Автоматизация холодильного оборудования

Контактами МКП2-4 обесточивается газовый СВ ВО №2 и закрывается потому, что этот ВО должен оттаивать.

Контактами МКП2-6 включается СВ А5 иА8, так как через них и ВО №2 циркулирует горячий пар.

Контактами МКП2-7 обесточивается СВ А10 иА11, и этим самым РД рассоединяется с ОЖ на время оттайки ВО №2.

Контактами МКП2-8 включается КМ №2 (и тут действует блокирование, то есть сначала включается водяной насос с вентилятором КД, а только потом КМ №1) при замкнутых контактах 20к_1.

Реле МКП1, которое включилось за полчаса до включения реле МКП2, переключает свои контакты (рис 3.3).

Контактами МКП1-1 включается промежуточное реле 20к, которое своими контактами 20к_1 включает КМ №1 при замкнутых контактах МКП2-8, а контактами 20к_2 подготавливает одну из цепей водяным насосом и вентилятором КД.

Контактами МКП1-2 включается вентилятор №1 и ВО №1.

Контактами МКП1-5 включается СА А2 на газовой линии ВО №1.

Контактами МКП1-7 Подготовляется цепь для включения СВ А10 и А11 (контакты МКП1-11 пока что разомкнуты). которые на время оттайки ВО №2 остаются закрытыми. После завершения оттаивания ВО №2 реле времени МКП2 обесточивается контактами МКП1-12, а МКП1 уже находится полчаса в работе.

В реле МКП2 размыкаются контакты МКП2-3 в цепи управления водяным насосом и вентилятором КД.

Контакты МКП2-5 перед выключением МКП2 замыкаются и включают СВ А6 и этим самым газовая линия ВО №2 соединяется с всасывальной линией КМ №1.

Контакты МКП2-6 размыкаются и обесточивают СВ А5, А8 и тем самым проток горячего пара ВО №2 прекращается, то есть оттаивание завершается.

Контактами МКП2-8 выключается КМ №1.

Контактами МКП2-10 обесточивает и закрывает СВ А13, то есть с этого момента начинается опорожненние РД.

Этим цикл работы схемы заканчивается, то есть начало ее работы было рассмотрено с момента включения МКП1.

Итак, в установленном режиме работы схемы моторное реле времени МКП осуществляет:

опорожненние РД;

нормальную работу КМ №1 (ВО №1) при работе термореле 19б;

оттаивание ВО №1.

Реле времени МКП2 осуществляет:

опорожненние РД;

нормальную работу КМ №2 (ВО №2) при работе термореле 23б;

оттаивание ВО №2.

3. Устройство и принцип работы пульта автоматизации компрессора ПАК_11

Конструктивно пульт выполнен в виде двух узлов: электронно-релейного блока (ЭРБ) и соединительного устройства СУ, электрически соединяемых штепсельными разъемами.

ЭРБ представляет собой панель, на задней стороне которой установлена электронно-релейная аппаратура и винт заземления. На передней стороне панели расположены органы управления (кнопки, тумблера) и световая сигнализация (цифровой индикатор и нанесенные рядом с ним условные символы).

Расшифровка сигналов цифрового индикатора приведена в табл. 4.1

Таблица 4.1

СУ представляет собой корпус пульта, внутри которого размещены выходные блоки зажимов и узел заземления.

ЭРБ крепится к СУ четырьмя винтами, один из которых пломбируется.

Пульт может быть установлен на приборном щитке компрессора (агрегата), на стене помещения, на опорной колонне, либо на центральном щите автоматики и крепится четырьмя опорными винтами №8.

Габаритный чертеж пульта ПАК_11 приведен в приложении

Требуемый режим устанавливается тумблером SB2 («1»).

В автоматическом режиме управления компрессором осуществляется по команде, поступающей от соответствующего командоаппарата КА (регулятора температуры, давления и пр.), а в ручном - от кнопок SB1 («0») и SB2 («1»), расположенных на фасаде пульта.

Независимо от режима управления включение компрессора в работу происходит после нажатия пусковой кнопки SB2 («1»).

Работа схемы в режиме ручного управления.

