СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1995 года по МПК F25B49/00 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к системам автоматического управления и регулирования.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является система автоматического управления и регулирования холодильной установки, содержащая циркуляционный насос, компрессор, конденсатор, ресивер, теплообменники, испаритель, соленоидные вентили на линиях охлаждающей воды и фреона, датчик-реле температуры холодоносителя, датчики-реле защиты агрегатов холодильной установки, двигатели насоса и компрессора, магнитные пускатели насоса и компрессора, элементы сигнализации.

Недостатком известной системы является низкая ее надежность вследствие использования в схеме управления и регулирования электромагнитных реле и датчика-реле температуры (термореле), неэффективное регулирование температуры холодоносителя из-за большого дифференциала термореле (до 6^оС) и сложность контроля температурных режимов при наладке. При запуске холодильной установки в работу возникают повышенные пусковые токи вследствие использования электродвигателей с большими мощностями, что отрицательно влияет на качество электроснабжения потребителей.

Целью изобретения является повышение надежности системы и снижение пусковых токов при запуске холодильной установки.

Сущность изобретения заключается в том, что система автоматического управления и регулирования холодильной установки, содержащая соленоидные вентили на линиях охлаждающей воды и фреона, датчик-реле температуры холодоносителя, датчики-реле защиты агрегатов установки, магнитные пускатели и электродвигатели насоса и компрессора, элементы сигнализации, снабжена бесконтактным логическим устройством, включающим управляющий триггер, блок автоматики безопасности, блок автоматического управления, микроэлектронный регулятор температуры, таймер и пост управления, причем блок автоматического управления на входе подключен к блоку автоматики безопасности и микроэлектронному регулятору температуры, а на выходе - к магнитным пускателям электродвигателей и соленоидным вентилям, управляющий триггер на входе соединен с постом управления, а на выходе - с блоком автоматического управления; таймер на входе подключен к посту управления, а на выходе - к блоку автоматического управления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается тем, что дополнительно вводится бесконтактное логическое устройство для управления холодильной установкой и регулирования температуры холодоносителя.

Предлагаемая система обеспечивает более высокую надежность работы схемы управления за счет построения схемы на базе бесконтактных логических элементов; более качественное регулирование температуры холодоносителя за счет применения быстродействующего и точного микроэлектронного регулятора температуры, имеющего информационный выход для отображения контролируемой температуры; снижение опасности поражения электрическим током обслуживающего персонала в связи с применением для цепей управления, регулирования и сигнализации безопасного напряжения 12 В; повышение ремонтоспособности вследствие использования унифицированного модуля измерения и регулирования, имеющего простую схему управления электроприводами; сокращение потребления электрической энергии для цепей управления более чем в 5 раз; снижение затрат на кабельную продукцию, так как в системе можно использовать слаботочные низковольтные кабели малого сечения; снижение пусковых токов в системе электроснабжения при запуске холодильной установки за счет раздельного по времени автоматического пуска электродвигателей насоса и компрессора; снижение стоимости и уменьшение габаритов аппаратуры системы; возможность подключения к ЭВМ.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы автоматического управления и регулирования для холодной установки; на фиг.2 и 3 - электрические схемы системы.

Система содержит циркуляционный насос 1 с электродвигателем 2, компрессор 3 с электродвигателем 4, конденсатор 5, ресивер 6, теплообменники 7, испаритель 8, соленоидный вентиль на линии 9 фреона, соленоидный вентиль на линии 10 охлаждения воды, датчики-реле 11-18 защиты и контроля, подключенные к логическому устройству, состоящему из блока 19 автоматики безопасности, управляющего триггера 20, блока 21 таймеров, двухпозиционного микроэлектронного регулятора 22 температуры, блока 23 автоматического управления, к выходам которого подключены с помощью выходного каскада (не показано) магнитный пускатель 24 электродвигателя 2 насоса 1 и магнитный пускатель 25, управляющий электродвигателем 4 компрессора 3 и соленоидными вентилями 9, 10, пост 26 управления, содержащий кнопки 27 и 28 управления.

Система автоматического управления и регулирования холодильной установки работает следующим образом.

При нажатии кнопки 27 управления на входы микросхемы (МС) 29, логические элементы (ЛЭ) 30 и 32, вход МС 71, ЛЭ 75 подается сигнал "0", сигнал "1" на выходе МС 71, ЛЭ 75, запускает таймеры МС 34, ЛЭ 35 и 36.

