1. Зниження робочої температури за допомогою реле тиску
2. Попередження перегріву електромотора компресора взимку
3. Захист від перегріву компресора з вбудованим електродвигуном
4. ! Застосування регенеративних теплообмінників в холодильних установках

Однією з фундаментальних проблем роботи холодильної техніки є проблема перегріву компресорної установки. Основними факторами підвищеної робочої температури даного агрегату є внутрішній тиск при робочому циклі всмоктування і нагнітання, низька температура навколишнього середовища, використання систем автоматичного захисту і теплообмінників регенеративного типу.

Зниження робочої температури за допомогою реле тиску

В результаті зменшення тиску в випарнику холодильної машини істотно знижується ефективність роботи агрегату в цілому. Зменшення тиску всмоктування в компресорі призводить до збільшення питомої обсягу пароподібного холодоагенту і зниження його маси. При цьому, може відбуватися перегрів електромотора компресорного агрегату через його недостатнє охолодження.

Ви можете зателефонувати нам:

+38 (067) 422-93-39

Ми з радістю відповімо на всі Ваші питання, зробимо розрахунок вартості послуг і підготуємо для Вас індивідуальну комерційну пропозицію.

Основними робочими органами холодильного компресора є поршнева пара і система клапанів. Поршень, переважно, виготовляють з алюмінію, а циліндр з чавуну. З огляду на високу різницю коефіцієнтів лінійного розширення даних металів при нагріванні отримуємо зменшення зазору між тілом поршня і стінкою гільзи. У підсумку, збільшується ймовірність появи подряпин на дзеркалі гільзи зі зменшенням ресурсу компресорного вузла в цілому.

Саме тому, щоб уникнути перевищення граничних параметрів тиску всмоктування, використовують реле низького тиску або інші захисні агрегати.

У холодильних машинах застосовують реле низького і високого тиску, службовці для відключення компресорної установки при певних умовах. Реле низького тиску співчленами з всмоктуючої магістраллю і налаштоване на його відключення в момент критичного зниження тиску. У промислових агрегатах технічного кондиціонування для харчових підприємств реле низького тиску застосовують в якості захисту випарника від обмерзання. В даному випадку реле попереджає обмороження випарника, яке може привести до перегріву компресорного вузла, через його роботи без теплоносія. Повернення реле в початкове положення може здійснюватися вручну або автоматично.

Реле пневматичного тиску в холодильних машинах з'єднують з магістраллю нагнітача. Основне призначення - відключення компресора в момент критично високого тиску. Включення реле в схему проводиться в місці магістралі, де вентиль нагнітача не може вплинути на його функціонування.

Попередження перегріву електромотора компресора взимку

Несуттєві коливання терморежіме навколишнього середовища в холодильних установках вдається компенсувати за рахунок застосування терморегуліруемих вентилів, які працюють в обмеженому діапазоні. За межами даного діапазону температур холодильна установка працює з незмінним опором дросельного органу. Для роботи у великому температурному діапазоні використовують конденсатори повітряного охолодження.

Необхідно розуміти, що падіння температури навколишнього середовища з 26 до 10 С призводить до суттєвого зменшення тиску конденсації - на 37%, до значення 0,58 кПа. Одночасно з цим процесом змінюється значення точки кипіння з 0,27 до 0,18 кПа, яка безпосередньо пов'язана зі зменшенням ефективності роботи дросельного органу в результаті падіння тиску на ньому. В результаті подібних умов знижується ступінь охолодження випарника і температура кипіння.

Ефективність роботи дросельного органу, який включає терморегуліруемие вентилі і капілярну трубку, безпосередньо залежить від різниці тиску. Це пов'язано з тим, що характеристики дросельного органу підбираються під необхідну ефективність його експлуатування при нормальних робочих перепадах тиску. Працюючи взимку, коли температура навколишнього середовища істотно знижується, надмірне падіння тиску нагнітання знижує різницю тисків в дросельному органі, що призводить до малому обсягу подаваного холодоагенту у випарник. У підсумку, через недостатність холодоагенту, система набуває небажану розбалансування.

Однією і проблем застосування конденсаторів повітряного типу в холодильних установках є пошкодження компресора в результаті зниженого тиску нагнітання, яке знижує тиск всмоктування. Це призводить до того, що через зменшення даних характеристик падає продуктивність компресора, і як наслідок - знижується потік перекачується холодоагенту. В результаті спостерігається різке підвищення температури обмоток електродвигуна, що може привести до перегріву.

