Устройство для автоматического регулирования температуры в многозонных объектах Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

.-

112

Изобретение относится к устройствам- регулирования температуры в многозонных объектах и может быть использовано для регулирования температуры в холодильных камерах для хранения продуктов с одной общей хо лодильной установкой.Цель изобретения - снижение энергозатрат, повышение равномерности температурного поля и точности регу лирования температуры.

На чертеже дана, структурная схема устройства.

Устройство содержит m холодильных зон 1, подключенных через магистраль хладагент а к общей холодильной установке 2. Для управления средней температурой зон служит общий регулятор 3 с задатчиком 4, связанный с зонами через общий сумматор 5

Для выравнивания температурного ,;поля внутри ЗОН предназначена сово- К УПНОСТЬ элементов управления, изоб- .раженная на чертеже только для первой зоны. Для остальных зон схемы управления идентичны. Устройство для каждой зоны содержит вентилятор с электроприводом 6 и секцией 7 теплообменника, два основных теплообменника 8 и 9, п датчиков 10 температуры воздуха (из расчета один датчик на 100 м ) , размеп5енных равномерно по объему холодильной зоны, датчик 11 температуры хла-доносителя, датчик 12 и 13 температуры воздуха, ус тановленные в непосредственной бли- з ости от основных теплообменников 8 и 9, на расстоянии, равном максимально допустимой толщине шубы инея, которым обрастает теплообмен

;-

ник, датчик 14 температуры нарулаюго воздуха, сумматоры 15-19, регулятор 20, зоны с задатчиком 21, исполнительную механизмы 22 и 23, селекторы минимального 24 и максимального 25 сигналов, логический.элемент ИЛИ 26, первый и второй пороговые элементы 27 и 28 с регулируемой зоной нечувствительности, усилитель 29, управляющий электроприводом 6 вентилятора, комм-утатор 30 переключения датчиков 12 и 13, температуры воздуха вблизи основных теплообменников 8 и 9, регулирующий клапан 31, через который хладоноситель из общей магистрали поступает в секцию 7 теплообменника у вентилятора, клапаны 32 и 33 через которые хладоноситель

JO

J5

.

20

25

30

поступает в два основных теплооомен- ника 3 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Основные теплообменники 8 и 9 снабжены клапанами 32 и 33, управле-: кие (переключение) которыми-осуществляет исполнительный механизм 22. Задача переключения основных теплообменников В и 9 возникает в связи с тем, что работающий основной теплообменник 8 или 9 с течением времени покрывается слоем замерзшего конденсата - щубой, который снижает коэффициент теплопередачи и технико-экономические показатели процесса охлаждения. Поэтому основные теплообменники 8 и 9 работают поочередно: один подключен к общей магистрали хладоносителя, а другой находится в резерве, в режиме оттаивания.

Пуст ь работает основной теплообменник 8, у которого расположен датчик 12, а теплообменник 9 с датчиком 13 находится в резерве. Тогда датчик 12 через коммутатор 30 подключен к сумматору 18, вторым входом которого является сигнал от датчика 11, температуры хладоносителя. По мере обрастания шубой поверхности теплооб

35

40

з

45

50

55

менника 8 с датчиком 12 коэффициент теплопередачи от хладоносителя к воздуху вблизи работающего теплообменника 8 снижается. При этом разность сигналов от датчиков 12 и 13 и, следовательно, ВЬЕХОДНОЙ сигнал сумматора 18 увеличивается.

При повьшении температуры наружного воздуха, которая воздействует на все камеры, происходит снижение температуры хладоносителя в общей магистрали и, следовательно, также увеличивается разность сигнэ лов от датчиков 11 и 12 и соответственно выходной сигнал сумматора. 18. В последнем случае шубы на теплообменнике может не быть, и выходной сигнал сумматора 18 на переключение теплообменников является ложным. Для однозначности информации о наличии шубы на работающем теплообменнике 8 к сумматору 17 подключены сигналы от датчика 14 температуры наружного воздуха и.вькодной сигнал сумматора 12, пропорциональный сред- ней величине температуры воздуха Е объеме камеры.

Выходной сигнал сумматора 17 пр повышении температуры наружного воздуха на сумматоре 19 компенсирует выходной сигнал сумматора 18 и неправильное переключение теплообмен- НИКОВ не происходит.

Выходные сигналы сумматоров 17 и 18 являются входными сигналами дл сумматора 19. При достижении выходным сигналом сумматора 19 определен ного значения (выше порога зоны нечувствительности) срабатывает пороговый элемент 28, выходной сигнал которого через исполнительный механизм 22 отключает теплообменник 8 от общей магистрали хладоносителя и включает в работу основной теплообменник 9, открывая клапан 33. Одновременно выходной сигнал элехмента 28 через коммутатор 30 переключает на входе сумматора 18 сигнал от датчика 12 на сигнал от датчика 13.

Своевременное в автоматическом режиме производимое переключение основных теплообменников в каждой камере многозонного объекта снижает энергозатраты на производство холода.

При нарушении равномерности и распределения температуры воздуха в объеме зоны алгебраическая раз- ность выходных сигналов селекторов .минимального 24 и максимального 25 сигналов, к которым подключены сигналы от п датчиков 10, возрастает. Следовательно, увеличивается выходной сигнал сумматора 16.