Сигнал "1" с выхода МС 29 ЛЭ 30 подается на вход МС 77, ЛЭ 79. Сигналы "1" на входах МС 29 ЛЭ 31 формируют сигнал "0" на выходе МС 29 ЛЭ 31 и входе МС 71 ЛЭ 76, а сигнал "1" с выхода МС 71 ЛЭ 76 поступает на входы МС 77 ЛЭ 78 и МС 29 ЛЭ 33.

Рассмотрим случай, при котором все датчики-реле 11-17 блока автоматики безопасности находятся в рабочем состоянии. При этом на вход МС 77 ЛЭ 78 подается сигнал "1", следовательно, на выходе МС 77 ЛЭ 78 и входе МС 71 ЛЭ 73 будет сигнал "0", на выходе МС 71 ЛЭ 73 сигнал "1", который открывает транзистор 80 и подает команду на включение магнитного пускателя 24 электродвигателя 2 циркуляционного насоса 1. Насос включается в работу.

Магнитный пускатель 24 замыкает контакты 188, на вход МС 47 ЛЭ 50 поступает сигнал "0".

С датчика-реле 18 температуры холодоносителя снимается сигнал, который пропорционален изменению температуры, и подается на микроэлектронный регулятор 22 температуры. В случае, когда температура холодоносителя выше 8^оС (расчетная для данной установки), с выхода регулятора 22 на вход МС 47 ЛЭ 50 поступает сигнал "0". Через 10 с (время раздельного пуска насоса 1 и компрессора 3) с выхода таймера МС 34 ЛЭ 35 на вход МС 47 ЛЭ 50 подается сформированный сигнал "0". Наличие сигналов "0" на входах МС 47 ЛЭ 50 формирует сигнал "1" на входе МС 47 ЛЭ 50 и входах МС 71 ЛЭ 72 и МС 77 ЛЭ 79.

В случае, если все датчики-реле 11-17 находятся в рабочем положении, на входах МС 68 - сигналы "1", на выходах МС 68 и входах МС 47 ЛЭ 49 - сигналы "0", следовательно, с выхода МС 47 ЛЭ 49 сигнал "1" подается на входы МС 77 ЛЭ 79 и МС 29 ЛЭ 33. Сигналы "1" на всех входах МС 77 ЛЭ 79 формируют сигнал "0" на выходе МС 77 ЛЭ 79 и входе МС 71 ЛЭ 74, при этом сигнал "1" на выходе МС 71 ЛЭ 74 открывает транзистор 81, который подает сигнал на включение магнитного пускателя 25 электродвигателя 4 компрессора 3 и соленоидных вентилей на линиях 9 и 10.

Происходит процесс охлаждения холодоносителя.

При охлаждении холодоносителя ниже 4^оС регулятор 22 температуры на входе МС 47 ЛЭ 50 формирует сигнал "1", следовательно, на выходе МС 47 ЛЭ 50 и входе МС 77 ЛЭ 79 появляется сигнал "0", на выходе МС 77 ЛЭ 79 и входе МС 71 ЛЭ 74 - сигнал "1", а на выходе МС 71 ЛЭ 74 сигнал "0" закрывает транзистор 81, который отключает пускатель 25 электродвигателя 4 компрессора 3 и соленоидные вентили на линиях 9 и 10.

При повышении температуры холодоносителя выше 8^оС происходит включение компрессора 3 по ранее описанной схеме.

При аварийном срабатывании любого датчика-реле 12-17 блока автоматики безопасности происходит отключение компрессора 3 с запоминанием аварийной ситуации.

Рассмотрим срабатывание защиты на примере отключения датчика-реле 15.

При размыкании датчика-реле 15 на вход МС 40 ЛЭ 44 поступает сигнал "1", на выходе МС 40 ЛЭ 44 и входе МС 54 ЛЭ 56 сигнал "0", который обеспечивает сигнал "1" на выходе МС 60, открывается транзистор 65, загорается светодиод 88 и сигнал "0" с транзистора 65 подается на МС 68 ЛЭ 70, который формирует сигнал "1" на выходе МС 68 ЛЭ 70 и входах МС 47 ЛЭ 49 и сигнал "0" на выходе МС 47 ЛЭ 49, который включает светодиод 91 "Защита" и, поступая на вход МС 77 ЛЭ 79, формирует сигнал "1" на выходе МС 77 ЛЭ 79, входе МС 71 ЛЭ 74 и сигналом "0" на выходе МС 71 ЛЭ 74 закрывает транзистор 81, который отключает магнитный пускатель 25 электродвигателя 4 компрессора 3 и соленоидные вентили на линиях 9 и 10.

