В предыдущем разделе мы увидели, что накопление жидкого хладагента в картере компрессора при его остановках опасно не только тем, что приводит к заметному оттоку масла, но может также стать причиной катастрофических механических аварий при запуске.

Чтобы ограничить возможное стекание жидкости в картер компрессора при его остановках, на жидкостной линии как можно ближе к ТРВ устанавливают электромагнитный клапан (VEM).

Поскольку при каждой остановке компрессора этот клапан герметично закрыт, количество жидкости, которое может стечь в картер, ограничено содержимым испарителя в момент остановки плюс жидкостью, содержащейся в заклапан-ном объеме (VEM) (см. рис. 29.1).

Это позволяет самым радикальным образом препятствовать течению жидкости в испаритель, а следовательно, и в картер компрессора, даже если ТРВ полностью открыт.

Кроме того, при остановках компрессора обеспечивается подогрев масла с помощью картер-ного электронагревателя (RC), который предназначен для испарения хладагента, который может попасть в картер.
Одновременно электронагреватель, подогревая масло, во многом предотвращает возможность перемещения жидкости в картер, обусловленную эффектом холодной стенки Ватта
Электрические схемы остановки компрессора и управления электромагнитным клапаном могут быть самыми разнообразными.

А) Остановка компрессора с минимальной защитой

На рис. 29.2 представлена одна из таких схем, которую по-английски называют "minimum protection ".


Когда температура окружающей среды достигнет значения, установленного задающим термостатом, по сигналу от него контакты (4-5) размыкаются, одновременно обесточивая обмотку контактора компрессора С (5-3) и электромагнитного клапана VEM (6-3), установленного на жидкостной магистрали.

Компрессор останавливается, а разомкнутый контакт С (1-2) замыкается и на элекронагреватель картера RC (2-3) подается напряжение.
Когда температура в охлаждаемом объеме повышается, задающий термостат вновь замыкает контакты (4-5).
Если управляющие контакты (ручной выключатель пуск/остановка, таймер оттайки...), контакты системы автоматики (вентилятор испарителя, датчик расхода воздуха...) и контакты системы безопасности (предохранительные реле ВД и НД, реле тепловой защиты, встроенная защита...) замкнуты, компрессор запускается и одновременно открывается электроклапан VEM.

В это же время размыкаются контакты С (1-2) и электронагреватель картера обесточивается.

Валено отметить, что при любой остановке компрессора, чем бы она не вызывалась (управляющий сигнал, сигнал от системы безопасности, автоматики или регулирования), клапан VEM обесточивается и перекрывает жидкостную магистраль, гарантируя во всех случаях минимальную защиту от перетекания жидкости в картер.

Нужен ли контакт С (5-6), расположенный на линии электропитания VEM? Зачем? (Правильный ответ приведен ниже, но не спешите прочитать его. подумайте немного...).

ОТВЕТ:

Если в обмотке контактора С (5-3) имеется обрыв или плохой электрический контакт на линии ее электропитания, она не срабатывает и компрессор не запускается.
Но хотя компрессор будет стоять, клапан VEM окажется под напряжением и откроет жидкостную магистраль. Следовательно, контакт С (5-6) дает минимальную защиту даже в случае электрических повреждений обмотки.

Б) Остановка компрессора с автоматическим вакуумированием

Принципиальная схема такого процесса, называемого по-английски "automatic pump down control" приведена на рис. 29.3.


Когда температура в охлаждаемом объеме будет равна заданной, термостат размыкает контакты (4-5) и отключает только электромагнитный клапан VEM (5-3), который закрывается и прекращает доступ жидкости в испаритель.
При этом компрессор С (6-3) продолжает работать, всасывая хладагент, находившийся в испарителе в момент закрытия клапана VEM. в результате чего давление всасывания падает.
Следовательно, после вакуумирования испарителя, компрессор будет остановлен по сигналу от предохранительного реле НД (4-6).

После подъема температуры в охлаждаемом объеме термостат замкнет контакты (4-5), клапан VEM откроется, в испаритель хлынет поток жидкости и давление во всасывающей магистрали начнет расти.
В результате контакты (4-6) предохранительного реле НД (иногда называемого прессоста-том вакуумирования) замкнутся и компрессор С вновь запустится.
При такой последовательности срабатывания агрегатов испаритель перед каждой остановкой компрессора полностью опорожняется от жидкости, что предотвращает любое ее переме-£§1    щение в картер. Более того, вакуумирование способствует возврату в картер масла, которое находилось в испарителе в момент отключения клапана VEM.

