Способ стабилизации состояния рабочего тела и установка для его осуществления
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
aeSUao
ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й HOMHTET СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2528236/23-06 (22) 26.09.76 (46) 15.10,79. Бюл. Р 38 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) А. И. Коханский, М.Ю. Кендра и Ю.С. Кендра (53) 62«1.571-531.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 389367, кл. F 25 В 49/00, 1973 (197«5). (54) СйосОБ СТАБИЛИЗАЦИИ СОСТОЯНИЯ
РАБОЧЕГО ТЕЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57.) 1. Способ стабилизации состояния рабочего тела яа стороне всасываяия компрессионной холодильной машины, снабженной испарителем, буферными емкостями н определителямн жидкости, путем воздействия на регулируемый параметр ступенчатым изменением объемов парового пространства буферных емкостей и отделнтеля жидкости и изменением числа оборотов компрессоров, о т л и ч .а ю m и и с я тем, что, с целью повьппения экономичности и точности стабилизации, s качестве регулируемого параметра выбирают отношение приращения давления кипения в испарнтеле ко времени и величину данного параметра стабилизируют в пределах (+0,2)-(-0,2) кгс/см-c.
2. Способ по п. 1, о т л н ч а— ю шийся тем, что при отклонениях регулируемого параметра от крайних пределов стабилнзируемой величины, ары рабочего тела перепускают из испарителя в компрессоры через отделнтель жидкости и одну буферную емкость, щ),у 25 В 49/00, С 05 0 16/02
3. Способ по п. I о т л и ч а— ю шийся тем, что при значении регулируемого параметра +0,2 кгс/си с пары рабочего тела перепускают в компрессоры через обе буферные емкости и отделитель жидкости.
4. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что при значении регулируемого параметра -0,2 кгс/см с пары рабочего тела перепускают в
1 компрессоры через отделитель жидкос- ти, минуй буферные емкости.
5. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при изменении Я регулируемого параметра до +0,4 (-0,4) кгс/см .с увеличивают (уменьшают} расход всасываемого компрессорами пара путем изменения оборотов их электродвигателеи, переключением об- Я :. моток статора с "двойной звезды" на
"звезду" и обратно.
6. Установка для осуществления способа по п. 1, содержащая комп- рессоры с двухскоростными электродвигателями, отделитель жидкости с коллектором, буферные. емкости, коммутирующее устройство и линию отбора импульса давления от отдвлителя жидкостй, о т л и @ а ю щ а и с я тем, что ояа дополнительно содержит сравнительные блокй текущих параметров рабочего тела с задайными, каждый из которйх состоит из параллельно соединенных регулирующего вентиля, обратного клапана и двух дифференциальных реле, служащих соответственно для управления буферными емкостями и числом оборотов электродвигателей, 691651
7. Установка го и. 6, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блоки подключены к линии отбора импульса давления иэ отделителя жидкости и повернуты один по отношению к другому на 180 по всем элементам, входящим в блок.
8. Установка по и. 6, о т, л и — : ч а ю щ а я с я тем, что буферные емкости размещены над коллектором отделителя жидкости.
9. Установка по и. 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что блоки соединены последовательно с коммутирующим устройством.
Изобретение относится к холодильной технике и, в частности, к компрессиоиным холодильным машинам.
Известен способ стабилизации сос. тояния рабочего тела в контуре испарения компрессионной холодйльной машины, снабженной комнресеорами, испарит лем, буфериыми емкостями, отделителем жидкости и линией отбора
: импульса давления. Способ осущест.вляется путем воздействия на регулируемый параметр стуиенчатьМ йзмеиением объемов парового пространства буферных емкостей и отделителя жидкости и изменением числа оборотов .компрессоров. В. качестве параметра регулирования выбрана скорость Изменения давления и контуре исйарения и величина его стабилизируется в пределах (+0,2) — {-0,2) кгс/см сек, путем ступенчатого изменения суммарного объема парового пространства контура испарения(13.
Недостатки прототипа обусловлены: повъипенным расходом электроэнергии, вйэванныю пускайи циклично работающего электродвигателя дополнйтельного компрессора; сложностью регулятора, включающего в себя блоки преобразования, диф.— ферейцирования, сравйения текущего .. значения параметра с заданной. его величиной и два блока задания; последовательным соединением буферных емкостей„ которое не позволяет использовать их в качестве аккуму ляторов давления (разрежение), что является причиной роста длительности процесса саиовыравннвания регулиру« емога параметра и требует значитель ного чйсла исполнительных механизмовв значительной амплитудой колебаний средней температуры кипения, являющейся Функцией дифференциала регулятора, управляющего цикличной работой
5 дополнительного компрессора.
