Способ стабилизации состояния рабочего тела и установка для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК F25B49/00 G05D16/02 

7. Установка по п, 6, о тли ч а ю щ а is с я тем, что блоки подкяичейы к линии отбора импульса давления из отделителя жидкости и повёрнута один по otHomeHHro к другому на 180 по всем элементам, входящим в блок.

;651-,. - ; . , , , : ;:,.:... ,

8. Установка по п. t, о л и ч а ю ща я с я тем, что буферные емкости размещены над коллекторбм отделителя жидкости.

9. Установка ПР п« 6, о т я и ч а ю щ а я ей тем, что блоки соединею последовательно с коммутирующим устройствам.

Изобретение относится к холодильной технике и, 8 час тности, к компрессионным хдАодильным машинам

Известен способ стабилиза11уйй сЬстояния рабоче -о в контуре испарения компрессионной холодильной машины, снабжейной ксЯ4ПрессбраШ{, исПарит лем, буферными емкостт, отделителем жидкости и линией импульса давления. Способ осуществляется путем воздействия на регулируемый ndipaiweTp cTjriieiHwatbw Н9ме гейием об1ьёмоЕГ парового пространства бу дарйых емкостей к отделителя а(йдкостя я изменением числа ово1К)ов KOM)Eipiecco|)oB. В. качестве параметра регулирования выбрана скорость изменен1ян дй8 1ения в контуре испарения и величина его стабилиз1Ируется в пределах (-f 0,2) - (-0,2) кг с/с«сёк, путем ступенчатого изменения сушарнрго объема парового пространства контура испарения(l}. ./

Недостатки прототипа обусловлены;

повышенН1Лм расходом электроэнергии, вызванным пусками циклично ра6ofающего электродвигателя дополнительного компрессора;

сложностью регулятора, включаняйегр в себя блоки преобразования, днффере 01рованця, сравнения текущего , значений параметра с заданной его величиной и два блока задания; .

последовательньм соединением буфер ййк емкостей, которое не позволяет использовать их в качестве аккумуляторов давления (разрежение), что йвляется причнной роста длительности процесса санОВыравнивания регулируемого параметра и требует значительного числа исполнительных механиз-мов-; . .:.-., .

значительной анплйтудой колеба 1шй средней температуры кипения, являющейсй функиэией Д герендаала регулйтора, управлйв11|ега ацикличной рабртрй дополнительного к мпрессрра..

; Целью данногр i 3o6p$teHe n йвлйетСи устранение иёдостатков про-Готипа, а также повышение гкрномйчности и точности стабилизазй и, увеличение эффективной удельной холодопроизво- . дительнрсти и надежности.

Указанная цель достигаешься тем, . что в известном способе стабилидах Мй

состряния рабочего тела с пpйoв ью. иэменёнвя 1 егуляроввШ{я на стороне ttHSJKOrp давления 1 шпрессярнной холодильной машины, снабя:ё)йгной ис&а| нтелем, буфершши емкостями

I и отделителем лскдкости, в качестве параметра р егулйрования выбираю от. Ношение прираЕщеииЙ давления кипения в испарителе ко времени и величину данного параметра стабилИзирукл- в пределах (+0,2) - (-0,2) кгс/см сек,

Првьцвение экономичности стабилизации достигается за «счет исключения потере электроэнергии как при пусках ttiauiti4Ho paeoTate ero эд1ёк рдвигателя компрессора, так и за счёт уменьшеИМИ ам51й|ИТуды колебаний средней тей пературы, характеризующей точность . ее --пЬддер ания. ..:.. . - .

