Автоматизация холодильной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

В наши дни для процесса производства во многих отраслях необходимо соблюдение определенных условий: температурный режим, влажность, скорость циркуляции воздуха и давление. Со времён появления первых холодильных машин существенно расширилась область их применения: от бытовых холодильных камер и кондиционеров до промышленных холодильных установок глубокого холода и охлаждающих систем космических станций. Соответственно велик и диапазон температур: от температур окружающей среды до температур близких к абсолютному нулю -273,15оС. В пищевой холодильной промышленности область температур использует диапазон от положительных значений температур до температур близких к -160оС.

Холодильные машины применяют в пищевой, мясомолочной промышленности и в сельском хозяйстве для замораживания и хранения пищевых продуктов, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности; в металлургической промышленности для термической обработки сталей, в горной промышленности при прохождении неустойчивых грунтов, в рефрижераторном транспорте и в радиоэлектронике, а также в научных целях.

В пищевой промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов и именно из-за недостаточного еще использования холода в мире теряется до 40% произведенных пищевых продуктов.

В основе применения холода для различных производственных целей лежит тот факт, что многие физические, химические, биологические и другие процессы протекают при низких температурах, существенно отличаясь от того, как они осуществляются при обычных условиях. Большинство этих процессов при низких температурах замедляется, а некоторые из них (например, жизнедеятельность отдельных видов бактерий) прекращаются.

Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи, т.е. комплекса технических средств, обеспечивающих непрерывное воздействие низких температур на скоропортящиеся продукты, начиная с момента их производства (или заготовки) до их потребления.

Создание непрерывной холодильной цепи связано с использованием разнообразных холодильных предприятий - холодильников и организацией связи между ними.

Холодильник - это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильники имеют характерные особенности. В них обрабатываются и хранятся продукты, требующие для своего сохранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определенной относительной влажности. А в некоторых случаях - заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды. Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений и разработки методов устранения вредных последствий этого явления.

Большой объем перемещаемых грузов, и необходимость быстрой их разгрузки требуют широкого применения транспортных средств.

К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.

Холодильники можно классифицировать по назначению. Каждый тип холодильника имеет свои особенности, которые приходится учитывать при проектировании и эксплуатации. Эта классификация наиболее полно отражает особенности работы холодильников и их оборудования.



1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

Расчет и подбор воздухоохладителей

Тепловая нагрузка на камерное оборудование в камере №2, равная сумме теплопритоков в камеру, определена ранее и составляет ?Qоб. = 21607 Вт. Принимаем, что охлаждение осуществляется с помощью воздухоохладителей.

Требуемая площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителей Fвоз, м2, рассчитывается по формуле [1, с.120]:

Fвоз. = , (4.1)

где k - коэффициент теплопередачи воздухоохладителей, Вт/(м2• К);

И - средний температурный напор между циркулирующим воздухом и кипящим хладагентом, К, принимаем 7 - 10 К.

При значениях температурного напора, отличающегося от 10 К, коэффициент теплопередачи умножить на поправку (Иво. /10) 0,22.

Fвоз = = 177.1

Воздухоохладители размещаем вдоль балок, следовательно, в данной камере можно разместить 4 потолочных воздухоохладителей. Принимаем к установки 4 подвесных воздухоохладителя марки ADHN 051C/17 (Гюнтнер-Иж). Общая площадь теплопередающей поверхности подвесных воздухоохладителей составляет F = 4• 50,9=203,6 мІ, с небольшим запасом по сравнению с требуемой.

Остальной расчет воздухоохладителей аналогичен, данные по остальным камерам свожу в табл. 1.

Таблица 1 - Камерное оборудование

№ камеры	Температура камеры	Нагрузка на оборудование, Вт	Марка воздуоохладителя	Требуемая площадь пов-ти теплообмена Fвоз, м2	Принятая площадь пов-ти теплообмена Fприн, м2	количество
1	2	3	4	5	6	7
2	-3	179130	IADHN 066C/37Е	1468,2	1470	6
3	-1	29840	IADHN 051C/210Е	244,6	293,2	4
4	-20	21607	IADHN 051C/17Е	177,1	203,6	4
5	-20	20756	IADHN 051C/17Е	170,2	203,6	4
6	-20	21756	IADHN 051C/17Е	178,3	203,6	4

Техническая характеристика воздухоохладителей представлена в табл. 1.

Рабочий процесс холодильной установки характеризуется температурами кипения t0, конденсации tk, всасывания пара на входе в компрессор tвс.

Температуры кипения определены ранее [с.24]: t0= -100С, t0= -300С.

Температура конденсации

Для этого сначала определим температуру по мокрому термометру tмт, 0C. Она определяется по i-d диаграмме.

tмт= 260С (при tлр=300С и =53%),

где tлр - летняя расчетная температура для данного города,0С;

- влажность, % [2, с.6].