Хотя априори автоматическое вакуумирование представляется весьма интересным решением, тем не менее, иногда такое решение может сопровождаться серьезным недостатком. Каким? (Вы вправе вновь попытаться найти ответ самостоятельно, прежде чем прочтете его ниже).

ОТВЕТ:

После отключения компрессора предохранительным реле НД часто случается так. что НД вновь растет (достаточно небольших утечек, например, через клапан VEM или нагнетающий клапан).
При росте давления во всасывающей магистрали реле НД снова включит компрессор, даже если контакты (4-5) задающего термостата разомкнуты.
Компрессор проработает несколько секунд и вновь отключится по команде реле НД. Поскольку утечки остались, давление во всасывающей магистрали снова начнет расти, компрессор снова включится, а затем выключится (и так далее...), причем частота циклов "пуск-останов'' будет тем выше, чем больше негерметичность.
Заметим, что использование картерных электронагревателей при такой схеме не рекомендуется, поскольку при нагреве масла они стимулируют газовыделение, вызывающее повышение давления во всасывающей магистрали, а следовательно, нежелательные запуски компрессора при его остановках по команде от реле низкого давления.

Таким образом, автоматическое вакуумирование обладает тем преимуществом, что перед каждой остановкой компрессора полностью опорожняет испаритель, что совершенно исключает опасность перетекания жидкости в картер.
Однако с другой стороны, такая схема может спровоцировать нежелательные циклы "включение-останов" в течение длительных периодов нормального отключения компрессора по команде от регулирующих органов.
В дальнейшем мы увидим, что 80% износа компрессора обусловлены механическими и тепловыми перегрузками в момент запуска.
Следовательно, необходимо найти такое решение, которое, сохраняя преимущества вакууми-рования испарителя перед остановкой компрессора, позволяет исключить его частые включения и отключения в случае неожиданных подъемов давления всасывания во время остановки компрессора системой регулирования температуры.

В) Остановка компрессора с одномоментным вакуумированием

Принципиальная схема этого процесса, называемого по-английски "singlepump down control",представлена на рис. 29.4.


При достижении температуры в охлаждаемом объеме заданного значения контакты (4-5) регулятора температуры размыкаются.
В результате обесточиваются реле вакуумиро-вания MAV (5-3), электроклапан VEM (6-3) и компрессор С (8-3). Электронагреватель картера RC (2-3) находится под напряжением.
Когда температура в охлаждаемом объеме поднимется, контакты (4-5) задающего термостата замкнутся, подав напряжение на реле вакуумирования MAV (5-3) и клапан VEM (6-3), что приведет к подаче жидкости в испаритель и быстрому росту давления во всасывающей магистрали.

Контакты (4-7) реле MAV замкнутся, но контактор С не запустит компрессор до тех пор, пока давление во всасывающей магистрали не достигнет пускового значения, заданного предохранительным реле НД, и не замкнутся контакты (7-8) этого реле.
В этот момент компрессор запустится, одновременно замкнув свои самопитающие контакты С (4-7) и отключив электронагреватель размыканием контактов С (1-2).
Позднее, когда температура в охлаждаемом объеме упадет, задающий термостат вновь разомкнет контакты (4-5), сняв питание с реле MAV и клапана VEM. Контакт MAV (4-7) разомкнётся, но компрессор продолжит работу, будучи запитанным через свой собственный контакт С (4-7), и, поскольку клапан VEM закрыт, компрессор начнет опорожнять испаритель от находящейся там жидкости до тех пор, пока в результате падения давления всасывания не сработает предохранительное реле НД и не разомкнет контакты (7-8).

Если теперь давление во всасывающей магистрали начнет расти (например, из-за утечек через клапаны), контакты (7-8) реле НД снова замкнутся, но на этот раз компрессор не запустится, поскольку контакты MAV (4-7) и С (4-7) разомкнуты, то есть компрессор не запустится до тех пор, пока задающий термостат не замкнет контакты (4-5) в результате роста окружающей температуры.

