АВТОМАТИЗАЦІЯ ХОЛОДИЛЬНИХ УСТАНОВОК

Охолодження сільськогосподарських продуктів і збереження їх при низькій температурі дозволяють зберегти їхні природні якості і вітаміни в них, сповільнюють життєві процеси і зменшують втрати, збільшують терміни схоронності живильних властивостей молока, м'яса, риби, овочів, фруктів і т.п. Продукти зберігають при температурах від —2 до +2°С (в залежності від виду продукту) при відносній вологості 80...95%. У сільському господарстві холод одержують як безмашинним способом (льодовики, льодосоляне охолодження), так і за допомогою спеціальних холодильних машин. При машинному охолоджень теплота від охолоджуваного середовища приділяється в зовнішнє навколишнє простір за допомогою низькокипячих холодильних агентів ( фреон чи аміак). Температура кипіння фреону різних марок дорівнює —30...-—40°С, а аміаку —33,4°С.

Для створення штучного холоду застосовують різні холодильні машини і установки: МХУ-8С, МХУ-12, АВ-30, ХМФ, ХМАВ, ХМАУ, резервуари-охолодники ТОМ-2А, МКА-2000Л-2А та ін.

На тваринницьких молочних фермах використовують фреонові холодильні установки типу МХУ продуктивністю холоду на 9 і 14 кВт/год. Вони забезпечують охолодження 2 т молока за 5 год. з 36 до 7°С. Замість МХУ освоєне виробництво водоохолоджувальні установок типу УВ-10 і АВ-30 відповідно продуктивністю холоду 41 і 35 кВт/год. B фруктосховищах використовуються фреонові типу ХМФ і ФХ і аміачні типу ХМАВ і ХМАУ холодильні машини холодопродуктивністю від 18 до 100 кВт/год.

Для споживачів малої холодопродуктивності промисловість випускає електричні холодильні шафи і переносні холодильники, що працюють на основі термоелектричного охолодження (ефекту Пельтье). Сутність його полягає в тім, що при пропущенні струму через різнорідних напівпровідників у місці їхнього з'єднання знижується температура.

Для малих охолоджувачів молока використовується типова установка МХУ-8С

Дія холодильної установки МХУ-8С базується на тому, що під час переходу фреону з рідкого стану в пароподібний тепло поглинається із зовнішнього середовища, а при конденсації — виділяється.

Холодильна установка складається з холодильного агрегату і бака-акумулятора для води з зануреним випарником (рис. 7.23). Утворена внаслідок кипіння у випарнику 9 пара фреону надходить до теплообмінника 5, з якого потрапляє у компресор 2. Там вона стискається і її температура підвищується до 60—70°С. З компресора пара надходить до конденсатора 3 і конденсується, віддаючи тепло. Після цього рідкий фреон через ресивер 4, фільтр - осушник 6, теплообмінник 5 і терморегулювальний вентиль 8 надходить у випарник 9. Малий отвір регулювального вентиля створює опір рухові фреону, що зменшує його тиск, і він набуває здатності кипіти при низькій температурі. Під час кипіння у випарнику фреон відбирає тепло води, яка його оточує, і в пароподібному стані надходить знову в компресор. Потім процес повторюється.

Рисунок 7.23. Технологічна схема холодильної установки МХУ-8С:

1 - реле тиску; 2 - компресор; 3 - конденсатор повітряний; 4 - ресивер; 5 - теплообмінник; 6 – фільтр - осушник; 7 — оглядове вікно; 8 - терморегульований вентиль; 9 — випарник.

Принципова схема передбачає як ручний, так і автоматичний режими роботи (рис. 7.24). При ручному керуванні перемикач SA1 встановлюють у положення «Р». При цьому включається котушка магнітного пускача КМ1, працюють електродвигуни M1 (вентилятора) і М2 (компресори). Одночасно розривається ланцюг резистора R.

Перемикачем SA2 включають магнітний пускач КМ2 електродвигуни М3 насоса. При цьому робота холодильного агрегату здійснюється в автоматичному режимі. Якщо тиск на виході компресора перевищить норму, то розімкнеться контакт реле тиску SP і розшунтує котушку проміжного реле захисту KV, що відключить магнітний пускач КМ1 (компресор і вентилятор агрегату) і включить сигнальну лампу HL2. Щоб знову, включити агрегат вручну, потрібно перемикач SA1 перевести спочатку в положення «А», потім знову на «Р».