Необхідний тиск в дросельному вузлі для стабільної та ефективної роботи холодильної машини визначається тиском нагнітання. Саме тому температура на випарнику повинна підтримуватися на певному рівні, що забезпечить надійну роботу агрегату.

Особливі труднощі виникають у взимку, коли температура конденсації знаходиться на низькому рівні. Це пов'язано з дуже низькою температурою навколишнього середовища і значенням теплового навантаження.

Щоб утримувати температуру конденсації на належному рівні необхідно змінювати продуктивність конденсаційного вузла в залежності від терморежіме навколишнього середовища. Це дозволить стабілізувати і утримувати значення в необхідному діапазоні.

Регулювання продуктивності конденсаційного органу, найчастіше, проводиться шляхом зміни частоти обертання лопатей і налаштуванням циклічного функціонування вентиляторів всієї системи. Застосування тільки одного вентилятора не використовується, так як це призводить до суттєвих коливань температури конденсації. Прийнятним методом регулювання є застосування декількох вентиляторів з послідовною циклічної роботою і можливістю зміни частоти обертання лопатей за допомогою спеціального регулятора.

У моделях холодильних установок, які експлуатуються взимку доцільно застосовувати конденсатори горизонтального типу. Вони менше схильні до впливу вітру, яке призводить до мимовільного охолодження. В іншому випадку, природний обдув конденсатора вітром зводить нанівець всі переваги циклічного регулювання роботи вентиляторів і налаштування і частоти обертання. Застосування циклічного регулювання роботи і частоти обертання вентиляторів конденсатора в зимовий час - зручний спосіб автоматичного забезпечення стабільної і безпечної роботи компресора в залежності від температури повітря на вході конденсатора.

Однією з умов стабільної роботи з високим ступенем відмовостійкості компресорного агрегату є температура конденсації не менше 32 С. Даний показник досягається при температурі навколишнього середовища на рівні 16 С.

Вибір конденсатора холодильної машини проводиться виходячи з міркувань його здатності справлятися з тепловими навантаженнями при раціональній різниці температур конденсації і навколишнього середовища. Оптимальним значенням для холодильних установок на промислових підприємствах вважається різниця температур від 12 до 17 С.

Нерідко повітряні конденсатори поставляються з одним вентилятором, що передбачає можливість експлуатації в широкому температурному діапазоні навколишнього середовища. Для досягнення найбільшого діапазону, різниця температур при високому тиску всмоктування повинна становити від 17 до 22 С. У низькотемпературних моделях холодильників дане значення, нерідко, не перевищує 6 - 9 С.

На практиці і теоретично доведено, що здатність знижувати швидкість обертання вентиляторів до 25% від номінальної, забезпечує можливість експлуатації системи в холодну пору року. При цьому, мінімальна температура навколишнього середовища підтримується в автоматичному режимі і не перевищує значення -30 С.

Налаштування тиску конденсації в зимовий час за допомогою вентиляторів доцільна в машинах, які обладнані повітряними конденсаторами з чотирма вентиляторами. Такі установки використовуються в промислових холодильних машинах харчової промисловості, що дозволяє підтримувати необхідний рівень температури, вологості і швидкості циркуляції повітряних потоків. У подібних агрегатах різниця температур, зазвичай, становить від 14 до 16 С. При цьому, температура навколишнього середовища на повинна бути нижче -20 ... -25 С.

Моделі конденсаторів з двома вентиляторами здатні забезпечувати надійну роботу при різниці температур від 14 до 17 С і мінімальною температурою навколишнього середовища, рівній 0 С.

Забезпечити надійне функціонування компресора в установках, що працюють з різницею температур від 6 до 9 С, за допомогою регулювання тиску конденсації циклічної роботою вентиляторів, можливо тільки за умови температури навколишнього середовища вище 0С.

В результаті отримуємо наступну залежність - температура обслуговується холодильною машиною приміщення безпосередньо залежить від температури навколишнього середовища. Регулюванням частоти обертання вентиляційної системи конденсатора досягається можливість використання мінімальної кількості вентиляторів, а також безпеку і стабільність роботи компресорної установки холодильної машини.

