POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Przedmiot: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna Temat: Nowa generacja zaworów firmy Danfoss do przemysłowych instalacji chłodniczych Wykonał: Jakub Doroszkiewicz Studia: magisterskie Kierunek: SiUEC Rok akademicki 2005/2006 Semestr IX Prowadzący Przedmiot Dr inż. Zenon Bonca Gdańsk 2006
Spis treści: 1. Wprowadzenie 2. Typoszereg zaworów ICV 3. Zawory ICS 4. Zawory ICM 5. Podsumowanie 6. Literatura Rys.1 Nowe zawory ICV [1] 2
1.Wstęp Ciągłe zmiany oraz postęp technologiczny wymagają od producentów spełniania coraz większych wymagań w stosunku do ich produktów. W branży chłodniczej ciągle następują różnego rodzaju zmiany w stosowanej technologii wywołane rosnącymi wymaganiami związanymi z oddziaływaniem instalacji chłodniczej na środowisko, względami bezpieczeństwa oraz stosowaniem coraz to innych czynników (tj. dwutlenek węgla, który charakteryzują dużo wyższe ciśnienia pracy od powszechnie stosowanych czynników chłodniczych). Firma Danfoss w związku z powyższymi wymaganiami wprowadziła na rynek we wrześniu 2004 roku nowy typoszereg zaworów - ICV 2.Typoszereg zaworów ICV Na typoszereg zaworów ICV składają się dwie grupy zaworów: Zawory serwosterowne typu ICS Zawory silnikowe typu ICM Zawory te mają zastąpić uniwersalne zawory regulacyjne typu PM, wprowadzone na rynek w 1979 roku. Zarówno zawory typu ICS jak i ICM mają taki sam uniwersalny korpus wykonany z odkuwki stalowej odpornej na niskie temperatury. Typoszereg zaworów ICV charakteryzuje się: - są wspawywane (lub wlutowywane) bezpośrednio w rurociągi - jedno połączenie typu kołnierzowego (typ PM dwa takie połączenia) większa szczelność - zmniejszenie wagi nawet o 60% w stosunku do PM ( zawory PM 1-32 waga 13,7 kg, natomiast ICS 1-32 waga 4,5 kg, PM 1-65 waga 28 kg, ICS 1-65 waga 13,4 kg) - większa wytrzymałość 3
3.Zawory ICS Zawory typu ICS mają za zadanie zastąpić zawory grupy PM. ICS są to zawory serwosterowne o działaniu identycznym jak zawory PM, lecz nieco innej konstrukcji i szerszym zakresie zastosowań. Zawór ICS składa się z trzech podstawowych elementów: z uniwersalnego korpusu (Rys. 1), elementu wykonawczego oraz pokrywy (w zależności od wersji przystosowanej do współpracy z jednym lub trzema zaworami pilotowymi). Zasada działania (Rys 2.) Nadciśnienie (Pl w stosunku do P4) w króćcu wlotowym powoduje przepływ czynnika kanałami la, 1b do kanału obwodowego 2g, z którego czynnik jest rozdzielany do gniazd zaworów pilotowych SI i P (kanałami oznaczonymi 2f). Z gniazda Sl czynnik przepływa kanałem 2e do gniazda SII, a następnie z gniazd SII i P przepływa odpowiednio kanałami 2a i 2d do przestrzeni nad serwotłokiem 2g. Odpowiednia różnica ciśnień nad i pod serwotłokiem 2g przeciwdziałająca sile sprężyny 3d powoduje przesunięcie serwotłoka a w konsekwencji także popychacza 3g i grzybka zaworowego 3e a w konsekwencji otwarcie zaworu. Stopień otwarcia elementu wykonawczego jest proporcjonalny do różnicy ciśnień wylotowego P4 i wlotowego Pl dostarczonego poprzez zawory pilotowe znajdujące się w gniazdach SI, SII i P nad serwotłok. Rys.2 Przekroje zaworu ICS [1] 4
Rys.3 Przekrój zaworu serwotłokowego typu PM1 z elektronicznym zaworem pilotującym typu CVQ [2] Różnice Zaworów ICS w stosunku do zaworów PM Uszczelnienie serwotłoka w cylindrze sprężystym pierścieniem teflonowym (mniejsze tarcie, większa szczelność) Grzybek koronowy - nowy kształt grzybka zaworowego (bardziej stabilna regulacja) Łatwiejszy dostęp do elementu wykonawczego gniazdo - grzybek Rezygnacja z filtru chroniącego uszczelnienie grzybka zaworowego w gnieździe (ogólne stosowanie filtrów przed zaworem regulacyjnym) Większa uniwersalność zaworów przy tym samym korpusie większy wybór przyłączy Zawory ICS mogą współpracować ze wszystkimi zaworami pilotowymi stosowanymi dotąd z zaworami typu PM, jak również innymi akcesoriami tj. przyłącza zewnętrznego ciśnienia sterującego, zaślepki typu A+B oraz wszystkie rodzaje przyłączy manometrycznych. 5
Rys. 4 Element wykonawczy zaworów ICS z grzybkiem koronowym [1] 4. Zawory ICM Zawory ICM należące do typoszeregu ICV mają zastąpić zawory silnikowe MRV i MEV. Zawory typu MRV były stosowane jako zawory regulacyjne bez zmiany stanu skupienia czynnika, np. do regulacji ciśnienia parowania, natomiast zawory MEV były stosowane jako zawory regulacyjne pozwalające na zmianę stanu skupienia. Zawory MEV były najczęściej stosowane jako zawory dławiące na zasilaniu czynnikiem chłodniczym części nisko ciśnieniowej instalacji chłodniczej, do zasilania poziomych oddzielaczy cieczy lub chłodnic międzystopniowych. Zawory ICM składają się z korpusu, takiego samego jak w przypadku zaworów typu ICS (Rys 1), elementu roboczego (zespół gniazdo + grzybek) i pokrywy silnika krokowego. Stalowy korpus zaworów jest przystosowany do pracy w odpowiednio niskich temperaturach (do -60 C) i wysokich ciśnień (ciśnienie robocze do 52 bar). Zawór łączony jest na stałe z instalacją chłodniczą przez spawanie lub lutowanie. Pokrywa, w której znajduje się element roboczy, łączona jest czterema śrubami z korpusem zaworu. Zawór typu ICM pozwala przy odpowiednim napędzie na ciągłą i bardzo precyzyjną regulację w zakresie od 1% o do 100% pełnej przepustowości zaworu ( również zastosowanie grzybka koronowego rys.4) 6
