2. Регулирование температуры в охлаждаемом объекте

Температура в охлаждаемом объекте должна поддерживаться на определенном уровне. Ее отклонение от заданного значения исправляется приборами автоматики — реле температуры. Они применяются также для защиты компрессора от превышения вер­хнего предела температуры нагнетания.

Различают манометрические, биметаллические и полупровод­никовые реле температуры.

Манометрические реле получили наибольшее распространение, однако в настоящее время их вытесняют реле с термисторами.

Принцип действия приборов основан на изменении давления парожидкостной смеси хладона в термосистеме прибора (рис. 12.2) в зависимости от изменения температуры термобаллона (капсу­лы). При повышении температуры термобаллона давление хладо­на возрастает и, воздействуя через капиллярную трубку на сильфон, сжимает его.

Толкатель сильфона действует на основной рычаг, стремясь повернуть его по часовой стрелке. Этому препятствует сжатая пру­жина уставки, которая воздействует на рычаг сверху. При поворо­те основного рычага по часовой стрелке его плечо действует на систему рычагов контактной группы и замыкает контакт для вклю­чения компрессора в работу. Усилие сжатия пружины уставки ре­гулируется винтом-задатчиком. Настройка прибора контролиру­ется по положению стрелки шкалы уставки. Чем сильнее сжата пружина уставки, тем большее давление требуется со стороны сильфона для поворота основного рычага по часовой стрелке. Сле­довательно, замыкание контактов прибора будет происходить при большей температуре контролируемого объекта. Узел дифферен­циала предназначен для установки винтом-задатчиком дифферен­циала определенной разности температур прямого срабатывания прибора (контакт при этом размыкается) и обратного срабатыва­ния (замыкание контактов).

В большинстве случаев применяется двухпозиционное регули­рование температуры, заключающееся в том, что компрессор пе­риодически включается и отключается. При повышении темпера­туры в объекте охлаждения компрессор включается, а при пони­жении температуры выключается. Двухпозиционное регулирова­ние характеризуется коэффициентом рабочего времени, представ­ляющим собой отношение

где τ_р — время работы компрессора; τ_ст — время стоянки компрес­сора.

Суммарное время работы и стоянки компрессора τ_р + τ_ст пред­ставляет собой время полного цикла. Коэффициент рабочего вре­мени зависит от количества охлаждаемого продукта и его свойств, температуры окружающей среды и других факторов.

Реле температуры для защиты от высокой температуры нагне­тания компрессора размещают на щите компрессора. Термобал­лон прикрепляют к нагнетательному трубопроводу на его верти­кальном участке капилляром вверх или вставляют в гильзу трубо­провода, которая должна быть заполнена маслом.

Электронные терморегуляторы — возможности программировать большее число параметров, вынести за пределы регулируемого объекта прибор, а значит, снизить требования по степени его защиты от влаги и пыли.

В настоящее время уже существует достаточно много различ­ных моделей электронных терморегуляторов.

Микроконтроллерный регулятор температуры MPT-11 предназ­начен для двухпозиционного автоматического регулирования тем­пературы в холодильных машинах, системах кондиционирования воздуха и вентиляции. Прибор состоит из блока управления и дат­чика температуры — платинового термопреобразователя сопро­тивления, с помощью которого контролируется температура в охлаждаемом объеме. Прибор имеет реле управления пуском и остановкой компрессора, встроенный блок питания и цифровую индикацию текущей температуры. Предусмотрены установка па­раметров системы с помощью клавиатуры, энергонезависимая память уставок, двухуровневый доступ к программированию кон­тролируемых системой параметров, звуковая и световая аварий­ные сигнализации.

Электронный регулятор температуры ТРЭ974 с цифровой ин­дикацией текущего значения температуры служит для автомати­ческого контроля температурного режима в морозильных каме­рах, холодильных прилавках и другом торговом, а также промыш­ленном холодильном оборудовании. Этот прибор обеспечивает весь цикл работы холодильной установки: поддержание температуры в камере, управление вентилятором и компрессором, периоди­ческое автоматическое оттаивание испарителя, контроль темпе­ратуры при оттаивании, управление ТЭНом, контроль режима «Набор холода», а также функции защиты от несанкционирован­ного изменения параметров и предупреждения об аварийных си­туациях (отказе любого из датчиков и выходе температуры в каме­ре за заданные пределы) путем сигнализации с выдачей диагнос­тического сообщения.

