1.5.3. Регулировка давления конденсации
Давление конденсации зависит от температуры забортной воды и ее расхода. Температура воды при эксплуатации судна меняется в широких пределах – от 0 до 34°С. В связи с тем, что расход забортной воды на конденсаторы судовой холодильной установки почти неизменный, создаются исключительно неблагоприятные условия для эксплуатации СХУ. В конденсаторах давление меняется от 9 до 3 кг/см2, что приводит к серьезным нарушениям всего цикла работы установки. Следует, к сожалению, отметить, что на морских судах нет работоспособного регулятора давления пара в конденсаторе, и создание такого регулятора является острейшей проблемой. Водорегулирующие вентили (ВРВ) на СХУ, как правило, отсутствуют, а там, где их и устанавливают, они не работают, так как их клапанные седла быстро разрушаются под действием забортной воды. Пока нет надежных ВРВ для морских холодильных установок, механикам можно рекомендовать делать на конденсаторах обводы из труб, сечением меньше основных, с клапанами, которые дают возможность переводить охлаждение с одного сечения труб на другое, то есть изменять расход воды на конденсатор.
Квалифицированное обслуживание судовой автоматизированной холодильной установки позволяет существенно улучшить технологический процесс хранения скоропортящихся продуктов и ощутимо повысить производительность труда машинной команды.
Теплота паров хладагента, сжатых в компрессоре, отводится забортной воде, прокачиваемой через конденсатор. Процесс конденсации определяется температурой и расходом проходящей через него охлаждающей воды, а также тепловой нагрузкой конденсатора. Зависимость давления конденсации pk от расхода забортной воды mзв при постоянных температуре забортной воды tзв и тепловой нагрузке конденсатора Qк называется статической характеристикой конденсатора: pk = f(mзв) (рис.10б). Очевидно, различным температурам охлаждающей воды соответствуют и различные статические характеристики конденсатора.
На рис.10а и 10б представлены схема и статические характеристики конденсатора для двух значений температуры забортной воды.
Пусть температура забортной воды равна tзв1 и ей соответствует статическая характеристика pk1(mзв1). Тогда при расходе воды mзв1 режим работы конденсатора определится точкой 1 с давлением конденсации pк1. Характерной особенностью эксплуатации судовых холодильных установок является их работа при быстро и резко меняющихся климатических условиях. Понижение температуры забортной воды до tзв2 изменит положение статической характеристики до pк2(mзв2).
Рис.10. Регулирование давления конденсации хладагента
а) принципиальная схема установки; б) статические характеристики конденсатора; в) структурная схема регулирования; г) статическая характеристика водорегулирующего вентиля.
В этом случае режим работы конденсатора при прежнем расходе воды mзв1 определится точкой 2, которой соответствует пониженное давление конденсации pк2< pк1. Как показывает практика, изменение температуры воды от 0 до 32°С, при прочих равных условиях, вызывает изменение давления конденсации от 0,32 до 0,88 МПа, то есть в 2,5 раза. Подобные колебания, особенно понижение давления конденсации, отрицательно сказываются на работе ТРВ и, следовательно, на качестве регулирования степени заполнения испарителя. Кроме того, изменение давления конденсации приводят к изменению массы свободной воды в хладоне, а связанное с ним изменение температуры конденсации сказывается на поглотительной способности силикагеля. Следовательно, давление конденсации необходимо поддерживать постоянным, то есть регулировать. Как видно из графика на рис.10б, давление конденсации pк1 при изменении температуры забортной воды до tзв2 будет постоянным в том случае, если расход воды уменьшится до mзв2 (точка 3). В общем случае регулирование давления конденсации при меняющейся температуре забортной воды или тепловой нагрузке конденсатора осуществляется соответствующим изменением расхода воды через конденсатор. Структурная схема подобных САР представлена на рис. 10в.
Изменение давления
в объекте регулирования ОР конденсатора
оценивается автоматическим регулятором
АР давления, который сравнивает текущее
значение регулируемого параметра pк
с заданным pзад.
В зависимости от знака и величины
рассогласования x
= pзад
- pк
регулятор
выдает сигнал регулирующему органу РО
на уменьшение возникшего рассогласования.
В соответствии с
Рис.11. Водорегулирующий вентили типа Р (а) и
типа WVFM фирмы «Данфосс» (б)
этим сигналом РО изменяет расход воды через конденсатор, удерживая давление конденсации на заданном уровне. Зачастую регулятор и РО изготавливают в одном корпусе и называют водорегулирующим вентилем (рис.11.).
Водорегулирующий вентиль типа Р (рис. 11а). В этом регуляторе внутреннее пространство между сильфоном 7 и его корпусом 8 соединено с паровым пространством конденсатора или с нагнетательной стороной компрессора. Усилие, возникающее на сильфоне, передаётся на шток 6 и уравновешивается пружиной 2. Мембраны 3 и 5 уплотняют водяную часть регулятора.
При повышении давления конденсации усилие на сильфоне возрастает и шток 6, преодолевая сопротивление пружины 2, поднимает клапан 4 и увеличивает расход воды на конденсатор. Давление конденсации остаётся на прежнем уровне.
На нужное давление конденсации прибор настраивают вращением гайки 1, которая, действуя на тарелку, изменяет натяг пружины 2.
Водорегулирующий вентиль типа WVFM фирмы «Данфосс» (рис.11б). Способ регулирования, реализованный в этих водорегулирующих вентилях, называется пропорциональным. Он характеризуется тем, что для различных значений температуры забортной воды поддерживаются различные значения регулируемого параметра – давления конденсации (рис.10г). Так, минимальной температуре воды соответствует наименьшее регулируемое давление pkmin , а максимальной температуре – наибольшее pkmax. Разность =pкmax–pкmin называется неравномерностью регулирования.
Неравномерность регулирования заложена в самом принципе регулирования. Действительно, чтобы обеспечить подачу большего количества воды в конденсатор, например при возрастании температуры забортной воды, необходимо увеличить открытие клапана, для чего необходимо повышенное давления конденсации. Наоборот, снижение температуры забортной воды требует уменьшение ее расхода, что обеспечивается прикрытием клапана под действием настроечной пружины, а это возможно только при понижении давления в конденсаторе.
Следовательно, каждой температуре охлаждающей воды соответствует единственное значение давления конденсации. Обычно это свойство выражается статической характеристикой САР pк(tзв), показывающей, как изменяется регулируемая величина с изменением температуры воды.