РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В КАМЕРАХ ПУСКОМ И ОСТАНОВКОЙ КОМПРЕССОРА

Постоянная температура в охлаждаемых камерах (t_кам) поддерживается только при условии, что холодопроизводительность машины Q_0нетто равна сумме всех теплопритоков в объект ΣQ. Так, например, чтобы поддерживать заданную температуру 0°С (рис.70) при максимальных теплопритоках холодопроизводительность машины должна быть равна Q_A. Если при этой температуре теплопритоки снизятся до своего минимального значения ΣQ_min, т.е. станут меньше Q_хм, то t_кам начнет снижаться. Снижение t_кам приводит к тому, что возрастает нагрузка ΣQ и падает Q_хм. В точке Б Q_хм=ΣQ_min, т.е. t_кам примет значение t_Б (-10°) и дальше снижаться не будет. Однако при слишком низком значении t_кам может нарушиться технологический режим (замерзание и ухудшение качества продуктов) и неизбежны дополнительные расходы, связанные с увеличением теплопритоков и снижением Q_хм.

В камерах длительного хранения продуктов допустимое колебание температуры составляет ±0,5°С. Для кратковременного хранения продуктов допускают колебание ±1,5°С. Поскольку колебание температуры, связанное с периодическим изменением тепловой нагрузки камеры, обычно доходит до 10-15°С, т.е. выходит за допустимые пределы, то требуется регулирование температуры.

Регулирование заданной температуры достигается тем, что при снижении ΣQ соответственно снижается холодопроизводительность машины. Так, чтобы поддерживать t_кам=0°С при снижении ΣQ до ΣQ_н.min необходимо уменьшить холодопроизводительность машины до Q_В.

В малых холодильных установках колебание значений теплопритоков возникает очень часто, поэтому необходимо автоматическое регулирование температуры воздуха в холодильных камерах.

При охлаждении одного объекта (шкафа, прилавка, камеры) наиболее простым и часто применяемым способом регулирования температуры является изменение холодопроизводительности машины за счет изменения длительности периодов ее работы и стоянки. Температура в объекте при этом поддерживается в заданных пределах. Когда температура в объекте достигает верхнего предела, реле температуры (см. стр.167) включает компрессор. Поскольку холодопроизводительность машины больше теплопритоков, то температура в объекте падает. Когда она достигнет своего низшего предела, реле температуры (РТ) останавливает компрессор, и температура снова начинает повышаться до верхнего предела. Холодопроизводительность машины при цикличной работе

, (36)

где Q₀ - холодопроизводительность компрессора при непрерывной его работе, Вт;

b - коэффициент рабочего времени, т.е. отношение продолжительности рабочего периода τ_р к продолжительности всего цикла τ_ц работы компрессора;

, (37)

где τ_н - продолжительность нерабочей части цикла работы компрессора.

Например, компрессор 15 мин работает и 5 мин стоит, тогда . При увеличении теплопритоков продолжительность рабочего периода цикла возрастает, а продолжительность остановки уменьшается, что приводит к увеличению b.

Температура в объекте зависит от температуры и давления кипения холодильного агента в испарителе. Поэтому чувствительный элемент реле температуры может воспринимать не только температуру объекта, но также и температуру кипения жидкого холодильного агента (термопатрон при этом крепят непосредственно к трубке испарителя). Чтобы воспринимать изменение давления в испарителе, применяют реле давления (РД). При стоянке компрессора давление и температура кипения t₀ жидкого холодильного агента в испарителе растут, и когда р₀ и t₀, а также t_кам достигнут верхнего предела, РД включает компрессор. При работе компрессора давление и температура кипения в испарителе и t_кам падают, и при достижении их нижнего предела РД останавливает компрессор.

