Коммерческие Холодильные системы (холодильная горка, централь).

 

Четыре основных компонента выбраны так, что они имеют одинаковую мощность на предварительно заданных условиях окружающей среды для испарителя и конденсатора. Пока эти условия остаются неизменными, сохраняется равновесие внутри и снаружи холодильной системы. Расход хладагента будет постоянным. Нет никакой необходимости в дополнительных компонентах в такой идеальной ситуации.

 

 

 

 

 

Сейчас мы заменим элементы нашей системы реальными компонентами: компрессором, конденсатором, капиллярной трубкой и испарителем. Следующий шаг - это изменение окружающих условий. Как это повлияет на систему?

Увеличение тепловой нагрузки на испаритель приведет к испарению большего количества хладагента, и, следовательно, снизит уровень кипения хладагента в испарителе. Это также означает увеличение перегрева на выходе из испарителя. Как можно решить эту проблему?

 

 

 

Невозможно оптимизировать подачу жидкого хладагента в испаритель, используя капиллярную трубку, так как капиллярная трубка не может воспринимать перегрев на выходе из испарителя.

В качестве первого шага в автоматизации, мы заменим капиллярную трубку термостатическим расширительным устройством (ТРВ) для управления подачей жидкости в испаритель.

 

 

Терморегулирующий вентиль

 

ТРВ регулирует подачу жидкого хладагента из конденсатора в испаритель.

Терморегулирующий вентиль обеспечивает определенную степень перегрева на выходе из испарителя, предотвращая тем самым, попадание жидкого хладагента из испарителя в компрессор. Гидроудар может произойти, если жидкий хладагент попадает в компрессор. Этого следует избегать, чтобы предотвратить поломку компрессора. Примечание: См. виртуальный курс: "Терморегулирующие вентили" для более подробной информации.

 

Pb = Ps+Pe, нет движения диафрагмы.

 

Когда давление в термобаллоне растет, так что Pb > Ps+Pe диафрагма движется вниз, тем самым открывая клапан, и большее количество хладагента поступает в испаритель.

 

Когда давление в термобаллоне уменьшается, так что Pb < Ps+Pe диафрагма движется вверх, тем самым закрывая клапан, и меньшее количество хладагента поступает в испаритель.

 

 

 

 

 

 

 

Ресивер

 

Сжатый парообразный хладагент конденсируется в жидкую фазу в конденсаторе при высоком давлении. После того, как хладагент покидает конденсатор, жидкость проходит через ресивер.

 

Назначение ресивера:

Ресивер компенсирует уровень жидкости в конденсаторе при изменении нагрузки. Когда терморегулирующий вентиль открывается/закрывается, уровень жидкости в конденсаторе меняется, и без "лишнего" хладагента в ресивере, может быть недостаточное количество жидкости перед ТРВ для его корректной работы, что может привести к нестабильной работе всей системы.

Ресивер также выполняет функцию дополнительного  сосуда, который поддерживает разделение жидкого и газообразного хладагента, позволяя  жидкости выходить из ресивера.

 

Термостат

 

Температура в холодильной камере/среде будет изменяться с течением времени за счет теплопритоков в холодильную камеру/среду. Так как же можно поддерживать температуру в холодильной камере?

Термостат чувствителен к температуре холодильной камеры/среды в соответствии с его уставкой, термостат подаст сигнал на соленоидный клапан ВКЛ или ВЫКЛ (открыть или закрыть), тем самым, открывая или перекрывая поток жидкого хладагента в испаритель.

На системах малой холодопроизводительности, имеющих только один испаритель, термостаты, как правило, подают сигнал непосредственно на компрессор, включая или отключая его.

 

 

Термостат это устройство, которое замыкает/размыкает электрическую цепь, когда температура в системе/холодильной камере достигает заданного значения на этом устройстве.

Он имеет две основные функции:

Защитная функция (или функция безопасности): Предотвращение чрезмерно высоких или низких температур в системе/холодильной камере, например -защита от обмерзания

Управляющая функция: Управляет температурой в холодильной камере, среде и на поверхности хранимого продукта

 

 

Как работает термостат?

Состояние 1 - Повышение температуры

Когда температура в холодильной камере повышается, давление внутри сильфона превышает верхнюю точку уставки, контакты 1 и 2 размыкаются (откл) и контакты 1 и 4 замыкаются (вкл).

