Отжатие всасывающих клапанов.

4. Использование двигателей постоянного тока с регулирова­нием частоты вращения и двухскоростных асинхронных двигателей.

5. Изменение частоты вращения электродвигателя с помощью преобразователя частоты (ПЧ). ПЧ выпрямляет переменный ток из сети в постоянный ток, после чего постоянный ток преобразу­ется в переменный ток с переменной амплитудой и частотой. Та­ким образом, двигатель обеспечивается регулируемым напряже­нием и частотой, что позволяет регулировать частоту вращения стандартных трехфазных двигателей переменного тока. ПЧ обес­печивают оптимальную температуру в любых условиях, плавно регулируя скорость вращения компрессора с помощью микропро­цессорной техники. Компрессор в момент запуска работает при повышенной скорости вращения, в результате чего быстро дости­гается заданная температура, и компрессор постепенно перехо­дит в низкоскоростной режим работы, экономя энергию. Плавная регулировка скорости вращения компрессора приводит к сниже­нию потребляемой энергии и к стабильности температуры без ее неприятных крутых колебаний.

6. Байпасирование (перепуск газа с нагнетания на всасывание рис. 12.6) Регулирование производительности холодильной установки простым перепуском газа высокого давления на всасывание ком­прессора Км осуществляется с помощью регулятора производитель­ности KVC фирмы «Данфосс». Регулятор, демпфируя пульсации, работает в широком диапазоне регулировки производительности. В схеме байпасирования с впрыском жидкого хладагента вентиль устанавливают так, чтобы впрыск дополнительного количества хлад­агента происходил из жидкостной магистрали. При использовании схемы с одним испарителем (рис. 12.6, в) возможен вариант, при котором хладагент будет подаваться в магистраль

перед испарите­лем при поступлении сигнала из всасывающей магистрали ком­прессора о снижении количества поступающего хладагента.

Регуляторы производительности (перепуск горячего газа) СРСЕ фирмы «Данфосс» применяются для приведения производитель­ности компрессора в соответствие с фактической нагрузкой ис­парителя. СРСЕ монтируется в байпасной линии между сторона­ми низкого и высокого давления холодильной установки. Горячий газ вводится между испарителем и ТРВ. Ввод должен осуществ­ляться через смеситель жидкость — газ LG, который обеспечивает однородность смеси жидкости и горячего газа.

К достоинствам та­кого регулирования относятся:

высокая точность управления;

увеличение скорости газа в испарителе, а следовательно, улучше­ние возврата масла в компрессор;

защита испарителя от слишком низкой температуры кипения.

В кондиционерах фирмы SANYO используется принципиаль­ная схема байпасирования, приведенная на рис. 12.7.

В любом случае использование байпасного вентиля будет при­водить к уменьшению холодопроизводительности системы.

6. Регулирование давления конденсации

 

Конденсаторы с водяным охлаждением.

Для регулирования по­дачи охлаждающей воды на конденсатор служат водорегулирую­щие вентили ВРВ. Они работают в зависимости от изменения давления конденсации. При повышении давле­ния конденсации (ВРВ че­рез штуцер присоединя­ется к конденсатору) рас­ход воды увеличивается и, наоборот, при падении давления подача воды ав­томатически уменьшается. В некоторых случаях вен­тили имеют дополнитель­ные контакты, которые разрывают электрическую цепь и выключают комп­рессор при чрезмерном повышении давления кон­денсации.

Чувствительным эле­ментом ВРВ (рис. 12.17) является мембрана или сильфон, которые под дав­лением паров хладагента прогибаются и заставляют связанный с ними клапан открывать проходное сече­ние прибора.

Конденсаторы с воздушным охлаждением.

Когда компрессорно-конденсаторный агрегат расположен на улице, то при работе холодильной установки в холодное время года возникают трудно­сти, связанные с понижением давления конденсации (хладагент прекращает циркулировать по системе) и температуры картера компрессора (а следовательно, масла).

Способы поддержания дав­ления конденсации парокомпрессионных холо­дильных машин с воздушным охлаждением кон­денсатора при пониженной температуре охлаждающего воз­духа:

1. Путем отключения вентиляторов конденсатора.

2. Двигателями с инверторным управлением, позволяющие плавно менять скорость вращения вентилятора, соответственно регулируя расход охлаждающего воздуха и давление конденсации.

3. Путем подтапливания части теплообменной по­верхности конденсатора жидким хладагентом.

4. Регулирование давления конденсации с помощью введения некон­денсирующегося газа (например, азота) в конденсатор.

Регулирование давления конденсации путем заполнения части кон­денсатора жидким хладагентом позволяет поддерживать работу холо­дильной системы, когда традиционные способы (регулятор скоро­сти вращения вентиляторов и др.) недостаточны.

В магистралях вы­сокого давления устанавливают регуляторы давления конденсации хладагента, преимущества последних заключаются в следующих воз­можностях:

- Поддержания постоянного давления в ресивере;

- Рас­положения конденсатора и ресивера на одном уровне;

- Применения в холодильных системах холодопроизводительностью до 100 кВт (при использовании регуляторов с изменяемой настрой­кой) и до 73 кВт (с неизменяемой настройкой);

- Работы без обратно­го клапана, так как система регуляторов предотвращает возврат хладагента в конденсатор.

