SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ Temat: Systemy sterowania i monitoringu obiektów chłodniczych Adap-Kool firmy Danfoss. Budowa, działanie i przykłady zastosowania. Autor : Sławomir Kubiczek Gdańsk 2007

Spis treści: 1. Wstęp 2. Budowa systemu sterowania Adap-Kool 3. Przykłady instalacji ze sterownikami Ak10, AK20, AK30 4. Monitoring obiektów chłodniczych 5. Zastosowanie 6. Dlaczego warto postawić na Adap-Kool 7. Podsumowanie 8. Literatura

1) Wstęp W ym a gania stawiane instalacjom chłodniczym : 1. O s z c zędne zuŝyc i e e n e r gii w kaŝdyc h w a r u n k a c h p r a c y W aŝne szczególnie ze względów ekologicznyc h j a k i f i n a n s o w yc h k t ó r e m a ją swój wym i e r n y w p ł yw n a k o n k u r e n c yj n ość inwestyc j i 2. O d p o w i e d n i a d o k ł a d n ość parametrów zadanyc h O d p o w i e d n i e i s t a ł e p a r a m e t r y p r z e c h o w yw a n i a p r o d u k t ó w m a ją z a s a d n i c z y w p ł yw n a t r w a ł ość i właściwą jakość tyc hŝe produktów. C o j a k w i a d o m o j e s t p o d s t a w o w ym z a d a n i e m k aŝdej instalacji c h ł o d n i c z e j. 3. P o t r z e b a r e j e s t r a c j i t yc hŝe parametrów i dokumentacji. J e s z c z e k i l k a l a t t e m u n i e b ył o t o k o n i e c z n e a l e w r a z z n a s z ym w e jściem do UE taka konieczność pojawia się w coraz większej liczbie p r z yp a d k ó w i n s t a l a c j i c h ł o d n i c z yc h. W a r t o r ó w n i eŝ podkreślić, Ŝe r e j e s t r a c j a t e m p e r a t u r y i e w e n t u a l n i e c iśnień panującyc h w p o d s t a w o w yc h p u n k t a c h i n s t a l a c j i, p o z w a l a n a w c z e s n e w yk r yc i e n a w e t n i e w i e l k i e j n i e p r a w i d ł o w ości jej pracy. P r z e z c o m oŝna szyb k o u s u nąć a w a r i e l u b n i w e l o w ać jej skutki. 4. P e ł n a a u t o m a t yz a c j a p r a c y w s z ys t k i c h e l e m e n t ó w s ys t e m u 5. T r w a ł ość i niezawodność samyc h u r ządzeń 6. P r a c a n a d o p u s z c z o n ym c z yn n i k u c h ł o d n i c z ym ( c h o d z i t u o p r o b l e m z d o b o r e m l u b r e gulacją elementów automatyk i. ) P o w ym i e n i e n i u t yc h głównyc h w ym a gań stawianyc h n o w o c z e s n ym i n s t a l a c ją chłodniczym o d r a z u u z m ys ł a w i a s ię fakt Ŝe tradyc yj n a a u t o m a t yk a c h ł o d n i c z a n i e s p e ł n i a s w o j e j r o l i n a l eŝyc i e z e w z ględu na o graniczenia wyn i k a jące z samej zasady d z i a ł a n i a j e j e l e m e n t ó w ( T ZR ) p r z e z c o t r a d yc yj n a a u t o m a t yk a c h ł o d n i c z a n i e z a p e w n i N a m p e ł n e go w yk o r z ys t a n i a i s t n i e jącyc h m oŝliwości optym a l i z a c j i p r a c y u k ł a d u c h ł o d n i c z e go. T a k w ięc pyt a n i e j e s t. J a k s p r a w ić by c a ł a i n s t a l a c j a b ył a n a t yl e e l a s t yc z n a b y s p e ł n i ać wym i e n i o n e w yŝ e j w ym a gania jak i by n a dąŝała z a w c iąŝ zmieniającym i s ię przepisami dotyc zącym i In s t a l a c j i c h ł o d n i c z e j? O d p o w i e d z ią moŝe być s ys t e m a u t o m a t yk i c h ł o d n i c z e j o w s p ó l n e j n a z w i e A d a p - K o o l f i r m y D a n f o s s.