При нажатии кнопки SB2 включается реле К8 и К9. При этом: включаются и становятся на самопитание реле К1 и К7; подготавливается к включению пускатель К2 и реле времени КТ1; на цифровом индикаторе Н зажигается цифра «0», сигнализирующая готовность схемы; подготавливаются цепи подачи обобщенного сигнала «Авария» и подачи команды на включение маслонасоса (при управлении винтовым компрессором).

Реле К1 контактом 61-63 посылает команду на включение электропривода маслонасоса М2 (приложение). При появлении разности давлений масла в системе смазки компрессора замыкаются контакты датчика - реле разности давлений РРД (5-31) и включается реле К4, которое замыкает контакты 17-19, 43-45 и размыкает контакт 43-51.

Нажатием местной кнопки SB3 (приложение) перемещают золотник в сторону открытия (уменьшения производительности компрессора). При полном открытии золотника замыкается контакт конечного выключателя В5 (15-17).

При замкнутых контактах В5 (15-17) и К4 (17-19) включаются пускатель К2 и реле времени КТ1.

Пускатель К2 размыкающим контактом 5-27 отключает электромагнитный вентиль байпаса А2 (при управлении поршневым компрессором с байпасом), а замыкающими контактами 69-71 и 1-27 включает соответственно электропривод компрессора (приложение) и электромагнитный вентиль подачи охлаждающей воды А1. При появлении протока охлаждающей воды замыкается контакт датчика реле протока РП (45-47).

Реле времени КТ1 с заданной выдержкой времени замыкает свой контакт 19-21 в цепи катушки реле К3, которое переключающим контактом 47-43-51 вводит в действие защиты «по воде «и «маслу», а замыкающим контактом 77-79 посылает команду на автоматическое включение ступени низкого давления (СНД) при работе агрегата в системе двухступенчатого сжатия.

После пуска компрессора, нажатием местной кнопки SB4 (приложение). перемещает золотник в сторону закрытия до достижения заданной производительности компрессора.

Работа схемы в режиме автоматического управления.

При замыкании контакта КА (5-7) после предварительного нажатия кнопки SB2. включается реле К1. Далее схема работает аналогично описанному в п.п. 10.1-10.5 с той лишь разницей, что управление электроприводом золотника осуществляется автоматически от соответствующих блокконтактов КМ №1 (29-1 и 29-91) контактора электродвигателя компрессора.

Останов агрегата в любом режиме управления осуществляется нажатием кнопки SB1 в цепи 1-3.

При этом отключается компрессор, маслонасос и электромагнитный вентиль А1 и включается электромагнитный вентиль байпаса А2. При остановке агрегата с винтовым компрессором, работавшим в режиме автоматического управления, поступает команда на открытие золотника. Кнопка SB1 размыкает одновременно свой контакт в цепи 73-75, отключающий другую ступень при работе в составе агрегата двухступенчатого сжатия.

Независимо от режима управления схемой предусмотрены защита с сигнализацией причин останова компрессора от следующих аварийных ситуаций:

отсутствие протока охлаждающей воды;

высокого давления нагнетания;

высокой температуры нагнетания;

высокого уровня жидкого хладагента в отделителе жидкости;

низкой разности давления масла.

Кроме того предусмотрен один резервный вход (при использовании резервного входа следует снять перемычку 47-53 и вместо нее подключить размыкающий контакт соответствующего датчика - реле, а его замыкающий контакт подключить к проводам 47-39).

При срабатывании любого датчика - реле защиты происходит отключение компрессора. При этом на цифровом индикаторе высвечивается цифра, которой соответствует определенный символ, показывающий причину аварийного останова. Одновременно на центральный щит автоматики выдается обобщенный сигнал «Авария».

Так. например, при повышении давления нагнетания выше заданного допустимого значения срабатывает датчик - реле РД, который размыкающим контактом 5-33 отключает реле К7_К9, а замыкающим контактом 5-35 - включает реле К5, которое становится на самопитание. Теряют питание катушки реле К2, К3 и КТ1. Останавливаются маслонасос и компрессор, закрывается электромагнитный вентиль А1 и открывается А2. Через контакты К9 (5-207) - К1 (207-209) - К7 (209-211) - К6 (211-213) К5 (213-215) поступает питание на катод 2 цифрового индикатора Н. При этом на индикаторе зажигается цифра «2», которой соответствует символ на фасаде пульта. Одновременно через контакты К1 (61 -63) и К8 (63-65) на центральный щит автоматики поступает обобщенный сигнал «Авария».

