Содержание

Введение

1. Характеристика системы холодоснабжения объекта

2. Разработка системы автоматизации

2.1 Функции и задачи автоматики

2.2 Разработка структурной схемы автоматизации холодильной установки

2.3 Разработка принципиальной схемы автоматизации холодильной установки

3. Подбор приборов автоматики

3.1 Выбор первичных преобразователей

3.2 Подбор основного прибора автоматики

3.3 Конструкция прибора автоматики

4. Правила эксплуатации прибора и чувствительных элементов

Заключение

Список использованных источников

Введение

Данный курсовой проект является целью изучения и закрепления знаний в области автоматизации производственных процессов холодильных установок.

Цель автоматизации холодильных машин и установок – это повышение экономической эффективности их работы и обеспечение безопасности рабочего персонала, так как освобождает его от необходимости непосредственного управления механизмами.

Предстоит обеспечить все основные и дополнительные узлы холодильной машины всевозможными необходимыми приборами автоматики, которые будут выполнять контроль, регулирование и безопасную работу установки.

1. Характеристика системы холодоснабжения объекта

Система холодоснабжения представляет собой холодильную машину с баком предварительного охлаждения, работающую на одном компрессоре. В состав холодильной машины входят такие конструктивные элементы, как: один поршневой компрессор, кожухотрубный конденсатор с водяным охлаждением, испаритель, установленный в баке в виде батареи для охлаждения, воздухоохладитель, линейный ресивер, маслоотделитель, водяной фильтр, рассольный фильтр, фильтры осушители, насос для подачи рассола из бака на воздухоохладители в камеры.

Цикл холодильной машины начинается с компрессора. В компрессоре холодильный агент сжимается и под высоким давлением подаётся на конденсатор, проходя по пути через маслоотделитель, в котором масло отделяется от хладагента. Компрессор обеспечивает непрерывную циркуляцию хладагента по системе.

Поступив в конденсатор, пары хладагента конденсируются, охлаждаясь водой, и уже в жидком состоянии хладагент попадает в линейный ресивер.

Из ресивера, пройдя фильтр осушитель, хладагент проходит через ТРВ и поступает в испаритель, который представляет собой змеевиковую батарею, находящийся непосредственно в баке. Бак оснащен мешалкой, которая в свою очередь способствует равномерному охлаждения рассола.

Из испарителя холодильный агент возвращается в компрессор, пройдя через фильтр-осушитель. Затем цикл повторяется.

Рассол, охлаждаемый кипящим хладагентом в баке, подается на воздухоохладитель камеру с помощью насоса. Пройдя через соленоиды и воздухоохладители камер, рассол движется дальше по трубопроводу и приходит обратно в бак, где вновь охлаждается. В случае, когда температура в камерах установится необходимой, то соленоид, который стоит на входе, закроется, следовательно, рассолу будет некуда деваться, поэтому устанавливаем БРВ «до себя» на коротком участке трубопровода. В таком случае, рассол будет проходить через этот вентиль в случае повышения давления.

В данной холодильной машине я принимаю холодильный агент R134a. Температура в камере -4^оС, следовательно, температура кипения хладагента в испарителе приблизительно равна -10^оС. Температура конденсации будет равна 24^оС. По диаграмме определили, что давление кипения будет равно 2 bar, а давление конденсации 6,5 bar.

Компрессор – основной элемент парокомпрессионной холодильной машины, в котором происходит сжатие поступившего с испарителя пара хладагента и подача его под высоким давлением на конденсатор. Холодильный агент всасывается компрессором через всасывающий клапан путём перемещения поршня вниз и выходит из компрессора через нагнетательный клапан путём движения поршня вверх.

Кожухотрубный конденсатор представляет собой пучок труб, находящийся внутри герметичного кожуха. В моём случае хладагент проходит через межтрубное пространство конденсатора, а вода подаётся на конденсатор по трубам и, проходя через весь пучок труб, отводит тепло конденсации в окружающую среду.

