Система регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки

Реферат: Система регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки містить датчик тиску конденсації, сигнал з якого порівнюється із заданим значенням тиску, що змінюється по сигналах додаткових зворотних зв'язків, в керуючому пристрої, який керує витратою охолоджувальної води в конденсатор. Додаткові зворотні зв'язки містять датчики витрати та температури охолоджувальної води, два блоки порівняння та два нелінійних блока, які здійснюють корекцію заданого значення тиску конденсації. UA 121567 U (12) UA 121567 U UA 121567 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до холодильної техніки, а саме до систем стабілізації та регулювання основних параметрів суднових холодильних установок для більш ефективного та економічного регулювання тиску (температури) конденсації в установках, що обладнані конденсаторами з водяним охолодженням та перебувають в умовах періодичних змін теплових навантажень. Відомі різноманітні системи регулювання тиску конденсації холодильної установки, які відрізняються схемними рішеннями, структурною побудовою та обладнанням. Відома система регулювання тиску конденсації холодильної установки [Патент № US2005207909, США, МПК F04B 49/00, 2005], яка містить контролер, що формує керуючу дію на електропривод клапана подачі охолоджувальної води в конденсатор. Як величина, що контролюється, на контролер подається сигнал з датчика тиску конденсації. Використання такої системи дозволяє змінювати витрату охолоджувальної води за рахунок зміни пропускної спроможності клапана подачі води та стабілізувати тиск конденсації при змінах теплового навантаження, але при цьому не враховуються можливості зниження енергоспоживання холодильною установкою при зниженні тиску конденсації, як це описано в роботі [Онищенко О.А. Підвищення енергетичної ефективності суднових холодильних установок / О.А. Онищенко, О.А. Лепський // Судовые энергетические установки. - 2014.- № 34. - С. 160-170]. Відома система регулювання тиску конденсації [Патент № CN101815911, Китай, МПК F25B 49/02, F25B 6/04, 2010], яка містить керуючий пристрій, що формує керуючу дію на клапан подачі охолоджувальної води в конденсатор. Також на керуючий пристрій можуть бути подані інші сигнали, що характеризують стан холодильної установки, наприклад стан роботи компресора, температуру охолоджувальної води, тиск кипіння та інше. Використання такої системи регулювання тиску конденсації також не враховує можливості підвищення енергоефективності холодильної установки при зниженні температури (тиску) конденсації, що є її недоліком. Найближчим аналогом є система регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки [Онищенко О.А. Энергосберегающая система управления судовыми холодильными установками / О.А. Онищенко, В.В. Никольский, А.А. Биленко, Ю.В. Живица // Автоматизация судовых технических средств. - 2013. - № 19. - С. 63-68], яка містить контролер, що формує керуючий сигнал на електропривод насоса подачі охолоджувальної води в конденсатор. Задане значення температури конденсації формується в контролері по сигналах з датчиків струму, встановлених в колах статорів електродвигунів компресора та насоса. Використання такої системи дозволяє досягти помітних знижень енергоспоживання суднової холодильної установки в широкому діапазоні змін теплових навантажень і температур охолоджуючої води, але має складне технічне рішення - необхідність використання трьох датчиків, два контури керування з екстремальним та ГПД-регуляторами, необхідність керування електроприводом насоса, що є недоліком. Найближчий аналог і корисна модель мають наступні спільні ознаки: вимірювання температури (тиску) конденсації за допомогою датчиків; керування витратою охолоджувальної води в конденсаторі; формування керуючої дії за допомогою керуючого пристрою; коректування заданого значення температури (тиску) конденсації за допомогою додаткових зворотних зв'язків. В основу корисної моделі поставлена задача створити систему регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки, використання якої дозволить мінімізувати енергоспоживання холодильної установки. Поставлена задача вирішується у системі регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки, що містить датчик тиску конденсації, сигнал з якого порівнюється із заданим значенням тиску, що змінюється по сигналах додаткових зворотних зв'язків, в керуючому пристрої, який керує витратою охолоджувальної води в конденсаторі, згідно з корисною моделлю, додаткові зворотні зв'язки містять датчики витрати та температури охолоджувальної води, два блоки порівняння та два нелінійних блока, які здійснюють корекцію заданого значення тиску конденсації. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На кресленні приведено структурну схему запропонованої системи: у контур охолодження конденсатора суднової холодильної установки входить конденсатор 1, датчик тиску конденсації 2, блок порівняння 3, регулятор 4, насос 5, датчик витрати охолоджувальної води 6, блок порівняння 7, нелінійний блок 8, датчик температури охолоджувальної води 9, блок порівняння 10, нелінійний блок 11. 1 UA 121567 U 5 10 15 20 25 30 Система поряд з головним негативним зворотним зв'язком за тиском конденсації (блоки 2-5) містить ще два додаткових зворотних зв'язки: негативний за витратою охолоджувальної води (блоки 6-8) та позитивний за температурою охолоджувальної води (блоки 9-11). Датчики 6 і 9 контролюють значення збурювання за витратою 12 та температурою 13 охолоджувальної води. Сигнали з датчиків 6 і 9 симеструються відносно номінальних значень відповідно за допомогою блоків порівняння 7 і 10, сигналів симестрування 14 і 15 та нелінійних блоків 8 і 11 таким чином, щоб у номінальному режимі роботи холодильної установки вихідні сигнали з блоків порівняння 7 і 10 дорівнювали нулю. На вхід регулятора 4 надходить результуючий сигнал 5, значення якого можна визначити алгебраїчною сумою сигналів завдання 16 й зворотних зв'язків. Закони функціонування нелінійних блоків 8 і 11: UG=U1, при U1 >0, UG=0, при U1  0. UT=U2, при U2 > 0, UT=0, при U2  0. Розглянемо роботу системи, наприклад при збурюванні з боку витрати охолоджувальної води 12. Припустимо, що тиск конденсації мав постійне, незмінне, значення на заданому рівні. При зменшенні витрати води щодо номінального значення сигнал зворотного зв'язку з нелінійного блока 8 залишиться рівним нулю, що обумовлено тим, що U1 < 0. У результаті процес регулювання тиску конденсації буде здійснюватися аналогічно процесам, що проходять у відомих системах. Але при збільшенні витрати води, сигнал U1 стане більше нуля, а сигнал UG почне відніматися із сигналів завдання 16, зменшуючи тим самим величину значення 5, а отже й статичний тиск конденсації холодоагенту. В результаті зменшиться навантаження на компресор холодильної установки, що призведе до зниження її енергоспоживання. Для порівняння - у прототипі буде відбуватися процес стабілізації тиску на заданому значенні, що буде змінюватися в функції мінімуму споживаного струму насосом та компресором. Даний перехідний процес має низьку швидкодію, тому може не встигнути відреагувати на короткочасні збурювання. Аналогічно описаному, процес регулювання тиску конденсації буде проходити й по каналу температури охолоджувальної води. Найбільш ефективна робота запропонованої системи у таких випадках, коли холодильна установка працює у режимах значних теплових навантажень, що мають суттєві відхилення від розрахункових режимів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Система регулювання тиску конденсації суднової холодильної установки, що містить датчик тиску конденсації, сигнал з якого порівнюється із заданим значенням тиску, що змінюється по сигналах додаткових зворотних зв'язків, в керуючому пристрої, який керує витратою охолоджувальної води в конденсатор, яка відрізняється тим, що додаткові зворотні зв'язки містять датчики витрати та температури охолоджувальної води, два блоки порівняння та два нелінійних блока, які здійснюють корекцію заданого значення тиску конденсації. 2 UA 121567 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3