2) Budowa systemu sterowania Adap-Kool W s k ł a d s ys t e m u s t e r o w a n i a A D A P - K O O L w c h o d zą następujące e l e m e n t y: E l e k t r o n i c z n e s t e r o w n i k i A K C C z u j n i k i t e m p e r a t u r y P t 1 0 0 0, A k s 1 1, A k a 2 1 P r z e t w o r n i k i c iśnienia Aks 32,32R i 3000 E l e k t r o n i c z n e z a w o r y r o z p ręŝne typ u A K V M o d u ł y p o m i a r o w e A K L M o d u ł y n a d r zędne AKA O p r o gramowanie AKM a ) E l e k t r o n i c z n e m i k r o p r o c e s o r o w e s t e r o w n i k i A K C. R e a l i z u ją one w zaleŝności od wersji róŝne funkcje związane z d z i a ł a n i e m i n s t a l a c j i c h ł o d n i c z e j. C h o d z i t u n p. o s t e r o w a n i e z a s i l a n i a p a r o w n i k ó w c i e k ł ym c z yn n i k i e m ( o d j e d n e go do trzech), regulacje w yd a j n ości zespołów spręŝarkowyc h, r e gulacje ciśnienia skraplania, m o n i t o r o w a n i e i r e j e s t r a c j e p a r a m e t r ó w p r a c y. J a k r ó w n i eŝ k o m p l e k s o w e s t e r o w a n i e w s z ys t k i m i e l e m e n t a m i i n s t a l a c j i c h ł o d n i c z e j. D z i a ł a n i e i c h o p a r t e j e s t n a z a s a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c yj n e go, co o z n a c z a Ŝe na bieŝąco są analizowane charakterys t yk i d yn a m i c z n e i n s t a l a c j i c h ł o d n i c z e j i n a j e j p o d s t a w i e d o b i e r a n e są optym a l n e p a r a m e t r y j e j p r a c y. S t e r o w n i k i t e d o p a s o w u ją się do zmiennyc h w a r u n k ó w p r a c y i n s t a l a c j i. STEROWNIKI AKC Przykład zastosowania jednego ze sterowników AKC116A

F u n k c j e A K C 1 1 4-1 1 6 - Termostaty z funkcją alarmu. - Regulacja temperatury dwupołoŝeniowa lub -modulowana. - Nastawa nocna wg zegara wewnętrznego. - Przyłącze wyświetlacza LCD do odczytu temperatury. - Funkcja odtajania, wewnętrzny -program odtajania. - Koniec odtajania wg temperatury lub czasu. - Realizacja cyklu odtajania gorącym gazem - Sterowanie pracą wentylatorów i dodatkowych grzałek - Sygnał sterujący spręŝarką. b ) E l e k t r o n i c z n e z a w o r y r o z p ręŝne typ u A K V E l e k t r o n i c z n e z a w o r y r o z p ręŝne typ u A K V w s p ó ł p r a c u j e z e s t e r o w n i k a m i A K C k t ó r e j a k j uŝ jest wyŝ e j w s p o m n i a n e n a b i eŝąco a n a l i z u ją c h a r a k t e r ys t yk i d yn a m i c z n e p r z e z c o p r z e grzanie p a r c z yn n i k a o p u s z c z a jącego parownik, utrzym yw a n e j e s t b l i s k o n a j n iŝszego s t a b i l n e go przegrzania, moŝliwego do osiągnięcia w danyc h w a r u n k a c h o b c iąŝenia cieplnego parownika. Tak więc napełnienie parownika jest z a w s z e z b l iŝone do optym a l n e go, gdy t ym c z a s e m t r a d yc yj n y t e r m o s t a t yc z n y z a w ó r r o z p ręŝny z a p e w n i a t a k i e n a p e ł n i e n i e j e d yn i e w w a r u n k a c h z b yt n i o n i e o d b i e gającyc h o d n o m i n a l n yc h, d l a k t ó r yc h z o s t a ł d o b r a n y. W u p r o s z c z e n i u m oŝna więc porównać działanie E l e k t r o n i c z n e go zawory r o z p ręŝne do TZR u z c iągłą zmianą nastawy s t a t yc z n e j i z m i e n ną charakterys t yką spręŝyn y. P o n a d t o z a w ó r T e n m oŝe pracować w bardzo szerokich granicach wyd a j n ości od 100% do p o n iŝej 10%. Pozwala na podwyŝ s z e n i e c iśnienia parowania przy t ym s a m ym o b c iąŝeniu cieplnym j a k i d a ję moŝliwość obniŝenia ciśnienia s k r a p l a n i a. Elektronicznie sterowane zawory rozpręŝne AKV

