5.6. Автоматическая защита и контроль работы холодильных установок.

Работа отдельных элементов судовой холодильной установки, таких как компрессор и его электродвигатель, конденсатор, трубопроводы, может протекать в условиях повышенных (пониженных) значений температуры и давления и при выходе их за допустимые значения приведет к поломке отдельного механизма или устройства и остановке работы холодильной установки. Поэтому предусматривают авто­матическую защиту, которая обес­печивает либо выключение ком­прессора или быстрое понижение величины этого параметра в случае возникновения аварийной ситуации (рис.5.33).

Рис. 5.33. Системы автоматической защиты.

Защита от повышения давления нагнетания(рис. 5.33,а). Чрезмерный рост давле­ния нагнетания возникает при пуске компрессора с закрытым на­гнетательным клапаном или наруше­нии процесса конденсации, связан­ного, например, с падением давления воды в системе охлаждения или пере­полнением конденсатора жидким хладагентом. Такое повышение дав­ления нагнетания может привести к пробою прокладок и нарушению герметичности систе­мы хладагента, разрушению аппаратов установ­ки или поломке компрессора.

Для защиты компрессора от по­вышенного давления на нагнетатель­ном трубопроводе устанавливают реле высокого давления до клапана нагнетания по ходу пара (рис. 5.33, а), которое настраивается в зависимо­сти от рода используемого хладаген­та.

В качестве защиты от высокого давления часто используется реле высо­кого давления типа KP5 фирмы «Данфосс».

Для машин свыше 12 кВт преду­сматривается предохранительный клапан, который срабатывает , пере­пуская пары из линии нагнетания в полость всасывания в случае превышения разности давления нагнетания и всасывания выше заданной величины.

Предохранительный клапан предусматривается также на конденсаторе, который при срабатывании выпускает хладагент в окружающую среду, а аммиак - по специальному трубопроводу за борт судна под ватерлинию.

Защита от понижения давления всасывания (рис.5.33,б). При замерзании дроссельного отверстия ТРВ, засорении фильтра - осушителя или при значительном уменьшении интенсивности теплообмена, например, из-за сильного нарастания снеговой шубы на теплообменной поверхности испари­теля или значительного снижения тепловой нагрузки на испарительную систему может произойти недопустимое снижение давления всасывания . Это приводит к перегрузке и перегреву компрессора, вспениванию и выбросу масла из его картера, за­мерзанию рассола в испарителе. Защита осуществляется установкой дополнительного реле низкого давле­ния либо сдвоенного реле давления , которое одновременно контролирует давления всасывания и нагнетания. В качестве приборов низкого давления часто применяются рассмотренные ранее реле типа KР1 фирмы «Данфосс» (см. рис. 5. 27,в.) либо сдвоенное реле KP15 (рис.5.27,г).

Защита от понижения давления в смазочной системе компрессора (рис.5.33,в). Применяется в конструкциях компрессоров с принуди­тельной системой смазки. Падение давления в смазочной системе может произой­ти из-за засорения фильтра на всасывании масляного насоса, его поломки, увели­чения зазоров в подшипниках компрессора, недостатка масла в системе или попадания в картер жидкого хладагента и его вскипания. Защита осуществляется установкой реле контроля смазки (РКС), которое контролирует разность давления нагнетания в масляной системе и давления всасывания компрессора. Если при работе компрессора измеряемый перепад снизится до предельного значения (0,05—0,1 МПа), реле по­дает сигнал на остановку компрессора. Для обеспечения автоматического пуска компрессор оборудуется реле вре­мени РВ, которое отключает РКС на период пуска. Длительность срабатывания реле времени зави­сит от типа холодильной установки. Рассмотрим принцип работы такого реле (рис. 5.34).

Рис. 5.34 . Реле контроля смазки MP55 фирмы «Данфосс».

