Холодильных установок

Работа холодильной установи определяется совокупностью основных параметров процесса, характеризующих эту работу. Отклонение параметров за допустимые пределы может привести к аварийной ситуации. Поэтому используют автоматическую защиту, которая обеспечивает быстрое выключение компрессора в случае возникновения аварийной ситуации.

Защита от повышения давления нагнетания. Чрезмерный рост давления нагнетания р_н возникает при пуске компрессора с закрытым нагнетательным клапаном и нарушении процесса конденсации, связанного, например, с неисправность в системе охлаждения или переполнением конденсатора жидки хладагентом. Такое повышение давления нагнетания р_н может привести к нарушению герметичности в системе, разрушению аппаратов установки или поломке компрессора.

Для защиты компрессора от повышенного давления на нагнетательной полости до клапана нагнетания по ходу пара устанавливают реле высокого давления (рис. 6.26, а), которое настраивается в зависимости от рода используемого хладагента. Например, предельное давление нагнетания для компрессоров, работающих на R12, 1,0 МПа.

Устройство реле высокого давления аналогично устройству рассмотренного ранее реле температуры (см. рис. 6.5) и отличается иным присоединением пружины нечувствительности 6 к рычагу 5, отсутствием термосистемы, а также обратным расположением неподвижной части контакта. Конструкция реле высокого давления типа МР-5 фирмы "Данфосс" отличается от реле температуры типа RT (см. рис. 6.7) отсутствием термосистемы.

Для машин свыше 12 кВт предусматривается предохранительный клапан, который срабатывает, перепуская пары из линии нагнетания в полость всасывания, в случае разности давлений нагнетания и всасывания порядка 1,0 МПа.

Защита от понижения давления всасывания. При нарушении режима питания испарителя жидким хладагентом вследствие замерзания дроссельного отверстия ТРВ или при значительном уменьшении тепловой нагрузки, например, при выходе из строя рассольного насоса, отложении снеговой шубы на теплопередающей поверхности испарителя может произойти недопустимое снижение давления всасывания р_о. 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 (рис. 6.26, б), которое одновременно контролирует давления всасывания и нагнетания. В качестве приборов низкого давления применяются реле типа РД (см. рис. 6.22) или типа МР1 (см. рис. 6.23), которые по конструкции аналогичны термореле. Защита от понижения давления в смазочной системе компрессора применяется в случае с принудительной системой. Падение давления в смазочной системе может произойти из-за поломки насоса или увеличения зазоров в узлах, недостатка масла в системе или попадания в картер жидкого хладагента и его вскипания. Защита осуществляется с помощью реле контроля смазки (РКС), которое следит за изменением давления в нагнетательной полости и в полости всасывания компрессора (рис. 6.26, в). Если при работе компрессора измеряемый перепад снизится до предельного значения (0,05-0,1 МПа), реле подает сигнал на остановку. 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. 6.27).

На элемент сравнения реле - рычаг 5 - действуют две противоположно направленные силы: одна - вниз от задающей пружины 6, другая - вверх от результирующего усилия сильфонов 1 и 12, действующих через штоки 4 и 7. Полость между сильфоном 1 и его корпусом 2 соединена с масляной системой, а полость между сильфоном 12 и корпусом 11 - с картером компрессора. 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 разность давлений на сильфоны 1 а 12 увеличивается и штоки 4, 7, преодолевая сопротивление пружины 6, поднимаются вверх, поворачивая рычаг 5 и его вертикальное плечо по часовой стрелке. Взаимное положение рычага 5 и вертикального плеча устанавливается винтом 16 и пружиной 17. Под действием вертикального плеча угловой рычаг 14 вместе с пружиной 15 поворачивается против часовой стрелки. В момент, когда ось пружины 15 пересечет ось рычага 22, изменится направление момента силы, действующей на него, и рамка 23 перекинет и замкнет контакты 19 и 21. После окончания процесса пуска реле времени включит РКС в цепь защиты компрессора.

При уменьшении разности давлений рычажная система под действием пружины 6 начнет поворачиваться в обратном направлении. При достижении минимального перепада давлений контакты в цепи защиты компрессора разомкнутся, и замкнется цепь сигнализации контактами 20, 21. Компрессор остановится.

Разделительные мембраны 13 и 18 защищают систему от утечки хладагента в случае повреждения сильфонов, а упор 3 предохраняет прибор от поломки при чрезмерном росте перепада давлений.

Настройка прибора на заданный перепад давлений осуществляется винтом 9, вращение которого передается гайке 8, изменяющей затяг пружины 6, и контролируется по шкале 10.

Защита от повышения температуры нагнетания. Перегрев в линии нагнетания может возникнуть вследствие неплотностей или поломки нагнетательных и всасывающих клапанов, попадания воздуха в систему и слишком высокого давления конденсации. Для защиты используют реле температуры РТ, которое контролирует температуру нагнетаемого пара (рис. 6.26, г). По конструкции применяемые реле аналогичные рассмотренным ранее.

Защита от влажного хода и гидравлических ударов. Переполнение испарителя жидким хладагентом происходит при отказах в работе системы автоматического питания. 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, а также введением ложной крышки в компрессоре.

Если втулки цилиндров компрессора охлаждаются водой, то при остановке компрессора может произойти конденсация паров хладагента в цилиндрах с последующим гидравлическим ударом. Для защиты на линии подачи 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 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 высокого пускового момента компрессора. В начальный период пуска требуется значительный момент на залу электродвигателя для преодоления сил инерции и сопротивления компрессора. Потребный пусковой момент может в несколько раз превышать номинальное значение при работающем компрессоре. 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 РД (рис. 6.26, д). Включение цилиндров при пуске компрессора осуществляет реле времени или другие устройства.

В компрессорах с неизменяемой производительностью разгрузка осуществляется соленоидным вентилем СВ (рис. 6.26, 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 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. 6.28 показана электрическая схема включения приборов защиты в цепь аварийного реле РА. 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 5-10 с после включения компрессора. За это время масляный насос создаст необходимую разность давлений, а давление воды, протекающей в системе охлаждения компрессора, достигнет нужного значения. Поэтому 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 РА₁ магнитного пускателя П. Одновременно контактом Р/Ь шунтируется кнопка КЗ. При возникновении любой неисправности, например повышении давления на стороне нагнетания, прибор защиты (в данном случае РВД) разрывает цепь РА. Контакт РА₁ размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя и останавливает компрессор, а контакты РА₂ размыкаются и блокируют схему. Одновременно замыкается контакт РЛ3, который включает аварийную систему сигнализации - лампочку Л и звуковой сигнал ЗВ через контакт В. Для повторного пуска компрессора, после устранения причины его остановки, когда давление от опустится ниже опасного предела и контакты РВД замкнутся, требуете 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 причин аварийной остановки компрессор.