M o d u ł y p o m i a r o w o - m o n i t o r u jące AKL Są to moduły pozbawione funkcji sterujących, przeznaczone w y łącznie do monitoringu. Pozwalają one na pomiar temperatur, s y g n a ł ó w d w u s t a n o w y c h, d o w o l n y c h s y g n a ł ó w a n a l o g o w y c h p o c h o d zących np. z przetworników ciśnienia, wilgotności, poziomu itp. M o d u ł y p o m i a r o w e z a p e w n i a ją oczywiście pełny nadzór nad mierzonymi p a r a m e t r a m i d z ięki moŝliwości wprowadzenia limitów alarmowych. AKL M o d u ł y n a d r zędne AKA T o M o d u ł y n a d r zędne umoŝliwiają tworzenie złoŝonych układów s t e r o w a n i a z m o n i t o r i n g i e m a l a r m ó w i r e j e s t r a c ją danych w r o z b u d o w a n y c h i n s t a l a c j a c h c h ł o d n i c z y c h. W s z y s t k i e s t e r o w n i k i w s y s t e m i e s t e r o w a n i a A D A P - K O O L są podłączone do 2-Ŝyłowego p r z e w o d u t r a n s m i s j i d a n y c h s y s t e m u k o m u n i k a c y j n e g o, z a r e j e s t r o w a n e g o p o d n a z wą DANBUSS. Moduł AKA pozwala na p o d łączenie drukarki oraz komputera PC lub modemu. O p r o g r a m o w a n i e A K M. O b s ł u g a i m o n i t o r o w a n i e s y s t e m ó w s t e r o w a n i a A D A P - K O O L o d b y w a s ię p r z y p o m o c y o p r o g r a m o w a n i a A K M z a i n s t a l o w a n e g o n a k o m p u t e r z e P C i m o d u ł o m k o m u n i k a c j i - j e d n o s t k o m n a d r zędnym (gateway) typu AKA. K o m b i n a c j e t y c h p r o d u k t ó w d a ją moŝliwość zaspokojenia dowolnych w y m o g ó w i o c z e k i w ań uŝytkowników wobec systemu monitoringu i s t e r o w a n i a i n s t a l a c j i c h ł o d n i c z e j

Oprogramowanie AKM. 3) Przykłady instalacji ze sterownikami Ak10, AK20, AK30 Seria Ak10 to przede wszystkim sterowniki współpracujące z elektronicznym zaworami rozpręŝnymi, zasilającymi parowniki małych i średnich wydajności(orientacyjnie od 0,4kW do 25kW dla R22). Sterowniki te są przeznaczone do pracy zarówno w instalacjach najprostszych, gdzie agregat skraplający współpracuje z jedną chłodnicą jak i układach centralnych. Obok mamy przykładowy schemat prostej instalacji chłodniczej na którym elektroniczny zawór AKV sterowany jest przez jeden ze sterowników AKC serii AK10. Do pomiaru przegrzania i temperatury powietrza wykorzystywane są czujniki temperatury Pt1000 oznaczone jako S1, S2, SA.

