Способ стабилизации состояния рабочего тела и установка для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК йИ П ЯОИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЬГГИЙ АВТОРФЯНОМУ СВ Е"Г(71) Одесский технологический институт холодильной промышленности(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 389367, Фл. Р 25 В 49/00, 1973(54) СйосОБ СТАБИЛИЗАЦИИ СОСТОЯНИЯРАБОЧЕГО ТЕЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57,) 1. Способ стабилизации состояния .ф рабочего тела на стороне всасывайиякомпрессионной холодильной машины,снабженной испарителем, буфернымиемкостями и определителямн жидкости,путем воздействия на регулируемыйпараметр ступенчатым изменением объемов парового пространства буферныхемкостей и отделнтеля жидкости и изменением числа оборотов компрессоров,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения экономичности и точности стабилизации, в качестве регулируемого параметра выбирают отношение приращения давления кипения виспарнтеле ко времени и величину данного параметра стабилизируют в пределах (+0,2)-(-0,2) кгс/см с.2. Способ по п. 1, о т л н ч а -ю щ и й с я тем, что при отклоненияхрегулируемого параметра от крайнихпределов стабилнзируемой величины,лары рабочего тела перепускают изиспарителя в компрессоры через отделнтель жидкости и одну буферную емкостьа).Г 25 В 49/001, С 05 0 16/02 3. Способ по п. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что при значении регулируемого параметра +0,2 кгс/сис пары рабочего тела перепускают в компрессоры через обе буферные емкости и отделитель жидкости.4. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что при значении регулируемого параметра -0,2 кгс/см с пары рабочего тела перепускают в компрессоры через отделитель жидкос-ти, минуй буферные емкости. 5. Способ по и. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что при изменениирегулируемого пара 4 етра до +0,4(-0,4) кгс/см с увеличивают (уменьшают) расход всасываемого компрессорами пара путем изменения оборотов ихэлектродвигателей, переключением обмоток статора с "двойной звезды" на"звезду" и обратно,6. Установка для осуществленияспособа по п. 1, содержащая комп-рессоры с двухскоростными электродвигателями, отделитель жидкости сколлектором, буферные. емкости, коммутирующее устройство и линию отбораимпульса давления от отделителя жидкостй, о т л и ч а ю щ а й с я тем,что она дополнительно содержитсравнительные блокй текущих параметроврабочего тела с задайными, каждыйиз которйх состоит из параллельносоединенных регулирующего вентиля,обратного клапана и двух дифференциальных реле, служащих соответственно для управления буферными емкостями и числом оборотов электродвигателей,691651 7. Установка го и. 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что блоки подключены к линии отбора импульсадавления иэ отделителя жидкости н повернуты один по отнозению к другому на 180 по всем элементам,входя" щим В блок,Изобретение относится к холодильной технике и, в частности, к компрессиоииым холодильным мащинам.Известен способ стабилизации сос. тояния рабочего тела в контуре испарения компрессионной холодйльной машины, снабженной комнресеорами, испарителем, буфериыми емкостями, отделителем жидкости и линией отбора: импульса давления. Способ осущест.вляется путем воздействия на регулируемый параметр стуиенчатьи йзмеиением объемов парового пространствабуферных емкостей и отделителя жидкости и изменением числа оборотовкомпрессоров. В, качестве параметрарегулирования выбрана скорость Изменения давления и контуре исйаренияи величина его стабилизируется впределах (+0,2) - (-0,2) кгс/см сак,путем ступенчатого изменения суммарного объема парового пространстваконтура испареиия 113,Недостатки прототипа обусловлены:повмпенным расходом электроэнергии,вйэванньк пускайи циклично работающего электродвигателя дополнйтельного компрессорасложностью регулятора, включающего в себя блоки преобразования, дифферейцирования, сравйения текущего