Целью данного изобретения являЕт- .. ся устранение недостатков прототипа, а также павьпаеиие. ".кономйчностн и точности стабилизации, увеличение
® эффективиой удельной холодопроизво днтельности н надежности.
Укаэанная цель достигается тем, что в известном способе стабилизаций состояния рабочего тела с ноиощьв.
М5 изменения па цьетров регулирования на сторойе иизкого давления компрессионной хаяоднльной машйны, снабжен-. ной испарителем, буферньаи -еикостямй и отделителем жидкости, в качестве
2б параметра регулирования выбирают,отиощенне приращений давления кипения в испарителе ко времени и величину данного йараметра стабилизируют в пределах (+0,2) — (-0,2) кгс!см сек.
Повьзвение экономичности стабйлиэации достигается за счет йсключеиия потерь электроэнергии как при пусках цикличио работающего электродвигателя . компрессора, так и за счет-уменьшения амплитуды колебаний средней теМ-. пературы, характеризующей точность ее поддержания.
При отклонейиях регулируемого
"параметра от крайних пределов стабиЗ5 лизируемой величины внутри интервала :
+0,2 -(-0,2)пары"рабочего тела пере; пускают йз йспарителя в компрессоры через отделитепь жидкости и одну бу40 ферную" емкость
При зиачейии регулируемого параметра +0,2 кгс/см сек пары рабочего тела перепускают в компрессоры через
3 -. 691651 . 4 обе буферные емкости и отделитель соленоидный вентиль 8 (например, жидкости.. при диаметре трубопровода 40 мм и
При значении РегулиРУемого пара меньше). Отделитель жидкости 1 сое,метра -0,2 кгс/см сек паРш Рабочего дннен всасывающим трубопроводом с тела перепускают в компрессоры через g компрессорами 9, !О, снабженными отделитель жидкости, минуя буФериые электродвигателями 11, l2, и трудоемкости, . проводом отбора импульса давления—
При изменении Регулируемого. паРЭ- с регулятором, состоящим из сравниметра до +0,4(-0,4) кгс/см сек yse- тельных блоков 13, 14.
: личивают (уменьшают) Расход всасы- !б Сравнительные блоки 13, 14 состоваемого компрессорами пара: ну ем иэ- . ят из параллельйо соединенных дифменеиия оборотов их электродвигателей ференциальних реле давления 15, 16 и переключением обмоток статора С двой- 19, 20, регулирующих вентилей 1 7 и ной звезды" на "звезду" и обратно. ° 21, обратных клапанов 18 и 22 и поустановка для стабилизации состО-,!5 вернуты одйн по отношению к другому яния рабочего тела иа стороне всасы- . на 180 по всем элементам, входящим ванин компрессионной xosfop3Q1bHoA . в блок. ДиФференциальное реле давлю» машины предю с женньм сПособом, содеР ния 15 соединено с соленоидным венжащаЯ компРеесоРы с двУхскорост ыми тилем 8 буферной емкости 5, а дифэлектродвигателями» отделитель жид: Ю Ференциальное реле давления 19. — с
КОСТИ С КОЛЛЕКТОРОМ» бУФЕРНЬ Е еМКос СОЛЕНОИдНЫМ ВЕитИЛЕМ 7 буфЕрНОЙ ЕМти, коммутирующее Устройство и линию кости 4. Дифференциальное реле дав отбоРа импульса давления из отде" 1и . лений 16 соеДийено через инвертор . теля жидкости, дополнительно снабже . 24, блок переключения обмоток статоНа СраВНИтЕЛЬНЫМИ бЛОКаМИ тЕКУЩИх ра электродвигатепя с "двойной ввез25 параметров рабочего тела с эадаииы" .д н».на»»звезду»» 26 и блок ирйвлеми, кещый из которых состои: з па ния максиь1альйык числом оборотоВ 27 раллельно соединенных ре ул Рующ с блоком питания, НОННуТа силовых раллельно соединенных регулирукш!его вентилЯ, обРатного клапана и двУх цепей и автоматической з иты 35, ренциальных реле, служащих, "двойную звезду",31 н блок управлеными емкостями и числом оборотов ния минимальным числом оборотов 32 лохи Подключены к линйи отбора импУльса да " "Hß о д 35 давле я 20 соединено через HHsepToy импульса давле9ия из отделителя жид25, блок переключения обмоток статбкости и повернуты один по отношейию к другому на 180 по всем элементам, Ра электродвигателя со "Звезды»» на двойную звезду" 28 н блок управлеБуферные емкости размещенЫ над . ния минимальным числом оборотов 29 коллектором отделителя жидкости. 40 с блоком питания, коммутацни сИЛовйх
Блоки соединены recHeposaTeax Ho цепей н автоматической защиты 36, с коммутирующим устройством. . либо, минуя инвертор, .с блокОм пере-: .