При регулировании t_кам (по температуре кипения или давлению в испарителе) не обеспечивается высокая точность поддержания заданных температур. Например, при нарастании снеговой «шубы» на испарителе разность (t_кам-t₀) становится больше, и поддержание заданного значения t₀ (или р₀) приводит к повышению температуры в объекте. С другой стороны, регулирование t_кам по t₀ и р₀ не требует точных приборов, так как изменению t_кам на 1-3°С соответствует изменение t₀ порядка 10-15°С. Кроме того, поддерживая значение t₀ в момент включения компрессора на уровне +1÷+2°С, можно обеспечить оттаивание инея на испарителе за период стоянки компрессора (для объектов, где допустимо повышение температуры до 6-8°С).

РЕЛЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Реле температуры (РТ) - это приборы, в которых при изменении температуры в заданных пределах происходит замыкание и размыкание электрических контактов. Они управляют исполнительными механизмами, когда температура выходит за допустимые пределы: включают и останавливают электродвигатель компрессора или соленоидные вентили на линии подачи холодильного агента или рассола в охлаждающие приборы. В зависимости от конструкции чувствительного элемента различают РТ манометрического типа, биметаллические и термометры расширения.

На крупных установках чаще используют реле температуры, чувствительным элементом которых служит металлический термометр сопротивления или полупроводниковый (термистор). В холодильных установках предприятий торговли и общественного питания наиболее распространены реле температуры с чувствительным элементом манометрического типа.

Реле температуры АРТ-2 (рис.71) - один из самых распространенных приборов, применяемых для регулирования температуры воздуха в холодильной камере пуском и остановкой компрессора в бытовых холодильниках и в торговом оборудовании.

Чувствительным элементом реле температуры служит капиллярная трубка, заполненная фреоном-12. При повышении температуры давление фреона-12 в трубке 6 (рис.71, а) возрастает и донышко 5 сильфона 7 перемещается вверх, преодолевая усилие пружины 4. Выступ на донышке сильфона поворачивает рычаг 9, тяга 12 поднимается и, нажимая на винт дифференциала 14, поворачивает рычаг-скобу вокруг оси 0₂ против часовой стрелки. Когда точка 0₃ займет положение О'₃ (на продолжении оси рычага0₄-0₅), сила Р сжатой плоской перекидной пружины 2 будет направлена вдоль рычага 0₄-0₅ и составляющая этой силы Р' станет равной нулю. Перекидная пружина 2 займет положение неустойчивого равновесия. Дальнейшее движение точки 0₃ вверх вызовет изменение направления силы Р и ее нарастание. Рычаг 0₄-0₅ и, следовательно, подвижные контакты 3 резко опустятся и замкнут электрическую цепь (положение Б).

При понижении температуры пружина 4 отожмет вниз донышко сильфона, и под действием пружины 10 тяга 12 отведет рычаг 13 вниз. Когда ось 0₃ спустится ниже линии рычага 0₄-0₅, контакты под действием силы Р резко разомкнутся.

Разность значений температур, при которой происходит замыкание и размыкание контактов реле, называют зоной нечувствительности, или дифференциалом реле.

Дифференциал АРТ-2 не регулируется, он равен 7÷8°С. Винт 14 устанавливают при сборке так, чтобы свободный ход зуба тяги 12 обеспечивал требуемый дифференциал, и затем пломбируют.

Температуру выключения (и соответственно включения) регулируют изменением натяжения пружины 4. При повороте штока 1 рукояткой 15 нижний зуб штока скользит по винтообразному срезу, и шток перемещается вверх или вниз. При повороте рукоятки 15 по часовой стрелке на один оборот (из положения «Выкл.» в положение «Холод») температура выключения понижается примерно на 8°С. Если необходимо дополнительно понизить температуру выключения, надо снять рукоятку 15 и повернуть отверткой (диаметром 2 мм) винт диапазона 11 против часовой стрелки.

При повороте рукоятки в положение «Выкл.» шток 1 своим верхним выступом опускает рычаг 13, что обеспечивает принудительное размыкание контактов.

Рис.72. Реле температуры типа ТР-1.