значения параметра с заданной еговеличиной и два блока задания;последовательным соединением буфернйх емкостей которое не позволяет использовать их в качестве аккуму ляторов давления (разрежение), что является причиной роста длительности процесса саиовыравннвания регулируемога параметра и требует значительного чйсла исполнительных механизмов; 8. Установка по п. 6, о т, л и - :ч а ю щ а я с я тем, что буферныеемкости размещены над коллекторои отделителя жидкости.9, Установка по п. б, о т л ич а ю щ а я с м тем, что бпоки соединены последовательно с коммутиРующим устройствбм." значительной амплитудой колебанийсредней температуры каления, являющейся Функцией дифференциала регулятора, уйравляющего цикличной работой 3 дополнительного компрессора.Целью данного изобретения являЕт- .ся устранение недостатков прототипа,а также повьпаеиие. ".кономйчностн иточности стабилизации, увеличениеэффективиой удельной холодопроизводительностин надежности.Указанная цель достигается тем,что в известном способе Стабилизацийсостояниярабочего тела с поиощьв М изменения параметров регулированияна стороне иизкого давления компрессионной хаподильной мащйны, снабжен-.ной испарителем, буферньаи емкостямйи отделителем жидкости, в качестве 2 ф параметра регулирования выбирают,отиощенне приращений давления кипенияв испарщтеле ко времени и величину .данного йараметра стабилизируют впределах (+0,2) - (-0,2) кгссм сек, 2Повьеение экономичности стабйлиэации достигается за счет йсключеиия .потерь электроэнергии как при пускахцнкличио работающего электродвигателя .компрессора, так и за счетуменьшения амплитуды колебаний средней температуры, характеризующей точностьее поддержания.При отклонейиях регулируемого"параметра от крайних пределов стабнЗ лиэируемой величины внутри интервала+0,2 -(-О 21 пары"рабочего тела пере; пускают йз йспарителя в компрессорычерез отделитель жидкости и одну бу" 40ферную емкостьПри значейни регулнруембго параметра +0,2 кгс/см сек пары рабочего тела перепускают в компрессоры через691651 . 4обе буферные емкости и отделитель соленоидный вентиль 8 (например,жидкости,. при диаметре трубопровода 40 мм иПри значении регулируемого паРа- меньше). Отделитель жидкости 1 сое,метра -0,2 кгс/см сек пары рабочего дннен всасывающим трубопроводом стела перепускают в компрессоры через 5 компрессорами 9, О, снабженными.отделитель жидкости, минуя буФерные электродвигателями 11, 12, и трудоемкости, .проводом отбора импульса давления -При изменении регулируемого. паРЭ-с регулятором, состоящим из сравниметра до +0,4(-0,4) кгс/см сек уве- тельных блоков 13, 14,личивают (уменьшают) расход всасы Сравнительные блоки 13, 14 состоваемого компрессорами пара: путем иэ- . ят из параллельйо соединенных дифменения оборотов их электродвигатйей ференциальних реле давления 15, 16 ипереключением обмоток статора С "двой, 20, регулирующих. вентилей 17 иной звезды" на "звезду" и обратно , 21, обратных клапанов 18 и 22 и поУстановка для стабилизации состо- ,5 вернутц одйн по отношению к другомуяния рабочего тела иа стороне всасы-на 180 по всем элементам, входящимванин компрессионной холодильной . в блок. Дифференциальное реле давлюКмашины преФсженньм сПообом, содеР ння 15 соединено с соленоиднцм венжащая компрессоры с двухскоросйыми тилем 8 буферной емкости 5, а дифэлектродвигателями, отделитель жнд Ю ференциальное реле давления 19 - скости с колйектором, буфернье ещос соленоидным вентилем 7 буферной ем.ти, коммутирующее устройство и линйю. кости 4, дифференциальное реле давотбора импульса давления из отдеи . лення 16 соедийено черезинвертор. теля жидкости, дополнительно снабже 24, блок переключения обмоток статона сравннтельныМи блоками текущих . Ра электродвигателЯ с "двойной ввеЗ.25параметров рабочего тела с эаданиц- ды.на звезду 1 26 и блок управлеми, кажный из которых состоиФ. йз .