Автоматическая защита и контроль работы холодильных установок.

Работа отдельных элементов судовой холодильной установки, таких как компрессор и его электродвигатель, конденсатор, трубопроводы, может протекать в условиях повышенных (пониженных) значений температуры и давления и при выходе их за допустимые значения приведет к поломке отдельного механизма или устройства и остановке работы холодильной установки. Поэтому предусматривают авто­матическую защиту, которая обес­печивает либо выключение ком­прессора или быстрое понижение величины этого параметра в случае возникновения аварийной ситуации (рис.5.33).

Рис. 5.33. Системы автоматической защиты.

Защита от повышения давления нагнетания(рис. 5.33,а).Чрезмерный рост давле­ния нагнетания возникает при пуске компрессора с закрытым на­гнетательным клапаном или наруше­нии процесса конденсации, связан­ного, например, с падением давления воды в системе охлаждения или пере­полнением конденсатора жидким хладагентом. Такое повышение дав­ления нагнетания может привести к пробою прокладок и нарушению герметичности систе­мы хладагента, разрушению аппаратов установ­ки или поломке компрессора.

Для защиты компрессора от по­вышенного давления на нагнетатель­ном трубопроводе устанавливают реле высокого давления до клапана нагнетания по ходу пара (рис. 5.33, а), которое настраивается в зависимо­сти от рода используемого хладаген­та.

В качестве защиты от высокого давления часто используется реле высо­кого давления типа KP5 фирмы «Данфосс».

Для машин свыше 12 кВт преду­сматривается предохранительный клапан, который срабатывает , пере­пуская пары из линии нагнетания в полость всасывания в случае превышения разности давления нагнетания и всасывания выше заданной величины.

Предохранительный клапан предусматривается также на конденсаторе, который при срабатывании выпускает хладагент в окружающую среду, а аммиак - по специальному трубопроводу за борт судна под ватерлинию.

Защита от понижения давления всасывания(рис.5.33,б).При замерзании дроссельного отверстия ТРВ, засорении фильтра - осушителя или при значительном уменьшении интенсивности теплообмена, например, из-за сильного нарастания снеговой шубы на теплообменной поверхности испари­теля или значительного снижения тепловой нагрузки на испарительную систему может произойти недопустимое снижение давления всасывания . Это приводит к перегрузке и перегреву компрессора, вспениванию и выбросу масла из его картера, за­мерзанию рассола в испарителе. Защита осуществляется установкой дополнительного реле низкого давле­ния либо сдвоенного реле давления , которое одновременно контролирует давления всасывания и нагнетания. В качестве приборов низкого давления часто применяются рассмотренные ранее реле типа KР1 фирмы «Данфосс» (см. рис. 5. 27,в.) либо сдвоенное реле KP15 (рис.5.27,г).

Защита от понижения давления в смазочной системе компрессора (рис.5.33,в). Применяется в конструкциях компрессоров с принуди­тельной системой смазки. Падение давления в смазочной системе может произой­ти из-за засорения фильтра на всасывании масляного насоса, его поломки, увели­чения зазоров в подшипниках компрессора, недостатка масла в системе или попадания в картер жидкого хладагента и его вскипания. Защита осуществляется установкой реле контроля смазки (РКС), которое контролирует разность давления нагнетания в масляной системе и давления всасывания компрессора. Если при работе компрессора измеряемый перепад снизится до предельного значения (0,05—0,1 МПа), реле по­дает сигнал на остановку компрессора. Для обеспечения автоматического пуска компрессор оборудуется реле вре­мени РВ, которое отключает РКС на период пуска. Длительность срабатывания реле времени зави­сит от типа холодильной установки. Рассмотрим принцип работы такого реле (рис. 5.34).

Рис. 5.34 . Реле контроля смазки MP55 фирмы «Данфосс».