После устранения неисправности сброс аварийного светового сигнала осуществляют кратковременным отключением тумблера «Сеть».

Повторный пуск компрессора после аварийного останова возможен только после нажатия кнопки SB2.

Подготовка пульта к работе.

Провести внешний осмотр пульта.

Установить пульт на место эксплуатации и подключить его в соответствии со схемой подключения кабелей.

Подать питание на пульт.

Включить тумблер «Сеть».

Порядок работы.

Работа в режиме с ручным управлением.

Установить тумблер выбора режима управление в положение

Нажать пусковую кнопку «1». При этом на цифровом индикаторе высвечивается цифра «0».

При управлении агрегатом с поршневым компрессором одновременно с нажатием пусковой кнопки «1» включается маслонасос, а затем, при установке золотника в положение, соответствующее минимальной производительности, включается компрессор. Перемещение золотника осуществляется осуществляют в ручную с помощью местных кнопок «SB3» (уменьшение производительности) и «SB4» (увеличение производительности).

После пуска компрессора золотник устанавливают в положение, соответствующее требуемой производительности.

Останов компрессора осуществляют нажатием кнопки «0».

Работа в режиме автоматического управления.

Установить тумблер выбора режима в положение

Нажать пусковую кнопку «1». При этом на цифровом индикаторе высвечивается цифра «0».

После нажатия пусковой кнопки «1» пуск и останов компрессора осуществляются автоматически от команеды командоаппарата.

Принудительный останов компрессора осуществляется нажатием стоповой кнопки «0».

Перевод с одного режима на другой может осуществлятся при работающем компрессоре.

Сброс аварийного светового сигнала после устранения неисправности осуществляется кратковременным отключением питания пульта тумблером «Сеть «.

4. Расчет температуры в холодильной камере

Расчет будем производить на основании [7]. В инженерной практики принято промышленные холодильные камеры описывать линейным дифференциальным уравнением 1_го порядка с постоянными коэффициентами. Камеры являются весьма инерционными объектами. Так, например, постоянная времени Т рассматриваемой холодильной камеры равна 100 ч.

Однако промышленные холодильные камеры фактически являются многоемкостными объектами и более точно их следует описывать дифуравнениями выше первого порядка с тем, чтобы проверить насколько целесообразна их апроксимация дифуравнениями первого порядка.

В [7] предлагается описывать холодильную камеру линейным уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами:

d2t dt

Т1 * Т2 + (Т1 + Т2) + t = ty

d2 d

Используя уравнение (1) и, пренебрегая запаздыванием объекта, проводили исследования двухпозиционной системы регулирования в холодильной камере. Расчет проводили методом Рунге - Кутта (исходный текст программы приведен в приложении).

Метод Рунге - Кутта предназначен для дифференциального уравнения второго порядка вида (c учетом того, что ty изменяет свое значение в зависимости от того работают компрессоры или происходит нагрев воздуха в камере за счет естественного притока тепла, или же при отрицательных температурах окружающей среды когда воздух в камере исскуственно подогревается за счет нагревательных элементов или температура в камере падает за счет естественного оттока тепла через стены камеры)

d2t

t»= = F (, t, t', ty),

d2

имеющий погрешность R(h5), реализовался с помощью следующих формул [8]:

К1=h * F(i; t i; t'i; tyi);

К2=h * F(i +(h/2); t i +(h/2)* t'i+(h/8)* К1;t'i + (К1/2); tyi);

К3=h * F(i +(h/2); t i +(h/2)* t'i+(h/8)* К1;t'i + (К2/2); tyi);

К4=h * F(i +h; t i +h* t'i+(h/2)* К3;t'i + К3; tyi);

t i+1=t i+ h*[t'i +(К1+ К2 + К3)/6];

t'i+1 =t'i + (К1+ 2*К2 + 2*К3 + К4)/6

Расчет проводился на участке от 0 ч до 200 ч при следующих начальных условиях:

t 0= t0;

t'0 = 0.

