SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ I KLIMATYZACYJNEJ.

Transkrypt

1 SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ I KLIMATYZACYJNEJ. Temat: Ocena techniczna regulatorów typu P i typu PI stosowanych w instalacjach chłodniczych i pompach ciepła. Przykłady zastosowania. Kamil Kaszyński Wydział Mechaniczny

2 Spis treści 1. Budowa i zasada działania regulatorów typu P (TZR) oraz PI (elektroniczne zawory rozprężne) 2. Budowa i zasada działania regulatorów oraz PI (elektroniczne zawory rozprężne) 3. Budowa zaworów TQ i KVQ 4. Przykłady układów z regulatorami PI i zaworami TQ i KVQ 5. Wnioski 6. Źródła

3 1. Budowa i zasada działania regulatorów typu P (TZR). REGULATOR jest to urządzenie, którego zadaniem jest utrzymywanie wielkości regulowanej na zadanym poziomie niezależnie od zakłóceń działających na układ regulacji. W przypadku układu parownik zawór rozprężny chodzi o maksymalne wykorzystanie powierzchni parownika, przy jednoczesnym zapewnieniu całkowitego odparowania czynnika, przed jego opuszczeniem. Wielkością bezpośrednio regulowaną jest przegrzanie czynnika opuszczającego parownik (sygnał wejściowy), zakłóceniami są zmiany warunków pracy instalacji (np. zmienne obciążenie cieplne), a sygnałem wyjściowym stopień otwarcia zaworu i związana z tym ilość czynnika dopływającego do parownika. W zależności od rodzaju zastosowanego regulatora możliwe są do osiągnięcia różne stopnie dokładności regulacji. TZR (regulatory typu P) Zmieniają sygnał wyjściowy proporcjonalnie do odchyłki sygnału wejściowego (z założenia nie utrzymują stałej wartości parametru regulowanego). Wartość parametru regulowanego w warunkach odbiegających od nominalnych obarczona jest zawsze pewną odchyłką (tzw. uchyb resztkowy). Rys. 1. Schemat ideowy budowy i działania termostatycznego zaworu rozprężnego z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia; 1 membrana, 2 popychacz, 3 iglica, 4 sprężyna regulacyjna, 5 pokrętło, 6 czujnik, 7 dysza, 8 dławica, 9 przegroda wewnętrzna

4 2. Budowa i zasada działania regulatorów typu PI (elektroniczne zawory rozprężne) ELEKTRONICZNE ZAWORY ROZPRĘŻNE (regulatory typu PI) Wyposażone w elementy elektroniczne typu PRS (Pressure Reference System). Niezależnie od występujących zakłóceń i zmian warunków pracy, wielkość regulowana utrzymana jest na założonym poziomie, bez uchybu resztkowego. Rys. 2. Budowa i zasada działania systemu elektronicznego zasilania parowników TQ/PHTQ + EKS 65: 1 organ wykonawczy (PRS), 2 membrana, 3 sprężyna, 4 dysza, 5,6 czujniki temperatury, 7 regulator elektryczny EKS 65, 8 otwór wyrównania ciśnienia

5 3. Budowa zaworów TQ i KVQ Zawór TQ Zawór KVQ

6 W zbiorniczku zaworu KVQ (5) znajduje się ciecz niskowrząca. Zewnętrzne ścianki tego zbiorniczka stykają się z elektrycznymi elementami grzejnymi (4), do których poprzez odpowiednie przekaźniki (2 i 3), podłączone są przewody z regulatora elektronicznego. W razie, rejestrowanej przez ten regulator, różnicy temperatury pomiędzy wartością zadaną i mierzoną przez czujnik, przesyła on dłuższą lub krótszą wiązkę impulsów do elementu PRS, w którym, za pośrednictwem elementów grzejnych i zbiorniczka ciśnienia, następuje przetworzenie sygnału elektronicznego na odpowiedni sygnał hydrauliczny, oddziałujący na mieszek (6) i wrzeciono zaworu (11). Powoduje to ego otwarcie lub przymknięcie. 4. Przykłady układów z regulatorami PI i zaworami TQ i KVQ Elektroniczny system zasilania parowników TQ/PHTQ + EKS 65

7 Zalety systemu: -stała, niska różnica temperatur na wlocie i wylocie z parownika, utrzymywana w całym zakresie jego pracy -łatwe, wstępne nastawienie zaworu i brak konieczności dalszej jego regulacji -maksymalne wykorzystanie powierzchni parownika w całym zakresie pracy, dzięki wysokiemu stopniowi jego wypełnienia czynnikiem oraz niskiemu przegrzaniu par czynnika chłodniczego -stabilna regulacja dzięki wewnętrznej pętli regulacyjnej pomiędzy regulatorem a zaworem -stabilna praca zaworu przy małych obciążeniach cieplnych parownika -niezależność masy czynnika wtryskiwanego do parownika od zmian ciśnienia skraplania -elektryczne połączenie pomiędzy elementami systemu, zapewniające jego dużą elastyczność -możliwość zdalnego sterowania i kontroli pracy urządzenia za pomocą EMC -zaletą zaworu TQ jest to, że współczynnik przenikania ciepła współpracującego z nim parownika jest utrzymywany na poziomie stałej, wysokiej wartości (równej ok. 20 W/m2K) dla dość szerokiego zakresu zmian przegrzania opuszczających parownik par przegrzania (od 4 do 10K) Elektroniczny system regulacji temperatury w przestrzeni chłodzonej KVQ + EKS67

8 Zalety systemu: -możliwość łagodnej regulacji bez gwałtownych skoków temperatury -podwyższenie temperatury parowania, a w konsekwencji minimalizacja ususzki przechowywanych w pomieszczeniu chłodzonym produktów oraz obniżenie zużycia energii przez urządzenie (wzrost o 1 C daje oszczędność 4-5% doprowadzonej mocy) -możliwość realizacji dodatkowych zadań, takich jak np. kontrola procesu oszraniania parownika czy sygnalizacja przekroczenia dowolnych przedziałów temperatury -odszranianie w urządzeniu z tym systemem trwało o 25% krócej niż w urządzeniu zasilanym przez zawór elektromagnetyczny -o 40 % krótszy czas pracy sprężarki (oszczędność energii oraz mniejsze zużycie maszyn) 5. Wnioski Stosowanie układów regulacji wyposażonych w elektroniczne zawory rozprężne pozwala na pracę instalacji chłodniczej przy optymalnym zasilaniu parownika, a to w konsekwencji oznacza: -zmniejszenie zużycia energii (większa wydajność sprężarki, skrócenie dobowego czasu jej pracy, krótsze czasy odszraniania ze względu na mniejsze szronienie chłodnicy) -poprawę jakości przechowywanych produktów (mniejsze wahania temperatury, wyższa wilgotność powietrza) -zwiększenie żywotności instalacji ( krótszy czas pracy, zabezpieczenie sprężarki przed zassaniem cieczy) 6. Źródła Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna. Wyd. Uczelniane WSM Gdynia, Gdynia Szymanik A.: Elektroniczne zawory rozprężne firmy Danfoss. TCHiK 1/1997