На чертеже изображена схема уста- ключения обмоток с "двойной звезды" .. новки для осуществления способа ста- на "звезду 33 и блок управления билизации состоянйя рабочего тела. 4> максимальным числом оборотов 34 с
Установка состоит из отделителя блоком Зб. жидкости 1, к которому подключен тру- Инвертор 24, блоки 26, 27 и 31, бопровод 2 для подачи парообразного 32, и инвертор 25, блоки 28, 29 и рабочего тела из испарнтеля (на чер- " . 33, 34 являются составными элемента теже не показан). через коллектор 3. -S0 ми коммутирующего устройства 23.
К коллектору с помощью соединитель- Дифференциальное реле давления ных трубопроводов подключены буферные разных сравнительных блоков 13, 14емкости 4 и 5. На соединительных настраивают следующим образом: 15 н трубойроводах буферных емкостей уста- 16 — на величины отпускания, соотновлены либо поршневой исполнитель- 5 ветственно, "минус" 0,2 и "минус" ный механизм 6 с пилотным соленоид- . 0,4 кгс/см, à 19 и 20 — на величйны ным вентилем 7 (например, при диа- срабатывания, соответственно, "плюс" метре трубопровода 50--100 мм), либо 0,2 и "плюс" 0,4 кге/см э б91651 б
8 сравнйтельном блоке 13 регули- В соответствии с этим на стороне рующий вентиль !7 настраивается так, всасывания так же усгаиовлены три чтобы блок оказывал регулирующее воз- ступени регулирования суммарного рас- действие на буферные емкости. и комму хода всасываемого в компрессоры nsтирующее устройство при достижении g Ра, получаемые за счет йэмеиения чиРегулирУемыМ ПаРаметром величин сел оборотов непрерывно работающих
-0,2 н -0,4 кгс/см сек, а в сравни- компрессоров. тельном блоке 14 регулйрующий вентиль . Если зйачейие регулируемого пара21 настраивается так, чтобы блок ока- метра находится внутри интервала, зывап регулирующее воздействие прн !О ограниченного пределами .+0,2 щ достижении регулируемым параметром -0,2 кгс/см сек, в установку включевеличин +0,2 и: +0,4 кгс/см сек. - на первая ступень, представляющая
Дпя защити дифференциальных реле собой суммарную производитальиосth сравйительных блоков 13 и 14 регу- : одного компрессора с максимальйым, лятора от статйческого давления, 15 другого с минимальным числом обопревыщающего 12 кгс/см „ установка ротов приводнь1х элейтродзигаталей, имеет реле давления 31, соединенное и эта ступень составляет !ОЙ суй" . через коллектор 38 с. солейоидным вен- марной пройзводительностн.. тилем 39, установленным на импульс- Если pei улируемый параметр дастином трубопроводе, а также с лампой Ю гает значения +0,4 кгс/см сек, s уеаварийной сигнализации 40 и блоками тановку включается вторая ступень, питания, коммутации силовых цепей g представляющая собой суммарную произ автоматической защиты 35, 36 электро- водительность двух -компрессоров, каждвигателей 11, 12. дый из которых вращается с максиДия исключения воэможности экс- . 2 мальным числом оборотов, и эта ступлуатацин компрессоров в режиме цеиь составляет 133,3Х, Если регу-! ° И вяажного хода нижняя часть отдели- лируемый параметр достигает эиачетеля соединяется дренажным труба- ния -0,4 кгс/см сек, в установку проводом с защитньк ресивером, что включается третья-ступень, йредставобеспечивает постоянное отсутствие 30 ляющая собой суммарную проиэвадительв отделителе жидкого рабочего тела. ность двух компрессоров, какдый из
Объем отделителя жидкости равен которых вращается с минимальным чис70Х. cуммарного объема парового прост- лом оборотов, и эта ступень составлярайства контура кипения разветвлен- ет 66,72. ной холодильной установкИ. : 35 Холодильная мамина, входящая в, Объем каждой буферйой ейкости состав установки для осуществления равен ЗОЯ суммарного объема парового. . предлагаемого способа стабилизации пространства контура кипейня. состояния рабочего тела, состоит нз
Если регулируемый параметр нахо- двух одностуненчатых компрессоров дится внутри интервала, огРайиченно- 40 и крупной(свыще 360 тыс. нори.ккал/час го .пределами +0,2 и -0,2 кгс/см сек, Холодопроизводительности, работающих в установку включена первая ступейь при температурах кипения, например, регулирования, которая является от- аммиака йли фреона .от -12 ро -25 C., делителем жидкости и одной буферной емкостью и составляет 100Х суииарно- 4g Злектройриводом каждого компресго объема парового пространства кон- сора является двухскоростной электура кйпения. . - ": тродвигатель мощностью 30-50 кВт и
I более.