Реле температуры, типа ТР-1 (рис.72) работает следующим образом. При повышении температуры давление в термопатроне 24 возрастает, и шток 19, прикрепленный к донышку сильфона 20, преодолевая сопротивление сжатой основной пружины 8, поворачивает рычаг 17 по часовой стрелке. Когда конец рычага 17 коснется верхнего выступа в прорези рычага дифференциала 22, движение механизма приостанавливается и только при дальнейшем возрастании давления на величину, достаточную для преодолевания усилия растянутой пружины дифференциала 23, рычаг 17 снова поворачивается. Под воздействием пружины 18, надетой на ось 0₃, вместе с рычагом 17 вращается ось 0₄, на конце которой шарнирно укреплена пружина переключателя 12. Когда шарнир этой пружины 0₄ переходит за ось рычага-переключателя 13 (0₅-0₆), усилие пружины 12 начинает вращать рычаг 13 против часовой стрелки вокруг ножевой опоры 0₆. Левый нижний выступ рычага 13 нажимает на текстолитовый рычаг 10 и, повернув его вокруг ножевой опоры 0₇, соединяет контакты 14 и 15.

При понижении температуры пружина дифференциала 23 и основная пружина 8, преодолевая усилие вспомогательной пружины 21 и оставшегося давления на сильфон, поворачивают рычаги 17 и 9 в обратном направлении. Когда рычаг дифференциала 22 достигнет выступа корпуса, дальнейшее падение температуры некоторое время не будет вызывать движения механизма. Последующий поворот рычагов 17 и 9 против часовой стрелки осуществляется под действием только основной пружины 8.

Температура выключения регулируется натяжением основной пружины. Для этого надо снять контрящую пластину 5 и, используя ее как гаечный ключ, повернуть винт 6. Увеличение сжатия пружины 8 приводит к повышению температуры выключения (и одновременно температуры включения).

Рис.73. Реле температуры ТРД-3.

Дифференциал регулируется натяжением пружины дифференциала 23 при помощи винта 2 в пределах от 3 до 10°С. Гайки 3 и 7 имеют выступы с прорезями, направляющей для которых является шкала 4.

Чтобы температуры выключения и дифференциала, указанные на шкалах, соответствовали фактическим значениям этих величин, в приборе предусмотрены юстировочные винты 16 и 11. Их регулируют на заводе и пломбируют. Все детали собраны в легком стальном штампованном корпусе 1.

В модификации ТР-2 (ТР-2Б) в отличие от ТР-1 при повышении температуры контакты размыкаются.

Реле температуры ТРД-3 (рис.73) имеет термобаллон 1 чувствительного элемента, заполненный фреоном-12. При повышении температуры давление фреона в термобаллоне возрастает и по капиллярной трубке 2 передается в корпус сильфона. Донышко сильфона 3 нажимает на иглу 4, которая поворачивает Г-образный рычаг 6 вокруг оси 5 против часовой стрелки, преодолевая сопротивление растянутой пружины 8. На другом конце рычага 6 укреплена плоская пружинящая пластина 15. Поднимаясь вверх, она упирается в верхнюю прорезь штока 14. Шток поднимает пластину 17 с подвижным электрическим контактом микропереключателя. При этом плоская пружина 16 резко меняет свое положение и обеспечивает мгновенное замыкание контакта 18. При понижении температуры рычаг 6 под действием пружины 8 поворачивается по часовой стрелке и, нажимая сверху на шток 14, вызывает размыкание верхнего контакта.

Вращение винта 9 по часовой стрелке перемещает каретку 10 вправо. Это увеличивает натяжение пружины и соответственно температуру размыкания контактов (от -25 до 0°С или от -20 до +8°С). При этом одновременно и на такую же величину возрастает температура включения, так как дифференциал остается постоянным. Шкала 7 показывает температуру выключения.