Таким образом, частые повторения циклов "пуск-останов " из-за аномального роста НД в период остановки компрессора (неизбежные при автоматическом вакуумировании) совершенно исключаются.
Заметим, что схема подключения выполнена таким образом, что экстренное выключение (по команде от приборов защиты или системы автоматики) производится за счет размыкания контактов (1-4), что немедленно останавливает компрессор и одновременно обесточивает вентиль VEM, сохраняя тем самым по меньшей мере минимальную защиту.
Заметим также, что в линии задающего термостата сразу за ним (точка А на схеме) зачастую устанавливают ручной выключатель "Запуск/остановка" с тем, чтобы сохранить преимущества вакуумирования испарителя, даже если компрессор выключают вручную.

Схема остановки с одномоментным вакуумированием настоятельно рекомендуется для установок, в которых могут появиться сложности с возвратом масла (большая длина трубопроводов, испаритель установлен под компрессором, предусмотрено регулирование мощности компрессора...)

У схемы, представленной на рис. 29.4, в случае непредвиденного падения давления во всасывающей магистрали имеется один недостаток. Представим, например, что в одном из резьбовых соединений холодильного контура имеется негерметичность, приводящая к утечкам хладагента, в то время как компрессор работает нормально.
В результате утечек в контуре появляется нехватка хладагента, давление всасывания начинает падать и реле НД отключает компрессор, размыкая контакты (7-8).
Однако потребность в холодопроизводительности не меняется, поэтому контакты (4-5) задающего термостата остаются замкнутыми, вследствие чего реле MAV и клапан VEIM будут находится под напряжением (хотя компрессор С остановлен), что приведет к быстрому подъему давления во всасывающей магистрали.
Компрессор снова запустится, потом опять остановится по команде от реле НД (и так далее...), то есть начнет работать в недопустимом режиме "пуск-останов".
Задание: Найдите возможность улучшения схемы (рис. 29.4), включив в нее предохранительное реле НД, которое останавливало бы компрессор в случае аномальных значений давления всасывания в процессе функционирования установки с сохранением всех преимуществ одномоментного вакуумирования (в частности, запуски и отключения компрессора должны по-прежнему производиться по команде предохранительного реле НД).
Конечно, чтобы полностью исключить пульсирующий режим работы компрессора, установка после отключения из-за какой-либо неисправности (предохранительным реле НД или другими приборами защиты) должна запускаться только после нажатия на кнопку приведения в рабочее состояние.
Итак, перед тем как узнать решение возьмите карандаш.

РЕШЕНИЕ:

На рис. 29.5 представлена откорректированная схема автоматизации отключения компрессора.
1) Цепь предохранительного реле RS (4-5). Все приборы защиты компрессора (предохранительное реле ВД, тепловое реле, встроенная защита...) включены последовательно (контакты 1-2) с предохранительным реле НД в цепи предохранительного реле RS (4-5). Поэтому отключение питания реле RS по любой причине, например, предохранительным реле НД (2-3), приводит к немедленному обесточиванию реле MAV, клапана VEM и компрессора С из-за размыкания контактов 6-7 реле RS.


Повторно реле RS может сработать только тогда, когда замкнутся контакты сработавшего предохранительного устройства и только после нажатия на кнопку приведения в рабочее состояние (3-4) реле RS будет са-мозапитано через контакты (3-4).
2) Цепь реле вакууми-рования MAV и клапана VEM. Размыкание контакта любого из устройств автоматики (1-6), которым может быть контакт вентилятора испарителя, датчика расхода воздуха и т.д., приводит к немедленной остановке компрессора и закрытию клапана VEM.
Рис. 29.5.
Ручной выключатель "пуск/остановка" (М/А) компрессора (8-9) включен в данную цепь для того, чтобы можно было вручную останавливать компрессор и закрывать клапан VEM при вакуумировании.
3) Цепь компрессора С. Если компрессор остановлен, то после подъема температуры и замыкания контактов (7-8) задающего термостата запитываются реле MAV и клапан VEM. Контакты (11-12) реле MAV замыкаются, но контакты реле компрессора С (12-13) разомкнуты, так как разомкнуты контакты управляющего реле НД (11-13), которые замыкаются только после заполнения испарителя и подъема давления во всасывающей магистрали.
Когда контакты задающего термостата (7-8) разомкнутся, реле MAV и клапан VEM обесто-чатся, однако компрессор будет запитан через контакты С (7-11) до тех пор, пока не упадет давление всасывания и не разомкнутся контакты (11-13).
При нормальной работе контакты MAV (11-12) и С (12-13) замкнуты и шунтируют контакты (11-13) управляющего реле НД для того, чтобы в случае аномального падения давления всасывания (вызванного, например, утечками) и размыкания контактов (11-13), допустим, при 2,5 бар, компрессор С продолжал работать. Если давление упадет еще ниже, например, до 2 бар, компрессор будет остановлен из-за срабатывания предохранительного реле НД (2-3) и отключения реле RS, после чего потребуется вручную приводить установку в рабочее положение.