Если регулирующий параметр овка для о ущес.т и ает верхнего предела ба стабилизации состояния рабочего,. кгс cM cEK > в установку Вклю
С тела функционирует следующим образом. чена вторая ступень — отделитель жидкости 8 две буферные емкости, что Если регулируемый параметр нахосоставляет !30 .. Если регулируемый дится внутри интервала, ограниченнопараметр достигает нижнего предела го пределами +0,2 +(+0,2)кгс/см сек, (-, кгс/см сек), в установку вклю- тб в установке помимо постоянка включейа третья ступень — отделнтель жнд- ченного отделнтеля жидкости. подкости без буферных емкостей, что ключится одна буферная емкость, что составляет 70 . составит в Сумме 100 суммарного объ8
tO
69 ема парового пространства контура испарения.
Поскольку дифференциальные реле .!6, 20 будут иметь разомкнутые контактй, они окажут регулирующее воздействие на коммутирующее устройство
23> в котором включатся инверторы
24, 25. Инвертор 24 включит посю:е.довательиув цейь, состоящую из блока ..переключения обмоток с "двойной эвез» дой" на "звезду" 26, блоха управле-. ния махсимальныи числом оборотов 27 и блока питания, коммутации силовых цепей и автоматической защиты 35, который включит электродвигатель 11 . компрессора 9 при максимальном числе оборотов, а иивертор 25 включит последовательнув цепь, состоящую из блока переключения обмоток со
"звезды" на "двойную звезду" 28, блока управления минимальным числом оборотов 29 и блока питания, коммутации силовых цепей и автоиатической защиты 36, который включит электродвигатель 12 компрессора 10 при минималЬном числе оборотов. Суммарная производительность компрессоров
9 и 10 при максимапьном и, соответственно, минимальном числе оборотов составит 100Х.
Если регулируеиый параметр дости- гает значения +0,2 кгс/см сек, то в установке по сигналу днфференциального реле 19 сравнительного блока 14 включится, например, пнлотийй соленоидный вентиль 7 и поршневой исполнительный механизм 6, что приведет к включению еще одной буферной емкости 4. Помимо постоянно включенного отделителя 1, в установке окажутся включенными обе буферные емкости 4, 5, и пары рабочего тела будут пос. тупать в компрессоры 9, 10 через от- . делнтель жидкости 1..и обе буферные емхостй. Общий включенный объем составит 130Х суммарного объема парового пространства контура испарения .
Прч этом суммарная производительность компрессоров 9, 10 не изменится и останется равной 100Х.
Еспи регулнруемйй параметр достигает значения -0,2 кгс/см сек, то в устройстве по сигналам дифференциальных реле 15, 19 сравнительных блоicos 13, 14 выключатся обе буфернь1е емкости 5, 4 в результате отключения соленоидных вен: нлей 8, 7. Пары рабочего тела будут поступать в комнрес-. соры 9, .10 только через отделитель жндкости 1, минуя обе буферные емкости 4, 5. Общий включенный объем составит 70Х суммарного объема парового пространства контура испарения.