Испаритель представляет собой змеевиковую батарею, через которую проходит кипящий холодильный агент и забирает тепло от охлаждаемого рассола.

Линейный ресивер – резервуар, в котором собирается холодильный агент для последующей равномерной подачи на испаритель в зависимости от тепловой нагрузки.

Маслоотделитель устанавливается после компрессора и отделяет масло от хладагента во избежание попадания этого масла в конденсатор.

Фильтры-осушители предназначены для очистки холодильного агента от механических частиц и влаги. Они представляют собой небольшие сосуды, наполненные специальным селикогелем, удерживающим влагу и мелкие механические частицы.

Насосы устанавливаются параллельно сразу же после бака охлаждения рассола. Они предназначены для перекачивания рассола по всему трубопроводу, а именно для его подачи в испаритель камер.

Запорные вентили предназначены для обеспечения доступа холодильного агента в аппараты холодильной машины. Они же помогают прекратить подачу хладагента в случае, если нам необходимо провести диагностику, ремонт, или замену какого-либо аппарата.

2. Разработка системы автоматизации

2.1 Функции и задачи автоматики

Целью функционирования автоматики на элементах ХУ является регулирование, контроль, сигнализация и защита этих элементов для нормальной работы холодильной установки и получения требуемой производительности.

Возмущающими воздействиями на приборы автоматики являются различные параметры. Для реле высокого давления – это повышение давления на нагнетании, а для реле низкого давления – это понижение давления на всасывании. Для реле контроля смазки – это разность изменение разности давлений в картере компрессора и на линии всасывания масла в компрессор.

Для реле температуры возмущающим воздействием является изменение температуры охлаждаемого объекта.

Возмущающим воздействием на реле протока является количество воды, поступающее через чувствительный элемент реле к конденсатору. Если этого количества воды не достаточно для охлаждения конденсатора, то контакты реле размыкаются и компрессор прекращает работу.

Возмущающим воздействием для соленоидного вентиля является электрический сигнал, поданный прибором автоматики на его катушку, которая и управляет закрытием, либо открытием вентиля.

Для барорегулирующего вентиля возмущающим воздействием является изменение давления (в данном случае перед ним). При повышении этого давления он открывается, при понижении – закрывается.

Для автоматизации работы компрессора выберем:

• От понижения разности давлений масла в системе смазки и картере – применяется датчик-реле разности давления. От понижения давления всасывания и повышения давления нагнетания – применяется датчик-реле давления.

Для автоматизации конденсатора выберем:

• Водорегулирующий клапан. Этот клапан будет обеспечивать равномерную и своевременную подачу воды на конденсатор, в зависимости от температуры хладагента на входе в конденсатор.

• Реле протока. Это реле будет выполнять защитную функцию, и выключать компрессор в случае подачи на конденсатор недостаточного кол-ва воды.

Для автоматизации испарителя выберем:

• Реле температуры. Это реле будет управлять соленоидным вентилем, который в свою очередь будет открывать, либо закрывать подачу хладагента на испаритель в зависимости от температуры в камере.

• Барорегулирующий клапан «до себя», который в случае закрытия всех 4-х соленоидов пропускает рассол через себя в случае превышения заданного.

Нормальным значением давления кипения является Р_кип=2 атм.

Защитные реле низкого давления в таком случае настраиваем на 0 атм., во избежание образования вакуума в системе и подсоса воздуха через сальники компрессора из окружающей среды.

Нормальным значением давления конденсации является Р_конд=6,5атм. Защитные реле высокого давления в таком случае настраиваем на 10 атм.

Реле протока не позволит включить компрессор, пока не будет осуществляться подача охлаждающей воды на конденсатор.

2.2 Разработка структурной схемы автоматизации холодильной установки

Основными объектами автоматизации, как правило, являются основные аппараты и узлы холодильной машины.