В установках с испарительным конденсатором температуру конденсации принимают в зависимости от температуры наружного воздуха по смоченному термометру (tмт) и плотности теплового потока (qf). Оптимальное значение qf =2,3 кВт [1, с.182]: tк = 370С.

Температура пара на всасывании в компрессор

Температура пара на всасывании в компрессор tвс, 0C в аммиачных холодильных машинах с одноступенчатым компрессором рассчитывается по формуле [1, с.182]:

tвс=t0 + (5-15)0C, (4.2)

t0= -100С tвс=-10 + 10= 0

Определение параметров узловых точек цикла

Построение производится в диаграмме i-lgP или s-T, рис. 1.1. Параметры узловых точек заносятся в табл. 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика воздухоохладителей

Таблица 3 - Параметры узловых точек цикла

Номер точки	Температура t, 0C	Давление P, МПа	Энтальпия i, кДж/кг	Уд. объем , м3/кг
1''	-10	0,29	1669	0,4188
1	0	0,29	1697	0,4192
2	117	1,42	1933	0,1267
3'	37	1,42	596	-
4	-10	0,29	596	0,073

Рис. 1 - Цикл одноступенчатой холодильной машины (-100С)

Определяем удельную холодопроизводительность q0, кДж/кг, по формуле [2, с.95]:

q0=i1”-i4,

q0=1669-596=1073

Определяем удельную работу сжатия в компрессоре l, кДж/кг, по формуле [2, с.95]:

l=i2-i1,

l=1933-1697=236

Удельная тепловая нагрузка на конденсатор qк, кДж/кг, определяется по формуле [2, с.95]:

qк=i2-i3',

qк=1933-596=1337



Определяем массовый расход циркулирующего хладагента МТ, кг/с, требуемый для отвода теплопритоков по формуле [2, с.95]:

Мт=,

где Q2Т - требуемая холодопроизводительность компрессора, кВт.

МТ==0,19

Определяем требуемую теоретическую объемную производительность компрессора VT, м3/с, по формуле [2, с.96]:

VT=,

где - удельный объем всасываемого пара, м3/с;

- коэффициент подачи компрессора, определяемый в зависимости от отношения давлений РК/Р0 принимаемого по графикам [2, с.97].

На основании полученного значения VT по каталогу или таблицам подбирают агрегат или комплексную холодильную машину с компрессорами, объемная подача которых VКМ на 20-40% больше требуемого VT, что обеспечивает работу компрессора с коэффициентом рабочего времени b=0,8-0,6.

РК/Р0=1,42/0,29=4,9,

=0,79, VТ==0,1



Подбираем винтовой компрессорный агрегат SAB 110SM [“York Refrigeration”].

Характеристика:

Теоретическая объемная производительность компрессора

VКМ =364 м3/час = 0,102 м3/с,

скорость вращения двигателя nэл=2960 об/мин,

габаритные размеры (длина, ширина, высота) -2200Ч1420Ч1405 мм,

масса (без электродвигателя) - 1150 кг.

Определяем действительный массовый расход хладагента в компрессоре МКМ, кг/с, по формуле [3, с.8]:

МКМ=VKM,

МКМ==0,19

Определяем действительную холодопроизводительность компрессора QД, кВт, по формуле [2, с.98]:

QД=МКМ·q0,

QД=0,19·1073=203.8

Определяем теоретическую мощность сжатия NТ, кВт, по формуле [2, с.98]:

NT=MKM·l,

NТ=0,19·236=44.84



Рассчитываем действительную мощность сжатия Ni, кВт, по формуле [2, c.98]:

Ni=NT/I,

где I - индикаторный КПД компрессора (выбирается по графику) [4, с.478].

I =0,6,

NI=44.84/0,6=74.7

Находим мощность на валу компрессора Ne, кВт, по формуле [2, с.98]:

Ne=Ni/мех,

где мех - механический КПД компрессора (выбирается по графику) [4, с.478].

мех=0,92,

Ne=74,7/0,92=81,23

Определяем электрическую мощность, т.е. мощность, потребляемую электродвигателем из сети Nэ, кВт, по формуле[2, с.99]:

Nэ=Ne/эп,

где эп - КПД электродвигателя (эп=0,85-0,9).

Nэ=81,23/0,9=90,25



Тепловая нагрузка на конденсатор QКД, кВт, по формуле [2, c.98]:

QКД=· (i2-i3') (4.14)

QКД=0,102·(1933-596)=135,04

Определение параметров узловых точек цикла на t0=-400С. Построение производится в диаграмме i-lgP или s-T, рис. 1.2. Параметры узловых точек заносятся в табл. 2.