При этом суммарная производительность компрессоров 9, 10 не изменится и останется равной 100Х, . Если регулируемый параметр достигает значения +0,4 кгс/см сек в установке, по сигналу дифференциального реле 20 произойдет отключение инвертора 25 и всей его последовательной цепи и включение блока переключения обмоток с "двойной звезды" на "звезду" 33, блока управления максимальным числом оборотов 34 и блока 36, который включит электродвигатель !2 компрессора 10 прн максимальном числе оборотов. Электродвигатель перейдет с минимального на максимацьное число оборотов, что явйтся причиной возрастания суммарной проиэводйтельности с 100Х до 133,3Ж. Прн этом Общий включенный объем останется неизменным и равным 13GX суммарного объема парового пространства контура исцарения.
Если регулируемый параметр дОстигает значения -0,4 кгс/см сек в .устанонке, по сигналу дифференцйального реле 16 произойдет отключение инвертора 24 и всей его последовательной цепи и включение блока переключения со "звезды" на "двойную звезду" 31, блока управления минимальным числом оборотов 32 и блока 35, который включит элехтродвигатель 11 компрессора 9 при мнниь1альном числе оборотов. Электродвигатель перейдет с максимального
)на минимальное числб оборотов, что явнтея причиной убывания Суммарной
-цроизводительности с 1001 до 66,73.
45 При этом общий включенйый объем остаиется неизменным и. равным 70Х суммарного объема парового простран-" ства контура испарения.
При достижении статическим давлением величины 12 кгс/см сек срабоа тает реле давления 37, и через коллектор 38 с:помощью соленоидного вентиля 39 произведет отключение:от им55.пульсного трубопровода сравнительных блоков 13, 14, а с помощью блоков
35, 36 произведет остановку электро-. двигателей 11, 12 обеих ксмпрессо9 6916 ров 9, 10, При этом загорится лампа айарийной сйгнализации 40.
Экономическая эффективность данно- го изобретения состоит:.s: повышении (понижении) объема наро- 5 вого пространства на ЗОЖ,с помощью буферных емкОстей позволяет ускорить процесс самовыравнивания регулируемого параметра и уменьшить отклонение от номинального значения средней 1б температуры кипения и, следовательно, средйей температуры камеры при сведении к мйнимуму вероятности режима "влажного хода" н аварий компрессоров от гидравлических ударов; 15 повышении (понижении) суммарной производительности компрессорон на величину-пропорциональную 33,3Х, производится для более интенсивного ускорения процесса Самовыравнивания. 20
Кроме указайиого в данном изобретении по сравнеиню с прототипом имеют место три фактора:
1) полнОе исключение режима "пускостановка" электродвигателя компрессора;
2) прн переключениях значение регулируемого параметра уменьшено но абсолютной величйне. с 0,5 до
О;4 кгс/см сек; 30 а
3) при переключении с максималь"ного на мийииальное число оборотов удельная эффективная холодопроизво- . дителвность, характеризующая выработку холода, приходящегося на каждый кВт/час затраченной мощности, увеличивается на О,ЗЖ, à при переключении"с минимального на максималь51 !О
„ное число оборотов уделнчиваЕтся на 0,2Х кВт/час.
Из фактора 1 следует, что например, для комйрессора средней холодопроизводительности в 100000 ккал/час экономия электроэнергии составит
l,93X-2Х при частоте циклов 2-3 в час.
Следовательно от 1,93 до 2Ж кВт/час для одного койпрессора.. Для двух компрессоров — 3,86-4Ж кВт/час, Из фактора 2 следует, что при переключенйях произойдет рост давления кипения на 0,1 кгс/см, что равноценно росту температуры кипения на
l С,,что дает 4,5Х экономии электроэнергии за цикл или при 2-х циклах
4,5 2 9 кВт/час. Кроме того, уменьшение диапазона регулируемого. параметра с +0,5 +(-0,5)до +0,4 + (-0,4,/кгс/см сек свидетельствует об уменьшении "размаха" колебаний температуры кипения, характеризующей точность ее поддержания. Иными"сло-, вами с уменьшением размаха колебаний температуры кипения, достигаемого уменьшением дифференциала, увеличивается точность ее поддержания.
Из фактора Э следует, что при одинаковой холодопроизводительности средний расход электроэнергии в кат/тас сскратктса ка -к †- 0 Э+О 2
Из совокупности 3-х факторов следует, что суммарная экономия электроэнергии в кВт/час составит:
4+9+0,25=13,25ХФЗ,ЗЖ,