Состояние 2 - Понижение температуры

Когда температура в холодильной камере понижается и давление в сильфоне падает ниже нижней точки уставки, контакты переходят в исходное положение, т.е. контакты 1 и 4 размыкаются (откл) и контакты 1 и 2 замыкаются (вкл).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соленоидный клапан

 

Соленоидный клапан - это электромагнитный клапан.

Это дискреный клапан (ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО), который управляет потоком  хладагента в зависимости от наличия/отсутствия подачи напряжения питания на клапан.

 

Как правило, есть два типа соленоидных клапанов.

1.Соленоидные клапаны прямого действия. - Эти клапаны открывают/закрывают проходное отверстие непосредственно при подаче напряжения на катушку.

2.Соленоидные клапаны с сервоприводом. - Эти клапаны открывают порт пилота, что позволяет открывать основной порт постепенно в соответствии с перепадом давления на мембране/поршне, когда питание ВКЛЮЧЕНО или ВЫКЛЮЧЕНО (зависит от того, какого вида клапан - NC или NO, см. ниже).

Оба типа клапанов могут быть  также:

NC (Нормально Закрытые) – Эти клапаны перекрывают поток хладагента (нормально закрыты), когда нет питания, и открывают поток хладагента, когда питание подается на электромагнитную катушку клапана.

NO (Нормально Открытые) – Эти клапаны обеспечивают поток хладагента (нормально отрыты), когда нет питания на катушку, и перекрывают поток хладагента, когда подается питание на электромагнитную катушку клапана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как контролируется температура в холодильной камере?

Когда температура в холодильной камере повышается, давление в сильфоне увеличивается до значения уставки, и контакты 1 и 4 замыкаются, тем самым подавая питание на открытие соленоидного клапана, обеспечивая поступление хладагента в испаритель. Когда температура понижается, давление внутри сильфона уменьшается и контакты 1 и 2 замыкаются. Тем самым прерывая подачу питания на соленоидный клапан, который закрывается и перекрывает поток хладагента в испаритель, тем самым позволяя повысить температуру в холодильной камере.

 

 

 

 

 

Реле давления

 

Когда соленоидный клапан перекрывает поток хладагента в испаритель, а компрессор все еще работает, что поисходит? Давление всасывания падает. Так что нам необходимо остановить компрессор, чтобы контролировать давление в системе, предотвращая падение давления всасывания ниже установленного. Кроме того, в случае чрезмерного увеличения давления конденсации из-за грязного конденсатора или неисправного вентилятора, компрессор должен быть остановлен, чтобы избежать его перегрузки.* Для этого мы используем реле давления, которое может быть одинарное или сдвоенное. Здесь, вы видите сдвоенное реле давления, которое контролирует как низкую так и высокую сторону давления.

*Работа с перегрузкой - что может произойти?

Работа компрессора при слишком высоком давлении нагнетания нерациональна (энергетически),

но более важно, что это может привести к повреждению компрессора.

Высокое давление нагнетания приводит к высокой температуре нагнетания

Ток двигателя увеличивается, и температура двигателя также увеличивается

Часто уменьшается охлаждение компрессора, что приводит к повреждению двигателя

Нагрузки на подшипники увеличиваются, распределяя большие нагрузки на механические части.

Хотя, как правило, компрессоры имеют внутреннюю защиту, такой ситуации лучше избегать.

 

 

 

Реле давления - это устройство, которое контролирует и защищает систему от низкого давления всасывания (давление в испарителе) и высокого давления нагнетания (давление в конденсаторе).

Реле давления имеет две основные функции:

Защитную функцию (или функцию безопасности): пределы давления, отключение в случае чрезмерно низкого или высокого давления в системе.

Контролирующую функцию: цикличная работа компрессора, цикличная работа вентилятора и откачка.

Существует два наиболее распространенных реле давления:

Одиночное реле: Как реле низкого давления, так и реле высоко давления.

Сдвоенное реле давления: Реле низкого и высокого давления находятся в одном корпусе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое реле давления/безопасности?