Рис. 2 - Цикл двухступенчатой холодильной машины с одноступенчатым винтовым компрессором (-300С)

Таблица 4 - Параметры узловых точек цикла

Номер точки	Температура t, 0C	Давление P, МПа	Энтальпия i, кДж/кг	Уд. объем , м3/кг
1	-27	0,084	1666	1,4
1"	-30	0,084	1630	1,32
2	75	0,345	1868	0,47
3	40	0,345	1787	0,421
4м	90	1,42	1865	0,116
4'	37	1,42	596	-
5	0	0,345	596	0,043
6	5	1,42	456	-
7	-37	0,084	456	0,198
8	5	0,345	1703	0,364

Определяем удельную холодопроизводительность q0, кДж/кг, по формуле [4, c.113]:

q0=i1''-i7,

q0=1630-456=1174

Определяем массовый расход пара,который потом поступает в камеру всасывания компрессора GIa, кг/с, по формуле [4, с.113]:

GIa=Q2T/q0,

GIa =555,1/1174=0,47

Массовый расход пара на второй стадии сжатия определяем из теплового баланса GIIa, кг/с [4, с.113]:

GIIa = GIa ,

GIIa =0,47=0,52

Определяем “дозарядку” компрессора ДG, кг/с, по формуле [4, с.113]:

ДG= GIIa - GIa, (4.18)

ДG=0,52-0,47=0,05



Определяем требуемую теоретическую объемную производительность компрессора VT, м3/с, по формуле [4, с.113]:

VT=,

где - удельный объем всасываемого пара, м3/с;

- коэффициент подачи компрессора, определяемый в зависимости от отношения давлений РК/Р0, принимаемого по графикам [4, с.462].

На основании полученного значения VT по каталогу или таблицам подбирают агрегат или комплексную холодильную машину с компрессорами, объемная подача которых VКМ на 20-40% больше требуемого VT, что обеспечивает работу компрессора с коэффициентом рабочего времени b=0,8-0,6.

РК/Р0=1,42/0,084=16,9,

=0,68, VТ=

Подбираем винтовой компрессорный агрегат SAB 202 SF [“York Refrigeration”] 2 шт.

Характеристика:

Теоретическая объемная производительность компрессора

VКМ =2218 м3/час = 0,616 м3/с,

скорость вращения двигателя nэл=3350 об/мин,

габаритные размеры (длина, ширина, высота) -3250Ч1905Ч1915 мм,

масса (без электродвигателя) - 3620 кг.

Определяем действительный массовый расход хладагента в компрессоре МКМ, кг/с, по формуле [4, с.113]:



МIКМ= =0,59,

МIIКМ= =0,66

Определяем теоретическую мощность Nт, кВт, по формуле:

1 этап NIт=0,59• (1868-1666)=119,18,

2этап NIIт=0,66• (1865-1787)=51,48

Определяем индикаторную мощность Ni, кВт, по формуле:

==0,69,

NIi=119,18/0,69=172,72,

NIIi=51,48/0,69=74,6

Рассчитываем эффективную мощность Nе, кВт, по формуле:

==0,89,

Nе=(172,72+74,6)/0,89=277,88

Действительная нагрузка на конденсатор QКД, кВт, определяется по формуле:

QКД= 0,59·(1865-596)= 748,71

Расчет и подбор конденсаторов.

Тип конденсатора следует выбирать в зависимости от условий водоснабжения и качества воды с учетом климатических данных района местонахождения холодильника.

Необходимую площадь поверхности теплопередачи конденсатора FК, м2, определяем по формуле [1, с.187]:

FК=,

где УQK - суммарная тепловая нагрузка на конденсатор, кВт;

qF - плотность теплового потока в конденсаторе, кВт/м2 (1, с.188);

FК=(135+748.7)/3=294.6

Подбираем 2 испарительнх конденсаторa: МИК2-200-Н [1, с.190].

Характеристика:

Охлаждаемая поверхность 211,0 м2,

номинальный тепловой поток 547 кВт,

расход воздуха 36000 м3/час,

расход воды 56 м3/час,

мощность электродвигателя 4,4 кВт,

габариты (длина, ширина, высота) 3880Ч2530Ч2600 мм.

Подбор вспомогательного оборудования.

Маслоотделитель.

Маслоотделитель подбирается по диаметру нагнетательного патрубка, который должен быть не меньше нагнетательного от компрессора трубопровода, и скорости < 1 м/с; или по диаметру сосуда.

Диаметр маслоотделителя D, м, определяется по формуле [1, с.193]:

D=, (4.21)



где G0Д - действительный массовый расход, кг/с;

vH - удельный объем хладагента на нагнетании, м3/кг;

[] - допустимая скорость хладагента, м/с.

D=

Выбираем вертикальный, барботажного типа маслоотделитель: 150ОММ [1, с.193].

Характеристика: размеры (диаметр, высота) 800Ч2700мм, вместимость 1,14 м3, масса 520 кг.

