典型的制冷装置控制系统

第八节蒸汽压缩式制冷系统的自动控制举例随着制冷机组在技术上与应用上的不断发展，人们对机组的自动控制提出了更高的要求。自动控制系统已成为制冷机组的重要组成部分。自动控制系统经济可靠优化对于蒸汽压缩式机组来说，自动控制系统主要包括安全保护系统和能量调节系统。以PLC、单片机等为控制主机的系统又增加了程序控制系统与微机控制系统。安全保护系统完成机组监视与保护的任务能量调节系统完成机组的控制、调整任务，它使机组的制冷量与外界热负荷相匹配程序控制系统完成机组正常与非正常启动和停止任务微机控制系统是机组检测、控制、协调工作的指挥中心3离心式制冷机组的自动调节1典型活塞式制冷机组的自动调节2螺杆式制冷机组的自动调节1典型活塞式制冷机组的自动调节活塞式制冷系统作为一种传统的机型，仍被广泛的应用，目前许多机型，包括各种冷水机组、各种冷库，仍使用常规仪表进行控制。可编程控制器和专用单片机等实施控制变频压缩机、电子膨胀阀等设备先进的调节规律等先进的活塞式系统则采用2）空调用制冷装置3）氨制冷装置的自动控制1典型活塞式制冷机组的自动调节1）小型商用制冷装置1）小型商用制冷装置小型商用制冷装置用于商业零售点的食品冷冻和冷藏。这类装置总容量个大，要求既有冷冻又有冷藏功能，并希望系统简单。因此常采用一台压缩机配多个蒸发器(蒸发温度互不相同)的所谓“一机多温系统”。图3—67是有冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器的商业制冷装置的制冷及控制系统。制冷系统主机为—台无变容能力的小型压缩C，冷凝器D为风冷式。有一台冷冻室蒸发器A和一台冷藏室蒸发器B。两蒸发器的设计蒸发温度分别是一20℃(A)和十5℃(B)。采用单级压缩制冷循环、制冷剂可以用R12或R502。系统控制如下：1．蒸发器供液量调节2．蒸发压力调节3．吸气压力调节4．冷凝压力调节5．室温控制6．保护1）小型商用制冷装置1．蒸发器供液量调节主液管分出两路并联的支液管，分别向蒸发器A、B供液。每台蒸发器的支液管上各设一只电磁阀EVR和一只外平衡式热力膨胀阀TE。正常运行时，TE根据各室负荷的变化调节各自蒸发器进液量，控制蒸发器出口过热度。出于冷藏室与冷冻室蒸发器有不同的温度要求，在冷藏室蒸发器B的出口安装蒸发压力调节阀KVP；在冷冻室蒸发器A的出口安装止回阀NRV。KVP的调节作用保证运行时。在同一回气总管压力下，冷藏室蒸发压力(温度)高于冷冻室蒸发压力(温度)，并维持其蒸发温度为5℃左右。2．蒸发压力调节蒸发器供液量调节蒸发压力调节3．吸气压力调节在压缩机吸气管上安装吸气压力调节阀KVL。在启动降温阶段，蒸发器压力高时，通过KVL的调节，使吸气节流，控制吸气压力不超限，以保护压缩机的电动机免于超载。4．冷凝压力调节该装置使用风扇不变速的风冷式冷凝器，冷凝压力受环境温度影响。为了在环境温度很低时仍能保持膨胀阀前有足够的供液动力，采用“冷凝器回流法”调节冷凝压力。在冷凝器出口安装高压调节阀KVR，在压缩机排气到贮液器之间的旁通管上安装差压调节阀NRD。当环境温度低时，通过KVR与NRD的配合动作，使冷凝器部分积液和把部分排气旁通到贮液器，以维持住系统高压侧压力不致明显下跌。用这种调节方法，系统中的高压贮液器E是必不可少的。吸气压力调节冷凝压力调节冷冻、冷藏室的室温控制由温度控制器KP61、电磁阀EVR和高低压控制器KPl5的低压控制部分共同完成5．室温控制冷冻室和冷藏室各设一只KP61。它们分别按各室指定的温度设定，并控制各自蒸发器的液管电磁阀EVR。当某室温度达到设定值下限时，KP61使电磁阀关闭，停止该室蒸发器的制冷作用；当某室温回升到设定值的上限时，KP61又接通电磁阀，恢复该室蒸发器的制冷作用．从而实现各室温度的双位调节。KPl5的低压控制部分起防止吸气压力过低的作用，并在正常运行时控制压缩机正常开机和停机。室温控制高低压控制器KPl5的高压部分作系统高压侧的超压保护。