Разработка системы автоматизации холодильной установки

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Факультет Технологий Управления и Гуманитаризации

Кафедра ЮНЕСКО “Энергосбережение и возобновляемые источники энергии”  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

По дисциплине “ Автоматизация холодильных установок”

Разработка  системы автоматизации холодильной установки. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                

 Выполнил: ст.гр.108717

Тимошков  А.И.

                                                                              

                                               Руководитель:  Жук Н.П. 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  

1.Характеристика  системы холодоснабжения объекта  

2. Разработка  системы автоматизации объекта

2.1. Функции и  задачи автоматики

2.2. Разработка  структурной схемы автоматизации  холодильной установки

2.3. Разработка  принципиальной схемы автоматизации  холодильной установки  

3. Подбор приборов  автоматики

3.1. Выбор первичных  преобразователей 

3.2. Подбор основного  прибора автоматики

3.3. Конструкция  прибора автоматики  

4. Разработка  мероприятий по технической эксплуатации  прибора автоматики

4.1. Правила монтажа  прибора и чувствительных элементов 

4.2. Правила эксплуатации  прибора и чувствительных элементов 

Заключение

Список использованных источников  

ВВЕДЕНИЕ 

      Данный  курсовой проект посвящен разработке системы автоматизации холодильной  установки. Перед нами поставлена задача разобраться в устройстве холодильной  установки, разработать систему  автоматизации объекта и сделать  подбор приборов автоматики. Так же нам необходимо разработать техническую  документацию по монтажу и технической  эксплуатации приборов автоматики.

     Прежде  чем автоматизировать холодильную  установку, необходимо понять принцип работы и назначение данного устройства. Зачастую автоматчики и специалисты по КИП (контрольно-измерительным приборам) плохо представляют себе цели и задачи работы машины — даже в общих чертах. В результате, эти специалисты не облегчают производственному персоналу работу с установкой, а реализуют собственные представления о том, как должна выглядеть автоматизация «агрегата непонятного назначения». Это приводит как правило к тому, что работники отключают ненужные приборы и продолжают управление в ручном режиме, что не только дискредитирует саму идею автоматизации производства, но и приводит к излишним затратам.

 

1.ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

       В данном разделе курсового проекта  мы кратко опишем нашу холодильную  установку, опишем процессы происходящие в холодильной машине, а так же дадим краткую характеристику основных и вспомогательных элементов холодильной установки.

       Наша  холодильная установка состоит  из компрессора, конденсатора с принудительным воздушным охлаждением, ресивера, фильтра, промежуточного теплообменника и испарителя расположенного в баке с охлаждаемой  жидкостью (водой). Однако после первого  же анализа холодильной установки  делаем вывод о необходимости добавления в схему отделителя жидкости для предохранения компрессора от попадания в него жидкого хладагента. 

       Описание  технологического процесса. 

       Горячие пары хладагента, нагнетаемые компрессором, поступают в воздушный конденсатор, где происходит их конденсация (переход  в жидкую фазу с выделением тепла). Далее жидкий хладагент поступает  в ресивер, после ресивера теплый хладагент поступает через фильтр и промежуточный теплообменник на ТРВ, и оттуда в камеры на батарею испрителя расположенную в баке с водой, где происходит кипение хладагента (переход в парообразную фазу с поглощением тепла). Уже после испарителей парообразный хладагент вновь поступает в компрессор, через отделитель жидкости, и цикл повторяется вновь. 

       Краткая характеристика основных и вспомогательных  узлов холодильной  установки:

       Компрессор – устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. В нашей схеме принимаем поршневой герметичный компрессор.

       Конденсатор – аппарат для осуществления перехода вещества из газообразного (парообразного) состояния в жидкое или твердое. В нашей схеме принят конденсатор с принудительным воздушным охлаждением.

       Испаритель – аппарат для осуществления перехода вещества из жидкого состояния в парообразное. В нашей схеме принят испаритель батарейного типа расположенный в негерметичном баке с водой.

       Ресивер – это резервуар в который поступает жидкость из конденсатора, предназначен для хранения запаса жидкого хладагента. 

       ТРВ (терморегулирующий вентиль) — трубопроводный дроссель, который понижает давление фреона перед испарителем.

       Вентилятор  – приводимое двигателем  устройство для создания потока воздуха.

       Фильтр-осушитель  – элемент контура компрессионного  холодильного агрегата. Фильтр-осушитель служит для удаления влаги из хладагента, а также защищает от засорения твёрдыми частицами.

       Соленоидный вентиль – предназначен для перекрытия трубопровода во время остановки компрессора или регулировки произвдительности холодильной мащины. Такое перекрытие предотвращает попадание жидкого хладагента через другие элементы холодильной системы в неработающий компрессор, и, как следствие, возможный гидроудар при пуске.