Циркуляционные ресиверы.

Циркуляционные ресиверы выбираются в зависимости от емкости испарительной системы, вида подачи, рабочего заполнения ресивера. Затем ресиверы, выполняющие функцию отделителя жидкости, проверяют на возможность выполнения этой функции. Ёмкость ресивера VРЦЗ, м3, определяется по формуле [1, с.177], при нижней подаче жидкого аммиака:

VРЦЗ=3·[VНТ+0,5·VВО+0,3·VВТ], (4.22)

где VНТ - внутренний объем нагнетательного трубопровода насоса, м3, определяем по формуле [1, с.176]:

VНТ=0,04·Vво,

VВТ - вместимость всасывающего трубопровода насоса, м3, определяем по формуле [1, с.177]:

VВТ=0,06·Vво, (4.24)



VВО - геометрическая емкость воздухоохладителей, м3.

для t0 = - 10 0С

VНТ=0,04·0,516=0,0206,

VВТ=0,06·0,516=0,0309,

VРЦЗ=3·[0,0206+0,5·0,516+0,3·0,0309]=0,863

Подбираем горизонтальный циркуляционный ресивер: РЦЗ-1,25 [1, с.179].

Характеристика

Размеры (диаметр, длина) 1020Ч2090 мм,

высота 830 мм,

вместимость 1,25 м3,

масса 940 кг.

Скорость движения пара в ресивере wП, м/с, не должна превышать допустимое значение wД, м/с, которое равно для горизонтальных ресиверов [1, с.179]:

wД.Г.=2·wО.К.·lР/DР,

где wО.К. - скорость осаждения капель хладагента, [wО.К.=0,5 м/с];

lР - расстояние между патрубками ресивера, м;

DР - внутренний диаметр ресивера, м.

Для аммиачных холодильных установок wД.Г.=1 м/с.

Скорость движения пара в ресивере wП, м/с, определяем по формуле [1, с.179]:

wП =VП/SP,



где VП - объемный расход пара через ресивер, м3, определяемый по зависимости [1, с.179]:

VП=GКМ·v”ВС,

где GКМ - массовая подача компрессоров всасывающих пар из этого ресивера, кг/с;

v”ВС - удельный объем сухого насыщенного пара при температуре кипения, м3/кг;

SР - площадь сечения аппарата, по которому движется пар, м2, равна [1, с.179]: SР=р·DР/8.

wП=<1

для t0 = - 30 0С

Ёмкость ресивера VРЦЗ, м3, определяется по формуле:

VРЦЗ=3·(0,0206+0,5·1,398+0,3·0,08388) =0,744

Скорость движения пара в ресивере wП, м/с, определяем по формуле:

wП =<1

Т.к скорость движения пара в ресивере превышает допустимое значение принимаем ресивер большего диаметра.

Подбираем горизонтальный циркуляционный ресивер: РЦЗ-4,0 [1, с.179].



Характеристика

Размеры (диаметр, длина) 1220Ч3090 мм,

высота 2140 мм,

вместимость 4,0 м3,

масса 1950 кг.

Линейный ресивер.

Определяем емкость линейного ресивера VЛР, м3, по формуле [1, с.178], при верхней подаче жидкого хладагента:

VЛР=0,3·УVВО,

VЛР=0,3·1,914=0,465 м3

Подбираем линейный ресивер: РЛД-1,25 [1, с.180].

Характеристика

Размеры (диаметр, длина) 1020Ч2100 мм,

вместимость 1,25 м3,

масса 940 кг.

Дренажный ресивер.

Камера №4 имеет самую большую емкость воздухоохладителей по сравнению с остальными.

Объем дренажного ресивера VДР, м3, выбираем таким образом, чтобы при условии заполнения не более чем на 80% он вместил жидкий аммиак из любого аппарата или наиболее аммиакоемких воздухоохладителей охлаждаемого помещения, определяем по формуле [1, с.178]:

VДР =1,4·Vmax,

VДР =1,4·0,408=0,571

Подбираем дренажный ресивер: 0,75РД [1, с180].

Характеристика

Размеры (диаметр, длина) 600Ч3000 мм,

вместимость 0,8 м3,

масса 340 кг.

Воздухоотделитель.

Принимаем автоматические воздухоотделители АВ-4.

Аммиачные насосы.

Подбор насосов осуществляем по объемной подаче и напору.

Определяем объемную подачу насоса V, м3/с, по формуле [1, с.194]:

,

где - тепловая нагрузка на камеры, кВт;

- кратность циркуляции жидкого хладагента;

- удельный объем жидкого хладагента, м3/кг;

- удельная теплота парообразования, кДж/кг.

для t0 = - 100С

Подбираем насос: ЦНГ-70М-1 +1 резервный

Характеристика

Подача 8 м3/ч,

напор 19-15 м,

мощность 2,8 кВт.

для t0 = - 300С

Подбираем насос: ЦНГ-12,5/50-4-5 +1 резервный

Характеристика

Подача 12,5 м3/ч,

напор 50 м,

размеры 755Ч420Ч340 мм

Водяные насосы.

Подбор насосов осуществляем по объемной подаче и напору.

Определяем объемную подачу насоса V, м3/час, по формуле [1, с.194]:

,

где - подача воды в i-е оборудование, м3/час.

Подбираем 2 насоса: К100-80-60 +2 резервных

Характеристика

Подача 100 м3/ч,

напор 32 м,

мощность 15 кВт,

размеры 1325Ч515Ч525 мм,

масса 445 кг.

Маслосборник.

Перепуск масла из компрессоров и аппаратов осуществляется с помощью маслособирателей, число которых определяется числом, размерами и расположением обслуживаемых аппаратов.

Подбираем маслособиратель 60МЗС [2, с.137].

Характеристика:

Размеры (DЧS) 325Ч9 мм,

Высота 1280 мм,

Вместимость 60 л,

Масса 85 кг.

Расчет трубопроводов.

Определяем диаметр общего нагнетательного трубопровода dНГ.О, м, по формуле:

, (4.31)

где УV·GД - произведение действительного массового расхода хладагента на удельный объем в точках 2 по диаграмме;

w - скорость движения хладагента (25 м/с).

Принимаем стальную бесшовную трубу DУ=100 мм.

Диаметр всасывающего трубопровода dВС, м, для температур кипения: t = -10°С, рассчитывается по формуле (4.30):

Принимаем стальную бесшовную трубу DУ=50 мм.

t = -30°С, рассчитывается по формуле (4.30)

Принимаем стальную бесшовную трубу DУ=200 мм.

Подбор скороморозильного аппарата.

СМА подбираем по суточной производительности. Принимаем 3 СМА марки АСМП-17 работающий на R22.

Характеристика аппарата

Производительность т/с 17

Емкость по холодильному агенту л. 410

Размеры дЧшЧв мм. 3840Ч1930Ч2245

Масса кг. 4000

2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

На данном холодильном предприятии реализована насосно-циркуляционная схема непосредственного охлаждения с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения. В качестве холодильных машин приняты два винтовых компрессорных агрегата: SAB 110 SM (to= -10С) и SAB 202 SF (to= -30С), SAB 202 работает по схеме «экономайзер». Агрегаты обеспечивают поддержание в камерах двух температур кипения: to= -10С, to= -30С. В состав агрегатов входят:

Винтовой компрессор SAB с запорными вентилями.

Масляный фильтр, поплавковое реле расхода масла, нагнетательная труба и переливной клапан, которые встроены в сам компрессор.

Маслоотделитель с низкой величиной уноса масла.

Маслосборник для масла с нагревательным элементом.

Система управления и текущего контроля Unisab II.

Запорный клапан и обратный клапан на стороне всасывания.

Запорный клапан на стороне нагнетания.

Сервисные клапаны.

Маслоохладитель, охлаждаемый хладагентом.

Клапан, регулирующий температуру масла.

В агрегате SAB 202 - «экономайзер».

В схеме применяется в качестве рабочего холодильного агента R717. Жидкий аммиак кипит в приборах охлаждения, из которых парожидкостная смесь возвращается в циркуляционный ресивер РЦЗ, откуда сухой пар отсасывается винтовым агрегатом, сжимается до давления конденсации и нагнетается в общий маслоотделитель, затем в испарительный конденсатор. В агрегате SAB 202 (to= -30 С) для охлаждения масла, используют жидкий аммиак, подаваемый в маслоохладитель из линейного ресивера и кипящий в нем при промежуточном давлении. Пар с промежуточной температурой кипения всасывается тем же компрессором, работающим по схеме «экономайзер». В конденсаторе происходит конденсация аммиака. Образовавшаяся жидкость с конденсатора сливается в линейный ресивер, откуда жидкий аммиак направляется к коллектору регулирующей станции. Далее жидкий R717 поступает в циркуляционный ресивер РЦЗ, где происходит разделение парожидкостной смеси. Пар отсасывается компрессором, а жидкость собирается в нижней зоне сосуда, откуда забирается насосом и подается через жидкостной коллектор в камерные приборы охлаждения.

Из общего маслоотделителя выпуск масла осуществляется через маслосборник, куда сливается масло из других аппаратов (циркуляционных, дренажного и линейного ресиверов).

Для удаления из холодильной системы неконденсирующихся газов, скапливающихся в конденсаторе, линейном ресивере в схеме установлен воздухоотделитель АВ-4.