Seria AK20 obejmuje w zasadzie dwie grupy urządzeń: sterujące zasilaniem parowników o większych wydajnościach niŝ seria AK10 do około 630kW dla R22.(rys.2) Oraz sterujące pracą zespołów spręŝarkowych.(rys.3). Na obu rysunkach zaznaczono oprócz czujników temperatury przetworniki ciśnienia. Dostępny jest równieŝ sterownik kompleksowo automatyzujący pracę wytwornicy wody lodowej.(rys.4)

Rys. 4 AKC 24W- sterowanie wytwornicą wody 4) Monitoring obiektów chłodniczych W w yŝ e j w ym i e n i o n ym s ys t e m i e s t e r o w a n i a s t e r o w n i k i m o gą pracować n i e z a l eŝnie a l b o t eŝ w s p ó ł p r a c o w ać t w o r ząc z ł oŝony s ys t e m s t e r o w a n i a, w k t ó r yc h p o s z c z e gólne składniki są połączone dwuprzewodową m a gistralą DanBUS. Pozwalającą na komunikacie i transmisje danyc h d o m o d u ł u n a d r zędnego. I s t o t ną rolę w systemie pełni specjalny moduł nadrzędny rejestrujący w y b r a n e p a r a m e t r y, n a d z o r u jący komunikację między elementami s y s t e m u o r a z m o gący realizować globalne funkcje sterujące. Moduł n a d r zędny odbiera równieŝ a l a r m y n a p ł y w a jące z pozostałych urządzeń, p r z e k a z u j e j e d o p o d łączonego do systemu komputera lub - za p ośrednictwem modemu - do serwisu. odpowiedzialnego za pracę i n s t a l a c j i. J e s t o n t eŝ swego rodzaju wielokanałowym rejestratorem o s z e r o k i c h m oŝliwościach definiowania parametrów zapisu kaŝdego k a n a ł u p o m i a r o w e g o. D o o b s ł u g i t e go całego systemu za pomocą k o m p u t e r a P C s ł uŝy odpowiednie oprogramowanie. Przykład systemu sterowania i monitoringu ADAP-KOOL

5) Zastosowanie Układ sterowania ADAP-KOOL moŝe być zastosowany do dowolnych czynników chłodniczych dzięki moŝliwości odpowiedniego dopasowanie oprogramowania. Układ sterowania ADAP-KOOL moŝe być uŝyty do rejestracji temperatur i alarmów równieŝ w instalacjach chłodniczych wyposaŝonych w tradycyjną automatykę. System ADAP-KOOL moŝe być zastosowany do: Urządzeń sklepowych: chłodniczych i zamraŝalniczych Komór chłodniczych i mroźni Klimatyzacji Schładzaczy wody Agregatów spręŝarkowych Skraplaczy 6) Dlaczego warto postawić na Adap-Kool

