3.2 Основные приборы автоматики холодильных установок

Реле температуры. Изменение климатических условий, различные условия в ходу и на стоянке влияют на теплопритоки в рефрижераторные трюмы и охлаждаемые камеры судов. Резко изменяются теплопритоки при открытии люков рефрижераторных трюмов и дверей камер во время загрузки. В связи с этим в судовых холодильных машинах и установках предусмотрена возможность изменения их холодопроизводительности с целью поддержания требуемой температуры в охлаждаемых помещениях. Чаще всего в современных судовых холодильных установках заданный температурный режим в охлаждаемом помещении регулируется автоматически путем пуска и остановки компрессора с помощью манометрического реле температуры (термореле) — двухпозиционного прибора с электрическим контактным выходом, предназначенным для включения и выключения электрической цепи уп­равления работой установки. Термочувствительная система реле заполнена легкокипящим веществом, давление которого изменяется в зависимости от температуры. Изменение давления воспринимается силовым элементом, связанным с контактной цепью. В ряде случаев такие реле применяют для защиты от нарушения нормальных режимов работы. Как и во всяком двухпозиционном приборе, температура регулируется в некотором интервале. Этот интервал называют диапазоном регулирования. Кроме того как и любой прибор данного типа, реле температуры обладает зоной нечувствительности, или дифференциалом, определяемым как разность между температурами замыкания и размыкания контактов.

Термореле типа ТРДК-3 (рис.15.) состоит из термочувствительной системы, передаточно-настроечного механизма, механизма настройки дифференциала и контрольного устройства.

Рис.15. Схема термореле ТРДК-3

Термочувствительная система состоит из термобаллона 12, соединенного капиллярной трубкой с камерой сильфона 11, образующих герметичную систему, заполненную насыщенным паром хладона. Вещество, находящееся в термочувствительной системе, принимает температуру окружающей среды, и в системе создается соответствующее температуре насыщенного пара хладона давление. Сила от этого давления, действующего на сильфон 11 тер­мочувствительной системы, уравновешена через шток сильфона и угловой рычаг 8 силой упругой деформации цилиндрической вин­товой пружины 2, присоединенной к левому концу рычага. Другой конец пружины соединен с обоймой, в которую ввернут винт ре­гулирования диапазона. Вращением винта изменяют натяжение пружины, настраивая реле на требуемую температуру размыкания контактов. Натяжение пружи­ны зависит от перемещения обоймы, положение последней от­мечается стрелкой, устанавливае­мой против соответствующего деления шкалы 3, показывающей температуру, при которой кон­такты размыкаются.

Угловой рычаг 8 имеет плас­тинчатую пружину 7. Ее верх­ний конец проходит через про­резь в штоке 4 микропереключа­теля 5. Дифференциал (то есть раз­ность температур замыкания и размыкания контактов) регулиру­ют винтом 6, упирающимся в плоскую пружину 7 и изменяю­щим ее положение относительно рычага 8, т. е. ее свободный ход в прорези штока 4. На рычаге 8 около винта 6 имеется шкала дифференциала, на которой на­несены буквы «М» и «Б», обозначающие настройку дифференциала: «Малый» или «Большой». К рычагу 8 прикреплена пружина 10, замедляющая движение рычага при дифференциале, превышающем 8°С. Винт, расположен­ный над пружиной 10, служит для изменения ее натяжения при увеличении дифференциала до 20°С. Обычно, если дифференциал настраивают на 2—4^СС. натяжение пружины 10 не меняют. Про­вода системы термореле подсоединяют к выводам 9.

Термореле работает следующим образом: при повышении тем­пературы регулируемой среды (воздуха в камере или рассола) сверх заданной температуры, которой соответствует положение стрелки на шкале 3, рычаг 8 под действием силы от давления в термочувствительной системе поворачивается против часовой стрел­ки. При этом пластинчатая пружина 7, прикрепленная к рычагу, потянет за собой шток 4 микропереключателя 5 и контакты замк­нутся.

При понижении температуры регулируемой среды давление в термочувствительной системе уменьшается и рычаг 8 под действи­ем силы пружины 2 начнет поворачиваться по часовой стрелке. Когда температура регулируемой среды будет равна заданной на шкале, рычаг своим правым концом нажмет на шток микропере­ключателя и контакты разомкнутся.

