1. 3. Echipamentul de automatizare a IF pg. 224 3 1.1 3.3. Echipamentul de automatizare specializat pentru instalații frigorifice 3 1.1.1 3.3.3…. [304124]

Cuprins

1. 3. Echipamentul de automatizare a IF pg. 224 3

1.1 3.3. Echipamentul de automatizare specializat pentru instalații frigorifice 3

1.1.1 3.3.3. Robinete cu comandă pilot 3

1.1.2 3.3.4. Regulatoare cu acțiune continuă 5

1.1.2.1 3.3.4.1. Robinete de laminare termostatice 5

1.1.2.2 3.3.4.2. [anonimizat] 11

1.1.2.3 3.3.4.3. Tuburi capilare 11

1.1.2.4 3.3.4.4. Regulatoare de nivel cu acțiune continuă 12

1.1.2.5 3.3.4.5. Regulatoare de presiune de vaporizare 15

1.1.2.6 3.3.4.6. Regulatoare de temperatură a mediului răcit 17

1.1.2.7 3.3.4.7. Regulatoare de pornire 20

1.1.2.8 3.3.4.8. Regulatoare de capacitate 22

1.1.2.9 3.3.4.9. Robinete de injecție termostatice 23

1.1.2.10 3.3.4.10. Regulatoarele de presiune de condensare 24

1.1.3 3.3.5. Dispozitive de reglare și de protecție bi și tripoziționale 25

1.1.3.1 3.3.5.1. Presostate și presostate diferențiale 26

1.1.3.2 3.3.5.2. Termostate și termostate diferențiale 30

1.1.3.1 3.3.5.3. Higrostate 33

1.1.3.2 3.3.5.4. Regulatoare de nivel bipoziționale 33

2. 2. Bazele automatizării IF pg. 65 36

1.2 2.3. Reglarea automată a mărimilor fizice ale IF 36

1.2.1 2.3.1. Reglarea temperaturii mediului răcit 36

1.2.1.1 2.3.1.1. Reglarea temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire directă 36

1.2.1.2 2.3.1.2. Reglarea temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire indirectă 39

1.2.1.3 2.3.1.3. Reglarea temperaturii agentului intermediar 39

1.2.2 2.3.2. Reglarea umidității aerului 40

1.2.3 2.3.3. Reglarea presiunii sau temperaturii de vaporizare 42

1.2.4 2.3.4. Reglarea presiunii de condensare 43

1.2.5 2.3.5. Reglarea supraîncălzirii vaporilor ia ieșirea din vaporizator 46

1.2.6 2.3.6. Reglarea nivelului de lichid 47

1.2.7 2.3.7. Reglarea temperaturii vaporilor la ieșirea din compresor 48

1.2.8 2.3.8. Reglarea presiunii diferențiale în instalațiile cu pompe 49

1.3 2.4. Ajustarea automată a capacității frigorifice a instalațiilor frigorifice 49

1.3.1 2.4.1. Ajustarea automată a puterii frigorifice la instalațiile cu comprimare mecanică de vapori 49

1.3.1.1 2.4.1.1. Ajustarea puterii frigorifice prin funcționarea intermitentă a compresoarelor 49

1.3.1.2 2.4.1.2. Ajustarea puterii frigorifice prin decuplarea unor cilindri sau grupe de cilindri ai compresorului 54

1.3.1.3 2.4.1.3. Ajustarea puterii frigorifice prin varierea frecvenței de rotație a motorului electric al compresorului 55

1.3.1.4 2.4.1.4. Ajustarea puterii frigorifice prin strangularea conductei de aspirație 55

1.3.1.5 2.4.1.5. Ajustarea puterii frigorifice prin recircularea parțială a vaporilor comprimați 56

1.3.1.6 2.4.1.6. Ajustarea puterii frigorifice a compresoarelor elicoidale 57

1.3.1.7 2.4.1.7. Ajustarea puterii frigorifice a turbocompresoarelor 58

1.4 2.5. Limitarea automată a sarcinii la pornirea compresoarelor 58

1.4.1 2.5.1. Comanda automată a pornirii compresoarelor în cadrul unui ciclu de reglare bipozițională 58

1.4.2 2.5.2. Automatizarea pornirii compresoarelor după opriri mai îndelungate ale instalației 60

3. 4. Automatizarea unor procese și circuite tipice din IF 62

1.5 4.1 Automatizarea alimentării cu agent frig a vaporizatoarelor 62

1.6 4.2 Automatizarea decongelării suprafețelor de răcire a aerului 62

1.7 4.5 Automatizarea circuitelor de apă de răcire din IF 62

1.8 4.6 Automatizarea sistemelor de recuperare a căldurii de condensare din IF 62

4. 5. Scheme de automatizare a instalațiilor frigorifice (Niculiță, 1999, p. 331) 63

1.9 5.1. Principii generale de întocmire a schemelor de automatizare pentru instalații frigorifice 63

1.10 5.2. Automatizarea instalațiilor frigorifice cu comprimare mecanică de vapori 65

1.10.1 5.2.1. Instalații cu compresor cu piston, de capacitate frigorifică mică 65

1.10.1.1 5.2.1.1. Instalații cu un singur spațiu răcit la temperaturi ale aerului răcit mai mari decât 0 °C 65

1.10.1.2 5.2.1.2. Instalații pentru răcirea lichidelor 71

1.10.1.3 5.2.1.3. Instalații cu un singur spațiu răcit la temperaturi ale aerului mai mici decât 0 °C 71

1.10.1.4 5.2.1.4. Instalații cu mai multe spații răcite 74

1.10.2 5.2.2. Instalații cu compresor cu piston, de capacitate frigorifică medie și mare 79

1.11 5.7 Automatizarea pompelor de căldură 79

1.11.1 5.7.1. Particularități ale automatizării pompelor de, căldură 79

1.11.2 5.7.2. Exemple de automatizare a pompelor de căldură 80

1.12 Anexe 83

1.12.1 Simboluri utilizate în schemele de instalații frigorifice 83

1.12.2 Simboluri utilizate în schemele electrice și de automatizare 85

1.13 Bibliografie 86

3. Echipamentul de automatizare a IF pg. 224

3.3. Echipamentul de automatizare specializat pentru instalații frigorifice

p224 sau sudură, bobina trebuie demontată în prealabil, pentru a nu fi deteriorată de căldură.

întreținerea constă în demontarea periodică a robinetului și curățarea Iui dând atenție deosebită curățirii orificiilor de egalizare a presiunilor, situate în membrană, în piston sau în corpul robinetului, precum și a armăturii mobile și a tubului de ghidaj.

3.3.3. Robinete cu comandă pilot

În instalațiile frigorifice au căpătat o largă răspândire elementele execuție sub formă de robinete cu comandă pilot în care are loc amplificarea semnalului de comandă, folosindu-se în acest scop energia mediului reglat. Ele se utilizează atât ca elemente constructive distincte, cât și încorporate în regulatoarele cu acțiune indirectă și se mai numesc robinete pilotate sau robinete cu servocomandă.

Fig. 3.88. Robinet cu comandă pilot acționat prin presiune:
a – schema constructivă; b- graficul variației presiunilor;
1 – robinet pilot; 2 – corpul robinetului; 3 – ventil; 4,7 – orificii calibrate; 5 – resort; 6 – piston; 8 – conductă pilot; p1, …, p4 – presiuni; u – gradul de deschidere a robinetului pilot.

În fig. 3.88, a este reprezentată schema de principiu a unui sistem format din robinetul pilot 1 și robinetul cu comandă pilot 2. Acesta, la rândul său conține ventilul principal 3, acționat de pistonul 8, care este supus diferenței de presiune p = p2 – p3. Fluidul de deasupra pistonului poate trece prin orificiul 7 in camera situată sub acesta, iar de aici prin orificiul 4, la ieșirea robinetului. Graficul variației presiunilor în funcție de mărimea de comandă u, care reprezintă deplasarea ventilului robinetului pilot, este dată de fig. 3.88, b. Dacă robinetul pilot este complet închis (U = 0), presiunile p2, p3 și p4 se egalizează ca urmare a scurgerii fluidului prin orificiile 4 și 7. Dacă se deschide ventilul robinetului pilot, lichidul din conducta de intrare cu presiunea p1 trece prin acest ventil în camera de deasupra pistonului, cu presiunea p2, de aici trece prin orificiul 7 în camera de sub piston, cu presiunea p3 și apoi prin orificiul 4, la ieșirea robinetului cu presiunea p4. Datorită căderilor de presiune din ventilul pilot și în orificiile 4 și 7, între cele patru presiuni se stabilește relația:

p1 > p2 > p3 > p4 (3 54)]

Datorită diferenței de presiune p = p2 – p3, resortul 5 este comprimat și ventilul principal 3 se deschide. Deplasarea ventilului 3 este cu atât mai mare, cu cât este mai mare p, deci este funcție de deschiderea u a ventilului pilot. Totodată, datorită căderilor de presiune în conducta pe care este montat robinetul 2, are loc o scădere a presiunii p1 înaintea robinetului și o creștere a presiunii p4 după robinet. Pentru ca sistemul să funcționeze, este necesar ca în poziția complet deschis, când u = umax, căderea de presiune pe robinetul principal p’ să îndeplinească condiția:

p'min = p1min – p4max > pmax (3.55)

unde pmax = p2max – p3max este diferența de presiune care trebuie să acționeze asupra pistonului 6 pentru a menține ventilul 3 complet deschis. Căderea de presiune minimă necesară pentru a se asigura deschiderea completă a robinetului depinde de construcția acestuia (în special de aria pistonului și de rigiditatea resortului), fiind în general de 0,05…0,25 bar.

Robinetul pilot 1 poate fi un robinet electromagnetic sau un regulator cu acțiune continuă, realizat constructiv sub forma unui robinet acționat direct de detector, deci asemănător cu un regulator cu acțiune directă.

Un exemplu tipic de robinet cu comandă pilot este robinetul PM1 fabricat de firma Danfoss. Acest robinet pilotat funcționează după principiul celui din fig. 3.88, dar robinetul pilot se montează prin înșurubare, în orificiul filetat situat în corpul robinetului principal.

Fig. 3.89. Robinet cu comandă pilot acționat prin depresiune:
1 – robinet pilot; 2 – resort; 3 – piston; 4 – ventil; 5, 6 – orificii calibrate; p1, … p5 – presiuni.

Se pot utiliza și robinete cu comandă pilot, de tipul celui din fig. 3.89, la care pistonul este acționat prin depresiune. În acest caz, conducta pe care este montat robinetul pilot 1 se leagă la un punct al instalației frigorifice, unde presiunea p5 este mai mică decât presiunea p4 de la ieșirea robinetului principal. De exemplu, robinetul principal se găsește pe o conductă de înaltă presiune, în ce p6 este presiunea de aspirație. Când robinetul pilot este deschis, fluidul cu presiunea p4 trece prin orificiul 5 în camera de sub piston cu presiunea p2, iar de aici prin orificiul 6 în camera de deasupra pistonului, cu presiunea p3. Între presiuni se stabilesc relațiile:

p4 > p2 > p3 > p5 (3.56)

și pistonul 3 se deplasează în sus, comprimând resortul 2 și deschizând ventilul 4. Avantajul acestui tip de robinet este că nu necesită o cădere de presiune între intrare și ieșire funcționează chiar dacă p2 – p4, iar el nu poate fi folosit pe conductele de joasă presiune.

Se pot realiza și variante normal deschise ale robinetelor din fig. 3.88 și fig. 3.89, la care ventilul principal este menținut deschis atunci când robinetul este închis și se închide atunci când se deschide robinetul pilot.

Alegerea din catalog a tipului și diametrului nominal al robinetelor de comandă pilot se face luând în considerare scopul utilizării, natura fluidului, debitul și căderea de presiune pe robinet.

În cazul conductelor de agent frigorific, lichid sau sub formă de vapori, pentru alegerea robinetului se dau de obicei tabele cu capacitatea frigorifică a fluidului în condiții standard de ciclu, funcție de căderea de presiune pe robinet indicându-se eventual și factorii de corecție pentru condiții de funcționare nestandard.

La utilizarea robinetelor montate conform schemei din fig. 3.88, trebuie avut în vedere ca, atunci când ventilul este complet deschis, căderea de presiune pe robinet să nu coboare sub valoarea minimă necesară pentru a-l menține în această poziție.

Montarea robinetelor pilot se face cu axul de deplasare a pistonului în poziție verticală și respectând sensul de trecere a fluidului indicat prin săgeata de pe corp.

Întreținerea se face prin demontare periodică și curățarea de impurități a filtrului, pieselor mobile și orificiilor de egalizare a presiunii.

3.3.4. Regulatoare cu acțiune continuă

Regulatoarele cu acțiune continuă, sunt regulatoare automate cu acțiune directă sau indirectă, la care organul de reglare poate ocupa orice poziție între complet închis și complet deschis. Cele mai multe dintre regulatoarele continue specializate folosite în tehnica frigului sunt de tip P (proporțional).

În instalațiile frigorifice se folosesc regulatoare specializate continue de temperatură, de presiune, de nivel și de supraîncălzire. Ele pot fi realizate constructiv fie sub forma unui singur dispozitiv, care conține detectorul, regulatorul propriu-zis și robinetul de reglare, sau sub forma unui sistem format dintr-un robinet cu comandă pilot și un robinet pilot care realizează funcția de reglare corespunzătoare.

Fiecare tip de regulator specializat are o destinație precisă, de exemplu reglarea presiunii sau temperaturii de vaporizare , reglarea presiunii de condensare etc. Având în vedere diversitatea mare a acestor aparate, în continuare vor fi prezentate numai principalele tipuri, în scopul de a ilustra principiile constructive și de funcționare și modul de utilizare.

3.3.4.1. Robinete de laminare termostatice

Robinetele de laminare termostatice sunt utilaje pentru reglarea automată a supraîncălzirii vaporilor de agent frigorific la ieșirea din vaporizator 2.3.5.). Ele sunt deci, de fapt, regulatoare de supraîncălzire specializate, cu acțiune continuă, destinația lor fiind să mențină la valoare constantă diferența temperatura vaporilor supraîncălziți, care ies din vaporizator, și temperatura de vaporizare. Se folosesc în special pentru reglarea alimentării cu agent frigorific a vaporizatoarelor care nu au prevăzute separatoare de lichid.

După modul în care se detectează gradul de supraîncălzire se deosebesc trei tipuri de robinete termostatice:

cu un singur bulb și egalizare internă;

cu un singur bulb și egalizare externă;

cu două bulburi.

Bulbul împreună cu membrana montată în corpul robinetului și cu tubul capilar care le unește formează un detector de temperatură cu vapori saturați: v. pct. 3.2.2.2. și fig. 3.15).

În timpul funcționării robinetului termostatic, sistemul termostatic este încărcat, de obicei, cu o foarte mică cantitate de lichid localizată în bulb, în restul sistemului termostatic fiind vapori saturați. Robinetele termostatice, al căror sistem termostatic este astfel încărcat sunt denumite robinete termostatice cu încărcătură de vapori, spre deosebire de cele încărcate cu o cantitate mai mare de lichid, vapori saturați existând numai în bulb (în cazul robinetelor la care bulbul este montat mai jos decât detectorul de presiune) sau într-o mică parte a bulbului și în restul sistemului termostatic (în cazul robinetelor la care bulbul este montat mai sus decât detectorul de presiune). Aceste robinete se numesc robinete termostatice cu încărcătură parțială.

Firma Danfoss produce robinete de laminare termostatică cu un nou tip de încărcătură denumită încărcătură cu balast, la care cantitatea de lichid este mult redusă chiar în raport cu tipul cu încărcătură de vapori și care oferă o serie de avantaje.

Cele mai răspândite robinete de laminare termostatice sunt cele cu un singur bulb, cele cu două bulburi fiind folosite numai la instalațiile frigorifice pentru temperaturi foarte scăzute.

În fig. 3.90 sunt ilustrate principiile de funcționare ale celor trei tipuri de regulatoare de supraîncălzire a vaporilor menționate mai sus. În fig. 3.90, a este reprezentat un vaporizator prevăzut cu robinet de laminare termostatic cu egalizare internă.

Fig. 3.90. Robinete de laminare termostatice:
a – cu egalizare internă; b – cu egalizare externă; c – cu două bulburi;
1 – bulb; 2 – tub 1 capilar; 3 – membrană; 4 – resort; 5 – ventil; 6 – vaporizator; 7 – conductă de egalizare externă; 8 – bulb secundar.

Bulbul 1 este un mic tub de metal care conține o anumită cantitate de agent frigorific de aceeași compoziție cu a celui din vaporizator. Bulbul este montat astfel încât peretele lui atinge conducta de ieșire din vaporizatorul 6. In consecință, temperatura t2 a bulbului este practic egală cu temperatura t2' a vaporilor care ies din vaporizator. Lichidul din bulb se vaporizează parțial, astfel ca în bulb se stabilește o presiune p2, de echilibru, corespunzătoare temperaturii t2. Această presiune se transmite prin tubul capilar 2 deasupra membranei 3. Agentul frigorific lichid cu presiunea p0 și temperatura t0 intră în robinetul de laminare și se laminează în ventilul 5 până la presiunea p1 cu care intră în vaporizator. Acestei presiuni îi corespunde temperatura de vaporizare t1 Asupra membranei 3 acționează deci diferența de presiune p' = p2' – p1 corespunzătoare diferenței de temperaturi t = t2' – t1 care este aproximativ egală cu supraîncălzirea vaporilor de agent frigorific t = t2 – t1. Se spune că robinetul termostatic este prevăzut cu egalizare internă deoarece egalizarea dintre presiunea de sub membrana 3 și presiunea de la intrarea în vaporizator se face printr-un canal situat în interiorul corpului robinetului.

Diferența de presiune p’, care acționează asupra membranei, dezvoltă o forță care deformează resortul 4 și deschide ventilul de laminare 5. Dacă supraîncălzirea vaporilor este mică, diferența de presiune corespunzătoare p’ este mică și ventilul 5 este complet închis. Când supraîncălzirea vaporilor care ies din vaporizator crește, crește și diferența de presiune p’ și ventilul 5 se deschide, permițând agentului frigorific să intre în vaporizator. Debitul de agent frigorific crește cu creșterea diferenței de presiune p’, până la deschiderea completă a robinetului. Având în vedere că supraîncălzirea vaporilor crește atunci când scade cantitatea de agent frigorific existent în vaporizator, se spune că robinetul de laminare termostatic servește pentru reglarea alimentării vaporizatorului.

Se remarcă că între temperaturile și respectiv presiunile din vaporizator se stabilesc următoarele relații:

a) ca urmare a supraîncălzirii vaporilor, temperatura acestora la ieșirea din vaporizator este mai mare decât cea de după robinetul de laminare, deci:

t2' t2 > t1 și p2' > p1 (3.57)

b) ca urmare a pierderilor de presiune în vaporizator, presiunea agentului frigorific la ieșirea din vaporizator p2 este mai mică decât presiunea p1 de după ventilul de laminare.

Robinetele de laminare termostatice cu egalizare internă se utilizează la vaporizatoarele la care căderea de presiune p = p1 – p2 este mică. Se recomandă ca valoarea căderii de presiune p să nu depășească 0,18 bar la temperaturi de vaporizare de 0…10 °C și 0,1 bar la temperaturi de vaporizare de -15…-5 °C. Dacă pe vaporizator au loc căderi de presiune superioare celor menționate, se recomandă folosirea robinetelor de laminare termostatice cu egalizare externă (fig. 3.90, b). În acest caz, camera de sub membrana 3 este pusă în legătură, prin conducta de egalizare 7, cu presiunea agentului frigorific de la ieșirea vaporizatorului. În consecință, diferența de presiune care acționează asupra membranei 3, reprezintă mult mai corect gradul de supraîncălzire a vaporilor la ieșirea din vaporizator, decât în cazul robinetelor termostatice cu egalizare internă.

În cazul vaporizatoarelor pentru temperaturi foarte scăzute, utilizarea robinetelor de laminare termostatice cu termosistemul umplut cu același agent ca cel din vaporizator nu mai este practic posibilă, deoarece sensibilitatea termosistemului, în acest caz, este foarte mică. De exemplu, pentru freonul R12 variația presiunii de saturație a vaporilor cu temperatura este de 0,13 bar/grad la 10 °C și numai 0,045 bar/grad la -30 °C. În consecință, la temperaturi foarte joase, se utilizează robinete de laminare al căror termosistem se umple cu un agent diferit de cel din instalația frigorifică, dar astfel ales, încât să asigure o bună sensibilitate la temperatura respectivă. În acest caz, însă, este necesar să se folosească două bulburi (fig. 3.90, c), unul servind ca detector al temperaturii vaporilor supraîncălziți de la ieșirea vaporizatorului, iar celălalt – ca detector al temperaturii de vaporizare. Pentru îmbunătățirea sensibilității, uneori se folosește un alt agent de umplere a termosistemului decât cel din vaporizator, chiar și în cazul robinetelor de laminare termostatice cu un singur bulb.

Cel mai frecvent, robinetele de laminare termostatice sunt prevăzute cu termosisteme umplute cu vapori, care au următoarele avantaje:

dacă temperatura bulbului este mult mai ridicată decât la funcționarea normală (de exemplu în timpul transportului sau în cazul în care instalația frigorifică nu funcționează), datorită cantității foarte mici de agent din termosistem, presiunea din interiorul acesteia nu crește în mod exagerat și deci nu pune în pericol membrana;

dacă temperatura de vaporizare este mare (de exemplu la pornirea instalației frigorifice după o staționare mai îndelungată), robinetul de laminare nu se deschide deoarece întreaga cantitate de lichid din termosistem este deja vaporizată. Robinetul începe să deschidă numai după ce temperatura de supraîncălzire la ieșirea din vaporizator a scăzut sub o anumită valoare limita, adică atunci când presiunea de vaporizare scade sub o anumită valoare denumită “Maximum Operation Pressure" (MOP). În consecință, compresorul este protejat împotriva supraîncălzirii la pornire;

în timpul decongelării vaporizatoarelor răcitoare de aer și în timpul când instalația frigorifică nu funcționează, robinetul de laminare nu se deschidă deși temperatura bulbului este ridicată.

Se utilizează totuși și robinetele de laminare cu termosistemul umplut cu lichid și vapori, în special atunci când este necesar ca robinetul să fie plasat mai jos decât bulbul.

În fig. 3.91 este dat un exemplu de realizare constructivă a unui robind de laminare termostatic cu egalizare internă, care funcționează ca un regulator de supraîncălzire cu acțiune directă. Bulbul 1 este legat prin tubul capilar 2 cu camera E situată deasupra membranei 3. De la membrana 3, prin tijele 4, forța se transmite la suportul 7 care se ghidează în corpul 5 al robinetului și servește la deplasarea ventilului 6. Asupra suportului 7 acționează și resortul 8, care poate fi comprimat cu șurubul 9, închis cu capacul 10. Agentul frigorific lichid intră prin canalul A și trece în canalul de ieșire B prin orificiul de laminare obturat de ventilul 6. Presiunea vaporilor din canalul B se transmite în camera D, situată sub membrană, prin canalul de egalizare C. Valoarea prescrisă a supraîncălzirii vaporilor se impune prin rotirea șurubului 9. Precizăm că suportul 7 nu acționează ca un piston, deoarece, ca urmare a existenței unor orificii, presiunea de sub el este aceeași cu presiunea de deasupra. În cazul robinetelor de laminare termostatice cu egalizare externă, schema constructivă este asemănătoare cu cea din fig. 3.91, dar canalul de egalizare C lipsește, fiind înlocuit printr-un orificiu cu niplu, care face legătura dintre camera de sub membrană D și conducta de egalizare din exterior.