a ) O s z c zędność energii - Z a w ó r A K V u m oŝliwia optymalne wykorzystanie objętości parownika - O d t a j a n i e w e d ł u g p o t r z e b - D O D ( p o m i j a n i e z będnych odtajań) - R e g u l a c j a p r a c y w e n t y l a t o r ó w i g r z a ł e k d o d a t k o w y c h - M oŝliwość obniŝenia ciśnienia skraplania w zalewności od temperatury z e w nętrznej - M oŝliwość zadania nocnej nastawy termostatu i zmiany ciśnienia s s a n i a. b ) L e p s z a j a k ość przechowywanych produktów - Z m n i e j s z e n i e w a h ań temperatury i róŝnicy temperatur między c h ł o d z o n y m p o w i e t r z e m i p o w i e r z c h n ią parownika to wysoka i stała w i l g o t n ość powietrza. Zapobiega to wysychaniu nie opakowanych t o w a r ó w i s t r a c i e p ł y n ó w w o p a k o w a n y m m ięsie. - Z a k ończenie odtajania po osiągnięciu określonej temperatury z a p o b i e g a n a d m i e r n e m u o g r z e w a n i u p r z e s t r z e n i c h ł o d z o n e j c ) R e j e s t r a c j a t e m p e r a t u r y - S y s t e m A D A P - K O O L s p e ł n i a w y m a g a n i a u s t a w o w e o d n ośnie r e j e s t r a c j i t e m p e r a t u r. M o n i t o r o w a n i e a l a r m ó w - I n t e l i g e n t n e m o n i t o r o w a n i e a l a r m ó w p o łączone z procedurami a w a r y j n y m i z a p e w n i a jącymi chłodzenie w przypadku niektórych awarii i n s t a l a c j i m i n i m a l i z u j e r y z y k o z e p s u c i a s ię towarów i obniŝa koszty s e r w i s u. d ) P r z y s t o s o w a n y d o p o t r z e b w p r z y s z ł ości - S w o b o d n a k o n f i g u r a c j a s y s t e m u p o z w a l a n a p o d łączenie kolejnych s t e r o w n i k ó w w p r z y p a d k u p óźniejszej rozbudowy instalacji. e ) Ł a t w y m o n t aŝ - S p e c j a l i z o w a n e e l e m e n t y u ł a t w i a ją montaŝ, rozruch i obsługę systemu s t e r o w a n i a - S y s t e m m oŝe być stosowany równieŝ z termostatycznymi zaworami r o z p ręŝnymi. f ) O b n iŝone koszty obsługi - Z d a l n e m o n i t o r o w a n i e u m oŝliwia ocenę czy alarmy, np. nocne alarmy, w y m a g a ją natychmiastowej interwencji serwisu czy teŝ moŝna się nimi z a jąc w czasie planowej wizyty serwisu. 7) Podsumowanie S y s t e m s t e r o w a n i a i m o n i t o r i n g u A D A P - K O O L p o s i a d a

n i e wątpliwie wiele zalet. Daje moŝliwość monitoringu i rejestracji p a r a m e t r ó w p r a c y u r ządzeń chłodniczych co pozwala na sprawdzenie c z y p r z e z c a ł y o k r e s c h ł o d z e n i a p r o d u k t y s p oŝywcze były p r z e c h o w y w a n e w o d p o w i e d n i c h w a r u n k a c h. S y s t e m t e n m oŝe bardzo u ł a t w ić kontrole urządzenia chłodniczego i ewentualny serwis. Wśród t y c h w i e l u z a l e t o m ó w i o n y c h r ó w n i eŝ wcześniej trudno doszukać się w a d t a k i e g o s y s t e m u. J e d y n y m p r o b l e m e m m oŝe być cena takiego s y s t e m u s t e r o w a n i a i m o n i t o r i n g u. S y s t e m t a k i z n a c z n i e z w iększa cenę c a ł e g o u r ządzenia chłodniczego. Od dłuŝszego czasu panuję wymóg do s t o s o w a n i a t e g o t y p u s y s t e m ó w m o n i t o r i n g u, m a jących na celu r e j e s t r a c ję temperatur panujących w chłodniach. Tak więc pomimo w ys o k i e j c e n y s y s t e m y t e są i będą coraz częściej wprowadzane do u r ządzeń chłodniczych, głównie w supermarketach gdzie znajduje się z n a c z n a i l ość róŝnego rodzaju urządzeń chłodniczych. 8) Literatura I. T e c h n i k a c h ł o d n i c z a i k l i m a t y z a c y j n a 6 / 1 9 9 6, 1 / 1 9 9 7 7 / 2 0 0 1 I I. A u t o ma t y k a c h ł o d n i c z a d l a i n s t a l a c j i p r z e my s ł o w y c h Katalog D a n f o s s a I I I. S t r o n y i n t e r n e t o w e : ᄋ http://www.danfoss.com.pl ᄋ http://www.gobox.com.pl ᄋ http://www.masarnia.pl ᄋ http://us.refrignet.danfoss.com ᄋ http://ular.pl