Захист від перегріву компресора з вбудованим електродвигуном

Багато автономні автоматизовані холодильні установки можуть постійно експлуатуватися без контролю диспетчера і постійної присутності обслуговуючого персоналу. У подібних випадках дуже важливо забезпечити безпеку компресорів від раптового перегріву, що вимагає застосування в системі різноманітних пристроїв, які автоматично відключать компресор при прояві небезпечних параметрів роботи. Комплекс даних пристроїв називають системою автоматичного захисту.

У середньорозмірних і великогабаритних компресорах використовується система автоматичного захисту зі світловою індикацією несправностей. Це дозволяє безпомилково визначити відхилення від норми, а також причину зупинки компресора. У подібних агрегатах алгоритм індикації дозволяє визначати причину зупинки компресора після тривалого простою, який супроводжується поверненням контрольованої величини в початковий стан. Умовою роботи індикатора є разове включення захисту. Залежно від типу системи розрізняють автоматичний захист одноразового і багаторазового дії.

Система захисту одноразової дії забезпечує негайну зупинку компресорного агрегату до ретельного вивчення неполадок. При цьому, неможливий повторний запуск системи в автоматичному режимі без обслуговування. Подібні схеми набули широкого поширення в автономних системах охолодження корабельних кондиціонерів і холодильних машин, а також в промислових холодильних машинах стаціонарної установки.

Переважно, систему захисту одноразової дії застосовують у випадках, при яких зупинка компресора не призводить до непоправних порушень технологічних процесів. Наприклад, подібний агрегат неприпустимо застосовувати на холодильних установках, які обслуговують приміщення з швидкопсувними продуктами харчування. У подібних випадках доцільно застосовувати системи захисту з автоматичним запуском при відновленні робочих параметрів. Такі системи оптимальні у випадках, де строго неприпустима навіть короткочасна зупинка роботи холодильної установки.

На практиці також широко використовують різновид захисту компресора, яка отримала назву «блокування». Її основною відмінною рисою є зміна устрою, який виступає в якості датчика перевищення граничних параметрів. Наприклад, на схему управління компресійним агрегатом діє елемент роботи вентилятора або насоса, а не захисне реле. На корабельних системах автономного кондиціонування компресор і електрообігрівач повітря з'єднані з вентилятором. При блокуванні робота всієї системи обігріву та охолодження повітря не можлива, якщо не включається вентилятор, з якихось причин.

Основними критеріями вибору системи захисту електромотора є характеристики матеріалів ізоляції та навантажень на холодильну установку, а також режим її експлуатації. Захист вбудованого двигуна компресора ускладнюється багатьма факторами:

• У процесі гальмування дуже швидко відбувається перегрів обмоток електромотора. При робочій температурі близько 20С, нагрів обмотки до температури 200 ° С, в даному випадку складе не більше декількох секунд. Крім того, після перегріву в режимі гальмування, охолодження обмоток відбувається набагато довше. Падіння температури від 200 до 120С, в електромоторах потужністю близько 8 кВт, займе не менше 20 хвилин.
• Температура обмоток не завжди підвищується в результаті збільшення температури кипіння, яка призводить до підвищення навантаження і сили струму. Однак, зниження температури кипіння може привезти до зменшення сили струму і підвищенню температури обмоток. В результаті - немає пропорційної залежності, яка дозволить вибрати єдино вірну схему захисту електромотора.
• Зміна ефективності охолодження не сильно впливає на силу струму, однак, призводить до зміни температури обмоток. Відомо, що вибір системи захисту проводиться з міркувань, що до перегріву двигуна призводить перевищення сили струму і температури. Це означає, що в систему повинні входити пристрої, які будуть контролювати обидва параметри.

Захист від перегріву у вбудованих електромоторах призначена для попередження надмірного підвищення температури в процесі перевантажень, заклинювання обертових деталей, а також при роботі і запусках на двох фазах. Важливим параметром будь автоматичного захисту від перегріву є її швидкодія, що дуже важливо при коротких замиканнях.

Одним з найбільш вдалих рішень вважається електронна система захисту, яка виконана з декількох послідовно з'єднаних термісторів з розміщенням безпосередньо в обмотках двигуна. Це дозволяє миттєво і максимально точно реєструвати момент перевищення температури, вище встановленого рівня. В системі застосовується електронний модуль, який використовується для вимірювання опору і відключення контрольного реле в залежності від опору термісторного ланцюга.