Для проведения оттаивания камерных приборов охлаждения предусмотрены дренажный и оттаивательный коллекторы, а в машинном отделении установлен дренажный ресивер. Опорожнение дренажного ресивера после проведения процесса оттаивания осуществляется с помощью центробежных насосов прямо в испарительную систему.

Приборы охлаждения (аммиачные воздухоохладители АВП) подвешены на кронштейны крепления под потолок.

Оттайка приборов охлаждения осуществляется с использованием тэнов, которые идут в комплекте с воздухоохладителями.

Винтовые компрессорные агрегаты, емкостные аппараты размещены в машинном отделении, испарительный конденсатор - на улице. Приборы охлаждения размещены непосредственно в камерах холодильника.

3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В современной технике под автоматизацией понимают комплекс технических мероприятий, частично или полностью исключающих участие людей в том или ином технологическом процессе. Говоря об автоматизации холодильных машин и установок, обычно имеют в виду автоматизации их работы в период эксплуатации.

Автоматизацию холодильных машин и установок осуществляют в целях повышения их экономической эффективности и обеспечения безопасности работы людей. Повышение экономической эффективности достигается вследствие уменьшения эксплуатационных расходов и затрат на ремонт оборудования, а безопасность эксплуатации - применением автоматических устройств защищающих установки от работы в опасных режимах.

Различают две степени автоматизации - полную и частичную.

При частичной автоматизации устройства автоматики управляют только некоторыми технологическими операциями. Поэтому требуется непрерывное обслуживание и наблюдение со стороны технического персонала.

При полной автоматизации устройства автоматики полностью управляют основными процессами, что позволяет отказаться от непрерывного обслуживания. Обслуживание может быть периодическим (один раз в сутки, в неделю, и т. д.) или по необходимости с участием персонала.

Обоснование выбора схемы автоматизации

Холодильная установка обслуживает три температуры кипения: t1 = -10°С, t2 = -30°С. На данном холодильном предприятии реализована насосно-циркуляционная схема непосредственного охлаждения с верхней подачей хладагента в приборы охлаждения. Автоматизация представлена для схемы «экономайзер». Винтовой агрегат обеспечивает поддержание в камере температуры кипения: t2 = -30°С.

Описание контролируемых параметров холодильной установки

Автоматизация компрессорного агрегата

В схеме холодильной установки установленный винтовой агрегат работает на температуру кипения t = -30°С. На компрессорном агрегате, работающем в режиме одноступенчатого сжатия, установлены следующие приборы в соответствии с назначением:

Аварийная защита, предусматривающая аварийное отключение компрессора:

При чрезмерном повышении давления нагнетания;

При чрезмерном понижении давления всасывания;

При превышении допустимой температуры нагнетания;

При недостаточном давлении масла в системе смазки компрессора.

В систему автоматической защиты компрессора подключены датчики предельно-допустимого уровня в циркуляционном ресивере.

Через систему управления компрессора осуществляется пуск и остановка компрессора по сигналам от датчиков температуры, установленных на жидкостном трубопроводе от циркуляционного ресивера до насоса и в охлаждаемых помещениях.

Кроме того, необходимо предусматривать возможность регулирования производительности компрессора в зависимости от изменения температуры жидкого хладагента или воздуха в камерах, регистрируемыми вышеописанными датчиками температуры и давления.

При работе компрессора обязательно контролируются следующие параметры:

Давление и температура хладагента на всасывании в компрессор (11; 15; 16);

Давление и температура на нагнетании компрессора (10, 14; 13; 17);

Давление масла в системе смазки компрессора (8-9).

Приборы, контролирующие указанные выше параметры, устанавливаются по месту (на приборном щите компрессора). Для обеспечения централизованного управления несколькими компрессорами и для облегчения крупных холодильных установок рекомендуется местные приборы дублировать датчиком с электрическим выходом, с целью вывода показаний на центральный щит управления. На центральный щит управления выводится также вся исполнительная, предупредительная и аварийная сигнализация, причем аварийная сигнализация на ряду со световой обязательно должна дублироваться звуковой.

Автоматизация циркуляционного ресивера

На защитном циркуляционном ресивере устанавливаются следующие приборы:

? от превышения предельно допустимого уровня в ресивере предусмотрены два дублирующих друг друга реле уровня, включенные в схему автоматической защиты компрессора (аварийная сигнализация) (18, 19);

? от повышенного заполнения циркуляционного ресивера установлено реле уровня (предупредительная сигнализация) (20);

? реле уровня рабочего заполнения ресивера управляет закрытием и открытием электромагнитного вентиля, установленного на линии жидкого хладагента (21);

Автоматизация дренажного и линейного ресиверов

На дренажном и линейном ресиверах устанавливаются датчики уровня, контролирующие верхний и нижний уровни заполнения сосуда, а также приборы, показывающие давление (38, 39, 40, 41, 42, 43, 45).