1 – корпус сильфона давления всасывания; 2 – задание перепада давления; 3 – пружина; 4 – шток сильфона давления всасывания; 5 – рычаг; 6 – шток сильфона давления масла; 7 - сильфон давления масла; 8 – ввод кабеля; 9 – рычаг возврата;

На элемент сравнения реле — рычаг 5 — действуют две противоположно направленные силы: одна — вниз от задающей пружины 3, другая — вверх от ре­зультирующего усилия сильфонов 1 и 7, действующих через штоки 4 и 6. Полость между сильфоном 1 и его корпусом соединена с картером компрессора, а полость между силь­фоном 7и корпусом — с масляной системой. Таким образом, прибор определяет разность давле­ний в нагнетательном трубопроводе масляного насоса и паров хлад­агента в картере.

На схеме показано положение рычажной системы при неработаю­щем компрессоре. При пуске ком­прессора, когда давление масла увеличит разность давления на сильфоны 1 (в корпусе)и 7 выше заданной с учетом зоны нечувствительности, што­ки 4 и 6, преодолевая сопротивление пружины 3, поднимутся вверх. Рычаг 5 повернется по часовой стрелке, размыкая контакты реле времени и отключая его. Компрессор продолжит работу.

Если разность давления масла и на всасывании компрессора не достигнет заданного значения с учетом зоны нечувствительности по прошествии времени запуска (например, 45 с), реле времени выключит компрессор. Повторное включение компрессора возможно не ранее, чем через 2 минуты при условии выяснения причины остановки посредством нажатия рычага возврата 9.

При уменьшении разности давле­ний в процессе работы компрессора рычажная система под дейст­вием пружины 6 начнет поворачи­ваться в обратном направлении. Если пере­пад давления понизится ниже величины задания, то после истечения определенного времени задержки (например, 45 с) реле времени отключит компрессор и замкнет цепь сигнализации. Повторное включение компрессора возможно не ранее, чем через 2 минуты при условии выяснения причины остановки посредством нажатия рычага возврата 9.

Настройка прибора на заданный перепад давлений осуществляется гайкой 2, изменяющей затяг пружины 3.

Защита от повышения температу­ры нагнетания(рис. 5.33, г).Высокая температура в линии нагнетания может возникнуть вслед­ствие неплотностей или поломки нагнетательных и всасывающих кла­панов, попадания значительного количества воздуха в си­стему хладагента и слишком высокого давле­ния конденсации. Для защиты ис­пользуют реле температуры РТ. которое контролирует температуру нагнетаемого пара хладагентаи при выходе температуры за допустимые пределы останавливает компрессор. Конструкции применяемых реле аналогичны рассмотренным ранее.

Защита от высокого пускового момента компрессора(рис. 5.33,д)..В начальный период пуска требуется значитель­ный момент на валу электродвига­теля для преодоления сил инерции и сопротивления компрессора. По­требный пусковой момент может в несколько раз превышать номи­нальное значение работающего компрессора. Для обеспечения на­дежного пуска применяют разгру­зочное устройство, снижающее мо­мент компрессора в пусковой пе­риод. В компрессоре, оборудован­ном устройством отжима всасываю­щих клапанов, разгрузка обеспечи­вается отключением всех цилиндров при его остановке, например от реле давления KP. Вклю­чение цилиндров при пуске ком­прессора осуществляет реле времени или другие устройства.

В компрессорах с неизменяемой производительностью разгрузка осуществляется соленоидным вентилем СВ (рис. 5.33,е), соединяющим нагнетательную линию со всасываю­щей. Соленоидный вентиль откры­вается автоматически при пуске компрессора и закрывается по окон­чании пускового периода от сигнала реле времени.

Защита от влажного хода и гид­равлических ударов.Переполнение испарителя жидким хладагентом происходит при отказа в работе ТРВ . Попадание жидкого хладагента во всасывающую линию может при­вести к влажному ходу компрес­сора и, следовательно, к гидравли­ческим ударам. Защита может обеспечиваться установкой реле, контролирующего перегрев паров хладагента на выходе из испарителя, установкой отделите­ля жидкости на всасывающей магистрали компрессора, а также введением ложной крышки в компрессоре, которая при резком повышении давления в цилиндре приподнимается вместе с нагнетательными клапанами и выпускает жидкий хладагент в нагнетательную полость.