-Йри отклонениях |)егулй1 уемого Параметра от крайних пределов стабилйзИруй РЙ величины внутри интервала -t-0,2 - (-0,2) пары рабочего тела пере; пускают йз йсйарителя в крмпрессоры i чёрей отделитель з явдкрсти и одну бу ферную емкость .„...; . ;.,,/: / . значении регулируемого параметра +0,2 кгс/CM ceit пары рабочего Тела перёпускамт в компрессоры через ; , ч-;-, ; 3 . :обе буферные емкости и отделитель жидкости,. При значений регулируемого пара.метра -0,2 кгс/см сек nai).i рабочего телй aepettytKarot в компрессоры через отделитель жидкости, минуя буферш е емкости. . ;. . . -; -, ; При изменении регулируемого параметра до «-0,4(-0,4) кгс/см сек увеличивают (уменьшают) расход всасываемого компрессорами пара путем измейенйй рборотбэ шс электродвигателе переключением обмоток статора ной зёезды на звезду и обратно. Установка для стабилизации сойтодаия рабочеготела На стороне всасыванйя компрессионной холодильной машины предлоясенньм способом, содержащая компрессоры с йв.ухскоростными электродвигателями, отделнТель яаад-т кости с коллектором, буферное ешсости, коммутирующее устройство и Г1Иннйв отбора импульса давления из рт;в(ёлителя жидкости, дополнительно снабжена сравнительн№1и блоками текущих параметров рабочего тела с задан шми, каждый из которых состой из параллельно соединеннее регулирующего вентиля, обратного клапана и двух дифференциальных реле, служащих, соот)&етственно, для управления буфер ным емкостями и числом оборотов электродвигателей. БЛОКИ подключены к линии отбора импульса давления из отделителя жиДкости и повернуты один по отнойению к Другому на 180 по всем элементам, входяарп в блок. , Буферные емкости размей;енй Нйд коллектором отделителя жидкости. БЛОКИ соединены следовательно с коммутирукщим.устройством. На чертеже изображена схем установки для осуществлений способа ста 5илизаади состояния рабочего тела. Установка состоит из отделителя япедкости I, к которому подключен тру 2 дли подачи парообразного рабочего тёлй из испарителя (на чертеже 1«е пока 3 ан) чере з коллектор 3. К коллектору с помо8вью соединительН1фс трубопроводов подключены буфёргал емкости 4 и 5. На соединительных трубопроводах буферных емкрстей уста новлгены либо поршневой исполнительный 6 с пилотным сЬленридным.вентвд ем 7 (например, npia диаметре трубопровода 50-100 мм), либо 51 . .,..;. соленоидный вентиль 8 (например, при диаметре трубопровода. 40 мм и меньше). Отделитель жидкости J соединен всасывающим т рубопровбдом с компрессорами 9, ГО, снабженными злёктродвигателями П, 12, и трубопроводом отбора импульса давления с регулятором, состоящим из сравнительных блоков 13, 14, Сравнительные блоки 13, 14 состоят из паралипельнЬ соединенных дифференциальных реле давления 15, I6 и 19, 20, регулирукм их вентилей 17 и 21, обратных клапанов 18 и 22 и повернуты один по отношению к другому на 180 по всем элементам, входящим в блок. Дифференциальное реле давления 15 соединено с соленоидным вентилем 8 буферной емкости 5, а диффер енциальное реле давления 19 - с соленоидным, вентилем 7 буферной емкости 4. Дифференциальное реле Давления 16. соединено через инвертор 24,ёлок переключения обмотрк статора электродвигателя с даойиой звезды на звезду 26 и блок упрйвлёнИя максимальнымчислом-рборотов 27 с блоком питания, ко№ утащш ёиловых цепей и автоматической защиты 35, либо, минуя инвертор, с блоком переключения обмоток со звезды на двойную звезду 31 и блок управления минимальным числом Оборотрв 32 с блоком 35. Дифференциальное реле давления 20 соедииено через инвертор 25,блок переключения обмоток статора электродвигателя со звезды на двойную звезду 