Компрессоры часто должны быть защищены от слишком высокого давления конденсации и слишком низкого давления всасывания. Это может быть достигнуто, путем использования двух одиночных реле или одного сдвоенного. Существует целый ряд различных версий исполнения реле. Здесь показана простая версия. Реле высокого и низкого давления объединены в одном корпусе. Два сильфона действуют на механизм между ними. Если давление достигает "высокой" уставки, реле размыкает контакты A и C. Если давление падает ниже "низкой" уставки, реле также разомкнет контакты A и C.

 

 

 

 

Маслоотделитель

 

Горячий парообразный хладагент выходит из компрессора, унося с собой масло. В некоторых случаях количество чрезмерно, и масло не возвращается в компрессор.

Для предотвращения этого, мы используем маслоотделитель, чтобы отделить масло от хладагента и возвратить его в компрессор.

 

 

Маслоотделитель сконструирован таким образом, что позволяет отделять масло от горячего газа и имеет контрольный механизм для возвращения масла в картер компрессора.

Маслоотделитель защищает компрессор от масляного голодания.

Маслоотделитель защищает холодильную систему от залегания масла в нежелательных местах, тем самым снижая эффективность.

 

 

Функция

Масло отделяется от парообразного хладагента со стороны нагнетания.

Фильтр предотвращает утечку масла в холодильную систему.

Масло собирается на дне маслоотделителя.

Когда уровень масла возрастает, поплавок открывает игольчатый клапан и позволяет маслу вернутся обратно в картер компрессора.

Когда уровень масла уменьшается, поплавок опускается и закрывает клапан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фильтр-осушитель

 

Внутри холодильной системы могут оказаться посторонние вещества, такие как вода, оксиды металлов и грязь, которые могут снизить эффективность работы системы или привести к её остановке.

Мы используем фильтр-осушитель для того, чтобы удалить посторонние вещества из хладагента, позволяя системе работать более эффективно.

 

 

 

 

Фильтр-осушитель используется для защиты холодильной системы, путем захвата вредных веществ.

Фильтр-осушитель предотвращает образование льда на клапанном узле расширительного клапана, так как удаляет частицы воды из хладагента.

Он также может удалить другие твердые загрязняющие вещества, материалы коррозии и кислоту.

Фильтр-осушитель сводит к минимуму возникновение химических реакций в системе, путем удаления посторонних частиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотровое Стекло

 

Теперь мы установим смотровое стекло, которое может использоваться как для определения уровня жидкости, так и для определения наличия влаги в системе после фильтра-осушителя.

 

 

 

Смотровое стекло показывает наличие влаги в хладагенте.

Как правило устанавливается после фильтра-осушителя.

Цветовой индикатор внутри смотрового стекла показывает уровень влагосодержания.

Зеленый - Нет опасного количества влаги в хладагенте.

Желтый - Содержание влаги слишком высокое в жидкостной линии перед расширительным клапаном.

Если вы видите пузыри в смотрорвом стекле, это может означать следующее:

1. Падение давления на фильтре-осушителе слишком высокое, что может быть связано с его засорением.

2. Отсутствие переохлаждения.

3. Недостаточный уровень хладагента во всей системе.

Примечание: Фильтр-сушитель требует замены, если индикатор смотрового стекла желтый, это означает, что содержание влаги слишком высокое, либо при наличии в смотровом стекле пузырей в нормальном режиме работы - падение давления на фильтре- осушителе слишком высокое.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запорный клапан / Шаровый клапан

 

Что нам необходимо сделать, если мы хотим изолировать компоненты/управляющие устройства в целях проведения диагностики системы?

Мы должны перекрыть холодильный контур и быть готовыми изолировать компоненты. Для этих целей мы используем запорный клапан или шаровый клапан.

 

 

Ручные двухпозиционные двунаправленные запорные клапаны используются в жидкостных, всасывающих и нагнетательных линиях холодильных систем.

Они используются для перекрытия холодильного контура чтобы упростить диагностику ситемы и замену компонентов.

Они изолируют части холодильной системы для сервисного обслуживания, диагностики и измерения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Регулятор Давления

 

Регуляторы давления используются для контроля заданного давления в системе, чтобы сделать работу системы более эффективной при различных условиях.

Первый из трех основных типов регуляторов давления - это регулятор давления в испарителе. Он будет поддерживать давление кипения на заданном уровне, даже если окружающие систему условия изменятся.

