Разработка системы автоматизации холодильной установки

Разработка системы автоматизации холодильной установки

смотреть на рефераты похожие на "Разработка системы автоматизации холодильной установки"

ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень производства пищевых продуктов характеризуется с одной стороны увеличением урожайности полей за счет введения новых урожайных сортов растений ,селекцией высокопроизводительных сортов
,химизацией сельского хозяйства; с другой стороны - сокращение посевных площадей из-за строительства городов ,расширение сети дорог , аэродромов, промышленных комплексов ,под которые зачастую отводятся лучшие земли. Это всё происходит на фоне постоянного и быстрого увеличения населения планеты
.Вопрос продовольствия становится одним из наиболее важных и острота решения этого вопроса будет возрастать.

По данным ООН , до 2000 года население планеты увеличится вдвое по сравнению с 1980 годом ,следовательно потребление пищевых продуктов и материальных ресурсов идущих на их производство тоже увеличится.

Сейчас проблема заключается не в том , что пищевые ресурсы исчерпаны , а в том , что потери продовольствия и сельскохозяйственной продукции на пути от поля к столу потребителя достигают значительных величин. Сейчас в мире производится около 4 млрд.тонн пищевых продуктов ,половина из которых требует холодильной обработки , и лишь четверть проходит такую обработку
.Около 30% продукции не доходит к потребителю.

Поэтому необходимо создание непрерывной холодильной цепочки ,которая состоит из отдельных звеньев , которые обеспечивают условия для непрерывной холодильной обработки и хранения скоропортящихся продуктов на пути от мест производства или выращивания к местам потребления .

Начальным звеном холодильной цепи являются производственно — заготовительные холодильники , которые являются составной частью пищевого предприятия или представляют собой самостоятельные организационные структуры . Работа этих холодильников имеет исключительно сезонный характер и не рассчитана на длительное хранение продукции, поэтому объём камер не очень большой .Это камеры охлаждения и заморозки . Базовые холодильники предназначены для накопления продукции заготовленной в первом звене холодильной цепи.

В местах ,где происходит перегрузка продуктов с одного вида транспорта на другой создают перевалочные холодильники , которые предназначены для кратковременного хранения продукции.

Для длительного хранения продуктов питания ,а также для равномерного снабжения ими населения больших городов и индустриальных центров через торговую сеть , именно распределительные холодильники становятся основным звеном холодильной цепи.

Торговые холодильники предназначены для кратковременного хранения пищевых продуктов в розничной торговле и на предприятиях общественного питания.

Домашние холодильники - это последнее звено холодильной цепи.

Соединительным звеном холодильной цепи является холодильный транспорт(автомобильный ,железнодорожный , речной, морской и воздушный).Однако холодильная цепь не обеспечивает сохранение всех продуктов ,которые производятся сельским хозяйством . Основное внимание уделялось продуктам животного происхождения . Они обеспечены холодильной цепью с момента их производства до момента их потребления.

С растительным сырьем ,а именно ,сочным растительным сырьем (овощами
, плодами , ягодами , бахчевыми, зеленью)в районах ее выращивания количество холодильников незначительно и их емкость очень мала.

Искусственный холод в плодоовощной промышленности используют при предварительном охлаждении ,транспортировки, замораживании и хранение плодов и овощей, а также во производства и хранения соков и плодоовощных консервов.

Современные технологические процессы предварительного охлаждения ,а именно, быстрое снижение температуры перед транспортировкой или закладкой на хранение ,позволяет продолжить срок холодильного хранения яблок ,груш
,винограда на 1..1,5 месяца; косточковых плодов - на 0,5 месяца; ягод - на неделя и более; овощей, в зависимости от вида и сорта - на несколько недель и даже месяцев.