При настройке дифференциала на метку «М», т. е. на 2°С. температура замыкания контактов равна температуре заданного диапазона +2°С. Контакты замкнутся, когда конец пластинчатой пружины 7 дойдет до левой стенки выреза штока 4 микропереключателя.

Используемые в холодильных установках приборы автоматического регулирования давления различны по принципу дейст­вия и применяются: а) для регулирования холодопроизводительности компрессора путем его пуска и остановки; б) для автоматического поддержания давления всасы­вания; в) для автоматического регулирования давления конден­сации; г) для поддержания давления в испарителе и регулиро­вания подачи хладагента.

Реле давления. Оно служит для защиты холодильной маши­ны от недопустимо низкого давления в испарителе, высокого дав­ления в конденсаторе и для автоматического двухпозиционного регулирования холодопроизводительности компрессора.

Рассмотрим, как производится регулирование холодопроизво­дительности компрессора с помощью реле низкого давления (прессостата). Холодопроизводительность судовой холодильной установки выбирают всегда больше величины теплопритоков в охлаждаемые помещения. При работе установки в этих услови­ях понижается температура воздуха в охлаждаемом трюме. По­нижается также интенсивность кипения хладагента в испаритель­ных батареях, что приводит к уменьшению перегрева паров хладона на выходе из испарителя. В результате снижения перегрева паров хладона уменьшается его подача в испаритель и понижа­ется давление в последнем и на линии всасывания компрес­сора.

При понижении давления всасывания и, следовательно, тем­пературы кипения хладона до нижнего предела регулирования реле выключит компрессор. После остановки компрессора вслед­ствие теплопритоков в охлаждаемое помещение температура воз­духа в нем будет повышаться, что приведет к повышению дав­ления и температуры кипения хладона в испарителе. По дости­жении давления верхнего предела регулирования реле снова включит компрессор в работу. Одновременно с поддержанием по­стоянного давления кипения хладона путем периодического пу­ска и остановки компрессора реле низкого давления предотвра­щает замерзание хладоносителя в испарителе в результате по­нижения температуры кипения.

Наряду с реле низкого давления применяют и реле высокого давления (маноконтроллер). Оно служит для поддержания по­стоянного давления в конденсаторе и одновременно является прибором защиты, так как при увеличении давления нагнетания, выше допустимого выключает компрессор. Часто реле низкого и высокого давления объединяют в общем" корпусе.

Отечественная промышленность выпускает целый ряд реле давлений, в том числе корабельного типа, одноблочные низкого РД-1К-01 (прессостат) и высокого РД-2К-03 (маноконтроллер) давления, а также двухблочные РД-3-01 и РД-3-02.

В двухблочном реле давления РД-3-01, состоящем из прессостата и маноконтроллера (рис.16), измерительные элементы ре­ле воздействуют на одно контактное устройство.

Реле низкого давления состоит из сильфона 18, размещенно­го в кожухе 17, штока 19, жестко связанного с подвижным кон­цом сильфона и воздействующего на передаточный механизм, включающий в себя два шарнирно соединенных рычага 6, 20. Эти рычаги связаны с пружиной 7, имеющей регулировочный винт 16. Давление срабатывания реле устанавливают по шкале путем изменения затяжки пружины 5 винтом 4.

Рис. 16. Схема двухблочного реле давления

В состав диффе­ренциального механизма входят рычаг 21, пружина 22, регулиро­вочный винт 1 и шкала 2, по которой настраивают механизм. На передаточный механизм реле низкого давления с одной стороны действует сила давления пара на линии всасывания, а с другой стороны — сила затяжки пружин 5 и 22.

При повышении давления всасывания увеличивается сила, действующая на сильфон, в результате чего он сжимается. Вслед­ствие перемещения штока 19 рычаги 6 к 20 при сжатии сильфона повернутся по направлению часовой стрелки, а рычаг 21—про­тив нее. Когда давление всасывания достигнет значения, на ко­торое настроен блок реле низкого давления по шкале 3, рычаг 6 своим концом, воздействуя на коммутирующее устройство 8, за­мкнет контакты и включит компрессор. При понижении давле­ния всасывания система рычагов реле, перемещаясь в обратном направлении, по достижении установленного давления разомкнет контакты коммутирующего устройства 8 и выключит компрес­сор. Блок низкого давления имеет диапазон настройки 0,03— —0,4 МПа, а дифференциал—0,03—0,25 МПа.