Функционально измерители-регуляторы организованы по схе­ме и состоят из следующих блоков:

входы — служат для согласования прибора с различными ти­пами датчиков;

блок обработки данных — включает измерители входных сиг­налов, вычислители дополнительных параметров (разности, от­ношения и т.п.), цифровые фильтры для повышения помехоус­тойчивости и логические устройства (ЛУ), формирующие управ­ляющие сигналы, которые затем подаются на выходные устрой­ства;

выходные устройства — служат для передачи управляющих сиг­налов на исполнительные механизмы.

Входы приборов предназначены для подключения измеритель­ных датчиков (термопреобразователей сопротивления, термопар с унифицированным выходным сигналом). Сигнал со входов по­ступает на микроконтроллер блока обработки данных. Для изме­рения температур возможно использование любой из модифика­ций входных устройств в зависимости от типа применяемых дат­чиков.

Подключение термопреобразователей сопротивления. Работа таких датчиков основана на температурной зависимости электрического сопротивления металлов. Датчик вы­полнен в виде катушки из тонкой медной или платиновой прово­локи на каркасе из изоляционного материала, заключенной в за­щитную гильзу.

Термопреобразователи сопротивления характери­зуются двумя параметрами: R — сопротивлением при 0°С и W — отношением сопротивления датчика при 100 °С к сопротивлению его при 0 "С.

В приборах использована трехпроводная схема подключения тер­мопреобразователей сопротивления. К одному из выводов термо­резистора R подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу R. Такая схема позволяет скомпенсировать со­противление соединительных проводов. При этом необходимо со­блюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Подключение термопар. Термопара (термоэлектричес­кий преобразователь) состоит из двух спаянных на одном из кон­цов металлических проводников с разными термоэлектрически­ми свойствами. Спаянный конец (рабочий спай) термопары по­гружается в измеряемую среду, а свободные концы (холодный спай) подключаются ко входу измерителей-регуляторов. Если тем­пературы рабочего и холодного спаев различны, то термопара вырабатывает термоЭДС, которая и подается на измеритель.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температур двух спа­ев термопары, то для получения корректных показаний необхо­димо знать температуру холодного спая (ее свободных концов), чтобы скомпенсировать ее в дальнейших вычислениях. В прибо­рах, оснащенных схемой автоматической компенсации темпера­туры свободных концов термопары, датчиком температуры хо­лодного спая служит полупроводниковый диод.

Подключение датчиков с унифицированным выходным сигналом тока или напряжения. Многие датчики различных физических величин оснащены нормирующи­ми преобразователями. Они преобразуют сигналы с первичных преобразователей (термопар, термометров сопротивления, мано­метров, дифманометров и др.) в унифицированный сигнал по­стоянного тока в следующих диапазонах: 0...20, 4...20 и 0...5 мА. Диапазон выходного тока нормирующего преобразователя про­порционален значению параметра, измеряемого датчиком, и со­ответствует рабочему диапазону датчика, указанному в его техни­ческих характеристиках. Для работы нормирующих преобразова­телей используется дополнительный внешний источник питания 24 В постоянного тока.

Блок обработки данных и выходные устройства.В блоке обработки данных осуществляются вычисление значений параметров, их коррекция и цифровая фильтрация, масштабиро­вание, формирование логическим устройством управляющего или регистрирующего воздействия, индикация измеренных величин.

Логические устройства в соответствии с запрограммированны­ми пользователем параметрами формируют сигналы управления, которые через выходные устройства прибора (реле, транзистор­ные ключи и т.п.) подаются на исполнительные механизмы. Каж­дому ЛУ назначаются входная величина и режим работы. Режим работы ЛУ должен соответствовать типу закрепленного за ним выходного устройства прибора, определяемого при предваритель­ном выборе. Приборы могут содержать несколько ЛУ, в таком слу­чае они работают независимо друг от друга.

Логические устройства могут выполнять в зависимости от за­данного режима функции измерителя (регистратора), устройства сравнения (компаратора), регулятора.

Выходные устройства предназначены для передачи выходного управляющего сигнала на исполнительные механизмы либо пере­дачи данных на регистрирующее устройство.