыТ-110, ТАМ-133 по своему функциональному назначению практически не отличается от реле температуры АРТ-2, однако имеет меньшие габаритные размеры, что позволяет встраивать прибор в ограниченный объем торгового холодильного оборудования.

Современное холодильное оборудование комплектуется в основном не механическими, а электронными регуляторами температуры. На рис. 14.12 представлен пульт управления холодильной витрины “Super Dallas” итальянской фирмы “Arneg”. На пульте установлены следующие элементы: выключатель света, выключатель холодильной машины, включение оттаивания, регулятор длительности оттаивания, термостат температурного режима в холодильной витрине, индикатор температуры воздуха в витрине.

Следует заметить, что вне зависимости от того, какая используется система регулирования температуры воздуха в холодильном оборудовании, в основе регулирования холодопроизводительности холодильной машины торгового холодильного оборудования, положен принцип остановки и пуска компрессора. Это означает, что при ограниченном количестве технических средств автоматического регулирования в схеме холодильной машины, неизбежно изменение температуры кипения холодильного агента в испарителе и, соответственно, воздуха в охлаждаемом объёме. Постоянство температуры кипения холодильного агента предполагает необходимость усложнения системы регулирования холодопроизводительности холодильной машины (См. схему холодильной машины на рис. 14.14).

Реле давления

Температура кипения холодильного агента определяется давлением кипения. Поэтому, регулируя давление кипения, можно регулировать температуру кипения, а вместе с ней и температуру воздуха в охлаждаемом объёме.

Приборы косвенного регулирования температуры воздухапо давлению кипения называются регуляторами давления или просто реле давления.

Дизайн и исполнение приборов зависит от завода-изготовителя и технических требований к их последующей работе. Например, манометрическое реле давления ДЕМ102 предназначено для автоматизации холодильных установок на судах, железнодорожном и автомобильном транспорте. ДЕМ108 – предназначено для автоматизации холодильных систем транспортных кондиционеров. ДЕМ117 – выполняет функцию защиты автомобильных кондиционеров от предельных низкого и высокого давлений. ДЕМ119 – предназначено для регулирования холодопроизводительности компрессоров холодильных машин и других систем. Для этих же целей используют двухблочные датчики-реле давления типа Д2-11.

Простейший тип регулятора давления - одноблочное реле низкого давления РД-1-02 (рис. 14.13). Особенность регуляторов давления состоит в том, что они располагаются непосредственно на компрессоре и подсоединяются к всасывающей линии холодильной машины.

При повышении давления кипения сильфон 18 (рис. 14.13) сжимается, шток 17 перемещается вверх и угловой рычаг 14 поворачивается вокруг оси по часовой стрелке.

При работе механизма реле преодолевается сопротивление пружины настройки диапазона. Свободный конец горизонтальной части углового рычага, дойдя до выступа в окне рычага, подключает пружину настройки дифференциала. При дальнейшем увеличении контролируемого давления хладагента угловой рычаг преодолевает усилие пружины настройки диапазона и с помощью перекидной пружины поворачивает переключающую контакты вилку. В момент, когда ось пружины пересекает ось вилки, контактная рамка резко перебрасывается и замыкает контакт. Верхний конец пружины шарнирно соединен с вертикальной частью углового рычага, а нижний с ушком переключающей вилки, которая усилием этой пружины удерживается на ножевых опорах подвижной контактной рамки.

При уменьшении контролирующего давления хладагента сильфон растягивается и перемещает шток вниз. При этом под действием пружин 5 и 13 угловой рычаг поворачивается вокруг оси против часовой стрелки, а рычаг 3 - вокруг оси по часовой стрелке. Когда рычаг 3 дойдет до упора, действие пружины 5 на угловой рычаг прекратится, и в дальнейшем рычаг будет перемещаться под действием пружины 13. В момент, когда оси пружины 10 и переключающей вилки совпадут, контакт резко разомкнется.

Степень сжатия пружины 13 определяет давление размыкания контакта, а степень растяжения пружины 5 – величину дифференциала. Пружина 13 снабжена гайкой и винтом настройки, который является задатчиком давления срабатывания. Указатель, закрепленный на гайке задатчика, показывает на шкале давление размыкания. С помощью винта 7 осуществляют настройку дифференциала, величина которого отсчитывается указателем по шкале 6.

В реальных условиях эксплуатации холодильной машины комплект средств автоматизации дополняют рядом приборов автоматики, поддерживающих постоянное давление в испарителе и конденсаторе, создающих условия для нормальной работы компрессора.

Приборы автоматики позволяют посредством одного компрессора обслуживать одну, две или более единиц торгового холодильного оборудования с разными температурами воздуха в них. Схема автоматизации холодильной машины с комплектом приборов автоматики представлена на рис.14.14.

14.3. Схема автоматизации холодильной установки, работающей на две температуры воздуха, с комплектом средств автоматизации

Кроме приборов, обеспечивающих регулирование температуры воздуха в охлаждаемом объёме, холодильная машина комплектуется приборами автоматики, которые обеспечивают надёжность работы холодильной машины и точность поддержания постоянной температуры воздуха в охлаждаемом объёме.

При необходимости, средства автоматики позволяют эксплуатировать холодильную машину с конденсатором, вынесенным наружу, за пределы здания.

Принятые на рис. 14.14 обозначения:

К - компрессор,

A,B - воздухоохладители,

С - компрессор,

D - конденсатор,

ТЕ - терморегулирующий вентиль,

Е - ресивер,

DX - фильтр - осушитель,

BM - вентили,

SGI – указатель потока жидкости,

EVR - соленоидный вентиль,

KP 61 - реле температуры,

KР 15 - реле давления,

MP – реле контроля смазки,

KVP - регулятор постоянного давления в воздухоохладителе,

KVR – регулятор постоянного давления конденсации,

NRD – вентиль постоянного давления,

KVL – регулятор давления картера компрессора,

NRV – регулятор направления потока (обратный клапан),

М - электродвигатель вентилятора.

Внешний вид приборов автоматики фирмы Danfoss и место установки их в схеме холодильной машины отражены в приложении в таблице 14.1.