       Запорный  вентиль – это конструктивный тип арматуры, в котором для  перекрытия потока рабочей среды  запорный орган перемещается возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности корпуса.

       Отделитель жидкости – предназначен для отделения паров хладагента от увлекаемых из испарительной системы частиц жидкого хладагента. 

 

    2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ  АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА 

  2.1. ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ  АВТОМАТИКИ 

    Элементы  холодильной установки, которые  предполагается оснастить автоматикой:

    - компрессор

    - конденсатор

    - ресивер

    - фильтр

    - испаритель

    - бак с хладоносителем

    - насос

    - отделитель жидкости 

    Защита  компрессора. 

     Компрессору как наиболее сложному с механической точки зрения прибору нужны средства защиты. Компрессор нужно защищать от слишком низкого давления всасывания (например, из-за перекрытия линии всасывания соленойдным вентилем) и слишком высокого давления нагнетания (например, из-за слишком большой температуры наружного воздуха). Реле давления стороны низкого давления и стороны высокого давления отключают компрессор при снижении давлении всасывания или большом давлении нагнетания. Причиной повышения давления могут быть некоторые эксплуатационные ошибки, например, пуск компрессора с закрытым вентилем на нагнетании. Реле контроля смазки  контролирует перепад давления на входе и на выходе  встроенного насоса для масла, подающего смазку для подшипников и других нагруженных частей компрессора. Эти реле защищают компрессор от  аварий и механических повреждений.

     Понижение давления всасывания, казалось бы, не представляет угрозы для компрессора, однако в  некоторых конструкциях компрессоров (особенно хладоновых) пониженное давление всасывания создает нежелательные выбросы масла из картера в цилиндр, иногда срывает работу масляного насоса. Контроль за понижением давления всасывания осуществляется датчиком низкого давления. При повышении давления нагнетания на 10…15% выше максимального рабочего давления (но не ниже предельного давления, установленного для данного типа компрессоров) или при понижении давления всасывания также на 10…15% ниже минимального рабочего давления компрессор останавливается по сигналу одного из датчиков.

      Для контроля напора применяется датчик разности давлений типа РDSA (реле контроля смазки), реагирующий на изменение разности давлений. Эта разность давлений обычно имеет величину от 80 до 250 кПа в зависимости от типа и размеров компрессора. Понижение ее во время работы компрессора может быть вызвано поломкой насоса, недостаточностью уровня масла в картере, попаданием жидкого хладагента в масло и его вспениванием, увеличение зазоров в местах сопряжения трущихся частей, а иногда и снижением давления всасывания. Если разность давлений понижается до предельной, угрожающей прекращением нормальной подачи масла к объектам смазки (на 10...15% ниже рабочей разности давлений, но не ниже 50 кПа), то датчик разности давлений с помощью магнитного пускателя останавливает компрессор. При автоматическом пуске компрессора контакты РDSA блокируются на время, достаточное для того, чтобы создалась нормальная циркуляция масла и была достигнута необходимая разность давлений в масляной системе. . Блокировка осуществляется реле времени KS на период 10...20 с.

      При остановке компрессора по сигналу  одного и нескольких выше перечисленных  датчиков подается сигнал от этих же датчиков на пульт компрессора, указывающей  причину остановки зажиганием соответствующей  сигнальной лампы. 

      Защита  отделителя жидкости. 

      Отделители  жидкости могут комплектоваться  колонкой автоматизации уровня. Она  предназначена для контроля и  автоматического поддержания уровня жидкого хладагента в отделителе жидкости типа ОЖ. Переполнение отделителя жидкости приведет к попаданию жидкой фазы на всасывающую линию, что приведет к гидроудару. 

      Защита  ресивера. 

     Опасным для ресивера, как для всякого  сосуда, предназначенного для хранения жидкого хладагента, является его  переполнение выше предельно допустимого  уровня, поэтому ставим на ресивер реле уровня. Так же необходимо предусмотреть способ слива масла из ресивера. 

     Защита  от преждевременного дросселирования.

     Фильтр-осушитель  является дополнительным гидравлическим сопротивлением на линии нагнетания. При его засорении его гидравлическое сопротивление может сильно возрасти, что приведет к преждевременному дросселированию. Перед нами стоит задача не допустить этого средствами автоматизации которые пустят хладагент по обводному каналу.

     Защита  бака с хладоносителем.

     Бак явлется негерметичным и следоваетельно следует предусмотреть его защиту от переполнеия либо недостаточного заполнения хладоносителем (водой). Защита осуществлется реле уровня жидкости в баке.

     Защита  насоса.

     Защита  насоса подающего воду на производственные нужды необходима предотвращения холостой работы двигателя т.к. используемая вода циркулирует не по замкнутому циклу. 

    2.2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ  СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

    ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ  

    Перечень  объектов автоматизации:

• компрессор;
• конденсатор;
• ресивер;
• бак с испарителем;
• насос;
• отделитель жидкости;