Для увеличения дифференциала винт 12 следует вращать по часовой стрелке. Это вызывает перемещение штока 13 вправо. Нижняя головка штока отжимает пластину 15 вниз, увеличивая свободный ход штока 14, верхняя кромка которого зажата между рычагом 6 и пластиной 15. Шкала 11 показывает величину дифференциала. Регулирование дифференциала (от 3 до 10°С) достигается изменением температуры включения. Температура выключения при этом остается постоянной.

РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ

В реле давления (РД) преобразуется изменение давления в электрический сигнал при замыкании и размыкании электрических контактов.

Реле низкого давления РД_Н, обычно используют для двухпозиционного регулирования давления в испарителе (и соответственно температуры охлаждаемого объекта) пуском и остановкой компрессора. Иногда РД_Н служит прибором защиты: он останавливает компрессор при чрезмерном низком давлении всасывания при рассольной системе охлаждения для предотвращения замерзания рассола.

Реле высокого давления РД_В, подсоединенное к нагнетательному вентилю компрессора, как правило, выполняет только защитные функции: размыкает контакты и останавливает компрессор при чрезмерном повышении давления нагнетания, превышающем допустимые значения.

Иногда реле низкого и высокого давления компонуют в одном корпусе с общим электрическим контактом (РД-1, РД-3-01 и др.).

Рис.74. Реле давления РД-1.

Дифференциальное реле давлений имеет два чувствительных элемента, замыкание и размыкание электрических контактов происходят под действием разности давлений. Реле используют, например, как прибор защиты от нарушения системы смазки. Оно останавливает компрессор, когда разность давления нагнетания масляного насоса и давления в картере компрессора становится ниже заданной величины.

Реле давлений по конструкции очень сходны с манометрическими реле температуры; поэтому их часто унифицируют.

Реле давлений РД-1 состоит из двух реле (рис.74) - низкого давления и высокого давления. Реле низкого давления в зависимости от давления в испарителе замыкает или размыкает электрические контакты 12, что вызывает периодический пуск и остановку компрессора. Реле высокого давления при опасно высоком давлений нагнетания размыкает те же электрические контакты.

От тройника всасывающего вентиля компрессора пары холодильного агента через отверстие в штуцере поступают внутрь кожуха 1 и сжимают сильфон 2. Донышко его перемещается вправо, и шток 4 передает усилие на двуплечий рычаг 5. В этом же направлений действует сжатая пружина 3. Рычаг 5, преодолевая усилие пружины 7, поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 0₁, и тяга 6, шарнирно укрепленная на длинном плече рычага, опускается. На верхнем конце тяги имеется загнутый зуб, который заходит в прямоугольный паз рамки 8. Когда тяга перемещается вниз, зуб упирается в пластину дифференциала 9, и вся рамка вместе с токонесущей пластиной 11, поворачиваясь вокруг своей оси 0₂, опускается до тех пор, пока не замкнутся электрические контакты 12.

Во время работы компрессора давление в испарителе понижается. Вращающий момент силы растянутой пружины 7 относительно оси 0₄ становится больше момента силы давления паров на сильфон и силы сжатой пружины 3. Двуплечий рычаг начинает поворачиваться против часовой стрелки; тяга идет вверх, пока не упрется своим зубом в верхнюю кромку паза рамки 8. Преодолевая усилие притяжения токонесущей пластины к постоянному магниту 13, пружина 7 обеспечивает размыкание электрических контактов. Регулировку давления выключения производят винтом П. При вращении винта П по часовой стрелке натяжение пружины 7 увеличивается, что повышает давление включения и выключения (на одинаковую величину).

Дифференциал регулируется внутренним винтом Д. При повороте винта Д по часовой стрелке пластина дифференциала 9 поднимается, и зазор между пластиной 9 и верхней кромкой паза рамки уменьшается. При этом давление включения и дифференциал реле уменьшаются. Винт Д находится под током. Поэтому регулировку дифференциала необходимо производить отверткой с изолированной рукояткой или выключать общий рубильник.