При достижении выходным сигналам сумматора 16 определенного значения (выше порога зоны нечувствительное- ти) срабатывает пороговый элемент 27, выходной сигнал которого, пройдя через элемент ИЛИ 26 и усилитель 29, включает электропривод 6 вентилятора..

Вынужденное движение воздуха,создаваемое в камере вентилятором, восстанавливает равномерное распределение температуры по объему зоны.

Сигналы от п датчиков температу- ры в камере подключены также к сумматору 15. При снижении (повьшении) средней температуры воздуха в камере выходной сигнал сумматора 15, пропорциональный средней величине сигналов от п датчиков температуры воздуха в объеме зоны, поступает в регулятор 20, где сравнивается с сигналом за- датчика 21. Выходной сигнал регулято

5

O 5 0

5

0

ра 20 оказывает оперативное регулирующее воздействие на исполнительный механизм 20 и регулирующий клапан 31 и одновременно через логический элемент ИЛИ 26 и усилитель 29 включает электропривод 6 вентилятора который ийтенсифицирует теплообмен у секдии 7 теплообменника вблизи вентилятора.

Выходной сигнал сумматора 15 поступает также на вход общего сумматора 5, в который поступают сигналы, пропорциональные средней величине температуры во всех п холодильных зонах-. Выходной сигнал общего сумматора 5 является входным сигналом для общего регулятора 3 температуры. Средняя величина температуры во всех зонах 1 сравнивается с сигналом за- датчика 4, и регулятор 3 оказывает регулирующее воздействие на общий холодильник 2,изменяя температуру хладоносителя в общей магистрали подачи хладоносителя в зоны.

Таким образом, повышается точность регулирования температуры в каждой зоне (камере) путем введения малоинерционного контура управления температурой воздуха в каждой камере с регулятором 20, вентилятором с дополнительной секцией 7 теплообменника. Этот контур компенсирует недостатки работы в статике и динамике общей системы с регулятором 3.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования температуры в много- зонных объектах, содержащее общую холодильную установку, основной теплообменник в каждой зоне с исполнительным механизмом и регулирующим клапаном, общий регулятор температуры с задатчиком, общий сумматор, селектор минимального сигнала, пороговый элемент и по числу зон датчик температуры воздуха, при этом основной теплообменник в каждой зоне соединен с холодильной установкой через клапан, сочлененный с исполнительным механизмом, входы общего регулятора соединены соответственно с задатчиком и общим сумматором, а выход - с входом общей холодильной установки, отличающее ся тем, что, с целью снижения энергозатрат, повышения равномерности температурного поля в зоне (камере) и

точности регулирования температуры в зоне, дополнительно введены для каждой зоны вентилятор с электроприводом и секцией теплообменника,второй основной теплообменник, второй и третий клапаны, второй исполнительный механизм, регулятор температуры зоны с вторым задатчиком, п датчиков температуры воздз а в каждой зоне, датчики температуры воздуха вблизи каждого основного теплообменника, датчик температуры хладоно- сителя, датчик температуры наружного воздуха, пять сумматоров, селектор максимального сигнала, второй пороговый элемент, элемент ИЛИ и коммутатор , причем в каждой зоне секция теплообменника через второй регулирующий клапан подключена к общей холодильной установке, к которой через третий клапан, соединенный с первым исполнительным механизмом, подключен второй основной теплообменник, п датчиков температуры воздуха в зоне подключены к соответствующим входам первого сумматора и селекторов минимального и максимального сигналов, выход первого сумматора подключен к соответствующему входу общего сумматора и первому

to

12854466

входу регулятора температуры зоны, второй вход которого соединен с вторым задатчиком, а вькод соединен с вторым исполнительным механизмом и первым входом элемента ИЛИ,соединенного выходом через усилитель с управляющим входом электропривода вентилятора, выходы селекторов минимального и максимального сигналов соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого через первый пороговый элемент связан с вторым входом элемента ИЛИ, датчик температуры наружного воздуха подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с первым входом четвертого сумматора, датчик температуры хла- .доносителя соединен с первым входом пятого сумматора, связанного с своим вторым входом через коммутатор с датчиками температуры вблизи основных теплообменников, а выходом - с вторым входом четвертого сумматора,выход которого через второй пороговый элемент соединен с входом первого исполнительного механизма, выход второго исполнительного механизма соединен с вто15

20

25

30

рым клапаном.

30

рым клапаном.

Изобретение может быть использовано для автоматического регулирования температуры в многозонных объектах с общим холодильником.Цель изобретения состоит в снижении энергозатрат, повышении равномерности температурного поля в каждой зоне точности регули1)оваиия температуры. Это достигается введением для каждой зоны вентилятора с дополнительной секцией теплообменника, включаемыми в работу при возрастании неравномерности поля температуры в зоне и увеличении статической ошибки.Переключение основных теплообменников при обрастании их шубой конденсата осуществляется с помощью датчиков температуры хладагента, воздуха вблизи теплообменника и снаружи зоны и анализирующей схемы, состоящей из трех сумматоров и порогового элемента. 1 ил. Л