Одновременно сигнал "0" с выхода МС 47 и ЛЭ 49 подается на вход МС 29 ЛЭ 33, а сигнал "1" с выхода МС 29 ЛЭ 33, поступающий на входы МС 51 и 54, запрещает срабатывание триггеров от датчиков-реле 12-14, 16, 17, сохраняя приоритет за первым сработавшим датчиком-реле 15.

Дальнейшее приведение схемы защиты в исходное состояние возможно только при устранении аварийной ситуации с помощью нажатия кнопки 28 управления. При этом выключается электродвигатель 2 насоса 1, а система подготавливается к повторному запуску.

Если при работающей системе срабатывает в аварийной ситуации датчик-реле 11, то отключается магнитный пускатель 24 электродвигателя 2 насоса 1, своими контактами 188 производит отключение магнитного пускателя 25 электродвигателя 4 компрессора 3 и соленоидных вентилей на линиях 9 и 10.

Отключение холодильной установки производится нажатием кнопки 28 управления.

Таймеры 36, 38, 39 предназначены для шунтирования разомкнутых контактов датчиков-реле 11-13 при запуске установки до момента, когда датчики-реле начнут работать в заданных режимах.

В качестве датчиков, элементов микроэлектроники использовались:
11 - электроконтактный манометр ЭКМ-IV; 12 - реле контроля смазки РКС-1-01; 13 - реле протока РП-67; 14, 15 - реле давления РД-3-01; 16 - датчик-реле ТУДЭ-4, 17 - термореле ТР-1-02Х; 18 - термосопротивление ТСМ градуировки 50 М; 29 - микросхема К561 ЛА7; 34, 37 - МС 1561 АГ1; 40, 71 - МС К561 ЛН2; 47 - МС К561 ЛЕ10, 51 - МС К561 ЛЕ6; 54 - МС К561 ЛЕ5; 59, 60 - МС К561 ТР2; 61-67, 80, 81 - транзисторы КТ315Г, 177-КТ361Г; 68 - МС К561 ЛА8; 77 - МС К561 ЛА9; 82-91 - светодиод АЛ 307; 93-103 - резисторы МЛТ-0.125-560; 104-113 - МЛТ-0,125-10К; 114-123 - конденсаторы КМ-5б-0,15 мкф; 124-128 - МЛТ-0,125-270К, 128-131 - конденсаторы К52-1Б 220 мкф; 134-143, 184, 185 - диоды КД 521; 144-150, 178, 179 - МЛТ-0,125-10К; 151-157, 180, 181 - МЛТ-0,125-3,3К; 158-164 - резисторы МЛТ-0,125-2,2К; 165-171 - МЛТ-0,125-5,1К; 175, 176 - МЛТ-0,125-2К; 177 - транзистор КТ 361Г; 133, 186 - МЛТ-0,125-20К; 132, 187 - КМ-5б-0,15 мкф.

Использование: холодильная техника, в частности система автоматического управления и регулирования холодильных установок. Сущность изобретения: система снабжена бесконтактным логическим устройством, включающим управляющий триггер, блок автоматики безопасности, блок автоматического управления и микроэлектронный регулятор температуры, пост управления, а бесконтактное логическое устройство снабжено таймером. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, содержащая соленоидные вентили на линиях охлаждающей воды и фреона, датчик-реле температуры холодоносителя, датчики-реле защиты агрегатов установки, магнитные пускатели и электродвигатели насоса и компрессора, элементы сигнализации, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, система снабжена бесконтактным логическим устройством, включающим управляющий триггер, блок автоматики безопасности, блок автоматического управления и микроэлектронный регулятор температуры, и постом управления, причем блок автоматического управления на входе подключен к блоку автоматики безопасности и микроэлектронному регулятору температуры, а на выходе - к магнитным пускателям электродвигателей и соленоидным вентилям, управляющий триггер на входе соединен с постом управления, а на выходе - с блоком автоматического управления. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью снижения пусковых токов при запуске холодильной установки, бесконтактное логическое устройство снабжено таймером, вход которого подключен к посту управления, а выход - к блоку автоматического управления.