Захист від підвищення температури нагнітання здатна вберегти компресор від перегріву, який працює з підвищеним тиском або в умовах несправних клапанів. До цього виду захисту також ставиться вимога швидкодії, яке повинно оперативно відключити агрегат до моменту перегріву компресора. В даному випадку датчик розміщується на магістралі нагнітача, а температура включення захисту проводиться на позначці 140С. Датчик магістралі нагнітача послідовно з'єднаний з термісторного ланцюгом електромотора, а при досягненні певного опору електронний модель відключає компресор. У напівгерметичних компресорах з пристроєм розвантаження під час запуску, датчик системи захисту розміщується в одному циліндрі з клапаном розвантаження.

Тривале перевищення сили струму, більш ніж на 20% від номінального, неминуче призводить до перегріву обмоток з руйнуванням ізоляції, аж до виходу електромотора з ладу. Щоб захистити агрегат від подібного впливу використовують реле струму, час спрацьовування якого залежить від співвідношення номінального значення сили струму до реального. Зазвичай, реле підбирають таким чином, щоб забезпечити відключення агрегату при перевантаженні на 35% протягом 30 хвилин. Якщо перевантаження в четвер перевищує встановлену - відключення повинно відбуватися протягом 5-40 сек.

У малопотужних холодильних установках допустимо застосування автоматичних реле, які після повернення характеристик струму до початкових значень, знову запускають агрегат без втручання обслуговуючого персоналу. Якщо потужність електромотора в установці перевищує 1 кВт, зазвичай, застосовують реле з кнопкою ручного запуску після перевантаження.

Незалежно від типу і наявності внутрішнього захисту електродвигуна потрібна встановити захист ланцюга у вигляді швидкодіючих плавких запобіжників. Дані елементи являють собою одноразове захисний пристрій, що монтується в електричний ланцюг схеми. Основне призначення виробу - захист схеми від перевантажень при короткому замиканні обмоток електромотора, пробою в ізоляції і т.п.

! Застосування регенеративних теплообмінників в холодильних установках

Регенеративні теплообмінники застосовують в холодильних агрегатах для підвищення температури холодоагенту з боку усмоктувальної магістралі компресора. Це дозволяє уникнути обмерзання трубопроводу, а також утворення конденсату з подальшим випаровуванням рідини в потоці пари. Даний теплообмінник дозволяє додатково попередити переохолодження рідкого холодоагенту, що захищає рідинну лінію від освіти дроссельного пара.

При застосуванні регенеративного теплообмінника спостерігається деяка залежність щодо холодопроизводительности агрегату. Тепло, передане рідким холодоагентом і поглинається паром, до певного моменту замінює то тепло, яке могло б бути отримано від навколишнього середовища через неізольовану всмоктувальну магістраль. Саме тому холодильні установки з відкритою магістраллю всмоктування мають більшу продуктивність.

Природна передача тепла від рідини до пару в теплообмінниках регенеративного типу не сприяє суттєвому збільшенню ефективності і холодопродуктивності машини. При цьому, знижується ентальпія рідкого холодоагенту з пропорційним підвищенням ентальпії пари. Відомо, чим вище температура пара, тим вище його питома обсяг, що призводить до істотного зниження продуктивності. В результаті маємо: зниження ентальпії і збільшення питомої обсягу пара холодоагенту мають протівонаправленним дією. Тобто ці два фактори, більшою мірою, діють один проти одного, а істотне підвищення продуктивності не спостерігається. У той же час, неізольована рідинна лінія при зниженні температури холодоагенту підвищує продуктивність на незрівнянно малу величину. Однак, ізоляція всмоктуючого трубопроводу призводить до втрати корисних властивостей регенеративного теплообмінника, а також може призвести до критичного підвищення температури пара з боку всмоктування компресора. Ця закономірність особливо чітко проявляється у випадках, коли компресор встановлений в одному приміщенні з регенеративним теплообмінником.

Збільшення температури всмоктування парів також призводить до перегріву мастильних матеріалів і деталей компресора, що істотно знижує ресурс агрегату в цілому і деталей, що труться. В даному випадку можна спостерігати малий перегрів ізоляції обмоток вбудованого електромотора, що також позначається на його довговічності.

На підставі перерахованих вище умовиводів можна зробити висновок: регенеративний теплообмінник доцільно використовувати в холодильних машинах тільки в парі з віддільником рідини. Дана схема дозволить агрегату стабільно працювати, а також забезпечить надійний запуск компресора холодильної установки.