2 ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Во время усовершенствания холодильников должны решаться следующие задачи:
. обеспечение высоких теплозащищающих свойств ограждающих конструкций путем использования современных эффективных теплоизоляционных материалов , герметизацией стыков панелей , дверей , вводов труб и кабелей;
. разработка и внедрение прогрессивных технологий холодильной обработки , хренения , и транспортирования фруктов при строгом нормировании и поддержании температуры и влажности на основе рационального выбора энергосберегающих систем , инжененрного оборудования , в том числе на базе микропоцессорной техники ;
. достижение минимального удельного объема камер (3,5(4,5 м3

/т)путем усовершенствования объемно - планировочных и конструктивных решений холодильников ;
. во время проектирования и строительства должен быть внедрен принцып формирования холодильников и холодильных комплексов обработки и хранения фруктов на основе блочных автономных строительно - технологических секций ( модулей ) комплектной поставки .

Универсальный холодильный модуль состоит из камеры хранения плодоовощной продукции , машинного отделения и навеса для производства погрузочно - разгрузочных работ.

В холодильном модуле в зависимости от места его расположения могут охлаждатся разные виды растительной продукции ( виноград , ягоды , фрукты , овощи и др.) . При условной вместительности 100 тонн в холодильную камеру помещается :

- виноград в лотках - 85,5 т;

- яблоки в контейнерах - 128 т ;

- яблоки в деревяных ящиках на поддонах - 97 т.

Холодильная камера принята размером в три строительных квадрата ( 18,3 х 6,4 м ) ; строительная высота - 5,85 м . В камере расположены два воздухоохладителя навесного типа . Во время максимальной нагрузки ( период загрузки камеры ) работают 2 аппарата , во время длительного хранения - один . При отрицательных температурах внешней Среды холодильная установка не работает , в работу включается електронагреватели одного или двух воздухоохладителей вместе с вентиляторами.

3 Функциональная схема автоматизации холодильного модуля

Холодильная автоматизированная установка состоит из двух компрессоров
(КМ) , оснащенных устройствами автоматической защиты, двух маслоотделителей
(МО) , сборника масла (МС) , форконденсатора(ФКД), конденсатора(КД) c вентиляторами , линейного ресивера (РЛ) с двумя датчиками уровня ,двух воздухоохладителей (ВО) , установленных в камере и оснащенных вентиляторами, регуляторами заполнения и соленоидными вентилями (СВ), отделитель жидкости (ОЖ) с двумя датчиками уровня , дренажного ресивера
(РД) с датчиком нижнего уровня и СВ, двух водяных насосов.

3.1 Работа схемы автоматизации холодильной установки

После загрузки яблоками холодильной камеры предварительно в работу в ручном режиме включают два КМ (мощность привода КМ 5,5 кВт) , то есть КМ
(1 и КМ (2 . Этим обеспечивается большая скорость охлаждения яблок . Выход на нормальный режим работы осуществляется примерно за 10 суток

В пусковом режиме схема работает таким образом .Перед включением КМ СВ
(А3 и (А7 на линиях подачи жидкости ВО и (А2, (А1 на линиях подачи пара дистанционно открываются. Также открываются СВ (А10 и (А11 ,которые соединяют ОЖ с РД и СВ (А13 на общей линии подачи жидкого аммиака в ВО №1 и
№2. Остальные СВ((А1,(А4,(А5,(А8,(А9,(А12)закрыты . Потом происходит включение вентиляторов ВО и КД и насосов КМ №1 и №2.

КМ откачивают пар из ОЖ. При этом ОЖ через СВ (А10(уравнительная паровая линия) и вентиль (А11(уравнительная жидкостная линия )соединен с
РД. В данном случае РД выполняет роль ОЖ ,то есть жидкость в ОЖ не накопляется.