Fig.3.91. Robinet de laminare termostatic cu acțiune directă, cu egalizare internă:
1 – bulb; 2 – tub capilar; 3 – burduf; 4 – tijă; 5 – corpul robinetului; 6 – ventil; 7 – suport; 8 – resort; 9 – șurub; 10 – capac.

Robinetele de laminare termostatice realizate după principiul regulatoarelor cu acțiune directă se folosesc pentru vaporizatoare cu puteri frigorifice relativ mici (sub 50 kW, în condiții uzuale de funcționare). La puteri frigorifice mai mari (50…2000 kW pe un vaporizator) se folosesc regulatoare de supraîncălzire cu acțiune indirectă. Ca de exemplu, în fig. 3.92 este reprezentată o secțiune prin robinetul de laminare termostatic cu egalizare externă PHT-85, fabricat de firma Danfoss. Presiunea vaporilor din bulb acționează asupra membranei b1b, sub care, prin canalul de egalizare b5b, se introduc vaporii din conducta de egalizare externă. Valoarea prescrisă a supraîncălzirii vaporilor ajustează cu ajutorul axului 4 prevăzut ta capătul din dreapta cu o roată dințată, care rotește piesa filetată comprimând astfel resortul de sub membrană. Ansamblul robinetului pilot se fixează în capacul robinetului principal prin piesa 2. În corpul robinetului principal 3 se găsește cilindrul 7. in care se deplasează pistonul care acționează ventilul principal 9.

Modul de funcționare este similar cu cel al robinetelor cu comandă pilot descris în §.3.3.3. Agentul frigorific din conducta de intrare A trece în spațiul de sub piston prin canalul B, iar de aici trece deasupra pistonului prin orificiul de egalizare C. Dacă ventilul pilot este închis, presiunile pe cele două fețe ale pistonului sunt egale, iar pistonul este deplasat în jos sub acțiunea resortului 8 astfel că ventilul principal 9 este închis. Dacă ventilul pilot se deschide, fluidul de deasupra pistonului trece prin ventil în canalul 6, care este pus în legătură cu porțiunea inițială a conductei vaporizatorului. În consecință, presiunea deasupra pistonului scade, iar acesta este deplasat în sus deschizând ventilul principal 9.

Fig. 3.92. Robinet de laminare termostatic cu servocomandă PHT Danfoss:
1 – membrană; 2 – piesă de fixare a robinetului pilot; 3 – corpul robinetului principal; 4 – ax; 5 – canal de egalizare; 6 – canal de legătură cu porțiunea inițială a conductei vaporizatorului; 7 – cilindru; 8 – resort; 9 – ventil principal.

Alegerea din catalog a robinetelor de laminare termostatice se face ținând seama de natura agentului frigorific, capacitatea frigorifică a vaporizatorului, temperatura de vaporizare, căderea de presiune pe robinetul de laminare și diferența de presiune între intrarea și ieșirea vaporizatorului (ultima influențând alegerea între egalizarea internă și cea externă). La stabilizarea căderii de presiune pe robinetul de laminare se iau în considerație atât presiunile de condensare și de vaporizare, cât și căderile de presiune din conducta de agent lichid care alimentează vaporizatorul. Atât teoretic, cât și practic s-a constatat faptul că, pentru a se obține un randament optim al vaporizatorului, este esențială alegerea corectă a robinetului de laminare.

Montarea robinetelor de laminare termostatice se face ținând seama de indicațiile date de furnizor. Astfel, robinetele cu termosistem umplut cu vapori se montează astfel încât bulbul să fie situat mai jos decât robinetul, în timp ce robinetele cu termosistem umplut cu lichid și vapori și cele cu absorbție pot fi montate în orice poziție. Robinetele de laminare cu egalizare externă pot fi montate numai cu conducta de egalizare racordată la ieșirea vaporizatorului, în aval de bulb (fig. 3.90, b). Bulbul trebuie montat astfel încât să adere bine la suprafața conductei de ieșire a vaporizatorului, având grijă să nu fie plasat în dreptul unei pungi de lichid, în vecinătatea unor piese metalice masive, sau în locuri unde este supus unor influențe false, de exemplu în curentul de aer de la ventilator. Bulbul se plasează de preferință pe o conductă orizontală și se strânge cu o brățară. În cazul conductelor verticale, bulbul se plasează cu tubul capilar orientat în sus. Capacitatea frigorifică a robinetului poate fi ajustată între anumite limite prin schimbarea diametrului orificiului de laminare, în cazul în care furnizorul oferă piese cu orificii de schimb.

La vaporizatoarele utilizate pentru răcirea apei sau agenților intermediari, robinetul de laminare se montează în afara bazinului de răcire, iar bulbul poate fi montat pe conducta de vapori în interiorul acestuia, dar deasupra nivelului lichidului.

În cazul vaporizatoarelor cu mai multe secțiuni paralele, cu rezistențe hidraulice egale, la ieșirea robinetului de laminare, se montează un distribuitor de agent frigorific, care are rolul de a distribui agentul în mod uniform pe toate trecerile paralele (fig. 3.93): Distribuitoarele se procură de obicei de la aceiași furnizori care oferă robinetele de laminare. Ele se folosesc numai cu robinete cu egalizare externă, iar la alegerea acestora se ține seama și de căderea de presiune în distribuitor. Trebuie avut în vedere ca rezistențele hidraulice ale tuturor secțiunilor paralele ale vaporizatorului să fie egale între ele, iar condițiile de schimb de căldură să fie identice. În acest scop, conductele de distribuție 6 trebuie să aibă toate aceeași lungime, iar aerul să circule prin vaporizator în sens longitudinal (în sensul săgeții din fig. 3.93). În cazul circulației aerului pe direcția transversală, temperatura acestuia ar fi diferită de ia o secțiune la alta și deci condițiile de schimb de căldură nu ar mai fi uniforme, ceea ce ar afecta uniformitatea distribuirii agentului frigorific.

Reglarea gradului de supraîncălzire a vaporilor se face prin rotirea tijei de reglaj, astfel ca ventilul de laminare să înceapă să se deschidă atunci când temperatura vaporilor supraîncălziți la ieșire din vaporizator (în locul în care este plasat bulbul) este cu 4 °C mai ridicată decât temperatura agentului din zona de vaporizare. În aceste condiții, temperatura la care ventilul este complet deschis depinde de caracteristicile constructive ale regulatorului și de temperatura de vaporizare, supraîncălzirea maximă fiind în general de 7…8 °C.

Fig. 3.93. Vaporizator cu robinet de laminare termostatic și distribuitor de agent frigorific
1 – bulb; 2 – conductă de egalizare; 3 – colector de vapori; 4 – robinet de laminarei termostatic; 5 – distribuitor de lichid; 6 – conducte de distribuție; 7 – vaporizator.

Este posibil ca, datorită întârzierilor din sistemul de reglare automată a supraîncălzirii vaporilor, reglarea să fie instabilă, ceea ce se manifestă prin apariția unor oscilații ale supraîncălzirii și ale presiunii de vaporizare, cu perioada de ordinul minutelor. Pentru a evita acest fenomen trebuie ajustată referința robinetului de laminare termostatic astfel încât deschiderea ventilului să înceapă la o temperatură mai ridicată (se mărește valoarea prescrisă a gradului de supraîncălzire). Această ajustare se face foarte lent, cu pauze de câteva minute între etapele succesive, repetând operația până se constată că oscilațiile supraîncălzirii vaporilor au dispărut. Dacă, procedând în acest mod nu se reușește eliminarea oscilațiilor, înseamnă că robinetul de laminare are capacitate prea mare pentru vaporizatorul respectiv și deci trebuie micșorat orificiul de laminare sau înlocuit întregul robinet.

Pentru ajustare este recomandabil să se folosească un termometru diferențial sau două termometre, dintre care unul să măsoare temperatura de vaporizare, iar celălalt temperatura vaporilor supraîncălziți.

Întreținere. Robinetul de laminare și în special bulbul și tubul capilar trebuie protejate de loviri sau îndoiri. Robinetul trebuie periodic curățat impurități. Dacă se constată lovituri în compresor în timpul funcționării înseamnă că supraîncălzirea vaporilor este prea mică și deci bulbul este prost montat (este plasat într-un loc cu temperatură mai ridicată decât a vaporilor), sau referința este ajustată pentru o supraîncălzire mică, sau robinetul de laminare este de capacitate prea mare. Dacă supraîncălzirea vaporilor este prea mare înseamnă că bulbul este amplasat într-un loc cu temperatura prea coborâtă (în dreptul unei pungi de lichid etc.) sau referința pentru supraîncălzire este ajustată la o valoare prea ridicată, sau conducta de egalizare este prost racordată, sau robinetul de laminare este de capacitate prea mică ori obturat cu impurități, sau termosistemul și-a pierdut etanșeitatea, sau cantitatea de agent frigorific w instalație este prea mică. Dacă apar astfel de defecțiuni, se va remedia defecțiunea sau se va înlocui robinetul. Elemente suplimentare privind modul de montare, de detectare a defectelor și de ajustare a robinetelor de laminare termostatice sunt redate în cataloagele și notele tehnice ale firmelor producătoare.

3.3.4.2. Robinete de laminare presostatice – NU

Robinetele de laminare presostatice sunt dispozitive de laminare a agentului frigorific lichid către vaporizator prin care se realizează o reglare a presiunii de vaporizare.

Din punct de vedere constructiv robinetul de laminare presostatic este un robinet regulator de presiune în aval. El cuprinde în principal (v. fig. 3.94) un ventil 3 al cărui poziție față de scaunul său este determinată de rezultanta dintre forțele determinate de presiunea de vaporizare asupra membranei elastice 6, de resortul principal 2 și de resortul de ajustare 4

fig. 3,94. Robinet de laminare presostatic:
1 – agent frigorific lichid; 2 – resort principal; 3 – ventil; 4 – resort de ajustare; 5- șurub pentru ajustarea presiunii de vaporizare de referință; 6 – membrană; 7- corpul robinetului; 8 – agent frigorific către vaporizator

Atunci când instalația frigorifică nu funcționează, robinetul de laminare este închis. La pornirea compresorului, presiunea de vaporizare scade. Forța dezvoltată de resortul de ajustare 4 devine mai mare decât suma dintre forțele dezvoltate de resortul principal 2 și cea datorată presiunii de vaporizare care apasă pe membrana elastică 6. Ventilul 3 se deplasează în jos și începe să deschidă calea agentului frigorific lichid dinspre condensator Deoarece debitul masic de agent frigorific care trece prin robinet este mai mare decât cel vaporizat și aspirat de compresor, presiunea de vaporizare începe să crească. Forța dezvoltată de presiunea de vaporizare devine din ce în ce mai mare, ceea ce face ca ventilul să fie deplasat în sus începând să micșoreze secțiunea de trecere a agentului frigorific lichid către vaporizator

Valoarea de referință a presiunii de vaporizare poate fi reglată prin rotirea șurubului de ajustare 5 care acționează asupra resortului 4.

Robinetele de laminare presostatice sunt utilizate rareori și numai în cazul instalațiilor frigorifice de capacitate frigorifică mică și cu sarcină frigorifica constantă. Ele prezintă dezavantajul major de a funcționa independent gradul de umplere cu agent frigorific lichid a vaporizatorului. Astfel, dacă se produce o mărire bruscă a sarcinii frigorifice, robinetul de reglare presostatic poate determina o umplere exagerată cu agent lichid a vaporizatorului, ceea ce poate conduce la aspirația de lichid în compresor.

3.3.4.3. Tuburi capilare

Tuburile capilare sunt conducte cu diametre foarte mici și cu lungimi convenabil dimensionate prin care se realizează laminarea agentului frigorific lichid către vaporizator. Ele sunt utilizate în instalații frigorifice de mică capacitate frigorifică în care încărcătura cu agent frigorific este de ordinul câtorva sute de grame așa cum este cazul frigiderelor casnice.

Denumirea de tub capilar este improprie deoarece în funcționat acestuia nu intervine nici un fenomen de capilaritate.

Tubul capilar este realizat și montat astfel încât să se asigure un schimb intern de căldură între agentul frigorific lichid în curs de laminare și vaporii reci de agent care părăsesc vaporizatorul.

La oprirea compresorului, presiunile din instalație se egalizează, ceea ce micșorează cuplul de pornire a motorului compresorului.

Tubul capilar oferă ca avantaje: ieftin, fiabil (uzura este practic nulă deoarece nu are nici o piesă în mișcare) și permite realizarea unui oral frigorific complet ermetic.

În același timp, însă, tubul capilar prezintă următoarele dezavantaje:

consumul de energie electrică raportat la o aceeași putere frigorifică este mai mare cu 5…7 % în raport cu cazul utilizării robinetului de laminai termostatic;

este pretabil doar la instalații de mică capacitate frigorifică și cu sarcină termică stabilă;

dimensionarea este dificilă, ceea ce necesită ca stabilirea diametrului și lungimii să se facă experimental, prin încercări.

3.3.4.4. Regulatoare de nivel cu acțiune continuă

Regulatoarele de nivel servesc pentru a menține constant nivel lichidului în separator-acumulatoare, separatoare de lichid, butelii intermedia și alte aparate în care se acumulează lichid. În instalațiile frigorifice se utilizează regulatoare de nivel termostatice și cu flotor.

Regulatorul de nivel termostatic cu acțiune continuă este, sub aspect constructiv, un robinet de laminare termostatic cu egalizare externă, cu acțiune directă sau cu servocomandă (de tipul celor descrise în paragraful anterior), al cărui bulb este montat într-un tub prevăzut cu încălzire electrică și introdus în recipientul în care se reglează nivelul. Un exemplu tipic este regulatorul de nivel tip TEVA, produs de firma Danfoss.

Fig. 3.95. Sistem de reglare automată a nivelului într-un separator lichid cu regulator de nivel termostatic:
1 – robinet de laminare termostatic; 2 – tub capilar, 3 – conductori electrici; 4 – detector de temperatură; 5 – separator de lichid; 6 – conductă de egalizare.

În fig. 3.95 este prezentat un astfel de regulator de nivel, utilizat pentru alimentarea cu agent frigorific lichid a unui separator de lichid. Robinetul de laminare termostatic 1 este montat pe conducta de agent lichid și este unit prin tubul capilar 2 cu bulbul situat în tubul protector 4, amplasat în separatorul 5 la nivelul la care trebuie menținut lichidul. În tubul 4, în afară de bulb, se găsește și o rezistență electrică de încălzire, alimentată prin conductoarele 3 de la o sursă cu tensiunea mică. Conducta de egalizare 6 este racordată la conducta de aspirație a vaporilor. Dacă nivelul lichidului din separator este mai coborât decât cel la care este plasat detectorul 4, bulbul se încălzește și presiunea de vapori din interiorul lui crește, iar robinetul de laminare se deschide, permițând intrarea agentului frigorific în separator. Dacă nivelul lichidului crește ajungând până la detectorul 4, datorită răcirii intense, temperatura bulbului scade, deci scade și presiunea de vapori din interior și robinetul de laminare 1 se închide. Detectorul trebuie plasat astfel, încât să fie protejat de jetul de amestec lichid-vapori care iese din conducta de alimentare cu agent frigorific, deoarece răcirea produsă de acesta ar introduce un semnal fals, ca și când nivelul lichidului ar fi ridicat.

Dacă instalația frigorifică este prevăzută cu sistem de decongelare cu vapori calzi de agent frigorific, aceștia vor încălzi detectorul 4 și vor produce deschiderea robinetului 1. Pentru a se evita intrarea agentului lichid în separator în timpul decongelării, în amonte de robinetul de laminare 1 se montează, în astfel de situații, un robinet electromagnetic.

Rezistența de încălzire a detectorului 4 se leagă la circuitul de alimentare astfel încât să fie scoasă de sub tensiune când compresorul este oprit Dacă regulatorul de nivel nu funcționează, trebuie verificat dacă arcuitul de alimentare al rezistenței electrice nu este întrerupt, sau dacă termosistemul robinetului de alimentare nu și-a pierdut etanșeitatea ca urmare a fisurării bulbului, capilarului sau membranei.

Alegerea din catalog și întreținerea regulatoarelor de nivel termostatice se face ca și pentru robinetele de laminare termostatice.

Regulatoarele de nivel cu flotor funcționează după principiul ilustrat anterior în fig. 3.93, putând fi cu acțiune directă sau cu acțiune indirectă.

În instalațiile frigorifice se folosesc atât regulatoare de nivel cu flotor de joasă presiune, cât și de înaltă presiune. În primul caz recipientul în cărei reglează nivelul se găsește în aval față de robinetul de reglare (în partea de joasă presiune), iar în al doilea caz în amonte.

În fig. 3.96 este reprezentat un sistem de reglare a nivelului cu regulai cu flotor cu acțiune directă, de joasă presiune. Nivelul lichidului din recipientul (în cazul de față în separator de lichid) este același cu nivelul lichidului. În corpul regulatorului 3, ca urmare a acțiunii principiului vaselor comunicante. În acest scop partea inferioară a corpului regulatorului este pusă în legătură cu spațiul ocupat de lichid a recipientului, prin conducta 7, iar partea superioară a regulatorului este legată de spațiul de vapori al recipientului prin conducta 2, care servește la egalizarea presiunilor. Flotorul 6 acționează asupra ventilului de laminare 5 printr-un sistem de pârghii.

Fig. 3.96. Sistem de reglare automată a nivelului într-un separator de lichid cu 1 regulator de nivel cu flotor, de joasă presiune, cu acțiune directă:
1 – separator de lichid; 2, 7 – conducte de legătură; 3 – corpul regulatorului; 4 – conductă de alimentare cu agent frigorific lichid; 5 – ventil; 6 – flotor.

Dacă nivelul lichidului din recipientul 1 crește, în mod corespunzi! crește și nivelul lichidului în corpul regulatorului 3, iar flotorul 6 urcă, deplasând spre stânga ventilul 5 și reducând astfel debitul de agent frigorific care intră prin conducta 4. Invers, dacă nivelul scade, ventilul 5 se deschide și debitul de agent frigorific crește. Din corpul regulatorului, agentul lichid trece în separator prin conducta 7. Remarcăm făptui că, fiind realizat după această schemă constructivă, regulatorul este etanș, întrucât întregul mecanism flotor-ventil se găsește în interiorul corpului regulatorului 3.

în fig. 3.97 este reprezentat un sistem de reglare a nivelului, de joasă presiune, cu acțiune indirectă. Pentru reglarea nivelului în recipientul 1 (separator de lichid) se utilizează sistemul format din robinetul de laminare cu servocomandă 4 și robinetul pilot cu flotor 2. Robinetul pilot este construit după aceeași schemă ca regulatorul de nivel cu acțiune directă, dar are un orificiu de trecere mic, pus în legătură cu conducta pilot 3.

Fig. 3.97. Sistem de reglare automată a nivelului într-un separator de lichid cu regulator de nivel cu flotor de joasă presiune, cu acțiune indirectă:
1 – separator de lichid; 2 – corpul regulatorului; 3 – conductă pilot; 4 – robinet de laminare cu servocomandă, 5 – resort; 6 – piston; 7 – conductă de alimentare cu agent frigorific lichid; 8 – ventil; 9 – orificiu calibrat; 10,11 – conducte de legătură.

Dacă robinetul pilot este închis, presiunea de deasupra pistonului 6 devine egală cu cea de dedesubtul acestuia, datorită existenței orificiului calibrat 9, iar ventilul de laminare 8 este închis sub acțiunea resortului 5. Dacă nivelul lichidului în recipientul 1 scade, robinetul pilot se deschide și presiunea deasupra pistonului 6 scade, astfel că ventilul 8 se deschide, iar agentul lichid din conducta 7 trece prin ventilul de laminare și prin conducta 10, intrând în recipientul 1.

După acest principiu sunt realizate de exemplu regulatoarele de nivel cu flotor produse de firma Danfoss (formate din robinetul pilot SV și robinetul de laminare cu servocomandă PMFL).

Fig. 3.98. Sistem de reglare automată a nivelului într-un rezervor de lichid, cu 1 regulator cu flotor de înaltă presiune, cu acțiune indirectă:
1 – rezervor de lichid; 2 – robinet cu flotor pilot; 3 – conductă pilot; 4 – piston; 5, 7 – orificii calibrate; 6 – resort; 8 – ventilul robinetului.

În fig. 3.98 este reprezentat un sistem de reglare a nivelului cu regulator cu flotor de înaltă presiune, cu acțiune indirectă. Rezervorul 1, în care se menține nivelul lichidului constant, este situat în amonte față de robinetul de reglare. Robinetul pilot cu flotor 2 este astfel montat încât ventilul acestuia se deschide atunci când nivelul lichidului crește. Dacă nivelul lichidului este scăzut și deci robinetul pilot este închis, presiunile care acționează pe ambele fețe ale pistonului 4 sunt egale între ele și egale cu presiunea joasă din conducta de ieșire, datorită prezenței orificiilor de egalizare 5 și 7. În consecință, sub acțiunea resortului 6, ventilul de laminare 8 este închis. Dacă nivelul lichidului din rezervorul 1 urcă, robinetul pilot 2 se deschide și permite trecerea agentului lichid sub presiune înaltă prin conducta pilot 3 în camera de deasupra pistonului 4, iar de aici prin orificiile 5 și 7 către ieșire. Datorită căderii de presiune care apare pe orificiul calibrat 5, resortul 6 se comprimă și ventilul 8 se deschide permițând ieșirea lichidului din recipientul 1. După acest principiu funcționează de exemplu, regulatorul de nivel cu acțiune indirectă produs de firma Danfoss format din robinetul pilot cu flotor tip SV și robinetul cu servocomandă tip PMFL. Pentru reglarea continuă a nivelului în instalațiile frigorifice se utilizează și regulatoare electronice de nivel. Este, de exemplu, cazul buclei de reglare PI, a nivelului, realizată cu echipament produs de firma Danfoss și compusă din:

detectorul de nivel cu flotor 38E;

robinetul de laminare TQ/PHTQ;

regulatorul electronic de nivel EKS 61.

3.3.4.5. Regulatoare de presiune de vaporizare

Regulatoarele de presiune de vaporizare cu secțiune continuă se utilizează conform schemei din fig. 2.30, a (v. §.2.3.3.) și pot fi cu acțiune directă sau indirectă. Un exemplu tipic de regulator cu acțiune directa este cel de tip CPP produs de firma Danfoss, destinat pentru vaporizatoare cu diametrul conductei de aspirație de 12…35 mm (fig. 3.99). Vaporii care ies din vaporizator cu presiunea pv intră în corpul regulatorului prin partea inferioară (în sensul indicat de săgeată) și acționează de jos în sus asupra ventilului 1, care servește în acest caz și ca detector de presiune. Forța dezvoltată de sus în jos de vaporii de la ieșirea robinetului, cu presiunea pv’ este compensată de cea exercitată de jos în sus, de aceeași vapori, asupra burdufului 2. Sub acțiunea presiunii de vaporizare pv resortul 6 se comprimă și ventilul se deschide. Valoarea de referință a presiunii de vaporizare se ajustează prin rotirea șurubului 3 care deplasează piulița 4.

Regulatorul de presiune de vaporizare se montează ca în fig. 3.100 Se observă că bulbul robinetului de reglare termostatic și racordul conductei de egalizare externă a acestuia se plasează pe conducta vaporizatorului înainte de regulatorul de presiune.