Схема, которую мы только что рассмотрели, обладает одним недостатком. Действительно, в случае отсутствия напряжения в сети по вине энергетиков или кратковременного отключения тока, реле RS выключается. Когда напряжение появится вновь, для приведения установки в рабочее состояние требуется вмешательство персонала с тем, чтобы нажатием на кнопку приведения в рабочее состояние запустить ее.
Найдите решение, обеспечивающее автоматическую подачу напряжения на реле RS после отключения тока (для этого вам потребуется реле времени и немного воображения, см. рис. 29.6).
Ответ на другой странице.

Г) Почему вакуумирование способствует возврату масла?

При каждой остановке компрессора в испарителе остается хладагент и какое-то количество масла.



В установках, где сте-кание масла в компрессор под действием силы тяжести невозможно (например, если испаритель расположен ниже компрессора), или когда масло в контуре накапливается в результате изменения массового расхода хладагента (например, если компрессор оборудован системой регулирования производительности), появляется необходимость возвращать это масло в картер при каждой остановке.

Имея ввиду отличную растворимость масла в хладагенте, для возврата масла в картер необходимо перегнать в компрессор максимальное количество хладагента и, следовательно, перед каждой остановкой отвакуумировать испаритель.
Другое преимущество по возврату масла, обусловленное вакуумированием, связано с тем, что после открытия клапана VEM испаритель резко заполняется потоком жидкого хладагента (см. рис. 29.7) и масло, накопленное в испарителе вытесняется этим потоком в компрессор. Это позволяет перегнать максимальное количество масла перед повторным включением компрессора по сигналу от управляющего прессостата НД.

Поэтому вакуумирование перед остановкой обязательно для агрегатов, в которых предвидятся сложности с возвратом масла в компрессор.

Д) Нужно ли производить вакуумирование, если размыкаются контакты какого-либо из приборов защиты?

В качестве примера рассмотрим установку для подготовки и очистки воздуха с прямым циклом расширения. Если вручную или по команде одного из приборов защиты остановлен вентилятор, тогда как компрессор продолжает работать, то нужно ли в этом случае вакуумиро-еать испаритель?
В момент остановки вентилятора испаритель заполнен жидкостью, потому что компрессор работает.
Но в связи с тем, что вентилятор стоит, расход воздуха, обеспечивающий кипение жидкости в испарителе, отсутствует. Если компрессор продолжает работать, он будет всасывать только жидкость со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями.
Поэтому крайне желательно одновременно с размыканием контактов одного из устройств автоматики остановить компрессор и обесточить клапан VEM так, как это делалось в представленных выше схемах.

ОТВЕТ:



Когда ток отключается, установка останавливается. После появления напряжения в сети обмотка реле RS остается без напряжения, так как нажатия на кнопку приведения в рабочее положение не было.
Для того, чтобы автоматически вновь подать напряжение на реле RS, необходимо использовать реле времени RT, обмотка которого (1-2) напрямую соединена с сетью питания системы управления установки (см. рис. 29.8).
При появлении напряжения в сети обмотка реле RT немедленно запитывается и замыкаются контакты (5-4) этого реле.
При этом контакты (3-5) реле RT остаются замкнутыми в течение 1 секунды после подачи напряжения на реле RT, в результате чего запитывается реле RS, если замкнуты контакты (1-3) предохраняющих устройств, а также замыкаются контакты самопитания RS (3-4).
При нормальной работе, если размыкаются контакты приборов защиты, реле RS обесточивается и только нажатием на кнопку приведения в рабочее состояние можно вновь запустить установку, поскольку контакты RT (3-5) разомкнуты.
Например, при сгорании обмотки RT (1-2) контакты RT (3-5) постоянно замкнуты, шунтируя контакты RS (3-4). Следовательно, приведение установки в рабочее положение после какой-либо неисправности будет осуществляться автоматически и не потребует вмешательства оператора. Такая опасность совершенно исключена ввиду наличия контактов RT (4-5), расположенных последовательно с контактами временного механизма RT (3-5).