SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ I KLIMATYZACYJNEJ. Temat: Budowa, zasada działania i przykłady zastosowania regulatorów typu PI jako elektronicznych zaworów rozprężnych przeznaczonych do zasilania wentylatorowych chłodnic powietrza. Wykonał: Przemysław Drywa SUCHiKL semestr 9 2009/2010 1
Plan prezentacji 1. Budowa i zasada działania regulatorów typu PI 2. Elektroniczne zawory rozprężne 3. Regulacja adaptacyjna 4. Zawory TQ i PHTQ 5. Zawory KVQ 6. Przykłady zastosowania 7. Podsumowanie 8. Bibliografia Budowa i zasada działania regulatorów typu PI (elektroniczne zawory rozprężne) Regulator jest to urządzenie, którego zadaniem jest utrzymywanie wielkości regulowanej na zadanym poziomie niezależnie od zakłóceo 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 stopieo otwarcia zaworu i związana z tym ilośd czynnika dopływającego do parownika. W zależności od rodzaju zastosowanego regulatora możliwe są do osiągnięcia różne stopnie dokładności regulacji. ELEKTRONICZNE ZAWORY ROZPRĘŻNE (regulatory typu PI) Wyposażone w elementy elektroniczne typu PRS (Pressure Reference System). Niezależnie od występujących zakłóceo i zmian warunków pracy, wielkośd regulowana utrzymana jest na założonym poziomie, bez uchybu resztkowego Wymagają dostarczenia dodatkowej energii Jakośd regulacji jest o wiele lepsza niż w przypadku TZR. 2
Rys. 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 elektroniczny EKS 65, 8 - otwór wyrównania ciśnienia Regulacja adaptacyjna Regulatory pracujące w oparciu o tę zasadę przystosowują (adaptują) się do zmieniających się warunków pracy układu regulacji. Tym samym regulatory te nie tylko utrzymują wielkośd regulowaną na zadanym poziomie, ale również mogą zmieniad swoje charakterystyki dynamiczne dopasowując je do bieżącej sytuacji. Regulatory adaptacyjne pozwalają więc na automatyczną optymalizację procesu regulacji. Ten sposób regulacji zasilania parowników możliwy jest przy zastosowaniu zaworów elektronicznych współpracujących ze sterownikami należącymi do systemu ADAP-KOOL. Zawory TQ i PHTQ TQ i PHTQ są elektronicznie sterowanymi zaworami rozprężnymi do układów chłodniczych. Zawory TQ i PHTQ kontrolowane są poprzez regulatory Danfoss z rodziny sterowników do systemów chłodniczych ADAP-KOOL Głównym zadaniem układu jest regulacja ilości czynnika dostarczanego do parowników z zasilaniem ciśnieniowym, na przykład w: chłodnicach powietrza chłodnicach cieczy układach pomp ciepła instalacjach klimatyzacyjnych okrętowych instalacjach chłodniczych 3
Budowa zaworu TQ 1. Pokrywa 2. Śruba 3. Uszczelka 4. Przewód elektryczny 5. O ring 6. Wkręt blokujący 7. Górna częśd zaworu 8. Śruba 9. Mocowanie przewodu 10. Przepust przewodu 11. Dławik 12. Uszczelka 13. Uszczelka 14. Zaciski elektryczne 15. Zbiorniczek 16. Czujnik NTC 17. Grzałka 18. Zespół dyszy 19. Korpus zaworu Charakterystyka zaworów TQ i PHTQ Zmiany ciśnienia skraplania nie wpływają na pracę układu Układ kompensuje zmiany dochłodzenia czynnika przed zaworem rozprężnym Układ przystosowuje się szybko i precyzyjnie nawet do dużych zmian obciążenia Małe przegrzanie daje maksymalne wykorzystanie parownika Zawory KVQ KVQ jest elektronicznym regulatorem ciśnienia parowania, sterowanym temperaturą, który reguluje temperaturę medium w układach wymagających precyzyjnej regulacji temperatury. 4
Zawór może byd wykorzystywany w małych instalacjach chłodniczych takich jak supermarkety, chłodnie owoców, warzyw, mięsa itp. Budowa zaworów KVQ Zasada działania zaworów KVQ 1. Obudowa 2. Podłączenie przewodów 3. Opór NTC 4. Element grzejny 5. Zbiorniczek ciśnienia 6. Mieszek 7. Pokrywka mieszka 8. Sworzeo mieszka 9. Uszczelka 10. Połączenie gwintowe 11. Sworzeo roboczy 12. Płytka zaworu 13. Tuleja 14. Element dławiący 15. Króciec wlotowy 16. Króciec wylotowy 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. Elektroniczny system zasilania parowników TQ/PHTQ plus EKS 65 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 5
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 Niezależnośd masy czynnika wtryskiwanego do parownika od zmian ciśnienia skraplania Elektryczne połączenie pomiędzy elementami systemu, zapewniające jego dużą elastycznośd Możliwośd 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 dośd szerokiego zakresu zmian przegrzania opuszczających parownik par przegrzania (od 4 do 10K) Elektroniczny system regulacji temperatury w przestrzeni chłodzonej KVQ + EKS 67 Zalety systemu: - Możliwośd 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 oszczędnośd 4-5% doprowadzonej mocy) - Możliwośd realizacji dodatkowych zadao, 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 (oszczędnośd energii oraz mniejsze zużycie maszyn) Podsumowanie: 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 wydajnośd sprężarki, skrócenie dobowego czasu jej pracy, krótsze czasy odszraniania ze względu na mniejsze szronienie chłodnicy) Poprawę jakości przechowywanych produktów (mniejsze wahania temperatury, wyższa wilgotnośd powietrza) Zwiększenie żywotności instalacji ( krótszy czas pracy, zabezpieczenie sprężarki przed zassaniem cieczy) 6
Bibliografia: Bonca Z., Dziubek R.: Automatyzacja pracy okrętowych urządzeo chłodniczych. Wyd. Studium Doskonalenia Kadr S.C. WSM w Gdyni, Gdynia 1992. Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna. Wyd. Uczelniane WSM Gdynia, Gdynia 1993. Szymanik A.: Elektroniczne zawory rozprężne firmy Danfoss. TCHiK 1/1997 Szymanik A.: ADAP-KOOL nowa generacja automatyki chłodniczej. TCHiK 5/1996. Materiały firmowe Danfoss www.danfoss.pl 7