În cazul vaporizatoarelor de capacitate mare se folosesc regulatoare de presiune cu acțiune indirectă. Schema constructivă a unui astfel de regulator este reprezentată în fig. 3.101, a, iar schema de principiu a automatizării vaporizatorului în fig. 3.101,b. Din conducta de ieșire din vaporizator se ramifică conducta pilot 2, pe care se găsește robinetul pilot, care este de fapt un regulator de presiune. Detectorul de presiune este membrana 3, care comprimă resortul 4 și deplasează ventilul pilot 6. Valoarea de referință a presiunii se impune manual prin intermediul șurubului 5. Dacă presiunea de vaporizare este redusă, robinetul pilot este închis și deci prin conducta auxiliară 2 nu circulă fluid. În consecință, pe cele două fețe ale pistonului 7 se stabilesc presiuni egale între ele datorită prezenței orificiului de egalizare 8, iar ventilul 9 este închis sub acțiunea resortului 11, situat în tubul telescopic 10. Dacă presiunea vaporizare crește, robinetul pilot se deschide și agentul frigorific din conducta 2 trece prin ventilul pilot 6 și prin orificiul calibrat 8 către ieșirea robinetului pilotat. Datorită diferenței de presiune care apare între cele două fețe ale pistonului 7 ventilul principal 9 se deschide și permite creșterea debitului de vapori aspirați de compresor.

Fig. 3.101. Regulator de presiune de vaporizare cu acțiune indirectă
a – schema constructivă; b – schema de automatizare;
1 – conducta de ieșire din vaporizator; 2 – conductă pilot; 31 membrană; 4, 11 – resorturi; 5 – șurub de ajustare j9 a presiunii de vaporizare de referință; 6 – ventil pilot; 7 – piston; 8 – orificiu calibrat; 9 – ventil principal; 10 – tub telescopic; 12 – robinet de reglare termostatic; 13 – vaporizator; 14 – bulb; 15 – robinet pilot; 16 – robinet cu servocomandă (pilotat)

În fig. 3.101, b se observă că regulatorul de presiune, format din robinetul pilot 15 și robinetul cu servocomandă 16, se montează la ieșirea vaporizatorului 13. Dacă acesta este prevăzut și cu robinetul de reglare termostatic 12, atunci bulbul 14 și racordul conductei de egalizare externă se plasează pe conducta vaporizatorului în amonte față de regulatorul de presiune. Dacă ar fi plasată în aval, s-ar produce o interacțiune puternică între cele două regulatoare montate pe același vaporizator, ceea ce ar dăuna calității proceselor de reglare.

Din punct de vedere constructiv, robinetul pilot și robinetul 11 servocomandă pot fi cuprinse într-un corp comun, ca în schema din fig. 3.86. sau pot constitui elemente separate. În ultimul caz, robinetul pilotat poate fi conceput special pentru reglarea presiunii de aspirație (de exemplu robinetul de tip HSA fabricat de firma Danfoss, a cărui schemă simplificată a fost descrisă în fig. 3.101, a) sau poate fi un robinet cu comandă pilot cu destinație generală

În fig. 3.102 sunt reprezentate graficele de variație a presiunii de vaporizare pv și presiunii de aspirație a compresorului pa, funcție de capacitatea frigorifică a vaporilor aspirați , în cazul utilizării unui regulator de presiune de vaporizare cu acțiune continuă. Dacă crește sarcina termică a vaporizatorului, crește și presiunea de vaporizare pv. Aceasta, acționând asupra regulatorului, produce creșterea secțiunii de trecere a ventilului principal, și deci reducerea căderii de presiune p care are loc pe robinetul principal, și creșterea corespunzătoare a debitului de vapori aspirați. De exemplu, dacă presiunea de vaporizare crește de la pv la pv", căderea de presiune pe robinetul de reglare scade de la p’ la p”, iar capacitatea frigorifică crește de la ' la ”.

Fig. 3.102. Variația presiunii de vaporizare (pv) și a presiunii de aspirație (pa) în cazul utilizării unui regulator de presiune de aspirație.

Banda de proporționalitate a regulatorului este:

pv = pvmax – pvmin (3,58)

în care pvmin este presiunea de vaporizare la care robinetul începe să se deschidă, iar pvmax cea la care robinetul este complet deschis.

în cazul robinetelor de reglare cu comandă pilot, căderea de presiune minimă pmin trebuie să fie cel puțin egală cu diferența minimă de presiune necesară pentru ca robinetul respectiv să fie menținut complet deschis.

Remarcăm că, întrucât la reglarea presiunii de vaporizare se recurge în special atunci când la același compresor sunt conectate mai multe vaporizatoare, presiunea de aspirație a compresorului pa nu scade la zero când se închide robinetul de reglare al unuia din vaporizatoare. Din această cauză, graficul pa în fig. 3.102, în cazul general, nu trece prin originea axelor de coordonate.

în fig. 3.103 este reprezentat robinetul pilot tip CVMM produs de firma Danfoss. Acesta este un regulator de presiune de vaporizare care funcționează după același principiu cu cel descris mai sus, dar este prevăzut cu un dispozitiv electric de ajustare de la distanță a mărimii de referință. Motorul electric 1 comandat de la distanță, acționează prin arborele 2 cu un mecanism cu roți dințate și șurub, care deplasează tija 3. Aceasta comprimă resortul 4 modificând astfel valoarea de referință a presiunii de vaporizare. Presiunea de la intrarea în robinet acționează asupra membranei 5, pe care o deplasează în sus, comprimând resortul 4 și permițând astfel vaporilor să treacă spre conducta de aspirație prin scaunul 6 al ventilului de reglare. Un exemplu de utilizare a acestui robinet pilot se dă în paragraful următor, la prezentarea unui sistem de reglare în cascadă a temperaturii mediului răcit, folosind regulator de temperatură electronic.

Fig. 3.103. Robinet pilot CVMM-Danfoss pentru reglarea presiunii de vaporizare, cu comanda electrică a mărimii de referință:
1 – motor electric; 2 – arbore; 3 – tijă; 4 – resort; 5 – membrană; 6 – scaunul ventilului 1

3.3.4.6. Regulatoare de temperatură a mediului răcit

Pentru reglarea temperaturii mediului răcit (de exemplu a temperaturii aerului camerelor frigorifice cu răcire directă sau a temperaturii agentului intermediar) se recurge adesea la regulatoare specializate cu acțiune continuă funcționând după principiul reglării în cascadă ilustrat în fig. 2.24, a (pct. 2 3.1.1).

Schema constructivă a unui regulator de temperatură în cascadă este, reprezentată în fig.3.104. Regulatorul este prevăzut cu un termosistem format din bulbul 1, care se introduce în mediul răcit, tubul capilar 9 și membrana 2. În afară de acest detector de temperatură, regulatorul conține și membrana 5, care servește drept detector al presiunii de vaporizare. În consecință, asupra tijei 6 acționează de sus în jos, forța dezvoltată de resortul 3, iar de jos în sus, suma celor două forțe dezvoltate de membranele 8 și 5. Burduful 7 servește pentru etanșare, iar șurubul 2, pentru ajustarea valorii de referință a temperaturii. Dacă crește temperatura mediului răcit, crește și presiunea vaporilor din bulbul 1, care acționează asupra membranei 8 deplasând în sus ventilul 4. În consecință, crește debitul vaporilor aspirați din vaporizator, iar presiunea de vaporizare scade, reducându-se forța cu care aceasta acționează asupra membranei 5. Constatăm deci că în sistemul de reglare automată în care se folosește un astfel de regulator, sunt prezentate două căi de reacție negativă: calea de reacție principală după temperatura mediului răcit și cea secundară (interioară) după presiunea de vaporizare. Aceste interacțiuni sunt ilustrate în schema bloc din fig. 3.105.

Elementul de referință ER (șurubul 2 și resortul 3 din fig.3.104) dezvoltă forța F1 din care se scad forța F2 produsă de detectorul de temperatură TT (termosistemul regulatorului) și forța F3 a detectorului de presiune DP (membrana 5). Acestea cauzează deplasarea m a ventilului de reglare 4, care produce modificarea presiunii de vaporizare pv din vaporizatorul V. Datorită acestui fapt se modifică și temperatura de vaporizare și în mod corespunzător cantitatea de căldură preluată de vaporizator de obiectul răcit OR și temperatura mediului răcit t0. Remarcăm că, în timp ce la robinetul de laminare termostatic (v. fig.3.90) presiunea vaporilor din bulb și presiunea din vaporizator dezvoltă forțe de sens opus, în cazul regulatorului de temperatură în cascadă (fig.3.104) cele două forțe sunt îndreptate în același sens. existând în acest scop două membrane distincte.

Comparând regulatorul de presiune de vaporizare din fig.3.98 cu cel de temperatură a mediului răcit din fig. 3.104 putem constata că ele au o construcție asemănătoare, cu deosebirea că la cel de al doilea s-a adăuga termosistemul care, prin forța dezvoltată de membrana 8, modifică valoarea de referință a presiunii de vaporizare.

Fig. 3.106. Sistem de reglare în cascadă a temperaturii agentului intermediar la ieșirea din răcitorul de lichid:
1 – răcitor de lichid; 2 – conductă de ieșire a agentului intermediar; 3 – bulb; 4 – tub capilar; 5,6 – membrane; 7 – robinet pilot; 8 – robinet cu comandă pilot; 10 – robinet de laminare; 11 – pompă de agent Intermediari te – temperatura agentului intermediarii pv – presiunea de vaporizare; pa – presiunea de aspirație.

Regulatorul de temperatură din fig. 3.104 poate fi folosit fie ca regulator cu acțiune directă, în cazul unor vaporizatoare de capacitate mică, fie, mai frecvent, ca robinet pilot pentru un regulator de temperatură cu acțiune indirectă. Un exemplu este schema de reglare a temperaturii agentului frigorific intermediar din fig. 3.106. Reglarea automată a temperaturii agentului intermediar care iese din răcitorul vaporizatorului 1 se face cu ajutorul robinetului pilot 7 cuplat cu robinetul cu comandă pilot 8, situat pe conducta de aspirație 9. Robinetul pilot este un regulator de temperatură în cascadă, de tipul celui prezentat mai sus. Detectorul de temperatură este termosistemul format din 3 capilarul 4 și membrana 5, iar detectorul de presiune este format din membrana 6, asupra căreia acționează presiunea vaporilor care intră în robinet. Bulbul 13 se plasează pe conducta de agent intermediar 2 la ieșirea din răcitor. Reglarea supraîncălzirii vaporilor, dacă este necesară, se realizează cu robinetul de laminare termostatic 10, al cărui bulb și racord de egalizare se plasează pe conducta de aspirație în amonte față de robinetul 8. Circulația agentului intermediar este asigurată de pompa 10. Robinetul cu comandă pilot 8 este de același tip cu cel folosit în cazul reglării presiunii de vaporizare (pct. 3.3.4.5)

În mod asemănător se poate regla și temperatura aerului dintr-un spațiu frigorific prevăzut cu vaporizatoare răcitoare de aer cu convecție forțată a aerului sau cu convecție naturală.

Fig. 3.107. Variația temperaturii mediului răcit (t0), a presiunilor de vaporizare (pv) și de aspirație (pa) în cazul reglării în cascadă a temperaturii.

Variația temperaturii t0 a mediului răcit, funcție de sarcina frigorifică și variațiile corespunzătoare ale presiunii de vaporizare pv și presiunii de aspirație pa, sunt reprezentate grafic în fig. 3.107. Dacă sarcina termică a vaporizatorului crește de la ' la " temperatura obiectului răcit crește de la t0’ ia t0” ceea ce provoacă modificarea valorii de referință a presiunii de vaporizare, astfel încât aceasta scade de la pv’ la pv” datorită mărimii corespunzătoare a secțiunii de trecere a robinetului de reglare. Căderea de presiune pe acest robinet se reduce de la p’ la p” iar presiunea de aspirație crește corespunzător de la p’ la p” în cazul robinetelor cu comandă pilot, este necesar ca la sarcina termică de 100 %, pe robinet să rămână o cădere de presiune pmin suficientă pentru ca acesta să fie menținut în poziția complet deschis.

Banda de proporționalitate a regulatorului este diferența de temperatură t0 între temperatura la care robinetul de reglare este complet închis și cea la care este complet deschis.

Există regulatoare de temperatură simple (fără acțiune în cascadă), care au o construcție asemănătoare cu cea din fig. 3.104, cu deosebirea că lipsește membrana 5 a reacției funcție de presiune.

Există, de asemenea, sisteme de reglare în cascadă a temperaturii mediului răcit în care bucla de reglare a temperaturii este electronică, iar bucla interioară de reglare a presiunii de vaporizare este realizată folosind un regulator de presiune cu referința introdusă printr-un servomecanism electric. În fig. 3.108 este reprezentat un astfel de sistem, în care se reglează temperatura aerului la ieșirea din vaporizatorul 1. Aerul circulă în sensul indicat de săgeți fiind recirculat de ventilatorul 9. Temperatura aerului este sesizată de termorezistența 2, legată la regulatorul de temperatură electronic 3. Acesta comandă elementul de execuție cu motor electric 4, care acționează asupra resortului 5 modificând referința regulatorului de presiune 6, care comandă robinetul pilot 7. Acesta, la rândul său, comandă robinetul cu comandă pilot 8, care strangulează conducta de aspirație. Supraîncălzirea vaporilor este reglată de ventilul de laminare termostatic 9. Elementele 4, 5, 6 și 7 formează împreună robinetul pilot cu comandă de la distanță a mărimii de referință prezentat în fig. 3.103 (9 pct. 3 3.4.3.). Elementul de execuție electric 4 este de cele mai multe ori constituit dintr-un motor asincron și un reductor de turație. În acest caz regulatorul electronic de temperatură 3 poate fi un regulator tripozițional, sau un regulator PID cu ieșire discontinuă. Dacă regulatorul 3 este cu acțiune continuă elementul de execuție trebuie să fie de asemenea un servomecanism electric cui acțiune continuă.

Fig. 3.108. Sistem de reglare în cascadă a temperaturii aerului, cu regulator de temperatură electronic și regulator de presiune pneumatic:
1 – vaporizator; 2 – bulb; 3 – regulator electronic de temperatură; 4 – motor electric; 5 – resort; 6 – regulator de presiune; 7 – robinet pilot; 8 – robinet cu comandă pilot; 9 – ventilator; 10 – robinet de laminare termostatic.

Un exemplu de realizare a reglării temperaturii mediului răcit cu utilizarea unui regulator electronic de temperatură îl constituie bucla de reglare realizată cu echipament Danfoss. Bucla de reglare este constituită din robinetul principal tip PM și robinetul pilot CVQ, care primește impulsuri electrice de la regulatorul electronic EPT71.

Robinetul pilot CVQ convertește aceste impulsuri electrice în forțe termodinamice, determinând deschiderea robinetului principal PM. Ca traductori de temperatură se utilizează termorezistențe Ni100 sau Pt100. Reglarea obținută este de tip PDPI, precizia de reglare este de ±0,1 °C, iar domeniul de reglare este de -99,9 °C… +99,9 °C.

3.3.4.7. Regulatoare de pornire

La pornirea compresoarelor după o perioadă mai îndelungată de staționare, presiunea de aspirație este ridicată și deci cuplul de pornire este foarte mare. Pentru reducerea sarcinii motorului la pornire se utilizează regulatoare de pornire, care acționează prin strangularea conductei de aspirație. Remarcăm că, din punct de vedere al rolului îndeplinit în automatizarea instalațiilor frigorifice, regulatoarele de pornire sunt de fapt dispozitive care protejează compresorul împotriva creșterii presiunii de aspirație peste valoarea admisă.

Fig. 3.109. Sistem de reglare a presiunii de aspirație a compresorului:
1 – compresor; 2 – robinet de reglare; 3 – regulator de presiune.

Ca principiu de funcționare, acestea sunt regulatoare de presiune în aval (fig. 3.109), care acționează asupra unui robinet de pe conducta de aspirație. Când presiunea de aspirație la intrarea compresorului 1 este mai mică decât valoarea de referință, robinetul 2 este complet deschis. Dacă presiunea crește peste această valoare, regulatorul de presiune PC comandă reducerea secțiunii de trecere a robinetului de reglare 2, astfel că presiunea de aspirație se menține în vecinătatea celei prescrise.

Ca exemplu de regulator de pornire cu acțiune directă, în fig. 3.110 este reprezentat regulatorul de tip CPL produs de firma Danfoss. Presiunea vaporilor de la intrarea robinetului acționează de jos în sus asupra burdufului 5 și de sus în jos asupra ventilului 3, astfel încât cele două forțe se compensează. Asupra ventilului 3 acționează de asemenea, de jos în sus, presiunea vaporilor de la ieșirea din robinet, iar de sus în jos, asupra tijei 4, acționează forța dezvoltată de resortul 2. Dacă presiunea vaporilor în conducta de aspirație a compresorului (la ieșirea robinetului) este sub valoarea de referință, ventilul 3 este complet deschis sub acțiunea resortului 2. Dacă însă presiunea crește peste această valoare, ventilul 3 se deplasează în sus, reducând secțiunea de trecere a vaporilor prin robinet. Mărimea de referință se ajustează cu șurubul 1.

Fig. 3. 110. Regulator de pornire cu acțiune directă CPL Danfoss:
1 – șurub de reglare a valorii presiunii de referință; 2 – resort; 3 – ventil; 4 – tijă; 5 – burduf.

În fig. 3.111 este reprezentată schema unui regulator de pornire cu acțiune indirectă, folosind în cazul compresoarelor de capacitate mare. Pe conducta de aspirație a compresorului este montat robinetul principal cu comandă pilot 2. Robinetul pilot 5 este montat pe o conductă paralelă, pe care există și robinetele ajustate manual 3 și 4, între care se găsește punctul de ramificație către servomecanismul robinetului pilotat 2. Robinetul pilot 5 este astfel construit, încât el se deschide atunci când crește presiunea în conducta 6, care este practic egală cu presiunea de aspirație a compresorului 1. Dacă presiunea vaporilor la aspirația compresorului este sub valoarea de referință, robinetul pilot 5 este închis, iar vaporii care trec prin robinetul 3, trec de asemenea prin orificiul calibrat din pistonul robinetului principal 2 către ieșirea acestuia. În consecință, se creează pe piston căderea de presiune necesară pentru deschiderea robinetului 2. Dacă presiunea la aspirația compresorului crește peste valoarea de referință, robinetul pilot 5 se deschide, astfel că o parte din vaporii care trec prin robinetul 3 vor trece și prin robinetele 4 și 5, ocolind orificiul calibrat din pistonul robinetului principal. În consecință, se reduce diferența de presiune care acționează asupra pistonului și deci robinetul 2 își reduce secțiunea de trecere a vaporilor, strangulând conducta de aspirație.

În fig. 3.112 este reprezentată schema constructivă a robinetului pilot folosit la regulatoarele de pornire. Vaporii de la intrare trec spre ieșirea robinetului prin orificiul robinetului 1, obturat de membrana 2. Asupra membranei acționează de jos în sus presiunea vaporilor de la ieșirea din robinet, iar de sus în jos, forța resortului 3. Valoarea de referință a presiuni reglate se ajustează cu șurubul 4.

Exemple tipice de regulatoare de pornire cu acțiune indirectă, realizate după schema din fig. 3.112 sunt cele produse de firma Danfoss și formate din robinetul principal HSA cu robinetul pilot CVMO sau din robinetul principal PM1 cu robinetul pilot CVP-CVH.

Montarea regulatorului de pornire pe conducta de aspirație se face ia o distanță de cel puțin doi metri de compresor, pentru a se reduce influența pulsațiilor de presiune produse de acesta pe conductă. Atât robinetul principal cât și robinetul pilot se montează respectând sensul de trecere a agentului frigorific indicat prin săgeți pe corpul acestora. Pentru a se asigura o bună funcționare, ambele robinete se plasează pe conducte orizontale în poziție verticală.

Ajustarea presiunii de referință se face în așa fel, încât în condițiile de funcționare normală a robinetului principal să fie complet deschis și să înceapă să se închidă atunci când se depășește presiunea normală. În cazul regulatoarelor cu acțiune indirectă (fig. 3.111) robinetul manual 3 se ajustează astfel, încât atunci când robinetul pilot 5 este complet închis, iar presiunea de vaporizare este normală, robinetul principal 2 să fie complet deschis. Robinetul pilot 5 se ajustează astfel, încât să înceapă să se deschidă (și deci robinetul principal 2 să înceapă să se închidă) atunci când presiunea de aspirației compresorului devine mai mare decât valoarea de funcționare normală. În sfârșit, robinetul manual 4 se ajustează astfel, încât robinetul principal 2 să se închidă complet atunci când presiunea de aspirație a compresorului atinge valoarea maximă permisă.

3.3.4.8. Regulatoare de capacitate

Regulatoarele de capacitate sunt dispozitive de ajustare automată a puterii (capacității) frigorifice a compresorului prin recircularea de la refulare la aspirație (v. § 2.4.1.5). Ca principiu de funcționare, acestea sunt regulatoare de presiune de aspirație, care comandă un robinet de reglare situat pe conducta de recirculare a vaporilor (v. fig. 2.85). Un exemplu tipic de regulator de capacitate este cel de tip CPC, fabricat de firma Danfoss.

În cazul compresoarelor de putere frigorifică medie și mare se folosesc regulatoare de capacitate cu acțiune indirectă. Un exemplu este regulatorul PHC fabricat de firma Danfoss. Dispozitivul este compus dintr-un robinet pilot și un robinet principal acționat cu piston. Robinetul principal se montează pe conducta de recirculare a vaporilor, iar racordul pilot se leagă la conducta de aspirație a compresorului.

Un exemplu de schemă de utilizare a regulatorului de capacitate va fi dat în paragraful următor, unde se va ilustra și utilizarea robinetului de injecție termostatic.

3.3.4.9. Robinete de injecție termostatice

Robinetele de injecție termostatice sunt dispozitive care servesc pentru reglarea automată a temperaturii vaporilor la ieșirea din compresor, prin injectarea de agent frigorific lichid în conducta de aspirație (v. § 2.3.7).

Din punct de vedere constructiv, robinetul de injecție termostatic se aseamănă foarte mult cu robinetul de laminare termostatic reprezentat în fig. 3.91. Principala deosebire este că lipsește canalul de egalizare b, iar spațiul de sub membrana 3 este pus în comunicație cu atmosfera. În consecință, asupra membranei 3 acționează numai presiunea vaporilor din bulbul 1 și deci dispozitivul acționează ca un regulator de temperatură cu acțiune directă.

În fig. 3.113 este reprezentată o schemă de reglare a presiunii de aspirație a compresorului și a temperaturii vaporilor din conducta de refulare. Regulatorul de capacitate cu acțiune indirectă este compus din robinetul pilot 6 și robinetul principal (cu servocomandă) 7. Robinetul principal este plasat pe conducta de recirculare, iar robinetul pilot pe o ramificație a acesteia, care pornește de la partea superioară a servo-pistonului și ajunge la conducta de aspirație. Asupra membranei robinetului pilot acționează presiunea din conducta aspirație. Robinetul de injecție termostatic 5, care îndeplinește rolul de regulator al temperaturii vaporilor de înaltă presiune, este plasat pe o conductă de agent frigorific lichid și injectează în conducta de vapori recirculați, iar bulbul este plasat pe conducta de refulare a compresorului. Când sarcina frigorifică a vaporizatorului scade, se reduce și presiunea de vaporizare în consecință, se deschide robinetul pilot 6, iar căderea de presiune care apare din această cauză pe servo-piston produce deschiderea robinetului principal 7. Datorită recirculării vaporilor calzi de la refulare la aspirație, crește temperatura vaporilor aspirați de compresor, deci crește temperatura vaporilor refulați Aceasta are drept consecință deschiderea robinetului de injecție termostatic 5 și injectarea de agent frigorific lichid care, după laminare, se vaporizează, răcind vaporii aspirați de compresor.