 

 

Регулятор давления в испарителе

 

 

Основное назначение реулятора давления кипения - это поддержание постоянного давление в испарителе, следовательно, он открывается и закрывается в соответствии с нагрузкой на испаритель.

Изменение давления на выходе регулятора не оказывает влияния на степень его открытия, так как регулятор давления кипения снабжен уравновешивающим сильфоном (площадь сильфона равна площади посадочного седла регулятора).

Регулятор давления кипения снабжен штуцером для манометра для настройки требуемого давления кипения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Регулирование давления конденсации

 

Регулятор давления конденсации и дифференциальный клапан обычно используются вместе на конденсаторах воздушного охлаждения для регулирования давления конденсации. Дифференциальный клапан начинает открываться, чтобы поддерживать давление в ресивере достаточно высоким, если регулятор давления конденсации закрывается и образует падение давления больше чем 1.4 бара. Вентилятор(ы) конденсатора ВКЛЮЧАЮТСЯ/ВЫКЛЮЧАЮТСЯ по сигналу реле давления.

 

 

 

      

Система регулирования давления конденсации состоит из регулятора давления конденсации и дифференциального клапана.

Регулятор давления конденсации регулирует давление в конденсаторе, поддерживая заданный уровень давления конденсации, даже в условиях низкой температуры окружающей среды.

Когда давление внутри конденсатора возрастает, клапан открывается, давление сбрасывается и давление внутри конденсатора падает, до тех пор пока клапан не закроется снова под действием усилия пружины.

Система регулирования давления конденсации обеспечивает защиту против отключения установки по низкому давлению всасывания, что в свою очередь вызвано слишком низким давлением конденсации.

Эта система может решить многие проблемы управления конденсатором в регионах с большими изменениями температуры окружающей среды, поскольку она гасит колебания давления, тем самым предотвращая проблемы.

 

 

Дифференциальный клапан

 

Дифференциальный клапан устанавливается на стороне нагнетания между нагнетательной линией и ресивером, для обеспечения определенного давления в ресивере.

Благодаря силе пружины внутри, клапан начинает открываться при перепаде давления в 1.4 бара и полностью открывается при перепаде давления в 3 бара. Клапан открывается по мере возрастания величины падения давления на клапане.

 

     

 

 

Система Регулирования Давления Конденсации - Как она работает?

 

Теперь, давайте посмотрим, как система регулирования конденсации работает. Если температура наружного воздуха падает, давление в конденсаторе также падает.

Затем:

1.Реле давления отключает вентилятор(ы), чтобы поднять давление конденсации.

Если этого недостаточно,

2.Регулятор давления конденсации начинает закрываться.

В то время как давление конденсации начнет подниматься снова, скорее всего давление в ресивере тоже упадет, поскольку жидкость переместится на подпитку испарителя.

3. Регулятор давления конденсации близок к полному закрытию или полностью закрыт, перепад давления между нагнетательной линией горячего газа и ресивером достигает 1.4 бара и дифференциальный клапан (NRD) начинает открываться, поднимая, тем самым, давление в ресивере.

 

Основной целью автоматизации системы, является оптимизация производительности холодильной системы путем:

 

•         регулирования впрыска жидкого хладагента в испаритель, путем использования расширительного клапана

 

•         компенсации изменения уровня жидкости в конденсаторе, за счет использования ресивера

 

•         регулирования температуры холодильной камеры/среды, за счет использования термостатов

 

•         регулирования подачи жидкого хладагента в испаритель, путем использования соленоидного клапана.

 

•         защиты системы против низкого или высокого давления, за счет использования предохранительных устройств

 

•         минимизации циркуляции масла через всю  систему, путем использования маслоотделител

 

•         избежать повреждения из-за влаги и загрязнений внутри системы, используя фильтры-осушители

 

•         избежать перезаправки или недозаправки системы хладагентом и проверить состояние хладагента, используя смотровые стекла

 

•         минимизация времени сервисных работ, с помощью запорных или шаровых клапанов

 

•         поддержание температуры и давления в системе, как на стороне низкого давления, так и на стороне высокого давления, с помощью регуляторов давления

 

•         Повышение эффективности системы, путем использования расширительных клапанов, маслоотделителя, и регулятора давления конденсации.