па- ння максимальным числомоборотов 27ралпельно соединенных ре ул рующ с блоком питания, коммутации силовыхралпельно соединенных регулирувщеговентилЯ обРатного клапана и двУх цепей и автомати вской. з иты 35,ренциальных реле, служащих,ными емкостями и и о Р "двойну звезду",31 н блок управлеными емкостями и числом оборотовния минимальным числом оборотов 32лохи Подключены к линйи отбораимпульса да л сия о д жнд 35 давления 20 соединено через инверторимпульса давле 9 ия из отделителя жнд 25, блок переключения обмоток статбкости и повернуты один по отношейиюк другому на 180 по всем элементам,ф ра электродвигателя со звезды навходящим в блок, 1 двойную звезду" 28 и блок управлеБуферные емкости размещенЫ над . нияминимальным числом оборотов 29коллектором отделителя жидкости.46 с блоком питания, коммутацни сидовцхБлоки соединены пследовательноцепей н автоматической защиты 36,с коммутирующим устройством. . либо, минуя инвертор, .с блокбм пере-: .На чертеже изображена схема уста- ключения обмоток с "двойной звезды"новкн для осуществления способа ста- на "звезду 33 и блок управлениябилизации состоянйя рабочего тела. 45 максимальным числом оборотов 34 с.Установка состоит из отделнтеля блоком Зб.жидкости 1, к которому подключен тру- Инвертор 24, блоки 26, 27 и 31,бопровод 2 дай подачи парообразного 32, и инвертор 25, блоки 28, 29 ирабочего тела из нспарнтеля (на чер- " . 33, 34 являются составными элементатеже не показан) через коллектор 3, 50 ми коммутирующего устройства 23.К коллектору с помощью соединитель- Дифференциальное реле давленияных трубопроводов подключены буферные разных сравнительяьх блоков 13, 14емкости 4 и 5. На соединительных настраивает следующим образом: 5 нтрубойроводах буФерных емкостей уста - на величины отпускания,соотновлены либо поршневой исполнительветственно, "минус" 0,2 и "минус"ный механизм 6 с пилотным соленоид-0,4 кгс/см, а 19 и 20 - на величйныным вентилем 7 (например, при диа- срабатывания, соответственно, "плюс"метре трубопровода 50-100 мм), либо 0,2 и "плюс" 0,4 кге/см691651 б8 сравнйтельном блоке 13 рвгули- . В соответствии с этим на стороне рующий вентиль 7 настраивается так, всасывания так же усгаиовлены три чтобы блок оказывал регулирующее воз- ступени регулирования суммарного рас- действие на буферные емкости. и комму хода всасываемого в компрессоры патирующее устройство при достиженииРа, получаемые за счет йэмеиения чирегулируемым параметром величин сел оборотов непрерывно работающих -0,2 и -0,4 кгс/см сек, а в сравни- компрессоров. тельном блоке 14 регулйрующий вентиль Если зйачейие регулируемого пара настраивается так, чтобы блок ока- метра находится внутри интервала, зывап регулирующее воздействие прн О ограниченного пределами .+0,2 е достижении регулируемым параметром -0,2 кгс/см сек, в установку включевеличин +0,2 и +0,4 кгс/смфсек. на первая ступень, представляющаяДпя защиты диФФеренцнальных реле собой суммарную производительность сравнительных блоков 13 и 14 регу- : одного компрессора с максимальным, лятора от статического давления, 15 другого с минимальным маслом обопревывающего 12 кгс/смф установка ротов приводных элейтродзигаталей, имеет реле давления 31, соединенноеи эта ступень составляет ОЙ сум" . через коллектор 38 с, солейоидвым рен- марной пройзводительностй., тилем 391 установленный на импульс- Если регулируемый параметр дастином трубопроводе, а также с лампой Ю гает значения +0,4 кгс/см сек, в усаварийной сигнализации .40 и блоками . тановку включается вторая ступень, питания, коммутации силовых цепей и представлвацая собой суммарную произ-автоматической защиты 35, 36 электро-. водительность двух -компрессоров, каждвигателей 11, 12. дый из которых вращается с максиДия исключения воэможности экс- . 25 мальным числом оборотов, и эта ступлуатации компрессоров в режиме иеиь составляет 133,33, Если регу 11вяажного хода нижняя часть отдели- лируемый параметр достигает эиачетелясоединяется дренажным труба- ния -0,4 кгс/смсек, в установку проводом с защитнвк ресивердм, что включается третья-ступень, йредставобеспечивает постоянное отсутствие Збляющая собой суммарную проиэвадительв отделителе жидкого рабочего тела. ность двух компрессоров, каждый изОбъем отделителя жидкости равен которых вращается с минимальным чис 703. суммарного объемапарового прост- лбм оборотов 1 и эта ступень составлярайства контура кипения разветВлен- ет 66,7 Й.