Рисунок 7. 24. Принципова електрична схема холодильної установки МХУ-8С.

В автоматичному режимі перемикач SA1 встановлюють у положення «А». У цьому випадку температура води контролюється терморегулятором SK, що включає свої контакти при підвищенні, а відключає при зниженні температури, чим включає або відключає агрегат магнітним пускачем КМ1.

Водоохолоджувальна установка типу УВ-10, технологічна й електрична схеми якої показані на рисунку 7.25, складається з компресора 4 з електроприводом М1, повітряного конденсатора 2 із приводом вентилятора М2, ресивера 2, теплообмінника 7 з вбудованим у нього осушувачем-фільтром 6, терморегулювального вентиля 8, зрошувального змієвикового випарника 12, розміщеного в баку 9, холодоносія зі зрошувачем 10, відцентрового насоса 13 для перекачування холодоносія, фільтрів 5, 6 і 11 і вентилів 3.

Установка працює по двох замкнутих контурах: по холодильному агенті і по холодоносії (воді).

Перший контур працює в такий спосіб. Компресор 4 відсмоктує пари холодоагенту з випарника 12, стискає їх і нагнітає в конденсатор 2, де холодоагент охолоджується і конденсується за рахунок теплообміну з повітрям, прогнаним вентилятором М2. Рідкий холодоагент збирається в ресивері 1, а потім проходить через фільтр-осушувач 6 і теплообмінник 7. У фільтрі 6 він звільняється від вологи і бруду, а в теплообміннику 7 додатково прохолоджується за рахунок регенеративного теплообміну з парами холодоагенту, що йде з випарника.

Рисунок 7.25. Технологічна схема водоохолоджувальної установки УВ-10.

Охолоджений холодоагент надходить у терморегулювальний вентиль 8, у якому знижується його тиск, а потім у виді парорідинної суміші надходить у випарник 12. У випарнику ця суміш перетворюється в пару, відбираючи теплоту від водяного холодоносія і виносячи її в конденсатор. У конденсаторі теплота виділяється в навколишнє середовище за допомогою вентилятора.

Циркуляція холодоносія здійснюється насосом 13 через очисний фільтр 11. Холодоносій у розпиленому виді обмиває випарник і охолоджується, а потім іде до споживачів холоду. Віддавши холод відповідним холодообмінником, холодоносій знову повертається в бак 9. Оптимальна робота холодильної установки спостерігається тоді, коли температура пару на виході з випарника 12 на 15...20° вище температури кипіння холодильного агента. Для підтримки цієї різниці температур призначений терморегулювальний вентиль 8 з датчиком температури SK1 прямої дії.

Температура холодоносія контролюється датчиком температури SK2, що при 3°С включає електропривод компресора M1 і вентилятора М2 і відключає його при 0,5 °С за допомогою магнітного пускача КМ1. Електропривод М2 вентилятори включається одночасно з компресором (рис. 7.26). Захист від підвищення тиску нагнітання вище 1,5 МПа і зниження тиску всмоктування нижче 0,04 МПа здійснюється датчиком різниці тиску ВР, що розмикає свої контакти і відключає магнітний пускач КМ2 електропривода М3 насоса. Схема керування працює в ручному й автоматичному режимах. У ручному режимі перемикач SA ставлять у положення Р. Включають і відключають електродвигуни M1, М2 і М3 тумблерами S2 і S3.

В автоматичному режимі перемикач SA ставлять у положення А виключають тумблер S1. Паралельно контактам тумблера S1 підключені контакти датчика SK3 температури, встановленого в охолоджуваному об'єкті і вмикає холодильну установку при підвищенні температури. При замиканні SK3 спрацьовує магнітний пускач КМ2 і включає насос, а потім блок - контактами КМ2:2 — магнітний пускач КМ1 електроприводів компресора і вентилятора. Магнітний пускач КМ1 автоматично включається і відключається від датчика температури SK2, а магнітний пускач КМ2 — від датчика SK3.