Вариант 1. Т1 =100 ч, Т2 =10 ч, заданный диапазон 0,5 - 1 С, установившаяся температура при ее росте 10 С и установившаяся температура при ее снижении минус 3 С. При этом были получены следующие результаты: фактический диапазон поддержания температуры составил 0,45 - 1,25 С, а период колебаний 54,2 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.

При описании холодильной камеры линейным дифуравнением первого порядка следующего вида:

dt

Т + t = ty

d

провели аналогичные исследования системы двухпозиционного регулирования, т.е. полагали Т= Т1 +2* Т2=120 ч, а остальные данные были такими же, как и в варианте 1. При этом температура поддерживалась в заданном диапазоне (запаздыванием пренебрегали), а период колебаний составил 22,5 ч.

Из приведенных данных следует, что фактический диапазон поддержания температуры при более точном математическом описании холодильной камеры увеличивается в 1,6 раза а период колебаний возрастает в 2,5 раза. Следовательно для приведенных исходных данных рассматривать камеру в упрощенном варианте не следует.

Вариант 2. Т2 = 0,5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 1. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 21,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 101 ч) показало, что период колебаний получился равным 19 ч. Как видим, для варианта 2 апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.

Вариант 3. Поддержание рабочей температуры в камере происходит за счет работы электронагревателей при Т1 =100 ч, Т2 =15 ч, заданный диапазон 0,5 - 1 С, установившаяся температура при ее росте 4 С и установившаяся температура при ее снижении минус 5 С. При этом были получены следующие результаты: фактический диапазон поддержания температуры составил 0,307 - 1,082 С, а период колебаний 73 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.

Вариант 4. Т2 =1.5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 3. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 30,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 103 ч) показало, что период колебаний получился равным 29 ч. Как видим, для варианта апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.

Как мы можем видеть из рассмотренного выше целесообразно производить апроксимацию холодильной камеры апереодическим звеном первого порядка только в тех случаях когда постоянная времени Т2 составляет не более чем 0,01…0,025 Т1 то есть ее влияние на качество переходного процесса - несущественно.

В случае, когда постоянная времени Т2 составляет 0,1Т2 то эта апроксимация приводит к значительным погрешностям при расчетах, что недопустимо в современной инженерной практике.

На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод: в современной инженерной практике при использовании средств вычислительной техники необходимо для повышения точности расчетов рассматривать промышленную холодильную камеру, как апериодическое звено второго порядка (при Т2 > 0,01…0,025 Т1)

5 Технико-экономическое обоснование проекта

5.1 Расчет капитальных вложений

Стоимость строительного объема камеры(Кзд)

Кзд=Vзд*Сзд, где

Vзд - объем строительный модуля м3

Сзд - стоимость 1 м3 строительства

Кзд=6*18*6*40=25920 грн.

Стоимость оборудования

Суммарные капитальные затраты составят 36160 грн.

5.2 Расчет эксплуатационных расходов (расчет себестоимости холода)

Себестоимость холода для проектируемого модуля рассчитываем методов калькулрования себестоимости 1000 кДж холода.

Расчет выполняем по следующим статьям калькуляции:

1. Вспомогательные материалы

2. Электроенергия

3. Вода

4. Зароботная плата производственных рабочих.

5. Отчисления по зароботной плате

6. Цеховые работы

Расчет затрат по статье «Вспомогательные материалы»

Включает расходы на холодильный агент, смазочные материалы, ветошь.

а) Расчет стоимости годового потребления хладагента

С2а=qа *Sа, где

qа - годовое потребление аммиака;

Sа - стоимость 1 т аммиака, грн. (принимаем 4000 грн.)

q2а=qа'+qа «', где

qа' - эксплуатационное годовое потребление хладагента, т

qа'' - годовой расход хладагента при ремонте.

С2а = 4000*0.21=840 грн.

б) Расчет стоимости смазочных материалов за год:

С см.м. =qм*Sм=0,321*4100=1316 грн.

где qм - годовое потребление смазочных материалов, т;

Страницы: 1, 2, 3, 4