Fig. 3.113. Instalație frigorifică cu regulator de capacitate și robinet de injecție termostatic:
1 – condensator, 2 – compresor; 3 – robinet de laminare termostatic; 4 – vaporizator 5 – robinet de injecție termostatic. 6 – robinet pilot; 7 – robinet principal

La compresoarele de capacitate mică și medie, regulatorul de capacitate acțiune indirectă format din dispozitivele 6 și 7 se poate înlocui cu unul cu comandă directă.

3.3.4.10. Regulatoarele de presiune de condensare

Pentru reglarea automată a presiunii de condensare se pot folosi atât echipamente de uz general, cât și regulatoare specializate. Având în vedere univocitatea relației dintre presiunea și temperatura de condensare, uneori în locul regulatoarelor de presiune se folosesc cele de temperatură.

În cazul condensatoarelor răcite cu apă, reglarea presiunii de condensare se face prin modificarea debitului de apă de răcire (v. §.2.3.4, fig. 2.31). Regulatoarele specializate folosite în acest scop se mai numesc și robinete de apă presostatice.

În fig. 3.114 este reprezentat regulatorul cu acțiune directă pentru presiunea de condensare tip WVFX 32-40, produs de firma Danfoss. Se observă că acesta este realizat după principiul descris la pct. 3.3.1.1 (fig. 3.81) însă ventilul robinetului de reglare este acționat direct de tija detectorului de presiune. Astfel de regulatoare pot fi folosite pentru debite de apă până la cca. 30 m3/h. Pentru debite mai mari se folosesc regulatoare cu acțiune indirectă.

Fig. 3.114. Regulator de presiune de condensare cu acțiune directă tip WVFX 32-40-Danfoss:
1 – capacul burdufului; 2 – tija burdufului; 3 – burduf; 4 – garnitură; 5 – tub de ghidaj; 6 – garnitură în T; 7 – ventil; 8 – garnitură inelară; 9 – tija resortului; 10 – suportul robinetului; 11 – capacul resortului; 12 – resort; 13 – șurub de ajustare a valorii presiunii de referință; 14 – sabotul resortului.

În fig. 3.115 este reprezentat regulatorul de presiune de condensare cu acțiune indirectă WVFS 50-100, produs de firma Danfoss.

Fig. 3.115. Regulator de presiune de condensare cu acțiune indirectă tip WVFS-100-Danfoss:
1 – filtru; 2 – orificiu calibrat; 3 – servopiston; 4 – capac; 5 – disc izolant; 6 – capișon; 7 – piuliță pentru ajustarea valorii presiunii de referință; 8 – racord; 9 – burduf; 10 – tijă; 11 – capac; 12 – capacul robinetului pilot; 13 – tija robinetului pilot; 14 – resort

Presiunea vaporilor din condensator se transmite prin racordul 8 la burduful 9 pe care îl comprimă, deschizând ventilul pilot 13. Se produce astfel scăderea presiunii apei deasupra servopistonului 3 și deplasarea lui în sus, deschizându-se ventilul principal situat pe conducta de apă de răcire. Presiunea de referință a vaporilor din condensator se ajustează prin rotirea piuliței 7, după ce a fost deschis în prealabil capacul 11.

Pentru reglarea presiunii vaporilor de agent frigorific din condensatoarele răcite cu aer conform schemelor din fig. 2.52 (v. §.2.3.4.) se pot utiliza două regulatoare de presiune specializate. Primul dintre ele este un regulator de presiune în aval (regulatorul 9 împreună cu robinetul de reglare 8) și se realizează constructiv la fel ca regulatoarele de capacitate. Al doilea este un regulator de presiune în amonte, similar din punct de vedere constructiv cu regulatoarele de presiune de vaporizare prezentate în fig. 3.98 și fig. 3.101

3.3.5. Dispozitive de reglare și de protecție bi și tripoziționale

În condițiile de funcționare a instalațiilor frigorifice industriale, cane necesită foarte frecvent folosirea unor elemente de automatizare simple, robuste și fără întreținere pretențioasă, au căpătat o utilizare largă regulatoarele bi și tripoziționale.

Cele mai răspândite dispozitive din această categorie, utilizate în automatizarea instalațiilor frigorifice, sunt presostatele diferențiale, termostatele, regulatoarele de nivel (nivostatele) și regulatoarele de umiditate (higrostatele).

Ele sunt constituite în mod obișnuit din următoarele părți componente:

un detector sensibil la mărimea fizică reglată (presiune, temperatură, etc.), pe care o convertește într-o forță;

un dispozitiv de introducere a mărimii de referință (de obicei sub forma forței dezvoltate de un resort);

un element de comparație a forței dezvoltate de detector cu forța dezvoltată de resort;

un micro-întrerupător electric comandat de pârghia de ieșire a elementului de comparație;

uneori este prevăzut și un dispozitiv de ajustare a diferențialului și, dacă este cazul, a zonei neutre.

Regulatoarele bipoziționale servesc în special pentru comanda pornirii și opririi compresoarelor, ventilatoarelor sau pompelor și pentru comanda robinetelor electromagnetice, în timp ce regulatoarele tripoziționale servesc pentru a comanda elemente de execuție cu motor electric reversibil, cum este de exemplu cel din fig. 3.103 (v. pct. 3.3.4.5).

Dispozitivele de protecție automată se deosebesc de cele de reglare prin faptul că sunt prevăzute cu dispozitive de blocare a contactelor după acționarea protecției, repunerea instalației în funcțiune putându-se face numai prin rearmare manuală.

În cele ce urmează se prezintă schemele de principiu șl unele indicații privind utilizarea acestor dispozitive.

În ultimul timp capătă de asemenea răspândire regulatoare bipoziționale și tripoziționale electronice, specializate pentru instalațiile frigorifice (de exemplu cele produse de firma Danfoss). Acestea îndeplinesc acelea funcții cu cele de utilizare generală, prezentate în §.3.2.4.

3.3.5.1. Presostate și presostate diferențiale

Presostatele sunt regulatoare automate bi- sau tripoziționale sau dispozitive de protecție, comandate de presiunea fluidului din instalația automatizată. Cele mai răspândite în automatizarea instalațiilor frigorifice sunt:

presostatele de joasă presiune, utilizate pentru reglarea bipozițională a presiunii de aspirație a compresoarelor;

presostatele de înaltă presiune, utilizate pentru protecția instalației contra creșterii presiunii de refulare a compresoarelor peste valoarea maximă admisă;

presostatele diferențiale, folosite pentru protecția compresoarelor frigorifice contra scăderii presiunii uleiului din circuitul de ungere.

Principiul de funcționare al presostatului poate fi urmărit în schema din fig. 3.116, a. Presiunea p acționează asupra burdufului 1, care comprimă resortul 4. Capătul sferic din stânga al pârghiei 6 este prins între rondela fixă 3 și piulița 2, care permite realizarea unui joc ajustabil între pârghiile 6 și 8 mișcarea se transmite prin intermediul lamelei elastice 7, care produce un efect de basculare, astfel încât închiderea și deschiderea contactelor 10 și 9 să se facă brusc, reducându-se astfel durata arcului electric care apare la deschiderea contactelor. Dacă presiunea p este mai mică decât valoarea prescrisă, pârghiile 7 și 8 se găsesc în poziția din figură, astfel încât sunt menținute închise contactele 9 și deschise contactele 10. Dacă presiunea p crește, resortul 4 se comprimă și pârghia 6 se rotește în sensul acelor de ceasornic, comprimând lamela elastică 7. Când capătul din dreapta al pârghiei trece din punctul critic, în care forța de comprimare a lamelei 7 este orientată în lungul pârghiei 8, această pârghie basculează brusc și eliberează contactele 9, închizând contactele 10.

Presiunea de referință se ajustează cu ajutorul șurubului 5, care prin rotire determină modificarea tensiunii inițiale a resortului 4. Diferențialul presostatului se ajustează prin rotirea piuliței 2, modificându-se distanța dintre aceasta și rondela fixă 3 și deci cursa liberă a capătului din stânga al pârghiei 6.

Fig. 3.116. Presostat: a – schemă constructivă; b – schemă simplificată;
1 – burduf, 2 – piuliță, 3 – rondelă fixă; 4 – resort; 5 – șurub de reglare a valorii presiunii de referință; 6,8 – pârghii; 7 – lamelă elastică; 9,10 – contacte electrice.

În cataloagele firmelor constructoare se dă de obicei schema simplificată a presostatului (fig. 3.116, b) în care sunt reprezentate numai burduful și contactele electrice, fiind omise resortul și mecanismul de basculare.

Un exemplu de utilizare a presostatului a fost dat în §.2.3.3. (fig. 2.29, a) în care acesta îndeplinește funcția de regulator bipozițional al presiunii de vaporizare. Caracteristica statică a presostatului este reprezentată în fig. 3.117, a, iar variația în timp a presiunii de vaporizare p și a mărimii de comandă xc (închiderea contactelor presostatului) este reprezentată în fig. 3.117, b. În acest caz legăturile electrice sunt astfel făcute, încât circuitul de comandă al compresorului se închide când presiunea de vaporizare pv crește peste presiunea de acționare p’ și se deschide când pv scade sub presiunea p". Diferența p = p’ – p” reprezintă diferențialul presostatului. La pornirea instalației pv > p’ și deci circuitul de comandă este închis (xc = 1), astfel încât compresorul funcționează. Când presiunea de vaporizare scade până la p" circuitul de comandă se deschide (xc = 0) și compresorul se oprește. Apoi presiunea de vaporizare crește din nou până la p' și ciclul se repetă.

Fig. 3.117. Comportarea regulatorului de presiune bipozițional;
a – caracteristica statică; b – procesul de reglare; pv – presiunea de vaporizare; u – semnal de comandă; x – timp.

În fig. 3.118 este reprezentată schema unui presostat frecvent întâlnit în practică, al cărui mecanism diferă de cel prezentat anterior prin faptul că ajustarea diferențialului se face prin intermediul unui resort. Presiunea p acționează asupra burdufului 1, situat în carcasa 2. Forța dezvoltată de presiune se transmite la suportul 3, pe care se sprijină resortul 4. Forța rezultantă se transmite prin tija 5 la pârghia 7. Rolul resortului 4 este să asigure o forță de jos în sus asupra pârghiei 7 chiar și în cazurile în care presiunea pestă sub cea atmosferică. Asupra pârghiei 7 acționează de sus în jos resortul principal 8, a cărui tensiune inițială se ajustează cu șurubul 14. Indicatorul 15 permite să se urmărească pe scara gradată 13 valoarea de referință a presiunii reglate. Resortul suplimentar 9, a cărui forță se ajustează cu șurubul 10, servește pentru modificarea diferențialului. Aceasta se realizează prin faptul că resortul 9, prin pârghia 6 care se termină cu o furcă, aplică o forță suplimentară ajustabilă asupra pârghiei 7. Valoarea diferențialului este indicată de acul 11, care se deplasează pe scara gradată 12. De la pârghia 7 mișcarea se transmite la micro-întrerupătorul electric, prin pârghia 22. Pârghia 21, împreună cu bara 18 și resortul 19, formează mecanismul basculant al micro-întrerupătorului, acționând contactele 16 și 17, care sunt legate prin conductori electrici la bornele 20.

Fig. 3.118. Presostat cu diferențial ajustat printr-un resort suplimentar
1 – burduf; 2 – carcasă; 3 – suport; 4,8,9,19 – resorturi; 5 – tijă, 6,7,21,22 – pârghii; 10,14 – șuruburi de reglare; 11,15 – ace de indicare; 12,13 – scări gradate; 16,17 – contacte electrice; 18 – bară; 20 – borne.

În fig. 3.119 este reprezentată schema simplificată a unui presostat diferențial. Mărimea reglată este în acest caz diferența de presiune p = p1 – p2 unde p1 și p2 sunt presiunile care acționează asupra burdufurilor 1 și 2 producând asupra pârghiei 3 cupluri de sensuri opuse. Mecanismele de ajustare a presiunii de referință și a diferențialului pot fi identice cu cele reprezentate în fig. 3.116 sau în fig. 3.118. Cea mai frecventă utilizare a presostatele diferențiale în automatizarea instalațiilor frigorifice este aceea de dispozitive de protecție contra scăderii presiunii uleiului din instalația de ungere a compresorului. În acest caz, p1 este presiunea de refulare a pompei de ulei, iar p2 este presiunea din carter. Presostatele diferențiale construite în acest scop sunt prevăzute uneori cu dispozitiv de temporizare a deschiderii contactelor, care are rolul de a face posibilă pornirea compresorului și de a evita opririle accidentale datorită pulsațiilor de presiune.

Fig. 3.119. Schema simplificată a presostatului diferențial
1, 2 – burdufuri; 3 – pârghie.

Ajustarea presiunii de referință și a diferențialului se face utilizând șuruburile de reglaj și cele două scări gradate ale presostatului. Valoarea minimă p” a presiunii reglate se ajustează pe scara domeniului, iar valoarea maximă p’ a acesteia rezultă din relația;

p' = p' + p (3.59)

în care diferența de presiune p se ajustează pe scara diferențialului. De exemplu, dacă se fixează pe scara domeniului p” = 0,8 bar și pe scara diferențialului p = 0,3 bar, presiunile la care se produce bascularea micro-întrerupătorului vor fi de 0,8 și respectiv 1,1 bar.

Presostatele cu zonă neutră sunt regulatoare de presiune tripoziționale, prevăzute cu două mecanisme basculante și două micro-întrerupătoare, care acționează la presiuni diferite. Un exemplu de schemă a unui astfel de presostat este reprezentată în fig. 3.120. Presiunea reglată p acționează asupra burdufului 1, care, prin tija 2, comprimă resortul 5. Pe tija 2 se găsesc rondele fixe 4, între care se introduce capătul din stânga al pârghiei 7, care acționează mecanismul basculant superior, format din lamela elastică 8 și pârghia 9. Rondelele mobile 3 și 4 sunt fixate pe o piuliță care se deplasează în lungul tijei 2 și prind între ele capătul din stânga al pârghiei 12. Această pârghie acționează mecanismul basculant inferior format din lamela elastică 13 și pârghia 14.

Fig. 3.120. Presostat cu zonă neutră ajustabilă:
1 – burduf; 2 – tijă; 3 – rondele mobile; 1 4 – rondele fixe; 5 – resort; 6 – șurub de reglare a valorii de referință a presiunii; 7,9,12,14 – pârghii; 8,13 – lamelă elastică! 10,11,15,16 – contacte electrice

Caracteristica statică a presostatului cu zonă neutră este reprezentată în fig. 3.121. Când presiunea p crește peste valoarea p1', basculează micro-întrerupătorul superior (u=+1) și se închid contactele 11, deschizându-se în același timp contactele 10. Dacă presiunea scade până la p1", micro-întrerupătorul superior basculează în sens invers, închizând contactele 10 și deschizând contactele 11. Dacă presiunea scade până la valoarea p2', basculează micro-întrerupătorul inferior (u = -1), deschizând contactele 15 și închizând contactele 16. Când presiunea crește peste valoarea p2" micro-întrerupătorul inferior basculează în sens invers, deschizând contactele 16 și închizând contactele 15. Intervalul de presiune p2’…p1" corespunde comenzii u = 0, în care contactele se găsesc în starea reprezentată în figură.

Fig. 3.121. Caracteristica statică a presostatului cu zonă neutră
u – semnal de comandă, p – presiune.

Un exemplu de aplicare este utilizarea unui presostat de joasă presiune cu zonă neutră (regulator de presiune tripozițional) pentru reglarea presiunii de vaporizare prin ajustarea puterii frigorifice a compresoarelor. Se poate aplica în acest caz schema din fig. 2.61, a (v. §.2.3.3.), în care regulatorul tripozițional de temperatură TC este înlocuit prin unul de presiune și deci în graficul de funcționare din fig. 2.61, b temperaturile t1 și t2 vor fi înlocuite prin presiunile p1 și p2 (de fapt, datorită existenței diferențialului, pentru fiecare din acestea distingem câte două valori, p1’ și p1”, respectiv p2’ și p2”, ca în fig. 3.121.

Fig. 3.122. Reglarea tripozițională a presiunii de vaporizare:
a – schema de automatizare; b – procesul de reglare;
1 – compresor; 2 – condensator; 3 – robinet de laminare termostatic; 4 – vaporizator; 5 – regulator de presiune tripozițional; 6 – robinet pilot cu motor asincron; 7 – robinet principal.

Un alt exemplu de utilizare a presostatului cu zonă neutră este dat în fig. 3.122, în care este reprezentată schema de reglare tripozițională a presiunii de vaporizare, folosindu-se în acest scop ca regulator presostatul de joasă presiune cu zonă neutră 5, iar ca element de execuție, robinetul cu servocomandă 7, comandat de robinetul pilot cu motor electric 6. Atât timp cât presiunea de vaporizare pv se găsește în intervalul p2’…p1”, care constituie zona neutră a regulatorului tripozițional, motorul robinetului pilot 6 primește comanda u = 0 și deci este oprit, astfel că mărimea de execuție um (deplasarea ventilului) se menține constantă. Dacă sarcina frigorifică a vaporizatorului se micșorează, presiunea de vaporizare scade până când ajunge la valoarea p2’ (punctul A din Fig. 3.122, b). În acest moment motorul robinetului pilot 6 primește de la regulator semnalul u = -1 (închiderea contactelor care comandă mersul în sens invers) și ventilul pilot începe să se deplaseze cu viteză constantă în sensul închiderii, ceea ce provoacă reducerea corespunzătoare a secțiunii de trecere a robinetului principal 7 (um scade) și deci creșterea presiunii de vaporizare pv. Când se atinge presiunea p2” (punctul B), semnalul de comandă al regulatorului tripozițional 5 trece din nou la valoarea u = 0 și deci motorul robinetului pilot 6 se oprește, iar ventilul acestuia rămâne în poziție constantă. Această situație se menține în continuare atât timp cât presiunea de vaporizare pv, rămâne în limitele zonei neutre a regulatorului. Dacă sarcina frigorifică a vaporizatorului crește astfel încât presiunea de vaporizare pv, să ajungă la valoarea p1’ (punctul C din fig. 3.122, b), regulatorul transmite semnalul u = +1 și robinetului pilot începe să se rotească, cu viteză constantă, în sensul deschiderii ventilului, deci um crește. În consecință, robinetul principal 7 își mărește secțiunea de trecere și presiunea de vaporizare scade. Când se ajunge la valoarea p1” (punctul D) regulatorul revine la semnalul u = 0 și motorul robinetului pilot se oprește. Rezultă deci că sistemul de reglare automată tinde să mențină presiunea reglată în limitele zonei neutre a regulatorului tripozițional.

La alegerea zonei neutre se ține seama de faptul că reducerea acesteia are drept consecință creșterea frecvenței comutărilor în ciclul de comandă, în timp ce mărirea ei duce la reducerea preciziei de reglare.

3.3.5.2. Termostate și termostate diferențiale

Termostatele sunt regulatoare automate bipoziționale și tripoziționale sau dispozitive de protecție automată care acționează în funcție de variați temperaturii.

După tipul detectorului de temperatură utilizat (v. §.3.2.3.) termostatele pot fi:

cu detector bazat pe variația cu temperatură a presiunii vaporilor saturați;

cu absorbție,

cu detector dilatometric, bazate pe dilatarea corpurilor solide, lichide și gazoase;

cu detector termorezistiv (termorezistență sau termistor),

cu detector termoelectric (cu termocuple).

Cele mai utilizate termostate în instalațiile frigorifice industriale, pentru temperaturi ajungând până la -50…-60 °C, sunt termostatele cu detector bazat pe variația presiunii vaporilor saturați cu temperatura și cele cu detector cu absorbție, iar în ultimul timp, termostatele electronice (cu termorezistență sau termistor).

Termostatele cu detector bazat pe variația presiunii vaporilor saturați cu temperatura sunt asemănătoare din punct de vedere constructiv cu presostatele descrise în paragraful precedent, cu deosebirea că presiunea nu mai provine direct de la agentul frigorific din instalație ci de la un termosistem care reprezintă un detector de temperatură cu bulb manometric de tipul celor prezentate în §3.2.2.2. În mod uzual, aceste termostate se mai numesc și termostate cu bulb, deși există și termostate cu bulb de absorbție sau cu bulb umplut numai cu lichid sau numai cu gaze.

În fig. 3.123 este redată o schemă simplificată a termostatului cu bulb. Presiunea din bulbul 1 se transmite prin tubul capilar 2 la burduful 3, care prin intermediul unui mecanism basculant nereprezentat în figură, acționează micro-întrerupătorul 4. Se observă cu ușurință asemănarea dintre această schemă și cea a presostatului din fig. 3.116, b.

Fig. 3.123. Schema simplificată a termostatului cu detector bazat pe variația presiunii vaporilor saturați cu temperatura:
1 – bulb; 2 – tub capilar; 3 – burduf; 4 – micro-întrerupător.

În mod asemănător se realizează termostate diferențiale, prin adăugarea a două bulburi manometrice la schema din fig. 3.119 sau termostate cu zonă neutră (regulatoare de temperatură tripoziționale) prin adăugarea unui bulb la schema din fig. 3.120.

După forma bulbului șl poziția acestuia față de corpul termostatului deosebim:

termostate cu bulb spiral (termostate de cameră) la care bulbul este fixat chiar pe carcasa aparatului (fig. 3.124) forma spirală este necesară pentru a mări suprafața de schimb de căldură între bulb și aer;

termostate cu bulb situat la distanță, la care bulbul este unit cu aparatul printr-un tub capilar. Bulbul poate avea o formă tubulară (fig. 3.124, b), spiralată (fig. 3.124, c) sau eventual altă formă. Lungimea tubului capilar depinde de tipul aparatului, fiind de obicei în limitele 2…5 m și mai rar, ajungând până la maximum 10 m.

Fig. 3.124. Termostate cu diferite tipuri de bulburi:
a – cu bulb spiral fixat pe cutie; b – cu bulb cilindric la distanță; c – cu bulb spiral la distanță;
1 – bulb; 2 – cutia termostatului; 3 – tub capilar

Încărcătura sistemului termostatic al termostatelor o constituie o anumită cantitate de lichid în prezența vaporilor săi. Cel mai adesea se utilizează R12 dar se poate utiliza și propan, clorură de metil ș.a., în funcție de domeniul temperaturii reglate.

După cantitatea de lichid existentă în sistemul termostatic în timpi funcționării, termostatele cu bulb la distanță, pot avea două tipuri principale de încărcătură (16).

a) încărcătură cu o cantitate foarte mică de lichid, denumită încărcătură cu vapori, utilizată în special în cazul reglării temperaturii scăzute, caz în care vaporizarea lichidului trebuie să se producă de la suprafața liberă a lichidului în bulb (în domeniul temperaturilor reglate) și în același timp burduful termostatului să fie protejat împotriva deformărilor când se află păstrat la temperaturi ambiante ale aerului. Deoarece presiunea în sistemul termostatic depinde de temperatura la suprafața liberă a lichidului, termostatul trebuie astfel plasat, încât bulbul să fie mai rece decât restul sistemului termostatic, adică decât tubul capilar și burduful. În consecință, tubul capilar nu trebuie să se găsească în vecinătatea conductelor reci sau a altor elemente cu temperatură coborâtă.