Пар КМ сжимается и через ОМ №1 и №2 подается в ФКД и далее в КД
.Сконденсированный аммиак поступает в РЛ. Далее жидкость из РЛ через СВ
(А13 параллельно подается в ВО №1 и №2 через соответственно СВ (А3 и (А7.
Последовательно с этими СВ смонтированы регулирующие вентили (РВ) №1 и №2
, в которых происходит дросселирование агента до определенного давления , при котором аммиак начинает кипеть. Пар из ВО №1 и №2 через СВ (А2 и (А6 поступает в ОЖ , а из него выкачивается КМ №1 и №2 (цикл замкнулся).

Благодаря кипению агента при отрицательной температуре в ВО №1 и №2 осуществляется поглощение тепла камеры и температура в ней постепенно уменьшается.

После выхода установки на нормальный режим работы один КМ отключают и далее в работе находится только один КМ и один ВО. Их задача поддерживать температуру в камере в диапазоне 0(1(C, то есть компенсировать проникновение тепла через теплоизоляционную конструкцию камеры.

Оттаивание ВО должно проводится приблизительно один раз в сутки . При этом один ВО должен оттаивать а другой находится в работе , в пусковой период оттаивание осуществляется вручную , а в режиме хранения - автоматически . Оттаивание проводится горячими парами аммиака с линии нагнетания КМ , который подается в ВО находящееся в оттайке .В процессе оттайки , который продолжается приблизительно от 20 до 30 минут , работает только один КМ . КМ №1 работает с ВО №1 , а КМ №2 с ВО №2 .

В процессе оттайки любого ВО ОЖ отключается от РД СВ (А10 и (А11 . При этом СВ (А10,(А11,(А13 должны быть закрытыми. Жидкий аммиак в данном случае накопляется в РЛ. Если при отрицательных температурах окружающей среды и отключенных компрессорах температура в камере понижается ниже допустимой , то в данном случае включаются электронагреватели , которые встроены в ВО.
Включением и выключением поддерживают заданную температуру в камере.

3.2 Работа узлов функциональной схемы автоматизации холодильного модуля(

Основной регулируемой величиной в данной схеме есть температура воздуха в холодильной камере( Ее регулируют включением и выключением КМ ( а зимой возможно ее поддержание включением и выключением электронагревателей ВО №1 и ВО №2(

Для управления каждым КМ спроектирован малогабаритный пульт автоматического управления типа ПАК (выпускается “Пищепромавтоматика “( г(
Одесса)( КМ оснащены стандартными приборами автоматической защиты от аварийных режимов работы(

Заполнение ВО регулируется автоматически по перегреву пара( Оттаивание
ВО проводится горячим паром аммиака по времени(

Предусмотрено следующее блокирование : Включение КМ возможно только после включения водяного насоса и вентилятора КД; После выключения КМ №1
(№2) СВ на линии подачи жидкости в ВО №1 (№2) должен быть закрыт (

По уровню жидкого аммиака в ОЖ проводится аварийное выключение КМ( В
РД контролируют и сигнализируют нижний уровень жидкости ( а в РЛ нижний и верхний уровни(

Спроектировано автоматическое включение резервного водяного насоса
(Узлы контура функциональной схемы автоматизации действуют таким образом(

3.2.1 Контуры регулирования температуры в камере(

Контроль температуры воздуха в холодильной камере осуществляется двумя электронными термореле 19б и 23б типа Т419 с датчиками 19а и 23а (медные электрические термометры сопротивления)(

Так как датчики контролируют температуру воздуха практически в одной точке камеры ( то следует комплектовать этот контур одним двойным электрическим термометром сопротивления (в одном корпусе размещено 2 чувствительных элемента)(

Предусмотрена замена термореле Т419 (которое серийно выпускается в
России ( на электронное реле температуры (ЭРТ) ( которое разрабатывается в институте “Агрохолод”(ЭРТ имеет цифровую шкалу ( на которой отмечается температура воздуха в камере ( Благодаря этому отпадает необходимость в дистанционном контроле температуры воздуха в камере ( например ( логометром
( Термореле 19б управляет КМ №1 ( а реле 23б КМ №2 ( Как уже отмечалось ( в режиме хранения фруктов находится в работе один КМ( Допустим ( что РТ 19б настроено на диапазон поддержания температуры в камере 0(-1(С ( Если температура в камере повысится до 1(С ( то ЭРТ включит электродвигатель водяного насоса( вентилятора КД (КМ №1 и открывает СВ (А3( В результате температура воздуха в инерционной камере постепенно снижается (