Автоматизация аммиачного циркуляционного насоса

Герметичные циркуляционные насосы имеют систему автономного охлаждения жидким аммиаком. Для безопасной работы насоса, охлаждаемая рубашка насоса должна быть всегда заполнена жидким аммиаком. Это контролируется датчиком уровня (24), установленного на линии, соединяющей охлаждающую рубашку насоса с паровой частью ресивера. Для того чтобы жидкость из охлаждающей рубашки не перетекала в ресивер на линии, их соединяющей, за датчиком уровня устанавливают регулирующий вентиль или диафрагму. Для безопасной работы насоса необходимо, чтобы разность давлений жидкости на всасывании в насос и на нагнетании была не менее паспортной величины, что контролируется двухпозиционным реле давления (26-27). Значения этих давлений должны контролироваться с помощью показывающих приборов давления, установленных на соответствующих трубопроводах. При снижении уровня жидкости в охлаждающей рубашке насоса или понижения перепада давлений автоматически отключается насос и подается сигнал на аварийную сигнализацию. Включение насоса блокируется с системой пуска компрессора. Компрессор не может быть запущен до пуска насоса.

Автоматизация водяного насоса

Водяной насос должен иметь защиту от срыва потока, что контролируется реле разности давлений (34), датчики которого установлены на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. На нагнетательном трубопроводе установлен датчик показывающего прибора давления (33).

Автоматизация испарительного конденсатора

На испарительном конденсаторе устанавливаются следующие приборы:

? реле температуры (35), контролирующее температуру воды идущей на охлаждение хладагента и управляющее пуском и остановкой электродвигателей вентиляторов конденсатора (37);

? реле уровня (68), контролирующее добавку свежей воды в конденсатор и управляющее закрытием и открытием электромагнитного вентиля, установленного на трубопроводе, свежей воды(67);

? приборы, показывающие давление (29, 31).

Автоматизация маслоотделителя и маслосборника

На маслоотделителе и маслосборнике устанавливаются только приборы показывающее давление (46, 47).

Автоматизация приборов охлаждения

Для поддержания требуемой температуры воздуха в помещении используется индивидуальное питание приборов охлаждения. В данной схеме подача жидкого хладагента в приборы охлаждения осуществляется с помощью электромагнитных вентилей по сигналам от установленных в помещениях датчиков температуры (52). Давление (температура) кипения поддерживается постоянной в циркуляционном ресивере. Для этой цели на жидкостной линии от циркуляционного ресивера до насоса устанавливается датчик температуры (23), по сигналу которого система управления компрессором производит изменение производительности.

Описание схемы автоматизации

Термореле (KP63) контролирует температуру воздуха в камерах, сигнал регулирования заполнения жидким хладагентом приборов охлаждения (позиции 52,) через электромагнитные вентили (позиции 54, 58).

Термореле (KP81) контролирует температуру нагнетания, сигнал автоматической защиты (позиция 12).

Реле низкого давления KP1A (позиция 11) контролирует давление всасывания, сигнал защиты при понижении давления всасывания ниже допустимого значения.

Реле высокого давления KP5A (позиция 10) контролирует давление нагнетания, сигнал защиты при чрезмерном повышении давления.

Реле низкого давления ДЕМ 105-02 контролирует давление нагнетания водяного насоса (позиция 34), сигнал защиты при понижении давления нагнетания.

Реле уровня SV 1 регулирует уровень жидкого хладагента в циркуляционном ресивере (позиции 18, 19), сигнал защиты при достижении предельного уровня заполнения сосуда.

Реле уровня SV 1 регулирует уровень жидкого хладагента в циркуляционном ресивере (позиция 21), сигнал регулирования заполнения путем закрытия или открытия электромагнитного вентиля (позиция 23).

Реле уровня SV 1 регулирует уровень заполнения жидким хладагентом линейного ресивера (позиции 39, 40), сигнал защиты при достижении нижнего или верхнего уровней.

Реле уровня SV 1 регулирует уровень заполнения жидким хладагентом дренажного ресивера (позиции 42, 43), сигнал защиты при достижении верхнего или нижнего уровней.

Перечень приборов контроля

Места установки приборов контроля, регулирования, защиты их марки характеристики и уровни установки сведены в таблицу 5.