Prin încărcarea cu o mică cantitate de lichid și respectând condițiile de de mai sus, lichidul evaporat va recondensa în cea mai rece zonă a sistemului termostatic al presostatului, adică în bulb (v. fig. 3.125, a). În acest fel bulbul este elementul care controlează temperatura în sistem.

Fig. 3.125. Tipuri de încărcări ale sistemului termostatic la termostatele cu bulb la distanță.
a – cu încărcătură de vapori; b – cu încărcătură parțială de vapori;
1 – bulb; 2 – tub capilar; 3 – spațiul dintre burduf și carcasa acestuia.

b) încărcătură cu o cantitate mai mare de lichid astfel încât în timpul funcționării termostatului volumul spațiului dintre burduf și carcasa acestuia, a tubului capilar și o parte din volumul bulbului sunt pline cu lichid (v. fig. 3.125, b). Acest tip de încărcătură este utilizată în cazul reglării unor domenii de temperatură peste temperatura ambiantă, iar termostatul este denumit cu încărcătură parțială

Termostatul trebuie astfel montat încât bulbul să fie mai cald decât restul sistemului termostatic. În aceste condiții, datorită volumului încărcăturii, suprafața liberă a lichidului se va găsi întotdeauna în bulb, iar lichidul va condensa în partea mai rece a sistemului termostatic, bulbul reprezentând partea cea mai caldă a acestuia. În acest fel bulbul este elementul care controlează temperatura în sistem.

Majoritatea termostatelor sunt prevăzute cu două scări gradate: scara domeniului, pe care se ajustează temperatura pe referință și scara diferențialului. Alegerea diferențialului se face luând în considerare faptul că o valoare prea mare înseamnă o precizie mică de reglare, în timp ce o valoare prea mică are drept consecință un număr prea mare de cuplări și decuplări in unitatea de timp. La termostatele tripoziționale, de regulă se ajustează temperatura de referință și zona neutră, în timp ce diferențialul este fix.

Termostatele cu adsorbție sunt asemănătoare din punct de vedere constructiv cu cele descrise anterior. Încărcătura sistemului termostatic este constituită dintr-un material absorbant localizat în bulb și dintr-un gaz a cărui absorbție sau desorbție este funcție de temperatură. În acest caz nu este nicio condiție restrictivă privind temperaturile la care se găsesc tubul capilar și burduful. Totuși, dacă există o mică diferență între temperatura reglată unde este plasat bulbul și temperaturile la care se găsește restul sistemului termostatic al termostatului se pot produce perturbații în reglare.

3.3.5.3. Higrostate

Higrostatele sunt regulatoare bipoziționale ale umidității relative a aerului.

După tipul de detector de umiditate, (v. pct. 3.2.2.2.) higrostatele utilizate în automatizarea instalațiilor de condiționare a aerului și frigorifice pot fi:

cu detector cu rezistență electrică și soluție a unei sari metalice;

cu detector psihrometric;

cu detector capacitiv.

în general, higrostatele asigură o reglare satisfăcătoare a umidității relative până la valori de maximum 90…95 %, ia temperaturi ale aerului mai mici ca 0 °C. La umidități relative ale aerului peste 95 % precizia reglării scade.

în schemele de reglare a umidității aerului din cadrul instalațiilor de condiționare a aerului și în instalațiile frigorifice cu temperaturi ale aerului mari decât 0 °C se folosesc higrostate electronice bipoziționale cu diferențial reglabil (1 până la 10 % <p) sau tripoziționale cu zonă moartă reglabilă (2 până § 15% 9).

Detectoarele de umiditate relativă ale higrostatelor pot fi de ambianță sau pentru montare în tubulatură.

3.3.5.4. Regulatoare de nivel bipoziționale

Cele mai utilizate regulatoare de nivel bipoziționale în instalațiile frigorifice sunt regulatoare de nivel bipoziționale cu flotor și regulatoarele de nivel tripoziționale termostatice. Pentru reglarea nivelului de lichid în bazine sau recipiente aflate sub presiune atmosferică se utilizează și regulatoare de nivel bipoziționale presostatice.

Regulatoarele de nivel bipoziționale cu flotor sunt realizate după schema din fig. 3.126. Detectorul de nivel este constituit din flotorul 3, miezul de fier, mobil, 5 și bobina 6. Corpul detectorului 2 este legat prin racordul 4 la spațiul de vapori și prin racordul 1 la spațiul ocupat de lichidul din recipientul al cărui nivel se reglează. În baza principiului vaselor comunicante, în corpul detectorului se stabilește același nivel de lichid ca în recipientul în care este racordat. Modificarea nivelului lichidului produce deplasarea flotorului 3 și a miezului de fier 5 legat de acesta. În consecință, se modifică impedanța bobinei 6, care este conectată la intrarea regulatorului electronic bipozițional 8, și deci se produce bascularea contactelor de ieșire 9 ale acestuia. Vaporii din corpul 2 al detectorului nu pot ieși în atmosferă, deoarece miezul de fier 5 este separat de bobina 6 prin tubul etanș 7, confecționat din material nemagnetic.

Fig. 3.126. Regulator de nivel bipozițional cu flotor
1,4 – racorduri la recipientul în care se reglează nivelul; 2 – corpul detectorului; 3 – flotor; 5 – miez 6 – bobină; 7 – tub etanș; 8 – regulator electronic bipozițional; 9 – contacte electrice de ieșire.

Un exemplu tipic de aparat din această categorie îl constituie regulatorul electronic de nivel tip 38E produs de firma Danfoss (17).

Regulatoarele de nivel bipoziționale termostatice sunt construite conform schemei din fig. 3.127, a. Asupra burdufului superior 1 acționează presiunea p1 a vaporilor de agent frigorific de deasupra lichidului, iar asupra burdufului 4 acționează presiunea vaporilor din bulbul 7, transmisă prin tubul capilar 5. Bulbul 7 este introdus într-un tub, în care se găsește rezistența de încălzire electrică 6. Rondelele 3, fixate pe o piuliță, antrenează capătul tijei 11 a mecanismului basculant, care acționează contactele electrice 8 și 9 prin intermediul pârghiei 10. Schema de montaj este reprezentată în fig. 3.127, b în care se arată că regulatorul de nivel 12 se leagă printr-un tub, la partea superioară a rezervorului lichid 15, .iar bulbul se introduce într-un vas situat la înălțimea nivelului de referință și racordat la rezervorul principal prin conductele 14 și 16 Dacă nivelul lichidului este deasupra valorii de referință, bulbul regulatorului este în întregime scufundat în lichid și datorită răcirii intense, temperatura sa este practic egală cu temperatura de vaporizare și deci presiunea p2 a vaporilor din bulb este egală cu presiunea p1 a vaporilor de deasupra lichidului din rezervor. În consecință, sub acțiunea resortului 2 tija mecanismului este deplasată în jos, astfel că mecanismul basculat închide contactele 8 și menține deschise contactele 9.

Dacă nivelul lichidului scade sub valoarea de referință, bulbul rămâne în spațiul de vapori și este răcit mai puțin intens, astfel că, datorită rezistenței electrice de încălzire 6, temperatura acestuia crește și presiunea vaporilor din bulb devine mai mare decât cea din rezervor. În consecință, resortul 2 comprimă și mecanismul micro-întrerupătorului basculează închizând contactele 9 (poziția reprezentată în fig. 3.127, a). Exemple tipice de aparate realizate după această schemă sunt regulatoarele de nivel bipoziționale RT 280 A și RT 281 A. Produse de Danfoss.

La montarea și exploatarea acestor aparate se va avea în vedere că rezistența electrică de încălzire a bulbului trebuie să fie cuplată tot timpul cât instalația frigorifică funcționează. Pentru a se ajunge la temperatura de regim se recomandă ca, la punerea în funcțiune a instalației frigorifice, rezistența de încălzire să fie pusă sub tensiune cu câteva minute înainte de pornirea compresoarelor. Din motive de protecție a muncii, rezistența de încălzire se alimentează de la o sursă de tensiune joasă (24 V). Racordarea burdufului superior (detectorul de presiune) se face astfel încât asupra acestuia acționeze presiunea vaporilor din rezervor, dar evitându-se transmiterea pulsațiilor de presiune datorate funcționării compresoarelor.

Fig. 3.127. Regulator de nivel bipozițional termostatic;
a – schema constructivă; b – schema de montaj;
1 – burduf superior; 2 – resort; 3 – rondele; 4 – burduf inferior; 5 – tub capilar; 6 – rezistență electrică de încălzire; 7 – bulb; 8, 9 – contacte electrice; 10,11 – pârghii; 12 – regulator de nivel; 13 – detector de nivel termostatic; 14,16 – conducte de racordare; 15 – recipientul în care se reglează nivelul lichidului.

Regulatoarele de nivel bipoziționale presostatice sunt de fapt presostate dotate cu un detector de presiune foarte sensibil (cu membrană). Ele acționează funcție de variația presiunii hidrostatice a coloanei de lichid și sunt utilizate pentru reglarea nivelului de lichid din rezervoare aflate sub presiunea atmosferică.

În mod normal regulatorul de nivel presostatic se montează sub nivelul lichidului, ca în fig. 3.128, a. În acest caz, presiunea de referință pe scara domeniului presostatului se ajustează pentru valoarea corespunzătoare înălțimii coloanei de lichid H dintre nivelul liber al lichidului și nivelul membranei presostatului, convertită în mm H2O. În cazul lichidelor care nu absorb aerul este posibil ca regulatorul de nivel presostatic să fie situat deasupra rezervorul și să primească presiunea de la un clopot scufundat parțial în lichid, ca în fîg. 3.128, b. În acest caz, presiunea care acționează asupra membranei corespunde denivelării H1, dintre nivelul lichidului din rezervor și al celui din interiorul clopotului.

Fig. 3.128. Montarea regulatorului de nivel presostatic:
a-sub nivelul lichidului; b – deasupra nivelului lichidului;
1 – cutia presostatului; 2- membrana presostatului; 3 – rezervor de lichid; 4 – clopot; 5 – nivelul liber al lichidului în rezervor.

3.3.6. Dispozitive de automatizare cu funcții combinate p269 – NU

fig. 3.129. Schema de principiu a robinetului cu comandă pilot tip PM3-Danfoss, cu un robinet pilot electromagnetic montat pe poziția SI și cu două robinete pilot care funcționează ca regulatoare de presiune în amonte, montate pe pozițiile SII și S III.

Mergând pe linia modularizării, firma Danfoss a elaborat și maus m ^ternul său de elemente de automatizare, robinetul cu comandă pitot de tip

Dezvoltarea automatizării instalațiilor frigorifice a condus la necesitatea ea același element de execuție (robinet cu comandă pilot) să poată fi comandat fo diverse situații de diferite robinete pilot cu acțiune continuă sau bipozițională De exemplu, la o instalație frigorifică prevăzută cu decongelare automată cu tyapon calzi de agent de vaporizare a răcitoarelor de aer, este necesar ca robinetele cu comandă pilot ale regulatoarelor de presiune de vaporizare sau de [temperatură a mediului răcit să fie menținute forțat deschise în timpul [decongelării. Pentru a se permite satisfacerea diverselor cerințe de acest gen, unele întreprinderi producătoare de elemente de automatizare specializate pentru tehnica frigului au elaborat dispozitive de automatizare cu funcții combinate.

2. Bazele automatizării IF pg. 65

2.3. Reglarea automată a mărimilor fizice ale IF

2.3.1. Reglarea temperaturii mediului răcit

2.3.1.1. Reglarea temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire directă

Principial, reglarea temperaturii aerului se poate realiza acționând asupra oricărui element de care depinde puterea frigorifică: compresorul instalației frigorifice, ventilatoarele vaporizatorului, un robinet prin care circulă agentul frigorific care trece prin vaporizator ș.a.

În funcție de tipul instalației frigorifice, de mărimea puterii frigorifice, de modul de alimentare cu agent frigorific a vaporizatorului, de numărul spațiilor răcite, de nivelul temperaturii aerului, de precizia impusă reglării ș.a. există o mare diversitate de scheme de reglare a temperaturii aerului.

Atunci când nu este necesară o precizie mare, reglarea temperaturii aerului din camera frigorifică se poate face indirect, prin reglarea presiunii (temperaturii) de vaporizare, așa cum se va arăta în §.2.3.3. (v. și subcap.2.4.).

Dintre schemele de reglare a temperaturii aerului din camerele cu răcire directă, în continuare se vor prezenta pe scurt cele mai utilizate:

Fig. 2.23. Scheme de reglare a temperaturii unei camere răcite de către o instalație frigorifică cu răcire directă a, b, c, e, f – sisteme de reglare bipozițională; d, g, h – sisteme de reglare cu acțiune continuă

(a) Schema cu regulator de temperatură bipozițional care comandă pornirea sau oprirea motorului electric al compresorului (fig. 2.23, a). Această schemă de reglare este pretabilă instalațiilor de mică capacitate frigorifică (cu un singur spațiu răcit) în care cantitatea de agent frigorific din instalație este mică, alimentarea vaporizatorului făcându-se prin tub capilar sau robinet de laminare presostatic.

(b) Schema cu regulator de temperatură bipozițional care comandă pornirea sau oprirea motoarelor electrice ale ventilatoarelor vaporizatorului (fig. 2.23, b). Schema se folosește în cazul instalațiilor de mică capacitate frigorifică, în care cantitatea de agent frigorific din instalație este mică, cu un singur spațiu răcit, alimentarea vaporizatorului făcându-se prin robinet de laminare termostatic. Oprirea motorului compresorului se realizează cu ajutorul unui regulator de presiune bipozițional cu prize de presiune pe conducta de aspirație a compresorului.

(c) Schema cu regulator de temperatură bipozițional care comandă pornirea și oprirea motorului electric al compresorului, deschiderea și închiderea robinetului electromagnetic montat pe conducta de agent lichid la intrare în vaporizator, înaintea robinetului de laminare termostatic, precum și pornirea sau oprirea motoarelor electrice ale ventilatoarelor vaporizatorului (fig. 2.23, c). Schema se folosește în cazul instalațiilor frigorifice comerciale cu un singur spațiu răcit. Robinetul electromagnetic montat pe conducta de agent lichid este necesar deoarece în timpul perioadei de oprire a instalației, temperatura elementului sensibil al regulatorului poate crește mai repede decât temperatura de vaporizare, ceea ce ar determina deschiderea și mai mare a robinetului de laminare termostatic. Acest lucru ar conduce la umplerea exagerată cu agent lichid a vaporizatorului, iar la pornirea instalației comandată de regulatorul de temperatură ar exista pericolul pătrunderii de picături de lichid în aspirația compresorului.

d) Schema cu regulator de temperatură continuu care comandă un robinet automat montat pe conducta de ieșire din vaporizator (fig. 2.23, d).

(e) Schema cu regulator de temperatură bipozițional care comandă un robinet automat montat pe conducta de alimentare cu lichid a vaporizatorului (fig. 2.23, e).

În primul caz, schema de reglare prezintă avantajul că este simplă, se realizează cu elemente puține și cu un cost relativ mic, iar robinetul electromagnetic de pe conducta de agent frigorific lichid are diametru mic. Prezintă însă și dezavantajul că, după închiderea robinetului electromagnetic, lichidul rămas în vaporizator continuă să se vaporizeze. În consecință, răcirea camerei frigorifice continuă un anumit timp după ce temperatura a coborât sub valoarea prescrisă, iar regulatorul a comandat închiderea robinetului electromagnetic. Această schemă este deci recomandabilă atunci când toleranțele impuse de tehnologia de răcire pentru valoarea temperaturii aerului din camera frigorifică sunt suficient de largi.

(f) Schema cu regulator de temperatură bipozițional care comandă două robinete automate montate pe conducta de agent de intrare și respectiv de ieșire din vaporizator (fig. 2.23, f).

În al doilea caz, schema de reglare prezintă avantajul că, imediat după închiderea celor două robinete electromagnetice, presiunea în vaporizator crește, iar evaporarea agentului frigorific lichid încetează, astfel încât oscilațiile temperaturii aerului din camera frigorifică au amplitudine mai mică decât în cazul precedent. Dezavantajul schemei de reglare este că robinetul montat pe conducta de retur din vaporizator are diametrul nominal mai mare decât unul pentru lichid.

(g) Schema cu regulator de temperatură continuu care comandă un robinet automat montat pe conducta de intrare în vaporizator (fig. 2.23, g).

(h) Schema cu regulator de temperatură continuu care comandă un robinet automat montat pe conducta de ieșire din vaporizator (fig. 2.23, h).

(**) Schema cu regulatoare de temperatură bipoziționale care comandă deschiderea și închiderea robinetelor electromagnetice montate pe conductele de intrare și ieșire a agentului frigorific în vaporizatoare și pornirea sau oprirea motoarelor ventilatoarelor electrice, motorul electric al compresorului primind comanda de oprire după ce ultimul termostat a comandat oprirea răcirii.

Într-adevăr, dacă nu ar exista acest robinet, după închiderea robinetului electromagnetic de pe conducta de alimentare cu lichid a vaporizatorului, presupunând compresorul încă în funcțiune, cantitatea de agent lichid existentă I in vaporizator ar continua să se vaporizeze și să producă efect de răcire.

Fig. 2.24. Schema sistemului de reglare în cascadă:
a – sistem de reglare în cascadă simplă; b – sistem de reglare în cascadă dublă;
1 – vaporizator, 2 – cameră răcită; 3 – regulator al temperaturii aerului din camera răcită; 4 – regulator al temperaturii aerului insuflat; 5 – ventilator; 6 – regulator al presiunii de vaporizare.

(i) Schema de reglare continuă în cascadă, în care un regulator de temperatură impune referința unui regulator de presiune de vaporizare (fig. 2.24, a). Această schemă este recomandabilă în cazurile în care precizia impusă pentru reglarea temperaturii aerului este ridicată. Presiunea de vaporizare este reglată de regulatorul de presiune a cărui referință este furnizată de regulatorul de temperatură. Dacă temperatura aerului din camera frigorifică crește, regulatorul de temperatură va micșora valoarea de referință a presiunii de vaporizare, iar regulatorul de presiune va comanda mărirea secțiunii te trecere a robinetului de reglare în acest mod va crește debitul de vapori aspirați, mărindu-se astfel puterea frigorifică a vaporizatorului.

Datorită căderii de presiune pe robinetul de reglare de la ieșirea din vaporizator, presiunea în conducta de aspirație este mai mică decât cea din vaporizator. În consecință, consumul de energie al instalațiilor cu reglare continuă – în această variantă de reglare – este mai mare decât al celor cu reglare bipozițională, în special când sarcina frigorifică este redusă

(j) Schema de reglare continuă în dublă cascadă în care regulator, temperaturii aerului din camera frigorifică impune referința pentru regulatorul temperaturii aerului rece insuflat, iar acesta impune referința regulatorului presiunii de vaporizare (fig. 2.24, b)

Prin bucla minoră de reglare a presiunii de vaporizare se asigură o temperatură medie a suprafeței de transfer a vaporizatorului pentru care formarea și acumularea zăpezii sunt mai reduse. Bucla intermediară reglează temperatura aerului insuflat, astfel încât sa se prevină suprarăcirea produselor din camera frigorifică. Bucla majoră reglează temperatura medie a aerului interior în condițiile în care sarcina frigorifică variază.

2.3.1.2. Reglarea temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire indirectă

Fig. 2.25. Schema de reglare a temperaturii unei camere răcite de către o instalație frigorifică cu răcire indirectă: a – sistem de reglare bipozițională; b – sistem de reglare cu acțiune continuă.

Temperatura aerului din camerele frigorifice răcite cu agent intermediar lichid poate fi menținută între limitele prescrise folosind un sistem de reglare bipozițională (fig. 2.25, a) sau cu acțiune continuă (fig. 2.25, b).

Reglarea bipozițională este mai avantajoasă din punct de vedere energetic, dar mai puțin precisă.

2.3.1.3. Reglarea temperaturii agentului intermediar

Temperatura agentului intermediar la ieșirea din răcitor poate fi reglată aplicând aceleași principii care au fost redate la pct. 2.3.1.1, unde s-a analizat reglarea temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire directă. Vaporizatorul instalației frigorifice răcește în acest caz agentul intermediar, iar traductorul regulatorului de temperatură, se montează în conducta de ieșire a agentului intermediar.

Spre exemplificare, în fig. 2.26 sunt redate trei scheme de reglare a temperaturii agentului intermediar, robinetul de reglare comandat de regulatorul, de temperatură fiind montat pe conducta de

alimentare cu agent frigorific lichid (fig. 2.26, a)

ieșire a agentului frigorific din vaporizator (fig. 2.26, b) și respectiv

ocolire (fig. 2.26, c) Schema de reglaj din fig. 2.26, c este dezavantajoasă din punct de vedere energetic și se utilizează numai în cazurile în care variația sarcinii frigorifice este foarte mică.

Fig. 2.26. Schema de reglare a temperaturii agentului intermediar:
a – reglare bipozițională; b, c – reglare cu acțiune continuă.
1, 7, 13 – conducte cu agent frigorific lichid; 2 – robinet electromagnetic; 3, 8, 14 – răcitoare de agent intermediar, 9, 16 – conducte de agent intermediar, 5, 10, 17 – regulatoare de temperatură; 6, 12, 13 – conducte de vapori de agent frigorific; 11, 15 – robinete de reglare cu acțiune continuă

Ca și în cazul reglării temperaturii aerului din camerele frigorifice cu răcire directă, dacă nu este necesară o precizie mare, reglarea temperaturii agentului intermediar se poate face indirect prin reglarea presiunii (temperaturi, de vaporizare, așa cum se va arăta în §.2.3.3. (v. și subcap.2.4).

2.3.2. Reglarea umidității aerului

Umiditatea aerului este reglată în special în spațiile de condiționarea aerului și uneori chiar în spațiile frigorifice.

Datorită condensării vaporilor de apă din aer în contact cu suprafețele de răcire, umiditatea aerului în spațiile răcite are tendința de scădere. În consecință. atunci când debitul de aer proaspăt din exterior este mic, umiditatea relativă a aerului din spațiile răcite poate deveni mai mică decât cea impusă de tehnologia de răcire respectivă sau mai mică decât limita de confort al persoanelor din spațiul respectiv. În aceste cazuri, reglarea temperaturii T și a umidității relative ale aerului pot fi realizate după o schemă ca cea redată în fig. 2.27.

Fig. 2.27. Schema reglării temperaturii și umidității relative a aerului din interiorul unui spațiu răcit: 1 – spațiul răcit; 2 – regulator de temperatură; 3 – regulator de umiditate; 4, 6 – robinete electromagnetice; 5 – aer proaspăt; 7 – filtru de aer; 8 – duze de stropire; 9 – robinet de laminare; 10 – tavă; 11 – reținător de picături; 12 – vaporizator; 13 – aer recirculat, 14 – ventilator; – umiditate relativă; T – temperatură.

Schema cuprinde regulatorul bipozițional de temperatură 2, care comandă robinetul electromagnetic 6 montat pe conducta de intrare a agentului frigorific în regulatorul bipozițional de umiditate 3, care comandă robinetul electromagnetic 4 montat pe conducta de injectare a apei pentru umidificarea aerului.