При 0 (С ЭРТ выключает водяной насос ( вентилятор КМ №1 и закрывает СВ
(А3( Этим экономится электроэнергия ( которую потребляют электродвигатели вентилятора КД и водяного насоса( А закрытый СВ (А3 не позволяет жидкому аммиаку поступать в ВО №1 и переполнять его и ОЖ при не работающем КМ (

Тепло в камеру поступает извне через ограждение и температура воздуха в камере постепенно повышается (

Когда она станет равна 1(С ( тогда работа схемы повторяется ( то есть данный контур осуществляет двухпозиционное регулирование температуры камере путем пуска и остановки КМ(

Коэффициент рабочего времени КМ составляет 0(9(

Зимой есть возможность поддерживать температуру воздуха в камере при помощи того же термореле 19б ( которое будет включать и выключать ( при
1(С) электронагреватель №1 ВО №1(

Если в работе находится КМ №1 вместе с ВО №1 ( то вентилятор ВО №1 работает непрерывно ( несмотря на остановки КМ обеспечивая равномерное распределение температуры по объему камеры(

Абсолютно аналогично работает ЭРТ 23б ( Это термореле управляет КМ №2
( водяным насосом ( вентилятором КД и СВ (А7( Термореле 23б зимой управляет электронагревателем №2 ВО №2 ( В этом случае непрерывно работает вентилятор №2 ВО №2(

Зимой одновременно могут управлять своими электронагревателями термореле 19б и 23б ( если один электронагреватель не будет способен поддерживать заданную температуру ( При этом вентиляторы ВО №1 и ВО №2 работают непрерывно(

Для удобства наладки и эксплуатации в схеме предусмотрено два термореле(

В данном контуре можно перейти на ручной режим управления КМ ( вентиляторами ( электронагревателями и СВ(

3.2.2 Контуры автоматического заполнения жидким агентом ВО

Для этого ( для каждого ВО) спроектирована автоматическая система регулирования (АСР) ( которая состоит из реле разницы температур (РРТ) 21а
(24а) в комплекте с двумя малоинерционными медными электрическими термометрами сопротивления 40а (42а) ( 41а (43а) и СВ (А3 ( (А7)(

В данное время в институте “Агрохолод” разрабатывается РРТ с цифровой шкалой ( которая позволяет измерять кипящего агента и пара на выходе из ВО
( а также разницу отмеченных (перегрев)(

С помощью РРТ задают перегрев ( который далее будет автоматически выдерживаться таким образом( Например( РРТ 21а на строен на диапазон 2(3
(С( Это означает следующее : если перегрев равняется 3(С (ВО не заполненный
) ( то РРТ 21а открывает СВ (А3 и жидкость начнет поступать в ВО №1( Это приведет к постепенному снижению перегрева ( степень заполнения ВО увеличится ( и когда оно будет равняться 2(С ( РРТ даст команду закрыть СВ
(А3( Далее работа схемы повторяется ( Как видим ( и тут осуществляется двухпозиционное регулирование перегрева пара в заданном диапазоне (
Абсолютно аналогично работает АСР заполнения ВО №2(

Видно ( что перегрев - это средний параметр заполнения ВО( Поддержание его в заданном диапазоне будет заполнение ВО жидким агентом ( Таким образом
( их теплопередающие поверхности будут эффективно использоваться (

Заметим ( что АСР заполнения ВО нормально функционирует только тогда ( когда работает КМ ( В пусковом режиме они отключены