Если втулки цилиндров компрес­сора охлаждаются водой, то при остановке компрессора может прои­зойти конденсация паров хладагента в цилиндрах с последующим гид­равлическим ударом при его пуске. Для защиты на линии охлаждающей воды устанавли­вается соленоидный вентиль, пре­кращающий подачу воды после остановки компрессора и открываю­щийся одновременно с его пуском.

Защита от неисправностей в системе водяного охлаждения ком­прессора.Снижение подачи воды для охлаждения компрессора или ее прекращение вызовут перегрев корпуса компрессора, уменьше­ние тепловых зазоров в движущихся деталях компрессора, повышенный их износ из-за ухудшения смазки и даже аварию компрессора. Для контроля расхода охлаждающей во­ды на выходе из системы охлажде­ния компрессора устанавливают реле протока, которое отключает ком­прессор при снижении подачи воды до 30% номинального расхода. Кон­такты реле потока на время пуска блокируются специальным реле вре­мени.

Защита от перегрева обмотки электродвигателя.При длительной работе компрессора в режиме мак­симальной мощности и недостаточ­ного охлаждения электродвигателя могут произойти перегрев обмоток и их разрушение. Для защиты элект­родвигателя на магнитном пуска­теле устанавливают тепловое реле, которое измеряет отношение тока перегрузки к номинальному, чем определяется допустимое время ра­боты компрессора на этом режиме.

На рис. 5.35 показана электрическая схема включения приборов защиты.

ри­ческая схема включения приборов защиты в цепь аварийного реле РА.

Рис. 5.35 . Электрическая схема включения приборов защиты.

Контакты всех приборов защиты: реле расхода РР, реле высокого давления РВД, реле низкого давле­ния РНД, реле температуры в линии нагнетания РТ, реле контроля смаз­ки РКС — последовательно включены в цепь аварийного реле РА. Контакты приборов, замыкающиеся после пуска компрессора (РР и РКС), шунтируются размыкающими контактами реле времени РВ. Кон­такты РВ размыкаются через заданный интервал времени после включения компрессора. За это время масляный насос создаст необ­ходимую разность давлений, а дав­ление воды, протекающей в системе охлаждения компрессора, достигнет нужного значения. Кон­такты РР и РКС замкнутся, обес­печивая питание аварийного реле РА. Тепловое реле ТР, защищающее электродвигатель от перегрева обмо­ток, включено в отдельную цепь магнитного пускателя П электро­двигателя. Включение компрессора в работу происходит нажатием кнопки защиты КЗ. Цепь аварий­ного реле РА замкнется и проходя­щий по ней ток вызовет срабаты­вание аварийного реле РА и замыкание контакта РА, магнитного пускателя П. Одновременно контак­том PAz шунтируется кнопка КЗ. При возникновении любой неисправ­ности, например повышении давле­ния на стороне нагнетания, прибор защиты (в данном случае РВД) разрывает цепь РА. Контакт РА\ размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя и останав­ливает компрессор, а контакты РА₂ размыкаются и блокируют схему. Одновременно замыкается контакт РА₃, который включает аварийную систему сигнализации — лампочку Л и звуковой сигнал 56 через кон­такт В. Для повторного пуска ком­прессора, после устранения причины его остановки, когда давление опу­стится ниже опасного предела и кон­такты РВД замкнутся, требуется нажать кнопку КЗ, вручную вклю­чив компрессор.

На крупных автоматизированных установках применяют схему вклю­чения приборов защиты с памятью. В этой схеме каждый прибор имеет свое запоминающее устройство, по которому легко определить причину аварийной остановки компрессора.