Nowym rozwiązaniem w tej grupie zaworów jest sposób przeniesienia napędu z silnika krokowego na ruch elementu roboczego w gnieździe zaworu. Przeniesienie napędu odbywa się w sposób bezdławicowy, co pomimo pracy przy wysokim ciśnieniu pozawala na zachowanie szczelności. Napęd wyposażony jest w tuleję ( wewnątrz której znajduje się zespół wielu pojedynczych magnesów) na stałe połączoną z silnikiem. Wewnątrz elementu roboczego znajduje się wirnik, który na powierzchni zewnętrznej posiada zespół odpowiednich magnesów, które wraz z magnesami z tulei napędowej stanowią sprzęgło magnetyczne. Pomiędzy obydwoma elementami wyposażonymi w magnesy znajduje się pokrywa zamykająca korpus zaworu. Siła przyciągania pomiędzy przeciwnymi biegunami magnesów pozwala na przekazanie momentu obrotowego silnika na trzpień znajdujący się wewnątrz zaworu, którego ruch obrotowy jest zamieniany na przesuw pionowy grzybka w gnieździe zaworowym. Ze względu na dużą siłę przyciągania magnesów, odwzorowanie ruchu silnika jest przekazywane precyzyjnie na ruch grzybka w gnieździe zaworu. Należy zwrócić uwagę na fakt, że magnetyczne sprzęgło nie wymaga konserwacji, w przeciwieństwie do układów dławicowych, dzięki czemu zawór jest bardziej szczelny i nie wymaga obsługi serwisowej. Rys.5 Zawór regulacyjny ICM 20 z silnikiem krokowym [1] 7
Rys.3 Zawór silnikowy pilotowy o działaniu proporcjonalnym, typu CVMM, firmy Danfoss Napęd z silnika 16 jest przenoszony na wał 18 za pomocą przekładni [2] Zawory typu ICM w odniesieniu do poprzednich zaworów silnikowych (MRV, MEV): Bezdławicowe przeniesienie napędu z silnika krokowego na ruch elementu roboczego za pomocą sprzęgła magnetycznego - ruch przekazywany jest za pomocą magnesów. Odpowiednia konstrukcja zapewniająca oddziaływanie czynnika na dolną i górną powierzchnię grzybka zrównoważenie sił działających na grzybek, mniejsze zużycie energii potrzebnej do działania zaworu. Napęd ICAD (o napięciu zasilania 24V) wyposażony w dwa przekaźniki dwunastawne, jeden informujący o pełnym otwarciu albo zamknięciu zaworu, drugi sygnalizujący sytuacje alarmowe. - pełen skok grzybka 250-1200 kroków - możliwość podłączenia zasilania awaryjnego - możliwość regulacji prędkości (w układzie jako zawór regulacyjny)1-100% - możliwość zastosowania w układzie z sygnałem zwrotnym - współpraca z dowolnymi rodzajami sterowników, które udostępniają sygnały napięciowe lub prądowe 8
Proponowane przez firmę Danfoss sterowniki : - sterownik EKC 361 - regulacja temperatury medium ochładzanego - sterownik EKC 347 - regulacja poziomu czynnika chłodniczego - sterownik EKC 315 - sterowanie zaworem termostatycznym 5. Podsumowanie Nowa generacja zaworów typoszeregu ICV firmy Danfoss oprócz przystosowania do pracy w nowych warunkach (np. z czynnikami tj. dwutlenek węgla), wnosi wiele ulepszeń w stosunku do rozwiązań stosowanych w poprzedniej generacji. Do produkcji tych zaworów stosowane są nowego rodzaju materiały o większej wytrzymałości a zarazem mniejszej wadze. Zawory nowej generacji mają budowę łatwiejszą do montażu i demontażu, są bardziej szczelne i charakteryzują się bardziej stabilną i dokładną regulacją ( zastosowanie grzybka koronowego, duża rozdzielczość pełnego ruchu grzybka, możliwość ustawiania prędkości otwierania zaworu w zakresie 1-100%). Nowe zawory są bardziej uniwersalne ze względu na możliwe zastosowania jak i wymiary przyłączy, pracują z nowymi jak i starymi typami zaworów pilotujących. Nowy napęd typu ICAD wyposażony jest w dwa przekaźniki dwunastawne, przekaźnik alarmowy umożliwia po zaniku napięcia na ustawienie zaworu w stanie alarmowym w zaprogramowanej pozycji. Wszystkie te unowocześnienia w typoszeregu zaworów ICV mają za zadanie zwiększenie niezawodności, szczelności, ułatwienie montażu jak i napraw, jednakże jak będzie naprawdę okaże się w praktyce w czasie współpracy z instalacją chłodniczą. 9
6. Literatura [1] Technika chłodnicza i klimatyzacyjna Nr.4/2005r. [2] Bonca Zenon.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna.wyd. Uczelniane WSM Gdynia 1993 [3] www.danfoss.com/poland 10