При значительном снижении температуры окружающего воздуха снижаются температура и давление конден­сации, уменьшается (пропорциональ­но квадратному корню из разности дав­лений) пропускная способность ТРВ и в испаритель поступает недостаточное количество хладагента, что приводит к понижению давления всасывания.

Основная проблема возникает при запуске системы: компрессор не может запуститься даже тогда, когда количе­ство хладагента в системе достаточное.

Для решения указанных проблем использует два метода контроля давления:

1. Регулируемый (с применением комбинации регуляторов NRI + NRD)

2. Нерегулируемый (с ис­пользованием регулятора NROA).

Рабо­та регуляторов давления конденсации основана на следующем прин­ципе. При понижении давле­ния конденсации они удержи­вают жидкий хладагент в кон­денсаторе, часть теплообменной поверхности конденсато­ра при этом не участвует в процессе теплообмена, и дав­ление конденсации увеличи­вается.

1. Регулируемый способ.

Регулятор NRI (рис. 12.18) используют для регулирования давления на входе («до себя»). Настройка регулятора определяется силой натяжения пружины. Он реагирует только на изменение дав­ления конденсации. При повышении давления на входе (давление конденсации) клапан регулятора открывается. Если же температура окружающего воздуха понижается, то давление конденсации падает. При этом клапан регулятора зак­рывается, регулируя давление конденсации.

Регулятор NRD (рис. 12.19) представляет собой дифференци­альный клапан, который реагирует на разницу давлений. Он ис­пользуется совместно с регулятором NRI. Когда регулятор NRI закрыт, возникает разность давлений на входе и выходе регулятора NRD, установленного на обходной ли­нии конденсатора. При достижении разности давлений в 1,4 бар NRD начинает открываться, перепуская горячие пары в жидко­стную линию. Регулятор NRD будет полностью открыт при разности давлений 2 бар.

В результате совместного действия регулятора NRI и дифференциального клапана NRD поддерживается посто­янное давление в ресивере, необходимое для нормальной работы холодильной системы. Так как NRI имеет регулиру­емый диапазон 4,5... 15,5 бар, его можно использовать на всех хладагентах. Давление на­стройки для R22 составляет 14 бар. Регулятор NRI распо­ложен на жидкостной линии между конденсатором реси­вером (рис. 12.20).

 

 

 

2. Нерегулируемый способ.

Регулятор NROA (рис. 12.21) с неизменяемой на­стройкой при низких темпера­турах наружного воздуха, когда давление конденсации понижа­ется до давления настройки, за­держивает поток жидкого хлад­агента в конденсаторе. В резуль­тате давление конденсации повы­шается. В то же время он регулиру­ет поток горячих паров, идущих в ресивер, минуя конденсатор.

Давление на выходе (давление в ресивере) есть контролируемое давление, на которое реагирует регулятор. Сила, действующая сверху на диафрагму и противо­действующая силе контролируемого давления, создается давле­нием находящегося в замкнутом объеме специально подобранно­го вещества. Эти две силы являются действующими силами регу­лятора, которые контролируют давление на выходе.

Регулятор NROA сочетает в себе функции NRI и NRD. Он бо­лее компактен и дает возможность устанавливать конденсатор и ресивер на одном уровне. При изменении температуры наружного воздуха соответственно изменяются давление конденсации и дав­ление в ресивере. С уменьшением давления в ресивере регулятор NROA прикрывает отверстие для прохода потока жидкого хлада­гента из конденсатора.

При прохождении горячих паров частично через вентиль NRD или NROA температура чувствительного элемента поддерживает­ся на должном уровне и вентиль хорошо функционирует при тем­пературе наружного воздуха -40 °С и ниже.

Входной патрубок регулятора NROA позволяет присоединить к обходной линии конденсатор, что значительно упрощает монтаж. Основные патрубки 1 и 6 (см. рис. 12.21) регулятора NROA распо­ложены на жидкостной линии между конденсатором и ресиве­ром (рис. 12.22), тогда как основ­ной патрубок 5 (см. рис. 12.21) — на линии отбора горячих паров.

При низких температурах на­ружного воздуха давление в ре­сивере падает до тех пор, пока его значение не приблизится к контрольной точке регулятора NROA (заводская настройка). Ос­новное проходное отверстие ре­гулятора прикрывается, ограни­чивая поток жидкого хладагента из конденсатора, что приводит к повышению давления конденса­ции, и NROA выполняет функции регулятора NRI. Так как давле­ние в ресивере и давление в конденсаторе должны быть идентич­ны, то NROA выполняет и функцию регулятора NRD, который расположен на обходной линии конденсатора. Регулятор NRD ра­ботает на открытие и закрытие, тогда как регулятор NROA дрос­селирует и пропускает ограниченное количество хладагента для достижения разности между давлениями в конденсаторе и реси­вере, которая не должна превышать 1,4 бар (140 кПа).