ной холодильной установкИ, :З 5 Холодильная майина, входящая в,Объем каждой буферйой ейкостнсостав установки для осуществления равен ЗОЗ суммарного объема парового. . предлагаемого способа стабилизации пространства контура кипения.состояния рабочего тела,состоит нзЕсли регулируемый параыетр нахо- двух одностуненчатых компрессоров дится внутри интервала, ограйиченно и крупной(свьпре ЗОО тыс. нори.ккал/час го,пределами +0,2 и -0,2 кгс/см сек, Холодопроизводительности, работаощих в установку включена первая ступейь нри температурах кипения, например, регулирования, которая является от-аммиака йли фреона .от -12 до -25 фС.," делителем жидкости и одной буфернойемкостью и составляет 100 суимарно Электройриводом каждого компресгообъема парового пространства кон- сора является двухскоростной электура кйпения.. - ":тродвигатедь мощностью 30-50 кВт иболее.Если регулирующий параметрустановка для осществлення спосои ает верхнего пределаО ба стабилизации состояния рабочегоКГС СМ СЕК 1 В УСтаНОВКУ ВКЛЮ тела Функционирует следующим образом.чена вторая ступень - отделительжидкости и две буферные емкости, что Если регулируемый параметр нахосоставляет 30 . Если регулируемый дится внутри интервала ограниченно- параметр достигает нижнего предела го пределами +0,2 .(Ф 0,2)кгс/смсек, (- , кгс/см сек) 1 в установку вклю- тб в установке помимо постоянка включейа третья ступень - отделнтель жнд- ченного Отделителя жидкости.подкости без буферных емкостей, что ключится одна буферная емкость, что составляет 70 .составит в Сумме 00 суммарного объ.6, 20 будут иметь разомкнутые контактй, они окажут регулиренцее воздействие на коммутирующее устройство23, в котором включатся инверторы24, 25. Инвертор 24 включит после.довательную цепль, состоящую из блока переключения обмоток с "двойной эвездойй на "звездув 26, блоха управления иахсийзльйци числом оборотов 27и блока питания, коммутации силовыхцепей и автоматической защиты 35,которЮ включит электродвигатель 1 .компрессора 9 при максимальном числе оборотов, а иивертор 25 включитпоследоватемьнув цепь, состоящуюиз блока переключения обмоток со"звезды" иа "двойную,звезду" 28,блока управления минимальным числомоборотов 29 и блока питания, коммутации силовых цепей и автоматической защиты 36, который включит электродвигатель 12 компрессора 10 приминймалЬном числе оборотов. Суммарная производительность компрессоров9 и 10 при максимальном и, соответственно, минимальном числе оборотовсоставит 1 ООХ.Если регулируеиый параметр достигает значения +0,2 кгс/см сек, 1 ов установке по сигналу дн 4 ференциального реле 19 сравнительного блока 14включится, например, пнлотийй соленоидный вентиль 7 и поршневой исполнительный механизм 6, что приведетк включению еще одной буферной емкос. ти 4. Помимо постоянно включенногоотделителя 1, в установке окажутсявключенными обе буферные емкости 4,5, и пары рабочегб тела будут поступать в компрессоры 9, 10 через от".делитель жидкости 1 и обе буферныеемсостй, Общий включенный объем составит 1:307 суммарного объема парового пространства контура испарения.Прч этом суммарная производительность компрессоров 9, 10 не изменится и останется равной 002.