油压差控制器MP55起油压保护作用。在高压超压或油泵建立不起油压差时，均使压缩机故障性停机。装在冷冻室蒸发器出口的止回阀NRV用来防止停机时冷藏室蒸发器B中的制冷剂向冷冻室蒸发器中迁移。主液管上还安装装水分观察镜SGI和干燥过滤器DX。当SGI显示出含水量超标时，需要拆下DX，更换或再生干燥剂，清洗滤网。DX前后备装一只手动截止阀BM，在拆换DX前BM关闭。防止系统中制冷剂流失。6．保护2）空调用制冷装置图2-83显示了一空调用制冷系统的原理图，该制冷系统所用的压缩机没有卸载装置，冷凝器风机也不变速。蒸发器为翅片管式，置于空调风道中它常被用于中小型公共场所的空调系统中。系统主要包括能量调节系统和安全保护系统。能量调节系统1．供液量调节2．冷凝压力调节3．能量调节4．温度控制5．安全保护用热力膨胀阀TE调节蒸发器供液量，控制蒸发器出口过热度。用电磁阀S，控制供液管流动的通断，S2与压缩机连动。1．供液量调节2．冷凝压力调节冷凝压力低时CPR关小，冷凝器积液，有效传热面积减少，使冷凝器压力上升。CPC在感受到阀后压力(贮液器压力)降低时打开，将热气旁通到贮液器，使贮液器压力升高。制冷原理与技术•用冷凝器回流法从制冷剂侧调节：冷凝器出口安装了高压调节阀CPR；冷凝器入口到贮液器的旁通管上安装了旁通调节阀CPC。新风补偿调节专用的温度式蒸发压力调节器CPT，若新风温度变化，则调节阀的开度变化，引起蒸发压力与吸气压力的变化，使压缩机冷量与蒸发器产生新的匹配关系。该系统使用了吸气节流及热气旁通两种能量调节方式3.能量调节压缩机能量调节旁通能量调节阀CPC②，通过制冷剂在压缩机出口的旁通，减小有效制冷量，提高压缩机的吸气压力，使系统的制冷量能够与较小的热负荷相匹配。送风温度调节温度控制器KP75控制压缩机启停在蒸发器出风口安装温度控制器KP75的感温包。当送风温度低于设定值时，温控器动作，切断电源，压缩机正常停机，同时蒸发器液管电磁阀S2关闭。4．温度控制为使机组正常工作，机组中采用了一些必要的保护措施，主要保护措施包括：5.安全保护系统高低压控制器-KP15油压差控制器-MP55压缩机高温保护器-注液阀T在吸、排气压力超限或者润滑油欠压持续达1min左右时，分别由上述控制器令压缩机故障性停机5.安全保护系统高低压控制器-KP15油压差控制器-MP55压缩机高温保护器-注液阀T3）氨制冷装置的自动控制能量调节系统为使外界所需要的热负荷与机组的制冷量相匹配，就要进行压缩机的能量调节、冷库的温度调节及相应的冷凝压力的调节和氨泵的控制等。压缩机能量调节库房温度调节冷凝压力调节融霜控制整个装置包含有制冷系统、水系统、油系统及除霜系统图2-86某冷库中氨制冷装置的系统原理图1-压缩机2-分油器3-冷凝器4-冷却水泵5-高压储液器6-主阀7-电磁导阀8-手动节流阀9-遥控液位计10-低压储液器11-旁通阀12-压差控制器13-氨泵14-止回阀16-温度控制器17-蒸发器18-冷风机19-高低压控制器图2-87压缩机能量调节中四台压缩机的起停次序压缩机I温度全部库房温度的下限任何库房温度的上限断开接通断开接通压缩机II,III,IV吸气压力/MPa吸气温度oCII号机III号机IV号机0.09-200.11-180.15-140.20-90.22-70.3-2压缩机能量调节水泵Ⅰ：任意一个库房需要降温开启水泵Ⅰ水泵Ⅱ、Ⅲ：水泵Ⅱ水泵Ⅲ断开接通1.101.231.261.37冷凝压力/Mpa3134.53538冷凝温度/℃图2-88冷凝压力控制中水泵的起停顺序冷凝压力调节-三台水泵的工作过程库房温度调节采用双位控制规律的温度控制器15，推动电磁导阀17和主阀16，并连动冷风机18和氨泵13，实现各库房的温度控制。氨冷库制冷装置所采用的安全保护系统如下：安全保护系统融霜控制应用微压差控制器来控制蒸发器霜层的厚薄，实现不定时自动发信融霜。微压差控制器属双位控制规律。当霜层变厚时，风冷蒸发器进出口压差明显增大，超过微压差控制器的给定值，控制器触头闭合，将发出融霜信号，实现自动除霜。