При выключенном КМ СВ (А3 и (А7 закрывается и описанная АСР не работает(

3.2.3 Узел автоматической защиты компрессоров(

Как уже отмечалось ( для каждого КМ спроектирован стандартный пульт управления типа ПАК ( Этот пульт обеспечивает автоматическое управление и защиту КМ от аварийных режимов работы ( На фасаде пульта расположены ключ выбора режима КМ ( кнопки (лампа ( многоцифровая) сигнализации( К пульту управления присоединяются контакты камерного термореле( а также контакты приборов защиты: реле контроля системы смазки (РКСС) 4а (13а) ; двухблочное реле давления(ДРД) 5а (14а) ; реле контроля температуры нагнетания (РТ) 3а
(12а) - планируется использовать разработанное в институте “Агрохолод” ЭРТ; реле протока воды (РП) 6а (15а) ; реле уровня (РУ) 25б ( 26б у ОЖ - разработка “Агрохолод”(

Срабатывание какого- либо из перечисленных приборов автоматической защиты отключает КМ и при этом включается сигнальная лампа ( в которой высвечивается соответствующая цифра ( которая показывает по какой причине выключается КМ (Так как ХМ работает в автоматическом режиме ( то при аварийной остановке КМ на щитке вахтера включается сигнальная лампа ( По этому сигналу вахтер вызывает машиниста ( который устраняет причину аварии и включает КМ(

Приборы автоматической защиты работают таким образом ( РКСС срабатывает в случае уменьшения перепада давления масла на линии нагнетания масленного насоса и в картере КМ ниже заданного значения(

При уменьшении расхода воды через рубашку КМ ( или при полном ее исчезновении срабатывает реле протока воды (

Если температура нагнетания превосходит заданную ( то срабатывает РТ нагнетания(

ДРД контролирует давления всасывания агента и давление нагнетания (
Это реле имеет два измерительных блока ( два сильфона)(которые через рычажную систему влияют на одну и ту же пару контактов ( Если давление всасывания становится ниже допустимого ( из-за чего может произойти всасывание воздуха в систему ( что приведет к вспениванию масла ( или давление нагнетания становится выше допустимого ( это может произвести к разрушению КМ) ( то это реле отключает электродвигатель КМ(

В ОЖ контролируются верхний и нижний аварийные уровни аммиака (
Контакты обоих датчиков присоединены к обоим пультам ПАК потому , что ОЖ это общий сосуд для обеих КМ( Дублирование контроля уровня в ОЖ необходимо для того ( чтобы избежать гидравлического удара и тем самым не допустить выхода из строя КМ( Если в процессе работы уровень в ОЖ достигнет верхнего значения ( то сработает датчик 25б и выключит КМ ( Заметим ( что подключение РД к ОЖ значительно снижает возможность повышения уровня в ОЖ до верхнего значения(

3.2.4 Узел сигнализации

На пультах типа ПАК ( в отличии от пультов типа УУСК( предусмотрена всего одна газоразрядная лампа( в которой высвечивается несколько цифр(
Например( срабатывает РП - КМ остановился ( включается эта лампа и в ней высвечивается цифра 1( если высвечивается цифра 2( это( например означает то ( что сработало РКСС и т(д((

В схеме автоматизации ХМ предусмотрена сигнализация нижнего уровня в
РД (датчик 45б) ( а также сигнализация нижнего (64б) и верхнего (27б) уровней в РЛ(Эта сигнализация позволяет обслуживающему персоналу наблюдать за уровнем жидкости в основных аппаратах холодильной установки( а также видеть ( какое устройство автоматической защиты выключило КМ(

На пультах ПАК имеется также сигнализация про введения узла автоматической защиты КМ в работу(