În cazul sistemelor de condiționare a aerului, umiditatea absolută a aerului proaspăt introdus din exterior în spațiul condiționat, este de obicei mai mare, în timpul verii, decât umiditatea necesară în spațiul condiționat. În plus, datorită prezenței de surse de vapori de apă în interiorul spațiului tehnologic condiționat, o anumită cantitate de vapori de apă trebuie eliminată. Sistemul de reglare utilizat în acest caz este ilustrat de schema redată în fig. 2.28, a, iar variația stărilor aerului reprezentată în diagrama (i-x) este redată în fig. 2.28, b. Aerul luat din exterior are starea corespunzătoare punctului E, cu temperatura tE și umiditatea relativă E. El este amestecat cu aerul recirculat, cu starea I, extras din spațiul condiționat, rezultând aer cu starea M.

Fig. 2.28. Schema reglării temperaturii și umidității relative a aerului într-o instalație de condiționare a aerului:
a – schema sistemului de reglare automată; b – reprezentarea proceselor în diagrama Mollier;
1 – spațiu condiționat; 2 – regulator de umiditate; 3, 5 – regulatoare de temperatură; 4 – robinet electromagnetic; 6 – robinet de reglare cu acțiune continuă; 7 – aer proaspăt; 8 – filtru de aer, 9 – robinet de laminare; 10 – vaporizator; 11 – tavă; 12 – baterie de încălzire; 13 – ventilator, 14 – aer recirculat; – umiditate relativă ;T – temperatură

Pentru a realiza temperatura tD și umiditatea D dorite din interiorul spațiului condiționat (starea aerului corespunzând punctului D), aerul cu starea M este răcit și dezumidificat prin trecerea peste vaporizatorul 10, care are o temperatură medie a suprafeței de transfer egală cu tMCS. Aerul răcit și dezumidificat, cu starea este apoi încălzit la umiditate absolută constantă (x = const.), prin trecerea peste suprafața de încălzire 12, ajungând astfel în starea D. Aerul este apoi refulat în interiorul spațiului condiționat unde se reîncălzește și se umidifică până la starea I.

Atunci când umiditatea absolută a aerului exterior este mai scăzută decât cea a aerului din interiorul spațiului condiționat, este necesară introducerea de apă prin duze de stropire sau injecție de abur. Se poate concluziona că sistemele de condiționare a aerului trebuie să fie prevăzute cu un sistem flexibil de automatizare.

Atunci când umiditatea aerului este peste o anumită valoare limită,

regulatorul de temperatură acționează asupra debitului de încălzire, iar

regulatorul de umiditate acționează asupra temperaturii de vaporizare așa cum este ilustrat în fig. 2.28,a.

În cazul în care umiditatea aerului este sub o anumită valoare limită,

regulatorul de temperatură acționează asupra temperaturii de vaporizare sau asupra debitului de agent frigorific, iar

regulatorul de umiditate acționează asupra debitului de apă pulverizată, după o schemă similară cu cea reprezentată în fig. 2.27.

2.3.3. Reglarea presiunii sau temperaturii de vaporizare

Reglarea automată a presiunii sau temperaturii de vaporizare poate fi întâlnită ca buclă interioară în sistemele de reglare în cascadă a temperaturii mediului răcit, cum sunt cele prezentate anterior în fig. 2.24, a. 2.24, b și 2.28, a.

Așa cum s-a arătat deja în § 2.3.1., dacă nu este necesară o precizie mare a menținerii temperaturii mediului răcit, aceasta poate fi reglată indirect folosind numai un sistem de reglare continuă sau bipozițională a presiunii temperaturii de vaporizare.

Fig. 2.29. Schema de reglare bipozițională a presiunii de vaporizare (a) și temperaturii de vaporizare (b):
1 – compresor; 2 – condensator; 3 – robinet de laminare; 4 – vaporizator; 5 – regulator; bipozițional de presiune; 6 – motor electric, 7 – regulator bipozițional de temperatura

În instalațiile frigorifice cu un singur vaporizator și un singur compresor și în cele în care există mai multe vaporizatoare în care trebuie să se mențină aceeași presiune (temperatură) de vaporizare, se poate utiliza în acest scop or regulator bipozițional de presiune (fig. 2.29, a) sau de temperatură (fig.2.23. b) care comandă pornirea și oprirea compresorului, funcție de presiunea (temperatura) de vaporizare determinată în conducta de aspirație a compresorului.

În schema de automatizare redată în fig. 2.29, a, presiunea vaporilor de agent frigorific în conducta de aspirație a compresorului 1 s-a presupus a fi egală cu presiunea de vaporizare din vaporizator. Această ipoteză poate fi totuși admisă numai în cazul în care căderile de presiune la curgerea vaporilor de agent de la vaporizator la compresor sunt neglijabile

În schema de automatizare redată în fig. 2.29, b, temperatura vaporilor în conducta de aspirație a compresorului este aproximativ egală cu temperatura de vaporizare în vaporizator. Dacă, la ieșirea din vaporizator temperatura vaporilor este mai ridicată decât temperatura de vaporizare (cazul alimentării vaporizatorului prin robinet de laminare termostatic), regulatorul de temperatură t va menține temperatura în conducta de aspirație ta o valoare egală cu temperatura vaporilor la ieșirea din vaporizator.

Fig. 2.30. Schema de reglare a presiunii de vaporizare (a) și a temperaturii de vaporizare (b) prin strangularea conductei de vapori:
1 – robinet de laminare, 2 – vaporizator; 3 – regulator de presiune cu acțiune continui 4 – robinet de reglare; 5 – regulator de temperatură cu acțiune continuă

În instalațiile cu mai multe vaporizatoare, în care trebuie menținute presiuni (temperaturi) de vaporizare diferite, reglarea se poate face separat pentru fiecare vaporizator, folosind un robinet de reglare montat pe conducta de vapori. În acest scop, se poate utiliza un regulator de presiune în amonte care previne scăderea presiunii de vaporizare sub o anumită valoare predeterminată (fig. 2.30, a) sau un regulator de temperatură cu acțiune continuă (fig. 2.30, b).

Schema de reglare a diferitelor presiuni (temperaturi) de vaporizare în instalațiile cu mai multe vaporizatoare redată în fig. 2.30 este dezavantajoasă datorită consumului ridicat de energie pe care îl implică, dat fiind faptul că toate compresoarele funcționează la presiunea corespunzătoare celei mai scăzute temperaturi de vaporizare (a vaporizatorului cu cea mai scăzută temperatură de vaporizare). Cu cât diferența dintre cea mai înaltă și cea mai scăzută presiune de vaporizare este mai mare, cu atât este mai mare consumul de energie la compresoare, determinat de această schemă de automatizare.

2.3.4. Reglarea presiunii de condensare

Creșterea presiunii de condensare are drept urmare creșterea puteri consumate de motorul compresorului. Pe de altă parte, în special la instalație frigorifice de mică capacitate, presiunea din condensator nu trebuie să scadă sub valoarea minimă necesară pentru a asigura căderea de presiune necesară în robinetul de laminare și circulația agentului frigorific lichid în instalație.

De aceea, este necesar ca presiunea de condensare să fie menținută în limitele prevăzute în proiectul instalației.

Reglarea automată a presiunii de condensare în cazul condensatoarei răcite cu apă (fig. 2.31) se face cu ajutorul unui regulator cu acțiune continui care comandă un robinet de reglare de pe conducta de apă de răcire, în funcție de presiunea din conducta de reglare a compresorului.

Fig. 2.31. Schema reglării presiunii la condensatoarele răcite cu apă:
1 – compresor, 2 – conductă de aspirație; 3 – conductă de refulare; 4 – regulator de presiune cu acțiune continuă; 5 – robinet presostatic de apă

În plus, în această schemă de automatizare, se urmărește și reducerea consumului de apă de răcire, atunci când temperatura apel este mică sau sarcina frigorifică a compresorului este mică.

În cazul condensatoarelor răcite cu aer, reglarea presiunii de condensare se poate face fie prin modificarea debitului de aer de răcire, fie prin modificarea suprafeței efective de condensare.

În fig. 2.32 este redată o schemă de reglare a presiunii de condensare cu trei trepte ale debitului de aer, obținute prin cuplarea și decuplarea ventilatoarelor. Un ventilator funcționează continuu, atât timp cât funcționează și compresorul, în timp ce fiecare dintre celelalte ventilatoare este comandat de către un regulator de presiune bipozițional (presostat)

Fig. 2.32. Schema reglării presiunii de condensare la condensatoarele răcite cu aer: 1 – compresor; 2 – condensator; 3 – ventilatoare; 4, 5 – regulatoare bipoziționale de presiune, 6 – rezervor.

Fiecare regulator este astfel ajustat încât să anclanșeze la o altă valoare a presiunii de condensare, astfel încât numărul de ventilatoare cuplate la un moment dat depinde de sarcina condensatorului.

Se poate deasemenea să se utilizeze un regulator de presiune cu acțiune continuă care comandă un ventilator prevăzut cu motor cu turație variabilă, așa cum este prezentat în schema din fig. 2.33. Pentru realizarea acestei scheme de automatizare, se poate utiliza un ventilator cu motor asincron alimentat prin convertizor de frecvență sau un motor de curent continuu alimentat prin redresor comandat.

Fig. 2.33. Schema reglării presiunii de condensare la condensatoarele răcite cu aer cu ventilatoare cu turație variabilă.
1 – compresor; 2 – condensator; 3 – regulator de presiune cu acțiune continuă; 4 – variator de turație, 5 – ventilator; 6 – rezervor.

În cazul instalațiilor frigorifice de mici capacitate, o metodă eficientă de reglare a presiunii de condensare este aceea care modifici suprafața electivă de schimb de căldură la condensare, prin varierea nivelului lichidului din condensator. Schema de automatizare este redată în fig. 2.34, a și conține două regulatoare de presiune cu acțiune continuă.

Fig.2.34. Schema reglării presiunii de condensare la condensatoarele răcite cu aer cu regulator de presiune de condensare (a) și cu regulator al presiuni de refulare a compresorului (b):
1 – compresor, 2 – condensator răcit cu aer 3 – ventilator; 4, 9, 11 – regulatoare de presiune cu acțiune continuă; 5 – robinet de reținere; 6 – rezervor. 7, 8, 10 – robinete de reglare.

Regulatorul de presiune amonte 4 comandă robinetul de reglare 7 de pe conducta de condens și are rolul de a menține constantă presiunea din condensatorul 2. Dacă temperatura aerului este coborâtă și presiunea de condensare scade sub valoarea prescrisă, regulatorul 4 comandă micșorarea secțiunii de trecere a robinetului 7 astfel încât scade debitul de lichid evacuat din condensator. Aceasta are ca urmare creșterea nivelului de lichid din condensator și deci micșorarea suprafeței de contact dintre vaporii de agent frigorific și țevi. În consecință, scade cantitatea de vapori condensați și crește presiunea acestora. Se obține astfel efectul de stabilizare a presiunii de condensare, dar se strangulează conducta de condens, astfel încât presiunea din rezervorul de lichid 6 are tendința să scadă, putând coborî chiar sub valoarea necesară pentru a se asigura funcționarea corectă a robinetului de laminare Ia intrarea în vaporizator. Pentru a elimina această deficiență, se utilizează regulatorul de presiune 9 care comandă robinetul 8 montat pe o conductă de vapori de înaltă presiune, având rolul de a stabiliza presiunea d:n rezervorul de lichid. Referințele celor două regulatoare de presiune se ajustează astfel încât presiunea din condensator să fie întotdeauna mai ridicată decât cea din rezervorul de lichid 6. Robinetul de reținere 5 are rolul de a împiedica întoarcerea lichidului din rezervor în conducta de refulare a compresorului și de a egaliza presiunile atunci când instalația frigorifică este oprită.

În fig. 2.34, b, este prezentată o altă schemă de reglare a presiunii din rezervorul de lichid în care regulatorul 8 are același rol ca și în schema din fig. 2.34, a, iar regulatorul 11 comandă robinetul 10 montat pe conducta de intrare a vaporilor în condensator având rolul de a menține constantă presiunea vaporilor în conducta de refulare a compresorului și a asigura astfel rezerva de presiune necesară pentru trecerea prin robinetul 8. În acest caz există posibilitatea ca, atunci când temperatura exterioară este coborâtă, presiunea din condensator să devină temporar mai mică decât cea din rezervorul de lichid. Pentru evitarea intrării în condensator a vaporilor din rezervor și din conducta de ocolire, se prevede robinetul de reținere 5. Când acest robinet de reținere este închis, lichidul se acumulează în condensator și reduce suprafața efectivă ce condensare astfel că presiunea crește până depășește presiunea din condensator, iar robinetul 5 deschide permițând ieșirea lichidului Deschiderile și închiderile robinetelor de reținere 5 au loc în mod ciclic.

2.3.5. Reglarea supraîncălzirii vaporilor ia ieșirea din vaporizator

în cazul instalațiilor frigorifice în care vaporii de agent frigorific sunt aspirați direct din vaporizator, este necesar să se elimine posibilitatea ca agentul frigorific lichid, sub formă de picături, să pătrundă în conducta de aspirație a compresorului. Acest fenomen poate apare în cazul umplerii excesive a vaporizatoarelor și se previne utilizând fie regulatoare de nivel fie regulatoare de supraîncălzire.

Prin definiție, supraîncălzirea este diferența dintre temperatura vaporilor de agent frigorific la ieșirea din vaporizator și temperatura de saturație corespunzătoare presiunii de vaporizare.

Dacă supraîncălzirea este prea mica, înseamnă că vaporizatorul este prea plin cu lichid și există posibilitatea de antrenare a agentului frigorific lichid în conducta de aspirație și de aici în compresor.

Dacă supraîncălzirea este prea mare, capacitatea frigorifică a compresorului se reduce ca urmare a creșterii volumului specific ai vaporilor aspirați.

în consecință, este recomandabil ca supraîncălzirea vaporilor aspirați să fie de cca. 4…6 °C.

Fig. 2.35. Schema reglării supraîncălzirii vaporilor la aspirația în compresor.
1 – vaporizator; 2 – regulator de temperatură diferenția! 3 – robinet de laminare.

Schema de reglare a supraîncălzirii este redată in fig. 2.35. Regulatorul de supraîncălzire 2 comandă robinetul de laminare 3 în funcție de diferența dintre temperatura vaporilor în conducta de aspirație și temperatura de saturație corespunzătoare presiunii vaporilor determinată, după caz, la intrarea în vaporizator, la ieșirea din vaporizator sau într-un punct intermediar.

Din punct de vedere constructiv, regulatorul de supraîncălzire face corp comun cu robinetul de reglare pe care îl comandă și este denumit în practică "robinet de laminare termostatic” sau “detentor termostatic", ceea ce poate duce la impresia că este regulator de temperatură.

Robinetul de laminare termostatic este un dispozitiv de reglare strict specializat pentru instalații frigorifice (v. §.3.3.4).

2.3.6. Reglarea nivelului de lichid

În instalațiile frigorifice de capacități medii și mari, poate fi necesară reglarea nivelului de lichid în diverse aparate, cum ar fi: separatoare de lichid, separator-acumulatoare, separatoare de ulei, condensatoare, butelii de răcire intermediară, vaporizatoare ș.a.

Reglarea poate fi bipozițională sau continuă, iar regulatorul de nivel comandă un robinet montat fie pe conducta de intrare a lichidului în recipiente respectiv fie pe cea de ieșire.

Fig. 2.36. Schema reglării nivelului agentului frigorific lichid într-un separator acumulator cu regulator bipozițional (a) și cu regulator cu acțiune dublă (b)
1 – separator-acumulator; 2 – regulator de nivel; 3 – robinet electromagnetic 4 – robinet de laminare, 5 – robinet de laminare automat

Reglarea nivelului de lichid în separatoarele de lichid, în separator acumulatoare și în vaporizatoare se face cu scopul de a evita pătrunderea de agent frigorific lichid în conducta de aspirație a compresorului. În acest scop se utilizează un regulator bipozițional de nivel care comandă un robinet electromagnetic montat pe conducta de lichid înainte de robinetul de laminare (fig. 2.36, a) sau un regulator de nivel cu acțiune continuă, care comandă deschiderea robinetului de laminare (fig. 2.36, b). Când nivelul lichidului crește peste valoarea de referință, regulatorul comandă închiderea robinetul electromagnetic de pe conducta de alimentare cu agent frigorific lichid (în căzii reglării bipoziționale) respectiv reducerea secțiunii libere de trecere a robinetul de laminare (în cazul reglării continue).

Fig. 2.37. Schema reglării nivelului lichidului în răcitoare intermediare
1 – compresorul treptei de joasă presiune. 2 – conductă de aspirație 3 – răcitor intermediar; 4 – compresorul treptei de înaltă presiune. 5 – condensator; 6 – rezervor; 7 – robinet electromagnetic; 8 – robinet de laminare; 9 – regulator bipozițional de temperatură, 10 – conductă de agent frigorific lichid către vaporizatoare

Reglarea nivelului în separatoarele de lichid și în răcitoarele intermediare de vapori se face folosind scheme similare cu cele descrise mai înainte. Astfel în fig. 2.37 este redată schema reglării bipoziționale a nivelului într-un răcitor de vapori dintr-o instalație frigorifică cu compresoare în două trepte. Regulatorul comandă robinetul electromagnetic montat pe conducta de agent frigorific lichid utilizat pentru răcire. Lichidul care trece prin robinetul de laminare se vaporizează parțial fi se auto-răcește, amestecându-se cu vaporii de agent care vin de la compresorul de joasă presiune pe care îi răcește. Când nivelul de lichid crește peste valoarea de referință, regulatorul comandă închiderea robinetului electromagnetic iar răcirea vaporilor se face pe baza evaporării lichidului acumulat, astfel încât nivelul acestuia scade Când nivelul lichidului scade sub valoarea de referință, regulatorul comandă deschiderea robinetului electromagnetic.

Fig. 2.38. Schema reglării nivelului de soluție în fierbătorul unei instalați frigorifice cu absorbție:
1 – fierbător. 2 – serpentină de încălzire; 3 – serpentină cu apă de răcire; 4 – conductă de vapori către condensator; 5 – regulator de nivel; 6 – schimbător de căldură; 7 – robinet de reglare; 8 – conductă de soluție săracă către absorber; 9 – pompă de soluție bogată.

Ca exemplu de sistem de reglare a nivelului în care robinetul de reglare este montat pe conducta de ieșire a lichidului din recipient, în fig. 2.38 este redată reglarea nivelului soluției sărace în fierbătorul unei instalații frigorifice cu absorbție. Dacă nivelul lichidului la baza fierbătorului crește peste valoarea de referință, regulatorul de nivel cu acțiune continuă 8 comandă creșterea secțiunii de trecere a robinetului de reglare 7, mărind astfel debitul de soluție săracă trimisă către absorber.

2.3.7. Reglarea temperaturii vaporilor la ieșirea din compresor

Temperatura vaporilor refulați de compresor poate crește peste valoarea limită normală atunci când compresorul aspiră vapori cu supraîncălzire mare. O astfel de situație poate să apară de exemplu, atunci când vaporii cu temperatură înaltă din conducta de refulare sunt readuși în conducta de aspirație în scopul ajustării puterii frigorifice sau pentru reducerea cuplului de pornire.

Reglarea temperaturii vaporilor la ieșirea din compresor se face prin injectarea unei cantități mici de agent frigorific lichid în conducta de aspirație (fig. 2.39).

Dacă temperatura vaporilor refulați depășește valoarea de referință, regulatorul de temperatură 3 comandă deschiderea robinetului de laminare 4 montat pe conducta de lichid 5. În acest fel se injectează în vaporii aspirați de compresor o cantitate de lichid care se evaporă, producând efectul de răcire a acestora.

Fig. 2.39. Schema reglării temperaturii vaporilor refulați; 1 – compresor; 2 – conductă de refulare; 3 – regulator de temperatură cu acțiune continuă; 4 – robinet de laminare; 5 – conductă de agent frigorific lichid; 6 – conductă de aspirație

În practică, regulatorul de temperatură 3, împreună cu robinetul laminare 4 formează un singur aparat numit robinet de injecție termostatic.

2.3.8. Reglarea presiunii diferențiale în instalațiile cu pompe

în cazul instalațiilor frigorifice cu recircularea prin pompe a agentului frigorific de joasă presiune, o bună alimentare cu agent a tuturor vaporizatoarelor necesită asigurarea unei diferențe constante de presiune între refularea pompelor de agent și returul bifazic de la vaporizatoare Acest lucru implică reglarea debitului de fluid între refularea pompelor și separator acumulator.

Un sistem de automatizare adecvat pentru reglarea presiunii diferențiate în cazul vaporizatoarelor alimentate prin pompe mecanice este descris la pct. 4.1.2 2.

Necesitatea reglării presiunii diferențiale în instalațiile cu alimentarea vaporizatoarelor prin pompe mecanice rotative este impusă de faptul că funcționarea acestor pompe este periclitată, în anumite condiții, de pericolul apariției cavitației. Posibilitatea apariției de zone locale de vaporizare datorate unor condensări bruște, este determinată de căderi locale de presiune sub nivelul presiunii de saturație. Ca și în cazul general, în cazul pompelor de agent frigorific, cavitația se manifestă prin înrăutățirea caracteristicilor pompei: debitul de lichid, presiunea de refulare și randamentul. La o cavitație intensă pomparea agentului poate deveni intermitentă sau chiar complet oprită. În consecință, pe lângă reglarea presiunii diferențiale este necesar a se lua măsurile care să micșoreze posibilitatea de apariție a cavitației.

2.4. Ajustarea automată a capacității frigorifice a instalațiilor frigorifice

Așa cum s-a arătat în § 2 1.1, în general, în cadrul oricărei tehnologii de răcire, necesarul de frig nu este constant în timp.

Ca urmare a modificării sarcinii frigorifice, instalația se auto-echilibrează, astfel încât puterea frigorifică tinde să se acordeze cu sarcina frigorifică. Această autoechilibrare se produce însă cu modificarea ciclului de funcționare e instalației și deci cu modificarea mai multor parametri funcționali printre care și temperatura de vaporizare care determină modificarea temperaturii mediului răcit. Aceste modificări afectează și economicitatea funcționării instalației frigorifice.

în consecință, apare ca necesară în multe cazuri, o ajustare automată a puterii frigorifice a instalației care să realizeze, la variații ale sarcinii frigorifice, condiții de exploatare economice și sigure din punct da vedere al protecției fără a împieta asupra procesului tehnologic de răcire deservit de instalație.

Ajustarea automată a puterii frigorifice a instalațiilor frigorifice se poate realiza în trepte sau continuu.

În cele ce urmează se vor prezenta principalele metode de ajustare automată a puterii frigorifice insistându-se mai mult asupra cazului instalațiilor frigorifice cu comprimare mecanică de vapori.

2.4.1. Ajustarea automată a puterii frigorifice la instalațiile cu comprimare mecanică de vapori

2.4.1.1. Ajustarea puterii frigorifice prin funcționarea intermitentă a compresoarelor

În instalațiile frigorifice cu un singur compresor și un singur obiect răcit cea mai economică metodă de ajustare a puterii frigorifice este prin pornirea și oprirea periodică a compresorului, folosindu-se în acest scop un regulator al temperaturii mediului răcit (fig. 2.23, a) sau un regulator al presiunii sau temperaturii de vaporizare (fig. 2.29).

Fig. 2.40. Diagrama temperatură-timp a reglării bipoziționale a temperaturii mediului răcit:
a – sarcină frigorifică mică; b – sarcină frigorifică mare.