Рисунок 7.26. Принципова електрична схема водоохолоджувальної установки УВ-10.

Захист, установки працює в такий спосіб. При розмиканні контактів датчика різниці тисків SР, а також контактів теплових реле магнітних пускачів КМ1 і КМ2 (вони включаються послідовно з контактами ВР, на схемі не показані) реле KV розшунтується і спрацьовує. Воно своїми контактами включає сигнальну лампу HL2 відключає магнітний пускач КМ2 насоса, а потім блок - контактами КМ2 відключається магнітний пускач КМ1. Після цього схему у вихідний стан можна привести тільки вручну шляхом відключення і включення тумблера S1.

Водоохолоджувальна установка АВ-30, призначена для охолодження води в охолодниках молока на молочних фермах і комплексах. Молоко охолоджується до 4—5 °С.

Установка працює за замкненим циклом (рис. 7.27). Пара холодоагенту (Фреон-Р12) надходить з компресора в конденсатор 10, де газоподібний фреон перетворюється на рідину і подається в ресивер 9. З ресивера рідкий холодоагент надходить у випарник через теплообмінник 6, фільтр - сушник 7 і терморегулюючий вентиль 8.

У випарнику холодоагент випаровується і відбирає теплоту від води, яка зрошує поверхню випарника. Пара холодоагенту йде в регенеративний теплообмінник, де нагрівається за рахунок теплообміну з рідким фреоном і відсмоктується компресором. 1, з якого потрапляє в конденсатор. Отже контур холодоагенту замикається.

Другий замкнутий контур для холодної води. Охолоджена вода насосом 11 відкачується з бака випарника і подається в охолодник молока 15, з якого через водяний фільтр 14 надходить в зрошувач, встановлений в баку випарника. Молоко для охолодження прокачується насосом 21 через охолодник молока і завдяки теплообміну з холодною водою охолоджується.

Рисунок 7.27. Технологічна схема водоохолоджувальної установки АВ-30:

1 — компресор; 2, 5 — манометри; 3, 4 — реле тиску і контролю мащення; 6 — теплообмінник; 7 — фільтр - осушник; 8 — терморегулюючий вентиль; 9 — ресивер; 10 — конденсатор; 11, 20 — водяні насоси; 12 — випарник; 13 — бак-охолодник води; 14, 17 — водяні фільтри; 15 — охолодник молока; 16 - градирня; 18 — вентилятор; 19 — зрошувач; 21 — молочний насос; 22 – молочний бак.

Для роботи холодильної установки АВ-30 в автоматичному режимі перемикачі SА1 і SА2 встановлюють в положення А (рис. 7.28). При вмиканні автоматичного вимикача QF в електромережу відбувається запуск електродвигунів в такій послідовності: М2, М3, M1. Двигун М4 привода вентилятора градирні вмикається температурним реле SK2 при температурі води на виході з градирні понад 23,5 °С. Якщо температура води нижче 7 °С, розмикається контакт реле SK3 і двигун М4 зупиняється.

Температура холодоносія контролюється температурним реле SK1. При зменшенні температури нижче заданого значення контакти реле SK1 розмикаються і електродвигуни компресора та насоса градирні вимикаються.

Реле тиску SP2 сумісно з реле часу КТ контролює режим мащення компресора. Якщо в процесі запуску тиск масла в компресорі недостатній для замикання контактів реле тиску, то через 90 с після ввімкнення реле КТ установка вимикається. Реле тиску SP1 вимикає установку при підвищенні тиску фреону вище норми.

Спрацювання будь-якого елементу захисту, що викликає розрив в колі котушки магнітного пускача КМ2, призводить до розшунтування котушки реле К1. При цьому відбувається перерозподіл напруги між обмотками реле К1 і магнітного пускача КМ2 таким чином, що пускач вимикається, розмикаючі контакти КМ2 замикаються, реле К1 вмикається, отримуючи живлення через додатковий резистор R1, засвічується сигнальна лампа НL2 (аварійне вимикання установки).

Р Рисунок 7.28. Принципова електрична схема установки АВ-30.

Щоб знову підготувати установку до роботи в автоматичному режимі треба перемикач SA1 перевести спочатку в положення О, а потім повернути у вихідне положення А.

При встановлені перемикачів SA1 і SA2 в положення ПА (напівавтоматичний режим), вмикання і вимикання пускачів КМІ, КМ2, КМ3 і КМ4 здійснюється тумблерами S3, S4, S5 і S6.

Якщо холодну воду з установки АВ-30 подають на проточні охолодники, то між затискачами 1 і 2 блока затискачів Х₁ встановлюють перемичку. При роботі з резервуарами-охолодниками (РПО-1,6 та ін.) перемичку знімають, а до затискачів 1 і 2 вмикають керуючі контакти від шафи керування резервуара-охолодника.

Побутові холодильники

Побутові холодильники мають більш прості технологічні й електричні схеми (рис. 7.29).

У компресор 5 з випарника 2 холодильні камери надходить газоподібний холодоагент. З компресора пароподібний холодоагент з підвищеними тиском і температурою направляється в систему трубопроводів 1 зовнішнього охолодження. При охолодженні він перетворюється в рідину, що, пройшовши осушувальний фільтр 4 і капілярну трубку-дросель 3, знову попадає у випарник 2. У випарнику рідкий холодоагент випаровується, забираючи теплоту.

Рисунок 7.29. Технологічна і електрична схема побутового холодильника.

Включення і відключення електродвигуна М компресора здійснює термодатчик SK. При підвищенні температури в холодильній камері замикаються контакти SK, що включають робочу Р и пускову П обмотки електродвигуна М. Пускова обмотка струмовим реле КА підключається тільки в момент пуску, коли через робочу обмотку проходить підвищений пусковий струм. При відкриванні дверей холодильника дверним кінцевим вимикачем SQ включається освітлювальна лампа НL, встановлена всередині холодильника.

Блок управління середньо-і низькотемпературними холодильними машинами ТРМ961 використовується для підтримки заданої температури в камері та в режимі набору холоду, має можливість розтавання льоду шляхом періодичної зупинки компресора.

Рисунок 7.30 Функціональна схема блока управління холодильними машинами ТРМ961

ТРМ961 має два способи відліку часу між розтаваннями льоду:

• за часом;
  
• за часом напрацювання компресора.
  

Також в ТРМ961 здійснюється підключення зовнішньої аварійної сигналізації, захист компресора від частих запусків та захист параметрів від несанкціонованих змін. (рис. 7.30).

До входу ТРМ961 підключається Positive Temperature Coefficient (PTC) датчик для вимірювання температури в камері. Підключення датчика здійснюється по двохпровідній схемі.

ТРМ961 має 2 вихідних реле: реле 1 управляє по двохпозиційному закону компресором, реле 2 використовується для підключення зовнішньої аварійної сигналізації (рис. 7. 31).

Температурний режим в камері визначають параметри SP (Set Point — контрольна крапка) і diF (диференціал).

Для підтримки температури в камері ТРМ961 управляє роботою компресора. Компресор запускається, коли температура в камері перевищує значення SP+diF, і відключається, коли температура знову знижується до значення контрольної величини.

ТРМ961 періодично здійснює розморожування холодильної камери шляхом відключення компресора. Інтервали між двома розморожуваннями, можна відлічувати двома способами: просто за часом (1...99 ч), або за часом напрацювання компресора (режим Digifrost).

Рисунок 7.31. Схема підключень блока управління холодильними машинами ТРМ961

При необхідності відтайку можна запустити вручну, натиснувши кнопку на лицьовій панелі приладу.

Режим "Набір холоду” призначений для швидкого охолоджування камери, заповненої новим (теплим) продуктом.

Користувач задає час набору холоду 1...24год, протягом якого компресор примусово включений. Можна задати також затримку розморожування після набору холоду. Після закінчення розморожування прилад автоматично переходить в режим "Термостат”.

При включенні режиму "Тривога” спрацьовує реле 2, яке управляє зовнішньою аварійною сигналізацією. На цифровому індикаторі з'являється аварійне повідомлення.

При виході з ладу датчика камери управління компресором продовжується, але в аварійному режимі, коли час включення і час виключення компресора жорстко визначені.