1 – корпус сильфона давления всасывания; 2 – задание перепада давления; 3 – пружина; 4 – шток сильфона давления всасывания; 5 – рычаг; 6 – шток сильфона давления масла; 7 - сильфон давления масла; 8 – ввод кабеля; 9 – рычаг возврата;

На элемент сравнения реле — рычаг 5 — действуют две противоположно направленные силы: одна — вниз от задающей пружины 3, другая — вверх от ре­зультирующего усилия сильфонов 1 и 7, действующих через штоки 4 и 6. Полость между сильфоном 1 и его корпусом соединена с картером компрессора, а полость между силь­фоном 7 и корпусом — с масляной системой. Таким образом, прибор определяет разность давле­ний в нагнетательном трубопроводе масляного насоса и паров хлад­агента в картере.

На схеме показано положение рычажной системы при неработаю­щем компрессоре. При пуске ком­прессора, когда давление масла увеличит разность давления на сильфоны 1 (в корпусе) и 7 выше заданной с учетом зоны нечувствительности, што­ки 4 и 6, преодолевая сопротивление пружины 3, поднимутся вверх. Рычаг 5 повернется по часовой стрелке, размыкая контакты реле времени и отключая его. Компрессор продолжит работу.

Если разность давления масла и на всасывании компрессора не достигнет заданного значения с учетом зоны нечувствительности по прошествии времени запуска (например, 45 с), реле времени выключит компрессор. Повторное включение компрессора возможно не ранее, чем через 2 минуты при условии выяснения причины остановки посредством нажатия рычага возврата 9.

При уменьшении разности давле­ний в процессе работы компрессора рычажная система под дейст­вием пружины 6 начнет поворачи­ваться в обратном направлении. Если пере­пад давления понизится ниже величины задания, то после истечения определенного времени задержки (например, 45 с) реле времени отключит компрессор и замкнет цепь сигнализации. Повторное включение компрессора возможно не ранее, чем через 2 минуты при условии выяснения причины остановки посредством нажатия рычага возврата 9.

Настройка прибора на заданный перепад давлений осуществляется гайкой 2, изменяющей затяг пружины 3.

Защита от повышения температу­ры нагнетания (рис. 5.33, г). Высокая температура в линии нагнетания может возникнуть вслед­ствие неплотностей или поломки нагнетательных и всасывающих кла­панов, попадания значительного количества воздуха в си­стему хладагента и слишком высокого давле­ния конденсации. Для защиты ис­пользуют реле температуры РТ. которое контролирует температуру нагнетаемого пара хладагента и при выходе температуры за допустимые пределы останавливает компрессор. Конструкции применяемых реле аналогичны рассмотренным ранее.

Защита от высокого пускового момента компрессора (рис. 5.33,д).. В начальный период пуска требуется значитель­ный момент на валу электродвига­теля для преодоления сил инерции и сопротивления компрессора. По­требный пусковой момент может в несколько раз превышать номи­нальное значение работающего компрессора. Для обеспечения на­дежного пуска применяют разгру­зочное устройство, снижающее мо­мент компрессора в пусковой пе­риод. В компрессоре, оборудован­ном устройством отжима всасываю­щих клапанов, разгрузка обеспечи­вается отключением всех цилиндров при его остановке, например от реле давления KP. Вклю­чение цилиндров при пуске ком­прессора осуществляет реле времени или другие устройства.

В компрессорах с неизменяемой производительностью разгрузка осуществляется соленоидным вентилем СВ (рис. 5.33,е), соединяющим нагнетательную линию со всасываю­щей. Соленоидный вентиль откры­вается автоматически при пуске компрессора и закрывается по окон­чании пускового периода от сигнала реле времени.

Защита от влажного хода и гид­равлических ударов. Переполнение испарителя жидким хладагентом происходит при отказа в работе ТРВ . Попадание жидкого хладагента во всасывающую линию может при­вести к влажному ходу компрес­сора и, следовательно, к гидравли­ческим ударам. Защита может обеспечиваться установкой реле, контролирующего перегрев паров хладагента на выходе из испарителя, установкой отделите­ля жидкости на всасывающей магистрали компрессора, а также введением ложной крышки в компрессоре, которая при резком повышении давления в цилиндре приподнимается вместе с нагнетательными клапанами и выпускает жидкий хладагент в нагнетательную полость.