低压储液器液位控制保证蒸发器供液和氨泵正常工作，限制低液位；为保持气液分离效果，防止液位过高对压缩机产生液击现象，限制最高液位。制冷原理与技术•氨泵供液量控制•由于一台氨泵向几个库房供液，若部分库房温度已达到给定值，停止进液降温会造成氨泵供液量过剩，引起排出压力过高压缩机油压差保护-防止油压过低及由于堵塞而引起的油压过高，保证压缩机正常供油氨泵气蚀保护-为防止氨泵缺液运转产生气蚀事故压缩机高低压保护-防止压缩机排气压力过高，吸气压力过低电机过载保护-防止电机烧坏缺油保护-防止压缩机供油缺乏。压缩机冷却保护-保证只有在冷却水先接通的条件下才允许压缩机起动工作。2螺杆式制冷机组的自动调节螺杆式冷水机组的自动控制多采用微电脑实现，包括采用单片机或可编程控制器等。能量调节安全保护机组的监视故障诊断远程通讯功能1）微机控制系统2）能量调节系统3）安全保护系统4）所采用的其它控制5）程序控制系统6）机组的群控与远程通讯1）微机控制系统•微机控制系统组成：CPU，存贮器，显示屏，模/数及数/模转换、温度传感器、压力传感器、继电器等部件•微机控制系统功能：*完成机组的温度、压力等参数的数据检测；*进行机组的故障检测与诊断；*运行机组的正常开机、正常与非关机程序；*执行机组的能量调节功能；*执行机组的安全保护功能；*具有存贮记忆功能及远程通讯及监视功能。温度检测压力检测冷凝器冷却水进口温度蒸发器压力冷凝器冷却水出口温度压缩机供油压力冷水进口温度压缩机排气压力冷水出口温度吸气温度电机绕组温度压缩机油箱温度表2-11微机控制系统可检测的参数•螺杆式机组通常所发生的故障以及所采用的安全保护方法如下：传感器故障检测压缩机保护与故障检测压缩机排气温度过高保护压缩机油压过低及过高保护电机绕组温度过高保护*检测电机绕组温度，出现过高现象，将实施冷量优先控制压缩机主机电流过大保护*当无电机电流信号及电机加速时间过长时均被认定为故障压缩机反向旋转保护*通过微电脑检测压缩机主电流接线相序2）能量调节系统和安全系统冷凝器保护及故障检测蒸发器保护及故障检测冷凝器压力过高保护微电脑检测冷凝压力，出现过高现象，即实施冷量优先控制冷凝器冷却水流量保护检测冷却水流量，出现过低现象，即切断压缩机电源，报警蒸发器内冷水或盐水流量过小保护：检测蒸发器冷水温度或流量，发现过小，切断压缩机电源，报警。蒸发器制冷剂温度过低保护检测蒸发器制冷剂温度，出现过低现象，即实施冷量优先控制2）能量调节系统和安全系统正常开机正常关机故障关机第一步开机安全检查关闭压缩机关闭压缩机第二步冷水泵开启根据电机电流的衰减，关闭冷却水泵根据电机电流的衰减，关闭冷却水泵第三步冷水流量检验延时关闭冷水泵延时关闭冷水泵第四步冷却水泵开启微机屏幕显示故障第五步冷却水流量检验报警指示灯连续闪亮第六步压缩机启动表2-12机组正常开机、正常与非正常关机顺序再循环开机再循环关机第一步冷却水泵开启关闭压缩机第二步冷却水流量检验根据电机电流的衰减，关闭冷却水泵第三步压缩机启动表2-13机组再循环开机与关机顺序图2-90螺杆式压缩机能量调节原理压缩机能量调节方式记忆功能包括：•机组资料的存储以及以往运行数据的记录等；微机所存储的机组资料包括：•机组的工作原理、基本操作方法、维护保养方法等；•运行记录数据包括机组累计运行时间，机组的维修时间，以往运行参数，机组故障发生的次数、故障发生的内容及故障发生时的具体参数记录等。3）所采用的其它控制冷量优先控制•避免系统不必要的故障停机•当机组出现某些异常工作情况时，如电流超出安全工作极限，制冷剂超出安全低温极限，电机超出安全高温极限及冷凝器超出安全高压极限时，系统不会立即关机•对压缩机的移动滑阀进行控制，从而控制了压缩机的能量•如果异常工作情况不能因此而消除，系统则会关机报警，以待检修。油箱温度控制•控制油温在一定的温度范围内，防止因为压缩机的冷启动而造成的油泡沫化。•压缩机油室中装有油加热器，机组停机时油加热器开始工作，