În fig. 2.40 sunt reprezentate graficele de variație a temperaturii t a mediului răcit (aerul) și a mărimii de execuție am în cazul reglării bipoziționale a temperaturii realizate după schema din fig. 2.23, a. Porțiunile hașurate reprezintă timpul în care compresorul funcționează. Când temperatura reglată crește atingând valoarea t” compresorul pornește, iar când acesta coboară până la t' compresorul este oprit. Diferența de temperatură (t” – t’) reprezintă diferențialul regulatorului bipozițional. Datorită întârzierilor în transmiterea căldurii (timpului mort al instalației reglate) temperatura reglată iese din intervalul (t', t"), astfel că plaja de variație a temperaturii este mai mare decât diferențialul regulatorului. S-a notat cu f durata funcționării compresorului, cu 0 durata opririi acestuia și cu C = f + 0 durata unui ciclu. Dacă sarcina frigorifică a instalației este mică în raport cu puterea frigorifică a acesteia (fig. 2.40, a), creșterea temperaturi mediului răcit, când compresorul este oprit, este mai lentă decât scăderea temperaturii când compresorul funcționează. În consecință f este mic, iar 0 este mare. Invers, dacă sarcina frigorifică este mare (fig. 2.40, b), temperatura crește rapid și scade lent, astfel că f este mai mare decât 0. Raportul de funcționare b = f / C poate varia în intervalul 0 < b < 1.

Durata ciclului C și deci frecvența de conectare a compresorului = 1/C depinde de diferențialul regulatorului, de viteza de creștere (scădere) a temperaturii și de timpul mort al instalației reglate. Prin micșorarea diferențialului regulatorului, se îmbunătățește precizia reglării temperaturii, dar se mărește frecvența pornirilor compresorului. Aceasta duce atât la uzura mai mare a compresorului cât și la creșterea consumului de energie, deoarece puterea consumată de motorul electric al compresorului în timpul pornirii este mai mare decât în funcționare normală. Se consideră că, la compresoarele de putere mică și medie, se pot admite până ia 6 porniri pe oră, iar la cele de putere mare – până la 3 porniri pe oră.

Principiile de automatizare a pornirii compresorului sunt tratate în subcap.2.5.

în instalațiile cu mai multe compresoare frigorifice legate în paralel este posibilă ajustarea în trepte a puterii frigorifice.

Dacă există N compresoare, fiecare de putere frigorifică 0 legate in paralel, iar sarcina frigorifică necesară la un moment dat este < N 0 atunci este necesar ca un număr

n = / 0 (2.19)

de compresoare să funcționeze continuu, un singur compresor să funcționeze intermitent, iar [N – (n+1)] compresoare să fie complet oprite.

Diversele metode de comandă a funcționării compresoarelor diferă intre ele prin procedura de determinare a numărului n de compresoare care funcționează fără oprire.

Cea mai simplă metodă de ajustare a puterii frigorifice, din punctul de vedere al realizării practice, este reglarea proporțională în trepte a temperaturii mediului răcit sau a temperaturii de aspirație (fig. 2.41). În acest caz fiecare compresor este comandat de propriul său regulator de temperatură bipozițional (termostat). Detectoarele de temperatură sunt montate în același loc (pe aceeași conductă de agent intermediar răcit sau pe aceeași conductă de aspirație), însă diferențialele termostatelor sunt ajustate astfel, încât intervalele de temperatură în care compresorul respectiv funcționează intermitent să fie decalate conform relațiilor:

t1' < t2' < t3' ; t1" < t2" < t3" (2.20)

în care (t’k, t"k) este diferențialul termostatului compresorului k; k = 1, 2, 3, k fiind numărul de ordine al compresorului.

Fig. 2.41. Ajustarea capacității frigorifice prin reglarea proporțională în trepte a temperaturii de aspirație: a – schema sistemului de reglare; b, c – diagramele (temperatură de aspirație-timp) pentru sarcină frigorifică mică (b) și respectiv sarcină frigorifică mare (c); 1,2,3 – compresoare; 4 – conductă de refulare; 5 – conductă de aspirație; 6, 7, 8 – regulatoare bipoziționale de temperatură.

Dacă sarcina termică a instalației este mică, astfel că puterea frigorifică necesară este sub cca.1/3 din puterea frigorifică totală a instalației, compresorul 1 va funcționa intermitent, iar compresoarele 2 și 3 vor fi permanent oprite. Graficul variației temperaturii de vaporizare și de funcționare a compresoarelor pentru această situație este reprezentată în fig. 2.41 ,b. În cazul în care funcționează compresorul 1 temperatura de vaporizare scade până la t1' când regulatorul bipozițional 8 dă comanda de oprire. Datorită timpului mort a instalației reglate, temperatura continuă un timp să scadă, apoi crește, iar când ajunge la valoarea t1”, regulatorul comandă pornirea compresorului și ciclul se repetă. Dacă diferența dintre temperaturile t1” și t2” este suficient de mare, temperatura va începe să coboare înainte de a atinge t2” și deci compresorul 2 nu va pomi. Diferențele dintre tk' și tk+1', respectiv tk" și tk+1", se ajustează astfel încât să nu se producă porniri sau opriri inutile, fiind de regulă de 1…2 °C.

Dacă sarcina frigorifică a instalației depășește 2/3 din puterea frigorifică totală, compresoarele 1 și 2 vor funcționa continuu, în timp ce compresorul 3 va funcționa intermitent, conform cu graficul din fig. 2.41, c. Când funcționează toate cele trei compresoare, temperatura coboară până la t3', iar regulatorul 6 comandă oprirea compresorului 3. Compresoarele 1 și 2 continuă să funcționeze, dar puterea lor frigorifică este insuficientă și temperatura crește Când temperatura ajunge la valoarea t3" compresorul 3 pornește din nou și ciclul se repetă.

Dacă sarcina frigorifică este cuprinsă între 1/3 și 2/3 din puterea frigorifică instalată, compresorul 1 funcționează continuu, compresorul 2 funcționează intermitent și compresorul 3 este tot timpul oprit, astfel că temperatura oscilează între t2' și t2".

Compresorul 1 este cel mai solicitat, întrucât funcționează la orice sarcină frigorifică a Instalației, în timp ce compresorul 3 are uzură mult mai mică, fiind solicitat numai la sarcini peste 2/3 din cea nominală. Pentru a se uniformiza uzura compresoarelor, este necesar să se reajusteze periodic diferențialele regulatoarelor bipoziționale de temperatură (termostatelor) astfel ca ordinea de punere în funcțiune a compresoarelor să se modifice.

Se observă că, în această metodă de ajustare a puterii frigorifice, valoarea medie a temperaturii reglate scade atunci când scade sarcina frigorifică a instalației, astfel că la sarcini mici consumul de energie al instalației este mai mare decât cel strict necesar Pentru evitarea acestui dezavantaj se recurge la metode de ajustare în care valoarea medie a temperaturii reglate să se mențină constantă la orice sarcină frigorifică

Una din posibilități este ca, menținând schema de reglare dm fig. 2.41 a să se ajusteze diferențialele termostatelor, astfel încât

t1' > t2' > t3' ; t1" < t2" < t3" (2.20)

iar pentru fiecare diferențial valoarea medie (tk' + tk")/2 să fie aceeași.

În fig. 2.42 se reprezintă graficele de variație a temperaturi: reglate t și a mărimilor de execuție ale sistemelor de reglare pentru cete trei compresoare um1, um2 și um3. În intervalul AB se reprezintă trecerea de la o sarcină frigorifică mare la una mică, iar în intervalul BC, trecerea de la o sarcină mică la una mare. Inițial, temperatura reglată era ridicată și toate cele trei compresele erau în funcțiune.

Fig. 2.42. Diagrama temperatură-timp a procesului de reglare a temperaturii de aspirație

Temperatura reglată coboară până la valoarea t1' când regulatorul bipozițional 8 oprește compresorul 1. Deoarece puterea frigorifică a celor doua compresoare rămase în funcțiune este mai mare decât cea necesară, temperatura continuă să scadă, iar la valoarea t2' regulatorul bipozițional 7 oprește compresorul 2. Sarcina termică fiind mică, temperatura continuă să scadă până la t3’, când regulatorul 6 oprește compresorul 3. În aceste condiții toate cele trei compresoare fiind oprite, temperatura reglată crește până la valoarea t1", când pornește compresorul 1. În continuare, atât timp cât sarcina frigorifică se menține mai mică decât puterea frigorifică a unui singur compresor va funcționa intermitent numai compresorul 1, temperatura variind între t1' și t1". În punctul B al graficului sarcina frigorifică a crescut peste puterea frigorifică a unui singur compresor, rămânând însă mai mică decât cea furnizată de două compresoare. În aceste condiții, temperatura crește până la t2", când este pus în funcțiune compresorul 2, apoi scade până la t1', când se oprește compresorul 1, în timp ce compresorul 2 continuă să funcționeze. Deoarece acum puterea frigorifică a unui singur compresor nu mai este suficientă, temperatura creste până la t1", când compresorul 1 este pus din nou în funcțiune. În continuare temperatura va oscila între t1' și t1" astfel că va funcționa ciclic compresorul 1 iar compresorul 2 va funcționa continuu.

Din descrierea de mai sus observăm că, în cazul reglării bipoziționale diferențialele regulatoarelor centrate pe aceeași valoare medie, compresorul 1 va funcționa ciclic la orice sarcină frigorifică a instalației, iar compresoarele 2 și 3 vor funcționa continuu, dar numai pentru sarcini peste 1/3, respectiv peste 2/3 din puterea instalată. În cea mai mare parte a timpului temperatura va oscila între t1' și t1", depășiri ale acestor limite având loc numai pentru intervale de timp relativ mici, atunci când au loc schimbări importante de sarcină, care necesită modificarea numărului de compresoare în funcțiune.

Fig. 2.43. Ajustarea capacității frigorifice prin reglarea temperaturii de aspirație folosind un singur regulator de temperatură tripozițional cuplat cu un dispozitiv de comandă secvențială:
a – schema sistemului de reglare; b – diagrama temperatură-timp a procesului de reglare;
1, 2, 3 – compresoare, 4 – regulator de temperatură tripozițional; 5 – dispozitiv de comandă secvențială; um1, um2 și um3 – mărimi de execuție; t – temperatură; – timp.

Există posibilitatea ca ajustarea puterii frigorifice să se facă folosind singur regulator de temperatură tripozițional cuplat cu un dispozitiv de comandă secvențială (fig. 2.43, a). Sistemul funcționează în modul ilustrat în fig. 2.43, b în care 0 este timpul de așteptare între decuplările (cuplările) a două compresoare succesive, dacă în acest timp temperatura reglată se menține sub t2 (respectiv peste t1).

S-a considerat că instalația pornește de la o temperatură inițială ridicată, iar sarcina frigorifică de regim staționar este sub 1/3 din sarcina frigorifică nominală. După pornire, vor fi în funcțiune toate cele 3 compresoare. temperatura coborând până la valoarea t2. În acest moment, corespunzând punctului A din fig. 2.43, b, se decuplează compresorul 1 și totodată se comandă un releu temporizat, care pregătește oprirea compresorului 2. Dacă în intervalul de timp 0 temperatura nu reintră în limitele zonei neutre a regulatorului tripozițional, se decuplează și compresorul 2, iar dacă nici în acest caz temperatura nu revine în limitele impuse, după trecerea unui nou interval de timp 0 se decuplează și compresorul 3. Întrucât acum toate compresoarele sunt oprite, temperatura reglată crește până la t1, când pornește compresorul 1, apoi va oscila între t1 și t2 ca la reglarea bipozițională, compresorul 1 funcționând în mod intermitent, perioada de funcționare a compresorului 1 fiind în această situație 1. În punctul B al graficului s-a considerat că sarcina frigorifică a devenit mai mare decât puterea frigorifică a unui singur compresor. În acest caz cuplarea compresorului 1 la atingerea temperaturii t1 nu este suficientă, astfel că temperatura continuă să crească, iar după intervalul de timp 0 corespunzând punctului C din fig. 2.43, b, se cuplează și compresorul 2. Deoarece puterea frigorifică a celor două compresoare care funcționează acum este mai mare decât sarcina frigorifică, temperatura scade și după un interval de timp 2 < 0 reintră în limitele normale, astfel că nu va mai fi cuplat compresorul 3. Când temperatura atinge valoarea t2, corespunzând punctului D din fig. 2.43, b, se oprește compresorul 1, deci temperatura va crește iarăși până la t1 când compresorul 1 pornește. Se observă că în continuare, atât timp cât sarcina frigorifică va fi cuprinsă între 1/3 și 2/3 din puterea instalata, compresorul 2 va funcționa continuu, iar compresorul 1 va funcționa intermitent. La sarcini mai mari de 2/3 din puterea instalată vor funcționa continuu compresoarele 2 și 3, iar compresorul 1, în mod intermitent Temperatura reglata oscilează între t1 și t2, ieșind din aceste limite numai pentru intervale scurte de timp, când se modifică sarcina frigorifică a instalației.

Deoarece compresorul 1 este cel mai solicitat, dispozitivul de comandă secvențială trebuie prevăzut cu posibilitatea de comutare manuală sau automată a ordinii de cuplare a compresoarelor.

2.4.1.2. Ajustarea puterii frigorifice prin decuplarea unor cilindri sau grupe de cilindri ai compresorului

Compresoarele frigorifice cu piston cu mai mulți cilindri sunt adesea prevăzute prin construcție cu dispozitive care permit decuplarea unor cilindri. În acest scop fiecare cilindru este prevăzut cu un element de execuție hidraulic (fig. 2.44).

Fig. 2.44. Ajustarea capacității frigorifice prin decuplarea unor cilindri ai compresorului:
1 – compresor 2 – piston acționat hidraulic; 3 – orificiu da egalizarea; 4 – resort; 5 – robinet electromagnetic; 6, 7 – conducte de ulei

Dacă robinetul 5 este închis, uleiul de sub pistonul 2 va trece deasupra acestuia prin orificiul de egalizare a presiunii 3, iar de aici se scurge în carter prin conducta 7. În acest caz pistonul 2 este împins în jos de resortul 4 și acționează prin tija sa asupra supapelor de aspirație, pe care le menține deschise în mod forțat. Din această cauză presiunea agentului frigorific 2 cilindrul compresorului este tot timpul aproximativ egală cu cea din conducta de aspirație și vaporii nu pot fi comprimați, astfel că cilindrul respectiv este decuplat. Dacă robinetul 5 este deschis, uleiul sub presiune din instalația ungere a compresorului pătrunde sub pistonul 2 și îl împinge în sus, eliberând supapele de aspirație, astfel că cilindrul respectiv al compresorului poate funcționa normal

Un avantaj al acestui dispozitiv este că el menține deschise supapele de aspirație și în timpul pornirii compresorului, când presiunea în instalația de ungere este sub cea normală, reducându-se astfel cuplul de pornire al motoriii electric.

În funcție de numărul de cilindri ai compresorului frigorific se adoptă de regulă următoarele trepte de ajustare a puterii frigorifice, în raport cu putere nominală:

Pentru economie de energie, treapta 0 nu se realizează prin decuplare tuturor cilindrilor, ci prin oprirea compresorului.

Comanda cuplării și decuplării treptelor de putere frigorifică se face prin dispozitive de automatizare similare cu cele descrise în §.2.4.1.1. pentru cazul când există mai multe compresoare legate în paralel. Singura deosebire este că în acest caz, cu excepția treptei 0, regulatorul bipozițional sau dispozitivul de comandă secvențială nu comandă pornirea sau oprirea unui compresor, ci deschiderea sau închiderea unui robinet electromagnetic care determină cuplarea sau decuplarea unui grup de cilindri.

2.4.1.3. Ajustarea puterii frigorifice prin varierea frecvenței de rotație a motorului electric al compresorului

Puterea frigorifică a compresorului crește proporțional cu frecvența de rotație a arborelui acestuia. În consecință, o modalitate de ajustare a putem frigorifice este varierea continuă sau în trepte a turației motorului electric al compresorului. În acest caz, se folosește un regulator de temperatură a mediului răcit sau al temperaturii de vaporizare, care comandă motorul electric prin intermediul unui dispozitiv de schimbare a frecvenței tensiunii de alimentare (fig. 2.45). Se poate folosi un motor asincron cu mai multe trepte de turație in care caz dispozitivul de reglare realizează o logică de comutare a treptelor similară cu cea descrisă mai sus, în §.2.4.1 1.

Fig. 2.45. Ajustarea capacității frigorifice prin variația frecvenței de turație a motorului electric al compresorului: 1 – compresor; 2 – regulator de temperatură, 3 – regulator al frecvenței de turație; 4 – motor electric.

Dacă este necesară o ajustare fină, în vederea realizăm unei reglări precise a temperaturii mediului răcit, dispozitivul de reglare va fi un variator de turație cu redresor comandat, cuplat cu un motor de curent continuu, sau un variator de frecvență cuplat cu un motor asincron.

2.4.1.4. Ajustarea puterii frigorifice prin strangularea conductei de aspirație

O modalitate simplă, dar neeconomică din punct de vedere energetic, de ajustare a puterii frigorifice este să se monteze pe conducta de aspirație a compresorului un robinet de reglare, care produce o laminare suplimentară a vaporilor aspirați (fig. 2.46). Datorită reducerii presiunii de aspirație, volumul specific al vaporilor aspirați crește și deci se reduce debitul compresorului Robinetul de reglare poate fi comandat de un regulator al presiunii de aspirație, sau în instalațiile cu un singur vaporizator, de un regulator al temperaturii mediului răcit.

Fig. 2.46. Ajustarea capacității frigorifice prin strangularea conductei de aspirație: 1 – compresor; 2 – regulator de presiune; 3 – robinet de reglare.

Când sarcina frigorifică a instalației este mare, presiunea de vaporizare crește, iar regulatorul 2 menține robinetul de reglare 3 complet deschis. Dacă sarcina frigorifică scade, presiunea de vaporizare tinde să scadă, iar regulatorul comandă micșorarea secțiunii de trecere a robinetului 3, producându-se astfel o cădere suplimentară de presiune și deci reducerea debitului compresorului.

Un efect similar se poate obține, în instalațiile cu mai multe vaporizatoare cu aspirație directă din vaporizator prin montarea de robinete de reglare la ieșirea din fiecare vaporizator.

2.4.1.5. Ajustarea puterii frigorifice prin recircularea parțială a vaporilor comprimați

Ajustarea puterii frigorifice a compresorului se poate face și prin recircularea parțială a vaporilor de la refulare la aspirație (fig. 2.47). Pe conducta de recirculare se montează robinetul de reglare 4, comandat de regulatorul de presiune 5, care acționează funcție de presiunea vaporilor din conducta de aspirație. Când sarcina frigorifică a instalației scade, presiunea de vaporizare se micșorează și regulatorul 5 comandă deschiderea robinetului 4, astfel că o parte din vaporii de presiune înaltă sunt laminați și readuși în conducta de aspirație, reducându-se astfel debitul de vapori aspirați din vaporizator. Datorită faptului că vaporii recirculați au temperatură ridicată, este necesar ca ei să fie răciți pentru a nu crește temperatura vaporilor la ieșirea din compresor. În acest scop se folosește injectarea de agent frigorific lichid prin intermediul robinetului de laminare 6, comandat de regulatorul de temperatură 3.

Fig. 2.47. Ajustarea capacității frigorifice prin recircularea parțială a vaporilor comprimați
1 – compresor; 2 – conductă de refulare; 3 – regulator de temperatură; 4 – robinet de reglare; 5 – regulator de presiune; 6 – robinet de injecție; 7 – conductă de lichid; 8 – conductă de aspirație.

Există variante ale acestei metode de ajustare a puterii frigorifice, ca de exemplu:

recircularea parțială a vaporilor din partea superioară a rezervorului lichid de înaltă presiune în conducta de aspirație a compresorului sau conductele de ieșire din vaporizator, oferind avantajul unei temperaturi mai scăzute a vaporilor aspirați de compresor;

recircularea parțială a vaporilor din conducta de refulare a compresorului în conducta de alimentare cu agent frigorific lichid a vaporizatorului, imediat după robinetul de laminare, oferind avantajul unei intensificări a fierberii agentului frigorific în prima porțiune a vaporizatorului adică acolo unde în mod obișnuit coeficientul de convecție la fierbere este relativ mai redus în raport cu partea de mijloc a vaporizatorului;

în cazul instalațiilor frigorifice în două trepte, recircularea parțială a vaporilor din conducta de refulare a compresoarelor de înaltă presiune in răcitorul intermediar sau separator acumulatorul de presiune intermediară

Metoda de ajustare a puterii frigorifice prin recircularea parțială a vaporilor comprimați este simplă din punct de vedere constructiv, dar prezintă dezavantajul că este neeconomică, deoarece motorul compresorului este solicitat la întreaga sa putere chiar și atunci când sarcina termică a instalației frigorifice este foarte mică. Din această cauză ea se utilizează în două situații:

în cazul instalațiilor de capacitate frigorifică relativ mică, în care compresoarele au motoare electrice de putere relativ mică;

în cazul instalațiilor de capacitate medie sau chiar mare. care însă au prevăzută și reglarea capacității prin decuplarea unor cilindri sau grupe de cilindri (v. pct. 2.4.1.2). În acest caz regulatorul de presiune aval, montat pe conducta de by-pass este ajustat astfel încât să deschidă pentru a preveni scăderea exagerată a presiunii de aspirație în situația în care nu mai este posibilă decuplarea în continuare a altor cilindri.

2.4.1.6. Ajustarea puterii frigorifice a compresoarelor elicoidale

în instalațiile frigorifice cu compresoare elicoidale, ajustarea puterii frigorifice se poate face prin varierea frecvenței de rotație a motorului; compresorului, folosind metode de tipul celor prezentate la pct. 2.4.1.3

Unele compresoare elicoidale sunt însă prevăzute constructiv cu un dispozitiv de ajustare a puterii frigorifice prin modificarea raportului de compresie. În acest scop, compresorul este prevăzut cu sertarul 4 (fig. 2.48) care se deplasează paralel cu axa rotorului și este acționat hidraulic de pistonul 5, comandat de regulatorul 9 prin distribuitorul de ulei 6. Dacă sarcina frigorifică a instalației scade, regulatorul 9 (care acționează funcție de temperatura mediului răcit sau de presiunea sau temperatura de vaporizare) comandă deplasarea spre dreapta a sertarului, reducându-se astfel în mod corespunzător debitul masic de agent și puterea frigorifică a compresorului. Se poale obține astfel o reducere a puterii frigorifice a compresorului până la 10 % din cea nominală. Metoda este avantajoasă din punct de vedere al consumului de energie, deoarece se reduce în mod corespunzător și puterea consumată da motorul de antrenare.

Fig. 2.48. Ajustarea capacității frigorifice a compresorului elicoidal: 1 – motor electric; 2 – conductă de aspirație; 3 – rotor elicoidal; 4 – sertar acționat hidraulic; 5 – cilindru hidraulic; 6 – distribuitor de ulei; 7 – conductă de ulei sub presiune; 8 – drenare ulei; 9 – regulator; 10 – conductă de refulare a compresorului.

În fig.2.49 este prezentată o variantă a schemei din figura precedenta în care se utilizează un regulator tripozițional sau un regulator PID cu ieșire discontinuă, care comandă elementul de execuție hidraulic 4 prin intermediu! unui distribuitor de ulei format din robinetele electromagnetice 6, 7, 9 și 10 legate în punte. Dacă mărimea reglată (de exemplu temperatura mediului răciți se găsește în limitele admise, toate cele patru robinete electromagnetice sunt închise și pistonul 4 rămâne în poziția în care se găsește.