Горячие пары, проходя через обходную линию, подогревают холодную жидкость, идущую к ресиверу. Так как жидкость посту­пает в ресивер теплой и под достаточным давлением, это гаранти­рует нормальную работу регулирующего вентиля (ТРВ). Обычно его настройка должна быть эквивалентна давлению конденсации при температуре конденсации 38 °С или давлению в ресивере при тем­пературе 32 °С. Желательно, чтобы входные патрубки регуляторов были одного диаметра с выходными патрубками конденсатора.

 

 

Во всех регуляторах высокого давления установлен сетчатый фильтр на входе. Компоненты холодильной системы (компрессор, испаритель, конденсатор, ресивер) могут быть установлены в раз­личных позициях по отношению друг к другу. Регуляторы высоко­го давления будут хорошо работать в случае установки ресивера на одном уровне или ниже конденсатора. Для гарантии быстрого запуска системы ресивер должен быть расположен в теплом месте. Если компрессорно-конденсаторный агрегат, имеющий в своем составе ресивер, находится снаружи, то при низких температурах возможны некоторые трудности при запуске, особенно когда си­стема долгое время не работала. Одно из решений этой пробле­мы — установка реле времени в комбинации с реле низкого дав­ления. Реле времени должно позволить компрессору работать при­близительно 2 мин для увеличения давления в ресивере до значе­ния, необходимого для нормальной работы ТРВ. Другое возмож­ное решение — подогрев ресивера. Нагреватель должен быть уста­новлен в электрической цепи параллельно с подогревателем кар­тера, так как он должен включаться в работу тогда, когда комп­рессор не работает.

Регулирование давления конденсации с помощью введения некон­денсирующегося газа (например, азота) в конденсатор(рис. 12.23) не приводит к перераспределению хладагента в системе, поэтому испаритель работает эффективнее.

В этом случае в контур парокомпрессионной холодильной ма­шины при понижении давления в конденсаторе вводится опреде­ленное количество неконденсирующегося газа. Накапливаясь в кон­денсаторе, он повышает давление в нем на величину собственного парциального давления, а также за счет того, что уменьшается эффективная теплообменная поверхность. При этом увеличивается

 

 

перепад давлений на расширительном устройстве до значения дос­таточного для нормального питания испарителя хладагентом.

Холодильная машина включает в себя: компрессор, конденса­тор, расширительное устройство, испаритель, емкость неконден­сирующегося газа, запорный вентиль СВ1 (соленоидный вентиль), линию отвода неконденсирующегося газа с запорным вентилем СВЗ, линию подачи неконденсирующегося газа с запорным вен­тилем СВ4, линию охлаждения отводимой смеси с запорным вен­тилем СВ2, линию слива хладагента из емкости, устройство уп­равления, реагирующее на изменение давления в конденсаторе.

Холодильная машина работает по классическому циклу. В уста­новившемся режиме давление в конденсаторе, измеряемое датчи­ком давления управляющего устройства, соответствует заданному. При значительном понижении температуры воздуха, охлаждаю­щего конденсатор, падает давление конденсации и уменьшается перепад давлений на расширительном устройстве, вследствие чего уменьшается расход хладагента и холодопроизводительность маши­ны. В этом случае по сигналу датчика давления управляющего устрой­ства порция неконденсирующегося газа из емкости через СВ4 пода­ется в контур циркуляции хладагента на сторону низкого давления. Неконденсирующийся газ сжимается в компрессоре вместе с хлад­агентом и попадает в конденсатор, где накапливается. При этом давление в конденсаторе повышается. Увеличивается перепад дав­лений между сторонами всасывания и нагнетания. Вследствие этого увеличивается расход хладагента через регулирующее устройство, обеспечивая необходимую холодопроизводительность. При даль­нейшем понижении температуры воздуха, охлаждающего конден­сатор, в контур циркуляции хладагента подается следующая порция неконденсирующегося газа.

При повышении температуры воздуха, охлаждающего конден­сатор, необходимо вернуть неконденсирующийся газ обратно в емкость.

По сигналу датчика давления управляющего устройства закры­вается вентиль СВ1 и открывается вентиль СВ2, при этом хладагент после регулирующего устройства проходит через емкость некон­денсирующегося газа, охлаждая ее. Кратковременно открывается вентиль СВЗ и перепускает порцию смеси неконденсирующегося газа и парообразного хладагента в емкость. При этом пары хлада­гента, попавшие в емкость из конденсатора, сжижаются. Через кла­пан хладагент из емкости неконденсирующегося газа возвращается в контур холодильной машины. Вентиль СВЗ закрывается и откры­вается вентиль СВ1, машина работает в обычном режиме. При даль­нейшем повышении температуры воздуха, охлаждающего конден­сатор, процедура повторяется. В теплый период года, когда температура воздуха, охлажда­ющего конденсатор, достаточ­но высока для нормальной ра­боты машины, весь неконден­сирующийся газ отводится в ем­кость, а управляющее устрой­ство отключается. Предлагае­мый способ регулирования мо­жет быть применен вместе с ус­тройством, отключающим час­тично или полностью принуди­тельный обдув конденсатора ох­лаждающим воздухом.