28 и блок управлеН1ая минимальным числом оборотов 29 с блокрм питания, коммутации силовых цепей и автоматической защиты 36, либо, минуя инвертор, с блоком перекЛючения обмоток с двойной звезды на звезду 33 и блок управления Максимальным числом Ьборотов 34 с блокрн 36, . . Инвертор 24, блоки 26, 27 и 31, 32,и инвертор 25, блоки 28, 29 и 33,34 являются составными элементами коммутирующего устройства 23. Дифференциальное реле давления разных сравнитеЛьньк блоков 13, 14 настраивают следующим образом: 15 и 16 - на величины отпускания, соответственно, минус 0,2 и минус 0,4 кгс/см, а 19 и 20 - на величины срабатьгоанйя, соответственно, плюс 0,2 и плюс 0,4 кгс/см . В сравнятёл&нрм блоке 43 регулирукяций вентиль 17 настраиваетей так чтобы блок оказывал регулирующее воз действие на буфертле емкости и .комму тирзпицёе устройство при д6сТ гасении регулируемым параметром величин 0,2 и -0,4 кгс/см сёк, а в сравнительном блоке 14 регулИрукщиЙ вентил 21 настраивается так, ч р6ыблЬК ока зывай регулирующее; воздействие при доётйкёнйм реГулйру;емь1м параметром величин +0,2 и +0,4 кгс/смсек. Для защиты дйффереициальных реле сравнительных блоков 13 и 14 регулятора от статического давления, прёвывакщего 12 кгс/см, установка имеет реле давления 31, сЬё зинейнбе через коллектор 38 с. соле: оиД1шм рен тилем 39, устайовленн№ на тотульсном трубопроводе, а та1сжё с лампой аварийной сигнализаций :40 и блоками питания, комк утации силовых цепей и автоматической защиты 35, 36 электро двигателей 11,12, . Для исключения возможности эксплуатации компрессоров в режиме впажнрго хода нижняя отделителя 1 соединяется дренажнпым трубопроводом с защитя1Ф ресивером, что обеспечивает яЬстояннрё отсутствие в отдёлит€М1е жидкого рабоче б тела. Объём отделителя жидкости рдден 70%. с мМфнргр pebeMiS паройого прост paricTBa контура кипения развётйленнрй холодильной установки, Объем каждой буферной еййости равен 30% суммарного объема паррвогр проетрайства контура киаёний. Если регулируемый параметр находится внутри интервала, ограйиченйЬгр .пределами +0,2 и -0,2 кгс/см сёк в Установку включена первая ступень регулирования, которая является ртДелитёйём жвдкостй и одной буферной емкрстью и составляет 100% суммарного объема пароврго пространства контура кипения. | ,/ , ,; ,.... ; -- -- : Если регулирутаций параме.тр достигает верхнего предела (+0,2 кгс/см сбк), в установку вклю чена вторая ступень - отделитель жидкрсти и две буферные емкостиj чт сосТйвляет 130%. Если регулируемый параметр дрстигает нижнего предела (-0,2 кгс/см сек), в установку вклю чена Третья ступень - отделитель жи кости без буферных емкост(5й, что составляет 70%. В соответствии с на стороне всасывания так ё установлены три ступени регулирования суммарного расход 1 всась демого в крмпрессрры па{ia, получаеьйле за счет азмеиення чисел оборртов непрерглвно работающих крьтрессоров. Если значение регулируемого параметрд находится внутри интервала, ограниченного пределами +0,2 и -0,2 кгс/см се, в установ1ку включена первая ступень, предс тавлтмцая србрй суммарную пррйзводитейьяосТЬ одного компрессора с максикрсьй, другого с мишшдльиьн чйслрм ойррртОв приводн| бс электродвигателей, и эта ступень составляет 1002 суймарной прбйэводительнрстй.. Если регулируем ййраметр дост гает значения +0,4 кгс/смсек, в установку включается вторая ступень, пред ставля((ая собой суммарН5т производительность двух крмпрессоров, каокдай из которых вращается с максимальньб4 числом оборотов, и эта стуг пень срставлд т 133,3%. Если регулируем параметр достигает значения -0,4 кгс/см сек, в установку включается третья ступень, представ лЯ1ацая собой суммарную произ одительность дву« комярессоров, из которых вращается с минимальным числом оборотов, и эта ступень составля ет 6-6,7%.-: ;:;,:.,-;.,-..:: /. -.. - Холодильная машина, входящая в . состав усТаМойки для осуществления предлагаемого способа стабилизации срстряния рабочего тела, срстоит и;з двух одностуненчатых сомпрессоров и крупной(сваде ЗШ тыс. норм.ккал/час) хблодопроизвоДйтёльности, работающих при тшпёратураэ кипения, например ; аммиака ifuiH фрерна .от -12 до-25С. Электро1-гр1ШбДом каждого компрес- Сора яв/тйеТся двухскоррстной Электродвигатель мощност| ю 30-50 кВт и более. -.,.-,;,.,- ./-.../; . / . Установка для ос тцествления спойоба стабилизагщй состояния рабочего .тела фу1;ГКциЬнируёТ следующим образом. Если регулируемый параметр находится внутри интервала, ограниченного пределами +0,2 (-Ю,2}кгс/см сек, то S установке прмймр прстоянно включенйогр отделителя жидкости t подкл|рчит(;я одна буферная емкость, что составит в Ьумме 100% сукиарного объема парового пространства контура испарения. Поскольку дифференциальные реле .16, 20 будут иметь разомкнутые контакты, они окажут регулирукяцее эоздействие на коммутиру Ьщее устройство 23,в котором включатся инверторы 24,25. Инвертор 24 включит последовательную цейь, состояшсу из блока переключения обмоток с двойной звёз дои йа везду 26, блока управл(вния MaiccttMajtbifiM числом оборотов 27 и Питания, коммутации силовых цепей и а.втомат1р1еской защиты 35, который включит электродвигатель I1 компрессора 9 при максимальном числе оборотов, а инвертор 25 последовательную цепь, состоящую из блока переключения обмоток со звезда на двойную звезду 28, блока управления минимальным цслрм оборотов 29 и блока питания, коммутация силовых цепей и автоматической защиты 36, который включит электродвигатель 1 2 компрессора 10 при минимальном числе оборотов. Суммарная производительность компрессоров 9 и 10 при максимаяьнсда и, соотвеТствеййо, минима 1ьном числе оборотов составит Ш0%, Бели регулируемый параметр достигает +0,2 кгс/см сек, то в установке по сигналу дифференциаль ного рейе 19 сравнительного блока I4 включится, например, пилотньШ соленоидн нй вентиль 7 и поршневой ирполиит ьный М|еханизм 6, что приведет |с включению ещё одной буферной емкос ти 4, Помимо постоянно Вк1таЧениого отделителя I, в устанойке окажутся еключеннымй обе буферные емкости 4 5, я пары рабочего тела будут постуйать в компрессоры 9, Ш через отделят ель яидкости I if буферные емкости Обвлрнй вклйчённый объем составит 130% суммарного объема парового пространства контура испареййя. Прч этом суммарная производительность койпрессорЬв 9, 10 не изменится и останется равной Ш0%. ЕСЛИ регулируемый параметр дрстиГает значения -0,2 кгс/см сек, то в устройстве по Сигналам дифференциальнь1Х реле 15, 19 сравнительных бло ков 13, 14 выключатся обе буферные емкости 5, 4 в результате Отключения соленоидных вен ч илей 8,7. Пары рабо чеГЬ тела будут поступат ь в компрес1соры 9, 10 только через отделитель Жидкости }, минуя обе буферные ёмкосТи 4, 5. Обдай включенный объем составит 70% суммарного объема паро- вого пространства контура испарения. При этом суммарная производительность компрессоров 9, 10 не изменится и останется равной I00. Если регулируемый параметр достигает значения 0,4 кгс/см сек в установке , йо 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 максимальн№( числом оборотов 34 и блока 36, который включит электррдй 1гаТель 12 компрессора 10 при максимальном числе оборотов. Электродвигатель перейдет с Минимального на максимальное число оборотов, что явится Причиной возрастания суммарной производительности с 100% до 133,3%. При этом общий вклв чеНный объем останется йеизмёйША и равным 130% суммарного объема паровоГо пространства коИТУР испарения. .:/;.. : : : , ; . Если регулируемый параметр д т тает значения -0,4 кгс/см сек в уста)нойке, по сигналу дифференциального реле 16 произойдет отключение инвертора 24 и всей его последовательной цепи и включение блока переклюЧеййЯ со звезды на двойную звезду 31, блрка управлегая минимальньм числом оборотов 32 и блока 35, которьШ включит элек- , тродвигатель 11 компрессора 9 при мйшщальном числе оборотов. ЭлекТродвигатель перейдет с макСимаАьибго йа мнйимальиое число оборотов, что яв)йтся причиной убывания су1 арнбй ПрЬиэвбдителБности до 66,7%, При атом общий включённый объём останется неизменйым и равным 7 OZ суммарн ого объема парового простран- стра контура испарения. При достижении Статическим дав- лейием величины 12 кгс/см сек сработает реле давления 37, и через коллектор 38 с помощью соленоидного Вентипя произведет отключение от импульсноГо трубопровода сравнительных блоков. 13, 14, ас помощью блоков 35, 36 произведет остановку электродвигателей llj 12 обеих компрессо- ; . ров 9 10. При этом загорится лампа аварийной сигнализации 40. Экономическая эффективность данй го и:зьбретения состоит :BS . повьппении (понижении) объема пap вогЪ пространства на помощь буферных емкостей позводйет ускорит йрйцёсс самойьфавнивания регуляруеMOfо параметра и уменьшить откйонен от йоминйльного эначёний средней температуры кипения и, спеддвательно, средней темпбрйтуры при сведении к MriHJMjrsiy веройтяЬсти реямма влаашого зсода и аварий компрессоров от гнйравлических ударов; цовышеини (понижения) суммарной пр1эизводнтелы1ост:и компрессоров на величинутпропорциональную 33,3%, производится для боябе интенсивного ускорения процесса самов1 авнйвания Kpwe указайяого в яйнном изобре тении по ср нешоо с прототипом име место три фактора 1)подй0е Йсйлич ние |(ежима пус остановка зшектродвягателя компрес сора;}. ,;.- V..---.-. . . 2)при перёклямёниях значение ре гулируемого параметра уйёнывено по абсолютной вел1иЧйН1г с 0,5 до кгс/см сек; 3)при Переключении с максим ьHot-o На мийнмалЬное число оборотов yftejibHaH эффективная холодоцроизводит« йЬНЬсть, характеризунщая вырабо ку холода, приходящегося на каждый кВт/час затраченной мощности, увеЛ1счйваётся на 0,3%, а при переключении с минийалЬного на максималь10 yri етдачивается ное число оборотов на О,2%кВт/час. Из фактора 1 следует, что например , для компрессора средней холодопроизводйтельности в 100000 ккал/час экономия электроэнергии составит 1,93%-2% при частоте Щ1клов 2-3 в час. Следовательно от 1,93 до 2% кВт/час для одного кo йlp6ccopa. Для двух компрессЬрой - 3,86-4% кВт/час, Из фактора 2 следует, что при переключениях произойдет рост давления кипения на 0,1 кгс/см , что равно- ценно росту температуры кипения «а I с, что дает 4,5% эконо «ш зле ктроэнергин за цикл или при 2-х цшсдакй 4, кВт/час. Кроме того, уменьщение диапазон регулируемого параетра: с +0,5 «(-0,5)до -«-0,4-f ,4 кгс/см сек свидетельствует об уменьшении .размаха колебаний температуры кипения, характеризунщей точность ее поддержания. Иньми ело- , ъамя с уменьшением размаха колебаний температуры кипения, достигаемого уменьшением дифференциала, увеличивается точность ее поддержания. Из фактора 3 следует, что при одинаковой холодопроизводительНости средний расход элёктрдзнёргии в л j,/ О . кВт/чаС сократится на ; ...... ...-: . «0,25%. Из совокупности 3-х факторбв следует, что суммарная экономия элек троэнергии в кВт/Час составит: . 4+9-t-0,,25%sU3,3%. /

Jg