скороморозильный аппарат маслоотделитель воздухоохладитель

Таблица 5 - Перечень приборов контроля

Поз.	Место установки	Наименование прибора	Характеристика	Уровень прибора или уровень установки
6	В системе подачи жидкого аммиака в маслоохладитель	Соленоидный вентиль EVRS 3	-40 ч 105°С	-30
7	В системе смазки компрессора	Реле температуры KP68	-5ч350C	300C
8-9	В системе смазки компрессора	Реле разности давлений MP55A	-0,1ч1,2 МПа	0,1 МПа
10	Нагнетательный трубопровод компрессора	Реле высокого давления KP5A	0,8ч3,2 МПа	1,42 МПа
11	Всасывающий трубопровод компрессора	Реле низкого давления KP1A	-0,09ч0,7 МПа	0,084 МПа
12	В системе охлаждения масла компрессора	Реле протока FQS-U30G	_____	________
13	Нагнетательный трубопровод компрессора	Реле температуры KP81	80ч1500C	900C
14	Нагнетательный трубопровод	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
15	Всасывающий трубопровод	Мановакууметр АМВУ-1	аммиак 0ч0,6 МПа	________
16	Всасывающий трубопровод	Термопара ТПК004	-40ч4000C	________
17	Нагнетательный трубопровод	Термопара ТПК004	-40ч4000C	________
18; 19; 20; 21	Циркуляционный ресивер	Реле уровня SV 1 РОС 501	-300C	предельный 80% повышенный70% рабочий 30%
22	Циркуляционный ресивер	Регулятор уровня PMFH 80-1	________	________
23	Циркуляционный ресивер	Мановакууметр АМВУ-1	аммиак 0ч0,6 МПа	________
24	Аммиачный насос	Реле уровня РОС 501	________	рабочий 10%
26-27	Аммиачный насос	Реле разности давлений MP55A	-0,1ч1,2 МПа	0,15 МПа
28	Аммиачный насос	Мановакууметр АМВУ-1	аммиак 0ч0,6 МПа	________
29	Конденсатор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
30	Конденсатор	Соленоидный вентиль EVRS 3	-40 ч 105°С	________
31	Конденсатор	Реле высокого давления KP5A	0,8ч3,2 МПа	1,42 МПа
33	Водяной насос	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
34	Водяной насос	Реле давления ДЕМ 105-02	0,02ч1МПа	0,2МПа
35	Водяной насос	Реле температуры KP68	-5ч350C	230C
36	Водяной насос	Реле протока FQS-U30G	_____	________
38	Линейный ресивер	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
39; 40	Линейный ресивер	Реле уровня SV 1	________	верхний 80% нижний 20%
41	Дренажный ресивер	Мановакууметр АМВУ-1	аммиак 0ч0,6 МПа	________
42; 43; 45	Дренажный ресивер	Реле уровня РОС 501	________	верхний 80% нижний 20%
44	Дренажный ресивер	Регулятор уровня PMFH 80-1	________	________
46	Маслоотделитель	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
47	Маслосборник	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
48	Регулирующая станция	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
49	Заправочная станция	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
50	Масляный коллектор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
51; 52	Воздухоохладители	Реле температуры KP63	-50ч-100C	-300C
54	Воздухоохладители	Соленоидный вентиль EVRS 3	-40 ч 105°С	________
55;	Паровой коллектор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
56;	Оттаивательный коллектор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
57;	Жидкостной коллектор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________
58;	Дренажный коллектор	Манометр АМУ-1	аммиак 0 - 2,5 МПа	________

Спецификация приборов и электроаппаратуры представлена в таблице 4.2.



Таблица 6 - Спецификация приборов и электроаппаратуры

Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
SK2,4	Датчик-реле температуры KP68	2
SK1,5,6	Датчик-реле температуры KP63	3
SK3	Датчик-реле температуры KP81	1
SТ1,2,	Контролер температуры EKC 101	2
SP1,4	Датчик-реле давления MP55A	2
SP2,5	Датчик-реле давления KP5A	2
SP3	Датчик-реле давления KP1A	1
SP6	Датчик-реле давления ДЕМ 105-02	1
FSA1,2	Датчик-реле протока FQS-U30G	2
SL1ч11	Реле уровня SV 1	11
TI1,2	Термопара ТПК004	2
PI1,5ч7,9ч21	Манометр АМУ-1	17
PI2ч4,8	Мановакууметр АМВУ-1	4
HL	Арматура сигнальная АС-220 с линзой зеленого цвета	26
HL	То же с линзой красного цвета	17
HL	То же с линзой желтого цвета	8
KS1	Реле времени пневматическое РВП-72-3221-00У4	1
NS1ч9	Пускатель нажимной вибростойкий ПНВ-3ОУ2	9
HA-1	Звонок громкого боя М3-1	1
HA-2	Сирена сигнальная ВСС-3	1
HS	Кнопка исп.2, черная КЕ-011УЗ	1
HS	То же красная	6



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Комарова Н.А. Учебное пособие часть I, книга 1,2 // Холодильные установки. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2006. - 237 с.

2. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. // Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 260 с.

3. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 223 с.

4. Тимофеевский Л.С. Холодильные машины. - СПб.: Политехника, 1997. - 992 с.

5. Богданов С.Н. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник Изд. 2-е доп. и перераб. «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1976. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru