Контрольная работа по дисциплине Автоматизация холодильных машин и установок

Регуляторы прямого и непрямого действия

Автоматический регулятор — это средство автоматизации, получающее, усиливающее и преобразующее сигнал отклонения регулируемой величины и целенаправленно воздействующее на объект регулирования; он обеспечивает поддержание заданного значения регулируемой величины или изменение ее значения по заданному закону.

Автоматические регуляторы классифицируются в зависимости от назначения, принципа действия, конструктивных особенностей, вида используемой энергии и др. В зависимости от источника используемой энергии автоматические регуляторы подразделяются на регуляторы прямого и непрямого действия.

В регуляторах прямого действия одновременно с измерением регулируемой величины от объекта регулирования отбирается часть энергии, которая используется для работы регулятора и воздействия на его исполнительный механизм. Таким образом, к автоматической системе «объект-регулятор» энергия извне не подводится. В регуляторах прямого действия воздействие регулируемой величины на первичный измерительный преобразователь регулятора служит источником энергии как для формирования закона регулирования, так и для перемещения регулирующего органа. Автоматические регуляторы получили широкое распространение в системах стабилизации давления, расхода, уровня, температуры и т. д. Сфера применения регуляторов прямого действия достаточно велика из-за простоты и надёжности системы.

Основным узлом всех регуляторов прямого действия является настроечная пружина, с помощью которой можно изменять порог срабатывания регуляторов прямого действия. В устройствах, регулирующих давление, используются упругие мембраны и специальные сильфоны.

В качестве примера на рис.1 представлен автоматический регулятор давления прямого действия, поддерживающий заданное значение давления среды в трубопроводе.

Регулятор выполнен в виде клапана с мембранным приводом. На мембрану 1 воздействуют давление измеряемой среды и противодействующая пружина 2. При заданном значении давления условие равновесия сил, воздействующих на мембрану, запишется в виде:

p * f_m= c * l

где р — заданное значение давления в трубопроводе; fм — эффективная площадь мембраны 1; с—жесткость пружины 2; l—перемещение клапана 5, жестко соединенного штоком 4 с мембраной 1.

Если давление р увеличится на значение Др, то мембрана 1 прогнется вниз, перемещая клапан на расстояние Дl, при котором сила сжатия пружины уравновесит возросшее давление среды на мембрану. Заданное значение давления (регулируемой величины) устанавливается изменением натяжения пружины 2 (меняется жесткость с пружины) путем вращения натяжной гайки 3.

В современных системах автоматического регулирования промышленных предприятий регуляторы прямого действия используют редко. В большинстве конструкций регуляторов для перемещения регулирующих органов используют внешние источники энергии, для чего устанавливают специальные усилители — так называемые исполнительные механизмы, использующие различную энергию.

В зависимости от вида используемой энергии регуляторы непрямого действия подразделяются на:

• 1) электрические (электромеханические, электронные);
• 2) пневматические;
• 3) гидравлические;
• 4) комбинированные (электропневматические, электрогидравлические).

Электрические автоматические регуляторы применяются главным образом для регулирования на невзрывоопасных объектах при больших расстояниях от пункта управления до объекта регулирования. Для перемещения регулирующего органа установлен исполнительный механизм — электродвигатель, использующий внешний источник энергии. Электрические регуляторы являются наиболее распространенными.

Пневматические автоматические регуляторы применяются во взрыво- и пожароопасных зонах при небольших расстояниях (до 400м) от пункта управления до объекта регулирования. Роль исполнительного механизма выполняет пневматический усилитель.

Гидравлические регуляторы применяются во взрыво- и пожароопасных зонах, как правило, при непосредственном размещении элементов регулятора в зоне объекта регулирования. Исполнительный механизм состоит из золотникового распределительного устройства и гидравлического поршня.

Комбинированные регуляторы применяются в случаях, когда необходимо использовать отдельные преимущества электро-, пневмо- или гидрорегуляторов.

Функциональные схемы автоматизации холодильных установок

Для обеспечения неавтономных кондиционеров холодом применяют холодильные станции различной холодопроизводительности. Холодильные станции обычно комплектуются двумя или более холодильными установками, работающими с промежуточным холодоносителем, как правило водой.

Рассмотрим автоматизацию отдельных элементов холодильных установок и холодильной станции в целом. Защита компрессора от повышенного давления на нагнетании и пониженного на всасывании осуществляется с помощью реле давления (рис. 1, а). Работу системы контролирует реле контроля смазки. Компрессоры большой холодопроизводительности охлаждаются водой. Для защиты их от перегрева в случае прекращения подачи охлаждающей воды устанавливают реле расхода. При отклонении какого-либо из параметров срабатывает соответствующее реле защиты и компрессор останавливается. При остановке электродвигателя компрессора закрывается сблокированный с ним соленоидный вентиль трубопровода охлаждающей воды.

Защита испарителя холодильной установки (рис. 1, б) предусматривается во избежание замерзания воды в трубах испарителя. На трубопроводе выходящей из испарителя воды установлен датчик позиционного терморегулятора, настроенного на 1—3 °С. При температуре воды ниже установленной размыкаются контакты регулятора и останавливается электродвигатель компрессора. Если внезапно прекратился приток воды через испаритель, регулятор вследствие инертности системы может не сработать даже при замораживании испарителя. Во избежание этого устанавливают реле расхода, которое при уменьшении протока воды до критического значения срабатывает и останавливает электродвигатель компрессора.

• 1 —реле контроля смазки; 2, 3 — реле низкого и высокого давления;
• 4 —регулятор расхода; 5 — соленоидный вентиль; 6 — реле расхода;
• 7 — терморегулятор

Схема автоматизации холодильной станции приведена на рис. 2. Для упрощения на схеме показана одна холодильная машина. Из бака 1 насосы подают воду на испарители холодильных машин, охлажденная вода сливается в бак 2 и насосами подается к кондиционерам, а затем снова сливается в бак 1. На охлаждение конденсаторов вода подается из градирни.

Защита компрессора осуществляется с помощью реле 3, 4, 5, а испарителя — реле б и 7. Если какой-либо параметр отклонится от заданной величины, сработает соответствующее реле, остановится компрессор, а через небольшой промежуток времени остановятся и насосы оборотного водоснабжения. На щите автоматики включится сигнальная лампа того узла, в котором произошла авария, и начнет подаваться звуковой сигнал 9.

Температура воды в баке 2 регулируется терморегулятором 10, настроенным на максимальную и минимальную температуру (например, 8 и 6 °С). При температуре воды 8 °С последовательно через определенный промежуток времени с помощью командного прибора 11 включаются холодильные установки, причем компрессор холодильной установки включается только в том случае, если работают насосы, подающие воду в испаритель и конденсатор, и если все параметры, контролируемые приборами зашиты, находятся в пределах нормы. При снижении температуры холодной воды до 6 °С холодильные установки отключаются в той же последовательности. Для поддержания постоянного давления воды, подаваемой к кондиционерам, установлен регулятор давления прямого действия 8. В целях экономии водопроводной воды для охлаждения конденсаторов холодильных машин применяются системы оборотного водоснабжения, в которых нагретая вода охлаждается в градирнях.

Список  литературы

1. «Правила технической эксплуатации холодильных установок на судах рыбопромыслового флота Российской Федерации», Гипрорыбфлот,СПб, 2001г.
2. Абдульманов Х.А., «Автоматизация, монтаж и ремонт судовых холодильных установок– М: Легкая и пищевая промышленность, 1982,-177с.
3. А.А. Полевой «Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха», СПБ, Профессия, 2010-244с.
4. Ремонт и испытания холодильных установок: учеб. пособ./ Сост. Л.Н.Захарцова.– Брянск: Мичуринский филиал ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет», 2015.- 52 с.: