УДК.621.44(045)

Система автоматизированного управления и контроля для судовой холодильной установки

Таскараева Г.Б., магистрант КГУТИ им.Ш.Есенова

Автоматизированное управление является ведущим направлением технического прогресса и одним из наиболее эффективных путей повышения производительности общественного труда.

Внедрение автоматизации на судах позволяет существенно повысить экономичность и моторесурс энергетических установок, сократить численность экипажа и эксплуатационные расходы, улучшить маневренные характеристики судов, облегчить труд моряков, способствует решению главной задачи — снижению себестоимости грузоперевозок в условиях безаварийного плавания.

Ключевые слова: судовые холодильные установки, компрессорный агрегат, испаритель, датчик температуры, хладоноситель, фреон.

Keywords: ship refrigeration units, compressor unit, evaporator, temperature sensor, hladonositel, freon.

Судовые холодильные установки (СХУ), как и энергетические, в отличие от стационарных имеют ряд особенностей в отношении общего расположения охлаждаемых помещений, размещения оборудования и выбора его типа.

При проектировании и постройке стационарных холодильников желательно придавать им форму куба, чтобы при наибольшей емкости получить минимальную величину внешних ограждающих поверхностей. На судах общее расположение охлаждаемых грузовых помещений, соотношение их размеров и форма зависят - от соотношения размеров корпуса судна и его формы, которые определяются мореходными качествами судна, необходимой прочностью корпуса, его живучестью, районом плавания и многими другими факторами. И все же при проектировании судовых холодильных установок, необходимо стремиться к наиболее выгодному соотношению между объемом грузовых помещений и размерами ограждающих поверхностей.

В результате проведенного анализа эксплуатации разнотипных СХУ действующего флота можно сделать вывод, что схемы разводки трубопроводов хладагента, компоновки оборудования являются одним из слабых узлов. Схемы не имеют недостаточной «гибкости», обеспечивающей многовариантность работы, дающей возможность маневрировать при различных возникающих условиях работы.

К отрицательным факторам необходимо отнести также потерю полезного объёма занимаемого ненужным оборудованием, и самое главное, здесь имеет место большой расход энергии, что идет в разрез с общей тенденцией на ресурсосбережение [3].

В настоящее время проектируются суда, имеющие неограниченный район плавания. Это обстоятельство накладывает на CХУ особый отпечаток, поскольку при перемещении судна из одного района плавания с температурой воды равной t_w=5° (в другой район плавания с температурой воды t_w=30° происходит изменение тепловой нагрузки на холодильную машину.

Стальное судно, разделенное на отсеки поперечными и продольными переборками и промежуточными палубами, представляет собой разветвленную теплопроводную систему, внутри которой находятся помещения с весьма высокой температурой и источниками тепла (машинные и котельные отделения, электростанции, аккумуляторные и т. д.). Очевидно, что охлаждаемые помещения независимо от их назначения необходимо располагать дальше от этих источников тепла.

Другой особенностью СХУ в отличие от стационарной являются повышенные требования к надежности и безопасности ее работы, которые определяются Правилами Регистра, а также Правилами классификационных обществ других стран.

К СХУ независимо от ее типа и назначения предъявляются следующие общие требования: малые весогабаритные показатели, простота устройства, "низкая первоначальная стоимость и малые эксплуатационные расходы, в частности расход электроэнергии.

Холодильные установки получают соответствующий класс Регистра или другого классификационного общества, если они рассчитаны, построены и смонтированы на судне в соответствии с Правилами этих обществ.

Обязательному надзору Регистра подлежат и неклассифицируемые холодильные установки, если в системе находится более 300 кг холодильного агента.

Что касается провизионных камер, то их общее расположение, а также система их набора особого значения не имеют, так как расход холода на них невелик. В этом случае принимают во внимание только удобство пользования ими.

Рассмотрим функциональную схему автоматизированной системы управления (АСУ) холодильной установки, (рис.1), позволяющую контролировать и регулируемые параметры:

- температуру хладоносителя на входе в испаритель;

- то же на выходе из испарителя (с регулированием) ;

- уровень в испарителе;

- давление в различных точках;

- правление электродвигателями насоса и компрессора, а также позволяющую сократить время технологического процесса за счет автоматического поддержания 100% заполнения испарителя жидким хладагентом, что позволяет поддерживать в холодильной камере минимальную температуру, что сокращает время протекания теплообменного процесса за счет низкой температуры испарителя.

Рисунок 1. Функциональная схема АСУ холодильной установки

С учётом особенностей контролируемой среды, выберем место расположения приборов. Уровнемер с позицией 3.1 расположим прямо на корпусе испарителя. Преобразователи давления с позициями 4.1, 5.1, 6.1 расположим на трубопроводах хладоносителя, фреона и охлаждающей воды соответственно. Термоэлектрические преобразователи 1.1 и 2.1 расположим на трубопроводе хладоносителя на входе и выходе испарителя соответственно[2].

С учётом особенностей контролируемой среды, выберем место расположения приборов. Уровнемер с позицией 3.1 расположим прямо на корпусе испарителя. Преобразователи давления с позициями 4.1, 5.1, 6.1 расположим на трубопроводах хладоносителя, фреона и охлаждающей воды соответственно. Термоэлектрические преобразователи 1.1 и 2.1 расположим на трубопроводе хладоносителя на входе и выходе испарителя соответственно.

Подача жидкого хладагента в циркуляционный ресивер осуществляется через терморегулирующий вентиль (ТРВ) и соленоидный клапан, которыми управляет реле уровня LCS. Для защиты тандемного винтового компрессорного агрегата КМ S3-900 низкой ступени от влажного хода и недопустимого повышения уровня жидкого хладагента в циркуляционном ресивере установлены два аварийных реле уровня LSA.

Для контроля температуры в морозильном аппарате FGP-25-3 установлен датчик температуры (контролирует температуру хладагента, поступающего в МА).

На охлаждение грузовых трюмов используется КМ S3-900, который оборудован следующими приборами автоматики:

- реле давления нагнетания, отключает КМ при недопустимых давлениях нагнетания

- реле давления всасывания, отключает КМ при недопустимом понижении давления всасывания

- реле температуры нагнетания, отключает КМ при повышении температуры нагнетания выше установленного значения

- реле температуры всасывания, отключает КМ при понижении температуры всасывания ниже установленного значения

Производительность КМ регулируется в зависимости от всасывающей линии подачи хладагента.

Подача жидкого хладагента в воздухоохладитель осуществляется через ТРВ.

В охлаждаемом помещении установлен датчик температуры для дистанционного контроля температуры в охлаждаемом помещении.

Соленоидные клапана сблокированы с пускателем соответствующих КМ. При выключенном КМ соленоидные клапана закрыты.

Испарители с принудительным теплообменом обеспечивают охлаждение помещения даже при разности этих температур 4—6°С. Только в случае плохой изоляции или больших теплопритоков следует увеличивать эту разность до 10—15°С, но не до 25°С, как что имеет место на некоторых судах. Очевидно, что при повышенных давлениях включения и выключения компрессора давление нагнетания должно поддерживаться не ниже 5,5—6,0 кгс/см².

Настройка регуляторов давления «до себя». После испарителей камер для сухих продуктов и для масла установлены регуляторы давления «до себя» типа ЛУ. Установка регуляторов вызвана тем, что компрессор, работающий на камере с положительной температурой, настраивают на поддержание температуры в камерах для напитков и овощей +2°С, в то время как температура в камере сухих продуктов +15°С. Компрессор, работающий на камеры с отрицательной температурой, настраивают на поддержание температуры в камерах для мяса и рыбы —12°С, в то время как температура в камере для масла —4°С. Для приведенных температур в камерах целесообразно настраивать регулятор давления «до себя» на следующие температуры кипения фреона в испарителях. Исходя из изложенного принципа настройки автоматического режима компрессора камер с положительной температурой (+2°С), настраивают регулятор на включение при давлении всасывания, равном 2,4 кгс/см² (температура кипения 4-3°С), и на выключение при давлении всасывания, равном 1,6—1,3 кгс/см² (температура кипения минус 5—10°С). Очевидно, что для поддержания температуры в камере для сухих продуктов + 15°С целесообразно настроить регулятор давления «до себя» на величину 1,9—2,0 кгс/см² (температура кипения фреона в испарителе минус 2—1°С). В этом случае уменьшение объемной холодопроизводительности компрессора будет минимальным и инееобразования на испарителе не будет[6].

При автоматическом регулировании холодильных установок обеспечиваются более точное поддержание заданной температуры в охлаждаемых помещениях, непрерывный контроль и защита установки от аварий, а также надежность эксплуатации холодильного оборудования.

Объем автоматизации холодильных установок и применяемые средства зависят от назначения, размера и системы охлаждения установки.

Список использованных источников.

1. Лалаев Г.Г. Судовые холодильные установки и системы кондиционирования. М.: Транспорт, 2001. - 248 с.

2. Швецов Г.М., Ладин Н.В. Судовые холодильные установки и системы кондиционирования. М: Транспорт, 1999. - 239 с.

3. Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Судовые холодильные установки. - М.: Пищ.промышленность. - 1996. - 448 с.

4. Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Расчеты холодильных машин и установки. - М.: Агропромиздат. - 1991. - 527 с.

5. Правила классификации и постройки морских судов. Регистр СССР. В 2 т. - М.: Транспорт. - т.2 - 1990.- 531 с.

6. Правила технической эксплуатации холодильных установок на судах флота рыбной промышленности. - Л.: Транспорт. - 1989. - 135 с.

7. Anthony F. Molland. The Maritime Engineering Reference Book: A Guide to Ship Construction and Operation. Published 2008 by Frank Mastini. Rotterdam.

8. www.rs-head.spb.ru

9. Колиев И.Д. Судовые холодильные установки. М.: Транспорт, 2009. - 263с.

10. Загоруйко В. А., Голиков А. А. Судовая холодильная техника. - К.: Наукова думка, 2000. - 607 с.

11. www.grasso.nl

12. Чумак И. Г., Никульшина Д. Г. Холодильные установки. Проектирование. -К.: Вища школа, 1997. - 280 с

13. Karekar B. Shipboard refrigeration and fish processing equipment. Published 2002 by A.A. Balkema. Rotterdam.

14. Правила технической безопасности на судах флота рыбной промышленности. - Л.: Транспорт. - 1998. - 248 с

15. John Lambert. Anatomy of the Ship: Ship board Refrageration System. Published 2010 by Mike Shinoda. London

16. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л.: Судостроение, 1998. – 568с.