3.2.5 Узел автоматического включения резервного водяного насоса

В технологической схеме предусмотрено два насоса(один рабочий( другой резервный)( Схема автоматизации обеспечивает автоматическое включение резервного водяного насоса таким образом( На общей линии нагнетания водяных насосов установлен электроконтактный манометр 29а( Если в этой точке давление нагнетания води воды падает ниже допустимого при работающем основном насосе ( то электроконтактный манометр реагирует на это и дает команду на автоматическое включение резервного водяного насоса(

3.2.6 Узел оттаивания воздухоохладителей

Оттаивание ВО проводится по времени( Для этого в схеме автоматизации спроектированы два моторных реле времени МКП с максимальной выдержкой - 24 часа(

Оттаивание ВО проводится по очереди с частотой один раз в сутки(
Оттаивание продолжается от 20 до 30 минут(

В пусковой период оттаивание ВО проводят вручную ( а в режиме хранения - автоматически( Оттаивание проводят горячим паром аммиака ( который подается в ВО с линии нагнетания КМ(

В процессе оттаивания ВО №1 работает КМ №2 ( а при оттаивании ВО №2 работает КМ №1(При этом с помощью 13 - ти СВ составляют соответствующие пути движения агента ( Соответствующие положения СВ в процессе ручного и автоматического оттаивания ВО одинаковы( Рассмотри м оттаивание ВО №1 и №2 вручную в пусковом режиме( Например ( оттаивание ВО №1 осуществляют таким образом( Выключают КМ 31 и вентилятор №1 ( КМ №2 ( вентилятор №2 работают в пусковом режиме, также работают водяной насос и вентилятор №3 КД. С помощью универсального переключателя , который относится к ВО №1 , закрывают СВ (А3
( на жидкостной линии ) и (А2 ( на паровой линии) , (А9... (А12 , а открывают (А1 и (А4 .СВ ВО №2 (А7 и (А6 - открыты , а (А5 и (а8 - закрыты .
Открытый СВ (А13.

В данном случае горячий пар с линии нагнетания КМ №2 через СВ (А1 подается в ВО №1 . Жидкость , которая осталась в ВО №1, вытесняется этим паром через СВ (А4 в РД. Кроме этого , горячий пар, конденсируясь также попадает в РД в виде жидкости.

В результате ВО №1 нагревается горячим паром аммиака и его снеговая шуба таит. Талая вода поступает в поддон , а из него отправляется в дренаж талой воды.

После окончания оттаивания ВО №1 включают КМ №1 и вентилятор №1 , СВ
(А1, (А4,(А13 закрывают , а (А3 и (А2 открывают . Далее вытесняют жидкость из РД в ВО №1 и №2 . Для этого открывают СВ (А9 и (А12 . Через них подается пар в РД и происходит вытеснение жидкости , которое продолжается не больше одного часа. По сигналу датчика нижнего уровня 45б РД СВ (А9 и (А12 закрываются , а (А13 ,(А10 ,(А11 открываются .С этого момента начинается нормальная работа ВО №2.

Автоматическое оттаивание ВО №1 и №2 проводят по времени . Особенность оттаивания в автоматическом режиме заключается в том , что после оттаивания
( длится 20 - 30 минут) , например, ВО №1 этот ВО на протяжении суток в работу не включают , а работает ВО №2 . Через сутки проводят оттаивание ВО
№2 , который потом сутки не работает . На протяжении этих суток работает ВО
№1 и т.д. Итак , в режиме хранения в работе всегда находится только один ВО и один КМ.Время работы обеих КМ на протяжении всего периода хранения будет приблизительно одинаковым . Набор путей движения хладагента с помощью СВ в режиме хранения такой же как и пусковом режиме . Однако в режиме хранения имеется некоторая особенность режима работы РРД , в момент подачи агента в
ВО , а также в момент окончания вытеснения хладагента с РД . эти особенности отражены ниже при описании при описании работы электрической схемы оттаивания ВО .

3.3 Схема автоматизации оттаивания двух воздухоохладителей

3.3.1 Пусковой период.

Страницы: 1, 2, 3