Если втулки цилиндров компрес­сора охлаждаются водой, то при остановке компрессора может прои­зойти конденсация паров хладагента в цилиндрах с последующим гид­равлическим ударом при его пуске. Для защиты на линии охлаждающей воды устанавли­вается соленоидный вентиль, пре­кращающий подачу воды после остановки компрессора и открываю­щийся одновременно с его пуском.

Защита от неисправностей в системе водяного охлаждения ком­прессора. Снижение подачи воды для охлаждения компрессора или ее прекращение вызовут перегрев корпуса компрессора, уменьше­ние тепловых зазоров в движущихся деталях компрессора, повышенный их износ из-за ухудшения смазки и даже аварию компрессора. Для контроля расхода охлаждающей во­ды на выходе из системы охлажде­ния компрессора устанавливают реле протока, которое отключает ком­прессор при снижении подачи воды до 30% номинального расхода. Кон­такты реле потока на время пуска блокируются специальным реле вре­мени.

Защита от перегрева обмотки электродвигателя. При длительной работе компрессора в режиме мак­симальной мощности и недостаточ­ного охлаждения электродвигателя могут произойти перегрев обмоток и их разрушение. Для защиты элект­родвигателя на магнитном пуска­теле устанавливают тепловое реле, которое измеряет отношение тока перегрузки к номинальному, чем определяется допустимое время ра­боты компрессора на этом режиме.

На рис. 5.35 показана электрическая схема включения приборов защиты.

ри­ческая схема включения приборов защиты в цепь аварийного реле РА.

Рис. 5.35 . Электрическая схема включения приборов защиты.

Контакты всех приборов защиты: реле расхода РР, реле высокого давления РВД, реле низкого давле­ния РНД, реле температуры в линии нагнетания РТ, реле контроля смаз­ки РКС — последовательно включены в цепь аварийного реле РА. Контакты приборов, замыкающиеся после пуска компрессора (РР и РКС), шунтируются размыкающими контактами реле времени РВ. Кон­такты РВ размыкаются через заданный интервал времени после включения компрессора. За это время масляный насос создаст необ­ходимую разность давлений, а дав­ление воды, протекающей в системе охлаждения компрессора, достигнет нужного значения. Кон­такты РР и РКС замкнутся, обес­печивая питание аварийного реле РА. Тепловое реле ТР, защищающее электродвигатель от перегрева обмо­ток, включено в отдельную цепь магнитного пускателя П электро­двигателя. Включение компрессора в работу происходит нажатием кнопки защиты КЗ. Цепь аварий­ного реле РА замкнется и проходя­щий по ней ток вызовет срабаты­вание аварийного реле РА и замыкание контакта РА, магнитного пускателя П. Одновременно контак­том PAz шунтируется кнопка КЗ. При возникновении любой неисправ­ности, например повышении давле­ния на стороне нагнетания, прибор защиты (в данном случае РВД) разрывает цепь РА. Контакт РА\ размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя и останав­ливает компрессор, а контакты РА₂ размыкаются и блокируют схему. Одновременно замыкается контакт РА₃, который включает аварийную систему сигнализации — лампочку Л и звуковой сигнал 56 через кон­такт В. Для повторного пуска ком­прессора, после устранения причины его остановки, когда давление опу­стится ниже опасного предела и кон­такты РВД замкнутся, требуется нажать кнопку КЗ, вручную вклю­чив компрессор.

На крупных автоматизированных установках применяют схему вклю­чения приборов защиты с памятью. В этой схеме каждый прибор имеет свое запоминающее устройство, по которому легко определить причину аварийной остановки компрессора.