Для моей установки применялись следующие средства автоматизации:

• Манометры (PI);

• Реле давления с сигнализацией (PSA);

• Реле контроля смазки (PDSA);

• Реле температуры с сигнализацией (TSA);

• Реле протока (FSA);

• Реле разности давлений (PDSA);

• Соленоидные вентили;

• Барорегулирующий вентиль и регулятор подачи воды.

Система автоматического контроля:

• Измерение давлений на всасывании и нагнетании;

• Измерение давления на конденсаторе;

• Измерение температур в камерах;

• Измерение температуры в баке охлаждения рассола.

Система автоматической сигнализации:

• Срабатывание реле давления;

• Срабатывание реле контроля смазки;

• Срабатывание реле протока;

• Срабатывание реле температуры.

Система автоматического регулирования:

• Регулирование производительности компрессоров;

• Регулирование подачи воды на конденсатор;

• Регулирование подачи хладагента в ресивер;

• Регулирование заполнения испарителя.

Система автоматической защиты:

• От повышенного давления нагнетания;

• От пониженного давления всасывания;

• От нарушений в системе смазки;

Реле низкого давления

Чувствительный элемент – сильфон. При изменении давления сильфон растягивается, либо сжимается.

Элемент сравнения – пружина, которая воздействует на сильфон сверху.

Задающее устройство – винт настройки дифференциала, который задаёт давление, при достижении которого будет срабатывать реле.

Исполнительный механизм – контактная группа. При достижении заданного винтом параметра давления, контакты размыкаются, электродвигатель обесточивается и компрессор прекращает работу. Одновременно с этим включается аварийная сигнализация.

Реле высокого давления

Устройство работы реле высокого давления точно такое же, как и устройство работы еле низкого давления. Отличается лишь положение контактов в контактной группе.

Реле контроля смазки

Чувствительные элементы – два сильфона: на нижний действует давление с линии всасывания масла в компрессор, на верхний действует давление в картере компрессора.

Элемент сравнения – пружина, которая находится между сильфонами и воздействует на нижний сильфон сверху, а на верхний сильфон снизу.

Задающее устройство – настроечный диск.

Исполнительный механизм – контактная группа. При достижении заданного параметра контакты размыкаются, компрессор отключается и включается аварийная сигнализация.

Реле температуры

Чувствительный элемент – термобаллон. В термобаллоне находится холодильный агент. В зависимости от изменения измеряемой температуры давление в баллоне изменяется.

Элемент сравнения – пружина.

Задающее устройство – настроечный винт.

Исполнительный механизм – контактная группа.

Регулирующий орган – соленоидный вентиль. Когда контакты замыкаются, поступает электрический сигнал на обмотку соленоидного вентиля и он, в зависимости от назначения, открывается, либо закрывается.

Реле протока

Чувствительный элемент – лопатка. Погружается непосредственно в трубопровод. Отклоняется по направлению потока.

Элемент сравнения – пружина. Растягивается при отклонении лопатки, противодействуя ей.

Исполнительный механизм – контактная группа. При определённом отклонении лопатки контакты замыкаются, подавая сигнал на пускатель электродвигателя, что приводит в запуск компрессор.

В результате автоматизации мы понизили уровень аварийности, сделали управление системой усовершенствованной, более простой и доступной.

Компрессор мы защитили, поставив реле высокого давления на нагнетание и реле низкого давления на всасывание, реле контроля смазки на системе подачи масла. Регулирование производительности машины стало более простым с помощью двух реле низкого давления на линии всасывания, которые при изменении давления поочерёдно отключают и включают компрессора.

Регулирование испарителя осуществляется посредством реле температуры, которое управляет соленоидом, в зависимости от температуры в камере, открывающим или закрывающим подачу хладагента на испаритель.

Установив на один насос реле перепада давлений, гарантируется немедленное включение второго насоса, в случае выхода из строя первого.