Реле высокого давления работает следующим образом. Пары высокого давления, попадая в кожух 14, сжимают сильфон 15. Донышко сильфона перемещается вправо и через шток 16 передает усилие на Т-образный рычаг 17, который может вращаться вокруг оси 0₃. Когда момент силы давления паров относительно оси 0₃ станет больше вращающего момента силы сжатой пружины 18, рычаг поворачивается против часовой стрелки, и конец его, к которому прикреплена растянутая, перекидная пружина 20, поднимается до тех пор, пока не перейдет ось ударника 19 (положение 0₄). В этот момент составляющая силы растянутой перекидной пружины будет стремиться повернуть ударник относительно своей опоры 0₅ уже не против, а по часовой стрелке. Своим выступом ударник толкает текстолитовую планку, укрепленную на конце токонесущей пластины 11, и разрывает электрическую цепь. При срабатывании реле высокого давления токонесущая пластина поворачивается не вместе с рамкой дифференциала, как это происходило при выключении контактов при работе реле низкого давления, а относительно неподвижной теперь рамки. При этом опускается только плоская пружина 10. Регулирование давления выключения производится изменением силы сжатия пружины гайкой М, имеющей прорези для отвертки.

На рис.75 показаны внешний вид и устройство реле давления РД-1.

Реле давления РД-3-01, как и РД-1, объединяет реле низкого и высокого давления (рис.76), но имеет следующие преимущества:

шкалы 6 и 7 показывают установленное значение давления выключения и дифференциал РД_Н, шкала 14 - установленное выключение РД_В:

более широкий диапазон регулирования;

безопасность регулирования дифференциала;

пылезащитный корпус.

Рис.75. Внешний вид и устройство реле РД-1.

Механизм РД_Н по конструкции и принципу действия аналогичен ТР-1. При повышении давления в испарителе сильфон 1 сжимается и, преодолевая усилие пружины 8, поворачивает рычаг 2 вокруг оси 0₃ по часовой стрелке. Когда левый конец рычага 2 коснется верхнего выступа вилки рычага 3, движение рычагов приостановится, пока давление не станет достаточным, чтобы преодолеть совместное усилие пружин 8 и 4. При дальнейшем повышении давления рычаг 2 поворачивается, пока укрепленный на нем пружиной 18 и винтом 17 рычаг 10 не замкнет электрический контакт микропереключателя 11. При понижении давления усилия пружин 4 и 8 поворачивают рычаги 2 и 10 против часовой стрелки. Когда рычаг 3 упрется в выступ ограничителя, рычаг 2 отойдет от верхнего выступа вилки рычага 3. Таким образом, пружина 4 на давление размыкания контактов влияния не оказывает.

Если во время работы компрессора давление нагнетания стало выше установленного, то сильфон 16 сожмется и рычаг 15, преодолев усилие пружины 13, повернется вокруг оси 0₄ и верхним выступом нажмет на рычаг 10. Последний, преодолев усилие пружины 18, повернется вокруг оси 0₂ против часовой стрелки и разомкнет контакты микропереключателя.

Регулирование диапазона и дифференциала РД_Н осуществляется соответственно винтами 9 и 5 путем натяжения пружин 8 и 4. Диапазон РД_В регулируется винтом 12. Положение винта 17 устанавливают на заводе и пломбируют. Правильная установка его обеспечивает соответствие между фактическим значением давления выключателя РД_Н и значением, которое указывает стрелка на шкале 7.

Рис.76. Реле давления РД-3-01.

Реле давления РД-1Б-01, РД-2Б-02, РД-2Б-03 имеют только один блок: низкого давления (РД-1Б) или высокого (РД-2Б) давления. Выпускают их в брызгозащищенном исполнении. По конструкции и принципу действия они аналогичны РД_Н и РД_В.

Реле давления РДА, РДВ-2, РДА-4А-01Т и РДА-4А-02Т предназначены для работы на аммиачных установках. По принципу действия они аналогичны фреоновым реле давлений, но сильфоны у них изготовлены из нержавеющей стали, не корродирующей в аммиачной среде.