Реле высокого давления состоит из сильфона 15, размещен­ного в кожухе 14, штока 13, воздействующего на передаточный механизм блока высокого давления, включающий в себя ры­чаг 12 и пружину 11, предназначенную для настройки блока с помощью винта 9. Настройка блока на необходимое давление производится по шкале 10.

При повышении давления нагнетания сильфон 15 сжимается и перемещает шток 13 вверх, сжимая пружину 11, повернет ры­чаг 12 против направления часовой стрелки. По достижении ус­тановленного на шкале 10 давления рычаг 12, преодолев сопро­тивление пружины 11, отожмет рычаг 6 от коммутирующего устройства 8 и его контакты разомкнутся, компрессор остано­вится. Диапазон настройки блока высокого давления 0,7 —1,9 МПа, дифференциал—0,2 МПа. Терморегулирующие клапаны. В зависимости от тепловой нагрузки на испаритель изменя­ется и масса подаваемого в него хладагента

Заполнение испари­теля хладагентом обычно регулируется путем поддержания оп­ределенного перегрева его пара на выходе из испарителя с по­мощью регулятора перегрева, называемого терморегулирующим клапаном (ТРК).

Предназначен терморегулирующий клапан для дросселиро­вания хладагента и автоматического регулирования подачи его в испаритель. Такой клапан обеспечивает автоматическую пода­чу жидкого хладагента в испаритель в зависимости от перегре­ва пара на выходе из него изменением сечения клапана для про­хода хладагента.

Терморегулирующий клапан мембранного типа ТРКК-0,5 изображен на рис.17.

Термочувствительная система ТРК состоит из термобаллона 8, капиллярной трубки 3, крышки 4 и мембраны 2, припаянной к латунному

Рис. 17. Терморегулирующий клапан ТРКК-0,5

корпусу 9. Термобаллон 8 прикреплен к трубке на выходе из испарителя. Корпус 9 имеет два штуцера для присоединения к жидкост­ной линии и испарителю с помощью ниппелей 1, 7. На входе в ТРК установлен сетчатый фильтр 12. Регулирующая часть ТРК состоит из пружины 13 и регулировочного винта 11. Роль клапана ТРК выполняет игла 14, укрепленная в держателе 6. Полость под мембраной сообщается четырьмя отверстиями со стороной низкого давления.

В трех из них находятся толкатели 5, переда­ющие усилие от мембраны к держателю, через четвертое пары хладона при наличии давления в испарителе поступают под мембрану. К ТРК подается жидкий хладон с давлением конден­сации, который, проходя через игольчатый клапан, дросселиру­ется и поступает в испаритель. Давление пара в термочувстви­тельной системе, воздействуя на мембрану 2, стремится отжать игольчатый клапан 14 от седла и увеличить проходное сечение для хладона. В то же время давление кипения в испарителе, воздействующее с внутренней стороны мембраны 2, и усилие пру­жины 13 стремятся прижать иглу клапана к седлу.

При повыше­нии температуры перегрева пара силы, действующие сверху на мембрану, будут больше сил, действующих снизу, при этом мем­брана прогнется вниз и толкатели 5, сжимая пружину 13, увели­чат открытие клапана 14. С понижением температуры перегрева давление над мембраной уменьшается и пружина 13 прикрыва­ет клапан 14, уменьшая поступление хладона в испаритель. При остановке компрессора давление в испарителе повышается, дей­ствующие на мембрану силы выравниваются, и клапан под воз­действием пружины закрывается. Настройку ТРВ производят из­менением натяжения пружины 13 с помощью винта 11, имеющего левую резьбу. При вращении винта против часовой стрелки пру­жина затягивается и перегрев увеличивается. После регулировки ТРВ винт 11 закрывается колпачком 10. Диапазон настройки пере­грева начала открытия клапана 2—10°С.