Еспи регулнруемйй параметр достигает значения -0,2 кгс/смсек, то вустройстве по сигналам дифференциальных реле 15, 19 сравнительных блоков 13, 14 вьвлючатся обе буферныеемкости 5, 4 в результате отключения соленоидных вентилей 8, 7. Пары рабочего тела будут поступать. в комнрес-. соры 9, 10 только через отделитель жндкости 1, минуя обе буферные емкости 4, 5, Общий включенный объем составит 7 ОХ суммарного объема парового пространства контура испарения. При этом суммарная производительность компрессоров 9, 10 не изменится и останется равной 1 ООЖ.. Если регулируемый параметр достигает значения +0,4 кгс/см сек в установке, по 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 максимальным числом оборотов 34 и блока 36, который включит электродвигатель 12 компрессора 10 прн максимальном числе оборотов. Электродвигатель перейдет с Ийнимального на максимацьное число оборотов, что явйтся причиной возрастания суммарной проиэводйтельности с 007 до 1333 Ж. При этом общий включенный объем останетсянеизменными равным 307. суммарного объема парового пространства контура иснарения.Если регулируемый параметр достигает значения -0,4 кгс/смсек в устаковке, по сигналу дифференциального реле 16 произойдет отключение инвертора 24 и всей его последовательной цепи и включение блока переключения со "звездыд на "двойнуюзвезду" 31, блока управлений минимальным числом оборотов32 и блока 35, который включит злехтродвнгатель 11 компрессбра 9 при мйниь 1 альном числе оборотов. Электродвигатель перейдет с максимального на минимальное числб оборотов, что яврея причиной убывания Суммарной1-цроизводительности с .1007 до 66,73,43 При этом общий включенйый объем останется неизменными. равным 70 Хсуммарного объема парового простран-"ства контура испарения. ф . При достижении статическим давлеиием величины 12 кгс/см сек срабоатает реле давления 37, и через коллектор 38 с помощью соленоидного вентиля 39 произведет отключение:от им.пульсного трубопровода сравнительных блоков 13, 14, а с помощью блоков35, 36 произведет остановку электро-. двигателей 11, 12 обеих компрессо96916 ров 9, 10, При этом загорится лампааварийной сйгнализации 40.Экономическая эФФективность данно- го изобретения состоит: ваповышении (понижещи) объема наро вогопространства на 303,спомощьюбуФерных емкОстей позволяет ускорить процесс самовыравнивания регулируемого параметра и уменьшить отклонение отноминального значения средней О температуры кипения и, следовательно, средйей температуры камеры при сведении к минимуму вероятности режима "влажного хода" и аварий компрессоров от гидравлических ударов; 5повышении понижении) суммарной производительности компрессорон на величину-пропорциональную ЗЗ,ЗХ, производится для более интенсивного ускорения процесса Самовыраввивания. 20Кроме указайиого в данном изобретении по сравнеиию с прототипом имеют место три 4 актора:1) полнОе исключение режима "пускостановкап электродвигателя компрессора;2) при переключениях значение регулируемого параметра уменьшено но абсолютной величйне с 0,5 до О;4 кгс/см сек; 30ъ3) при переключении с максималь"но 1"о на мийииальное число оборотов удельная эФективная холодопронзво- . дителвность, характеризующая выработку холода, приходящегося на каждый кВт/час затраченной мощности, увеличивается на О,ЗЙ, а при переключении"с минимального на макснмаль 51 Оное число оборотов уделнчиваетсяна 0,27 кВт/час.Из Фактораследует, что например, для комйрессоре средней холодопроизводительности в ООООО ккал/часэкономия электроэнергии составит.,93-23 при частоте циклов 2-3 в час.Следовательно от 1,93 до 2 Х кВт/часдля одного койпрессора. Для двухкомпрессоров - 3,86-43 кВт/час,Из Фактора 2 следует, что при переключенйях произойдет рост давлениякипения на 0,1 кгс/см ф, что равноценно росту температуры кипения наС, что дает 4,5 Й экономии электРоэнергии за циклили при 2-х циклахй4,5 к 29 кВт/час, Кроме того, уменьшение диапазона регулируемого параметра с +0,5 +(-0,5)до +0,4 + .(-0,4)кгс/см сек свидетельствуетоб уменьшении "размахаф колебанийтемпературы кипения, характеризующейточность ее поддержания. Инымн сло-,вами с уменьшением размаха кблебанийтемпературы кипения, достигаемогоуменьшением дифФеренциала, увеличивается точность ее поддержания.Из Фактора 3 следует, что при одинаковой холодопроизводительностисредний расход электроэнергии в фкат/тас сскратктса ка -ф в -1- .щО 3+О 22ф О 253.0,5Из совокупности 3-х Факторов следует, что суммарная экономия электроэнергии в кВт/час составит:4+9+0,25=3,253 1 З,ЗЖ,