Fig. 2.49. Ajustarea capacității frigorifice a compresorului elicoidal folosind un regulator tripozițional și robinete electromagnetice;
1 – motor electric; 2 – compresor cu șurub; 3 – sertar acționat hidraulic; 4 – cilindru hidraulic; 5 – regulator, 6,7,9,10 – robinete electromagnetice; 8 – conductă de ulei sub presiune; 9 – drenare ulei.

Dacă sarcina frigorifică scade, temperatura reglată coboară, iar regulatorul 5 comandă deschiderea robinetelor 6 și 9, în timp ce robinetele 7 și 10 rămân închise. În consecință uleiul sub presiune din conducta 8 intră în camera din stânga a elementului de execuție 4, în timp ce camera din dreapta este pusă in legătură cu conducta de scurgere 11. Sertarul 3 este deplasat spre dreapta, reducându-se puterea frigorifică a compresorului. Dacă, dimpotrivă, are loc o creștere a sarcinii instalației frigorifice, temperatura reglată crește, iar regulatorul 5 comandă deschiderea robinetelor 7 și 10, lăsând închise robinetele 6 și 9. În consecință, sertarul 3 va fi deplasat spre stânga, iar puterea frigorifică crește.

2.4.1.7. Ajustarea puterii frigorifice a turbocompresoarelor

La instalațiile frigorifice cu compresoare centrifugale, ajustarea puterii frigorifice se poate face prin una din următoarele metode:

variația frecvenței de rotație a motorului compresorului,

strangularea conductei de aspirație;

rotirea paletelor de la intrarea în rotor;

rotirea paletelor difuzorului.

Primele două metode sunt similare cu cele descrise la pct. 2.4.1.3 și 2.4.1.4

!!!!!

Fig. 2.50. Ajustarea capacității frigorifice a unui compresor centrifugal prin rotirea paletelor de la intrarea în rotor
1 – compresor centrifugal; 2 – regulator; 3 – element de execuție; 4 – motor electric; 5 – palete la intrarea în rotor.

În fig. 2.50 este prezentată schema de ajustare prin rotirea paletelor de la intrarea în rotor. Regulatorul de presiune sau de temperatură 2 comandă elementul de execuție 3, care rotește paletele situate la intrarea agentului frigorific în rotorul compresorului. Metoda poate fi aplicată numai la compresoare prevăzute prin construcție cu palete cu unghi de atac ajustabil. Din punct de vedere energetic este mai puțin economică decât cea bazată pe modificarea frecvenței de rotire a compresorului, dar mai avantajoasă decât cea a strangulării conductei de aspirație, aceasta din urmă fiind însă mai simpla din punct de vedere constructiv.

2.4.2. Ajustarea automată a capacității frigorifice în instalații cu absorbție

Metodele de ajustare automată a puterii frigorifice funcție de necesarul de frig la consumatori se bazează pe faptul că în instalațiile frigorifice cu absorbție aparatul care asigură aspirația vaporilor de agent rezultați din fierberea agentului în vaporizator este absorberul. În consecință, once modificare calitativă sau cantitativă a afinității soluției din absorber față de vaporii de agent care sosesc din vaporizator va conduce la o modificară a puterii frigorifice a instalației. Modificarea afinității soluției față da vaporii de agent se traduce prin modificarea concentrației în agent frigorific a soluției din

EoP 119

p128

în schema “b" fiecare ejector principal are condensatorul propriu. Separarea unui ejector principal de instalație se realizează prin închiderea concomitentă a robinetului 18 de pe conducta de abur viu și a robinetului 20 de pe conducta dintre condensatorul principal și camera de amestec a ejectorulm secundar pentru aerisire. Separarea între condensatoarele principale cuplate In paralel se realizează prin zăvoare hidraulice. Dezavantajul acestei scheme este costul ridicat al investiției pentru instalație

în schema "c" vaporizatorul este compartimentat în așa fel încât fiecare ejector principal are spațiul său propriu în vaporizator, separat etanș prin pereți despărțitori de celelalte spații. Lipsa armăturilor și aparatelor suplimentare din această schemă conduce la reducerea importantă a gabaritelor și greutăți instalației. Pe conductele de abur viu, înaintea ejectoarelor principale sunt montate robinetele electromagnetice 25 și 26, acționate la comanda primită de la termostatul în trepte 23, prin intermediul dispozitivului de comandă 27.

2.5. Limitarea automată a sarcinii la pornirea compresoarelor

Pornirea compresoarelor se poate realiza în două situații distincte privind regimul de funcționare a instalației frigorifice:

pornirea în cadrul unui ciclu de reglare bipozițională, când instalația frigorifică lucrează la parametri foarte apropiați de cei nominali;

pornirea instalației calde, în situațiile de punere în funcțiune sau după regimul de decongelare.

în ambele situații se impun anumite limitări, în vederea evitării supraîncărcării motoarelor electrice. Pentru realizarea sistematică a acestor limitări se prevăd sisteme de automatizare.

2.5.1. Comanda automată a pornirii compresoarelor în cadrul unui ciclu de reglare bipozițională

Cuplul rezistent al motorului de antrenare a compresorului conține două componente, componenta statică, dată de presiunea din conducta de refulare, și cuplul dinamic, proporțional cu momentul de inerție redus la arbore. Întrucât calculul de verificare a puterii motorului de antrenare include determinarea coeficientului de suprasarcină și încadrarea acestuia în limitele admise de normele de proiectare, rămâne deschisă numai problema preluării cuplului total de pornire. Rezolvarea acesteia se face în funcție de tipul motorului de antrenare, după cum urmează;

la utilizarea unor motoare electrice care, prin caracteristicile mecanice pe care le realizează, asigură cuplu mare de pornire, problema enunțată este rezolvată de la sine. Rămân însă de adoptat soluții simple și eficiente de automatizare a pornirii acestor motoare. De exemplu, dacă se adoptă motoare asincrone cu rotorul bobinat, care permit obținerea cuplului maxim la pornire este necesar – pentru funcționarea compresorului într-un ciclu de reglare bipozițională – să se aleagă una din următoarele metode de automatizare a pornirii: comanda în funcție de timp sau de frecvență, cu reostat rotoric; comanda funcție de timp sau de frecvență, cu mutator în circuitul rotoric etc. În mod similar se pune problema și în cazul celorlalte tipuri de motoare care asigură cuplu de pornire mare;

la utilizarea motoarelor asincrone cu rotorul în scurtcircuit, raportul dintre cuplul de pornire și cuplul nominal (Mp/Mn) este un parametru al mașinii Automatizarea pornirii se face foarte simplu, însă trebuie să se analizeze măsura în care adoptarea acestei scheme de pornire, foarte simple, permite realizarea efectivă a pornirii compresorului.

La motoarele asincrone de puteri mici și foarte mici, raportul Mp/Mn este de regulă, mai mare decât 4. În consecință, pornirea compresorului într-un ciclu de reglare bipozițională se poate realiza printr-o comandă clasică. În cazul motoarelor monofazate sau bifazate, de puteri foarte mia, utilizate la dulapuri frigorifice, pornirea se realizează fără dificultăți, deoarece în pauza de funcționare din ciclul de reglare bipozițională, presiunile din circuitul de agent se egalizează (instalația este prevăzută cu un capilar pentru laminarea agentului).

La motoarele asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit de puteri mai mari, raportul Mp/Mn poate să scadă până la valori mai mici decât 2. Pentru realizarea unei porniri sigure a compresorului se pot adopta unele soluții de automatizare, după cum urmează.

a) Decompresarea temporizată la pornirea compresorului (fig. 2.54). Presostatul 1 reglează bipozițional presiunea de aspirație, prin pornirea și oprirea compresorului. Când presostatul dă comanda de pornire a motorului, se acționează și robinetul electromagnetic 3 montat pe conducta de by-pass între conducta de refulare și cea de aspirație. La pornire, motorul preia numai cuplul dinamic și cuplul static de frecări. Clapeta de reținere izolează compresorul de conducta de înaltă presiune, atunci când robinetul electromagnetic este acționat. După o temporizare determinată de circuitul de comandă se închide robinetul electromagnetic, compresorul începe să funcționeze in condiții normale și motorul electric preia și cuplul static util. Uneori, în locul releului temporizat din blocul care comandă închiderea robinetului electromagnetic, se utilizează contactul presostatului diferențial de la pompa de ulei. Într-adevăr, dacă presostatul diferențial de ulei a fost acționat se poate considera că regimul dinamic de pornire este încheiat și motorul electric ai compresorul poate prelua și cuplul static.

Fig. 2.54. Protecție automată a motorului electric în timpul pornirii compresorului prin reîntoarcerea vaporilor refulați în conducta de aspirație:
1 – regulator de presiune; 2 – dispozitiv de comandă; 3 – robinet electromagnetic; 4 – robinet de reținere; 5 – compresor.

b) Decuplarea temporizată a unor cilindri ai compresorului (fig. 2.55). În momentul pornirii, presostatul comandă deschiderea robinetului electromagnetic 3 și cilindrul I este decuplat. Motorul pornește cu o sarcină redusă șt după o temporizare, determinată de circuitul de comandă 2, robinetul electromagnetic se închide și vor lucra ambii cilindri ai compresorului. Clapeta de reținere 4 separă circuitul de înaltă presiune de aspirația compresorului, atunci când robinetul electromagnetic este acționat.

Fig. 2.55. Protecția motorului electric în timpul pornirii compresorului prin reîntoarcerea vaporilor refulați de la mai mulți cilindri în conducta de aspirație:
1 – regulator de presiune; 2 – dispozitiv de comandă; 3 – robinet electromagnetic; 4 – robinet de reținere; 5 – compresor.

c) Pornirea succesivă temporizată a celor două trepte de presiune, în cazul compresoarelor cu două trepte. Se utilizează o soluție similară celei din cazul anterior: se pornește compresorul cu treapta de joasă presiune by-passată și – după o temporizare prestabilită – se cuplează și treapta de joasă presiuni prin închiderea robinetului electromagnetic de by-passare.

2.5.2. Automatizarea pornirii compresoarelor după opriri mai îndelungate ale instalației

Față de situația pornirii într-un ciclu de reglare bipozițională, se pune aici problema funcționării ansamblului compresor-motor de antrenare, într-un regim diferit de cel în care s-a efectuat calculul de proiectare a puterii motorului. La pornirea compresoarelor după opriri mai îndelungate ale instalației densitatea vaporilor fiind mare, rezultă un cuplu static de valoare ridicată, care se menține un timp îndelungat, corespunzător duratei d de intrare în regimul nominal de funcționare a instalației. Suprasarcina de durată pe care ar trebui să o suporte motorul depășește limita admisibilă și sunt necesare măsuri pentru limitarea acestei suprasarcini. în această idee, se prevede pe conducta de aspirație un sistem de reglare a presiunii de aspirație (fig. 2.56). Referința acestui sistem de stabilizare este impusă la valoarea maximă a presiunii de aspirație, pentru care încărcarea motorului electric de antrenare este încă admisibilă. La pornirea instalației după opriri mai îndelungate, sistemul de reglare menține presiunea de aspirație la valoarea impusă, prin introducerea unei căderi de presiune ajustabile pe organul de reglare. După un timp, când instalația tinde să se apropie de parametrii de regim, presiunea de aspirație scade în așa măsură sub valoarea prescrisă a regulatorului, încât acesta aduce organul de reglare în poziția complet deschis. La funcționare în regim de durată, în jurul parametrilor nominali ai instalației, căderea de presiune pe organul de reglare (complet deschis) este – de obicei – neglijabilă și instalația funcționează ca și cum regulatorul de presiune (numit “regulator de demaraj”) nu ar exista în circuit.

Fig. 2.56. Sistemul de reglare a presiunii de aspirație pentru protecția motorului electric al compresorului:
1 – robinet de reglare; 2 – regulator de presiune; 3 – compresor.

2.6. Protecția automată în instalațiile frigorifice

Sistemele de protecție automată din instalațiile frigorifice au rolul de a "ilrerupe funcționarea unor aparate și mașini sau a întregii instalații în •uomentul în care apare o situație periculoasă pentru instalație sau personalul io exploatare. în general, posibilitatea apariției unor situații periculoase este "Mi ită de: creșteri sau scăderi exagerate de presiune (determinate de manevre uinșite sau funcționări incorecte ale unor părți din instalație), de suprasarcini la «untoarele electrice de acționare, de lipsa ungerii la piesele în mișcare ale Muișmilor, de umplere exagerată cu lichid a unor recipienți, de scăpări masive • in .îgent din instalație, de temperaturi prea ridicate sau prea scăzute în anumite zone ale instalației, de manevre greșite executate de personalul de exploatare.

4. Automatizarea unor procese și circuite tipice din IF

4.1 Automatizarea alimentării cu agent frig a vaporizatoarelor

4.2 Automatizarea decongelării suprafețelor de răcire a aerului

4.5 Automatizarea circuitelor de apă de răcire din IF

4.6 Automatizarea sistemelor de recuperare a căldurii de condensare din IF

5. Scheme de automatizare a instalațiilor frigorifice

În acest capitol sunt prezentate scheme de automatizare specifice diferitelor tipuri de instalații frigorifice care au fost descrise sumar în cap. 1. Pentru fiecare caz în parte se redau modul de realizare concretă a buclelor de reglare automată, a protecției și controlului automat precum și ansamblul elementelor de automatizare aferente schemei de automatizare. În general, s-a adoptat modul de tratare de la simplu la complex, de la instalații de capacități frigorifice mici până la instalații de capacități frigorifice foarte mari.

În final, sunt prezentate exemple de scheme de automatizare a instalațiilor frigorifice utilizate în tehnologii specifice.

5.1. Principii generale de întocmire a schemelor de automatizare pentru instalații frigorifice

Întocmirea schemei de automatizare a unei instalații frigorifice trebuie precedată de întocmirea schemei detaliate a instalației frigorifice și de stabilirea condițiilor de preluare a căldurii de la obiectul răcit Deoarece însă între schema instalației frigorifice și schema de automatizare a acesteia există strânse interdependențe, încă de la stabilirea schemei instalației frigorifice, se vor avea in vedere unele aspecte de automatizare a acesteia.

De asemenea, pe lângă schema instalației frigorifice se vor lua în considerare și caracteristicile modului de preluare a căldurii de la obiectul răcit. Date despre obiectul răcit, cronograma de funcționare a instalației frigorifice ș.a.

Pentru stabilirea mărimilor fizice care necesită atenție din punct de vedere al automatizării, acestea vor fi grupate în două mari categorii:

mărimi interne – care determină funcționarea instalației frigorifice propriu-zise (temperaturi, presiuni și debite ale agentului frigorific, nivelul de agent lichid în recipienți, puterea frigorifică a compresoarelor șa.),

mărimi externe – care caracterizează interacțiunile instalației frigorifice cu obiectul răcit sau/și agentul intermediar de răcire (aer, soluții alcoolice, soluții saline ș a.) cum ar fi temperaturi și umidități relative ale aerului, concentrația soluțiilor șa., cu mediul de răcire la condensator, subrăcitor șa, cum temperaturi, debite, presiuni ș.a.

Un aspect de o importanță deosebită pentru realizarea obiectivelor reglării o constituie alegerea locului de amplasare în mediul reglat a elementelor sensibile.

Elementul sensibil măsoară valoarea mărimii fizice din locul în care este amplasat, în timp ce mărimea fizică reglată are valori, diferite în spațiul recipientul sau conducta în care se află. De aceea se impune ca locul de amplasare a elementului sensibil să caracterizeze cât mai corect o valoare medie a mărimii fizice reglate.

În cazul reglării temperaturii aerului interior din spațiile frigorifice elementul sensibil pentru temperatura aerului din incintă se va amplasa într-o zonă de circulație a aerului care să nu fie influențată direct de răcitoarele de aer, de uși sau de orice sursă de căldură, dar care să permită însă accesul ușor chiar în cazul în care spațiul este încărcat cu produse, Amplasarea elementului sensibil se va face însă ținând seama și de anumite condiții tehnologice impuse. De exemplu, dacă se impune ca temperatura aerului să nu depășească o anumită valoare în nici o zonă a spațiului frigorific, atunci elementul sensibil se va amplasa în tocul cei mai cald din incintă. Dimpotrivă, dacă se impune ca temperatura aerului să nu scadă sub o valoare limită în nici o zonă a spațiului frigorific, atunci elementul sensibil se va amplasa în curentul de aer rece care iese din răcitorul de aer, iar dacă spațiul frigorific este fără circulație de aer se va amplasa cât mai aproape de pardoseală.

În general, în depozitele frigorifice, elementul sensibil se amplasează pe un perete al incintei, la jumătatea înălțimii acestuia, la o depărtare de câțiva centimetri de acesta, fără a avea contact direct cu peretele. Elementul sensibil propriu-zis se va monta pe direcție perpendiculară pe perete și nu paralel cu acesta, pentru a reduce la maximum schimbul de căldură prin radiație cu peretele.

În cazul reglării temperaturii unui fluid care curge printr-o conductă, în funcție de forma și dimensiunile elementului sensibil, de regimul de curgere a fluidului și de precizia impusă reglării, este necesar ca elementul sensibil să fie astfel amplasat și montat încât să măsoare cât mai fidel temperatura medie a fluidului fără a fi influențat de temperatura din jurul conductei respective. În acest sens se vor respecta recomandările date de firma constructoare a elementului sensibil.

În cazul reglării temperaturii unui agent intermediar într-un bazin de răcire, elementul sensibil va fi amplasat într-o zonă cu circulație cât mai activă a agentului, de obicei la intrarea sau ieșirea agentului intermediar din bazin

După analiza mărimilor interne și externe, se stabilesc acele mărimi care necesită atenție din punct de vedere al automatizării instalației și se stabilesc dispozitivele de automatizare necesare.

Dispozitivele de automatizare se vor grupa, după funcția pe care o vor plini, în două mari grupe:

pentru reglare propriu-zisă;

pentru protecție, control, semnalizare și comandă,

În cadrul aceluiași proces, cele două mari categorii de funcții după care s-a făcut gruparea de mai sus, sunt de multe ori intim legate, intercondiționându-se reciproc.

Concepția de ansamblu a schemei de automatizare precum și gradul de automatizare a instalației, inclusiv tipurile de echipament de automatizare vor fi rezultatul unui studiu amplu în care se vor avea în vedere următoarele considerente generale redate în continuare:

(a) Considerente tehnice

asigurarea producerii unei puteri frigorifice egale sau foarte apropiate de necesarul de frig în orice moment, independent de perturbațiile care pot apare în condițiile exterioare sau interioare instalației, cu un consum minim de energie și cu păstrarea în limite admise a tuturor mărimilor fizice care determină funcționarea și integritatea tuturor aparatelor componente și ale întregii instalații;

menținerea temperaturii obiectului sau spațiului răcit la valorile prescrise, cu o precizie care să satisfacă necesitățile impuse de tehnologia deservită de instalația frigorifică; sunt de preferat, din acest punct de vedere, regulatoarele continue sau discontinue care asigură legi de comandă de tipul: proporțional, proporțional-integral, proporțional-integral-diferențial;

alegerea unor elemente de automatizare cu caracteristici tehnice superioare privind proprietățile de precizie și de fiabilitate;

asigurarea posibilității funcționării în condiții cât mai bune a instalației din punct de vedere al protecției personalului de exploatare, al aparatelor și mașinilor componente;

reducerea riscurilor datorate erorilor de exploatare referitoare atât la instalația frigorifică, cât și la produsele sau obiectele răcite;

reducerea la maximum sau simplificarea, pe cât posibil, a manevrelor manuale și a controlului manual în cadrul instalației,

realizarea automată a unor procese tipice auxiliare, cum ar fi decongelarea suprafețelor de răcire a aerului, purjarea aerului din instalație, întoarcerea uleiului în carterele compresoarelor ș.a.,

(b) Considerente economice

asigurarea rentabilității instalației frigorifice în ansamblul ei, adică suma costurilor de amortizare și a costurilor de exploatare să nu fie mai mare decât venitul rezultat din producerea frigului. Se va ține seama și de faptul că pe măsura creșterii gradului de automatizare al unei instalații crește și necesarul de operații de întreținere și reparații ale aparatelor de automatizare;

considerarea cerințelor impuse de către beneficiar sau client, adică de titre cel care plătește conceperea și realizarea automatizării;

corelarea dintre exigențele impuse reglării cu costurile dispozitivelor de automatizare. În acest scop se vor alege dispozitivele ale căror caracteristici de funcționare sunt cele mai apropiate scopului ce trebuie realizat, justificate aparate cu precizie și stabilitate mai mari decât este strict necesar

asigurarea unei reduceri a personalului de exploatare;

îmbunătățirea unor indici economici (consum de apă de răcire, de agent frigorific sau intermediar ș.a.);

asigurarea reducerii consumurilor energetice atât a celor globale, cât și a celor specifice, pe unitatea de frig produsă;

creșterea duratei de exploatare a utilajelor prin menținerea mărilor fizice, din instalație la valorile nominale;

reducerea numărului de întreruperi în funcționarea instalațiilor datorită reducerii numărului de avarii sau defecțiuni în instalație.

5.2. Automatizarea instalațiilor frigorifice cu comprimare mecanică de vapori

Deoarece instalațiile frigorifice cu comprimare mecanică de vapori dețin cea mai mare pondere în diverse utilizări în raport cu alte tipuri de instalații, în continuare se vor analiza mai pe larg diversele scheme de automatizare ale acestora.

5.2.1. Instalații cu compresor cu piston, de capacitate frigorifică mică

Din această categorie de instalații fac parte frigiderele și congelatoarele casnice, precum și instalațiile frigorifice comerciale. Capacitatea frigorifică a acestor instalații ajunge, în general, până la valori de cca.10 kW în condiții de referință standard pentru ciclul frigorific.

5.2.1.1. Instalații cu un singur spațiu răcit la temperaturi ale aerului răcit mai mari decât 0 °C

Cea mai simplă schemă de automatizare, utilizată în cazul unor instalații frigorifice comerciale, este redată în fig. 5.1, a și constă în principal din reglarea bipozițională a temperaturii vaporilor de agent în ultima parte a vaporizatorului. Termostatul de vaporizator 7 al cărui bulb este fixat pe serpentina vaporizatorului, aproximativ la o treime de ieșirea din acesta, comandă pornirea și oprirea compresorului în intervalul t0 al temperaturii de vaporizare, ceea ce corespunde intervalului t, al temperaturii aerului răcit, așa cum rezultă din fig. 5.2.

Bulbul termostatului este parțial influențat de temperatura suprafeței vaporizatorului și parțial de temperatura aerului răcit din jurul lui. Termostatul de vaporizator se ajustează astfel încât el va comanda întreruperea curentului electric înainte ca să se brumeze și ultima parte a vaporizatorului.

Fig. 5.1. Schemă de automatizare a instalației frigorifice cu compresor ermetic și motor monofazat pentru spații cu temperaturi ale aerului mai mari ca 0 °C, cu vaporizator alimentat prin robinet de laminare presostatic;
a – schema automatizării instalației; b – schemă electrică,
1 – compresor ermetic cu motor electric monofazat; 21 condensator răcit cu aer în convecție naturală; 3 – filtru deshidrator; 4 – schimbător de căldură internă; 5 – robinet de laminare presostatic. 6- vaporizator; 7 – termostat de vaporizator, 8 – motor electric monofazat; 9 – înfășurare electrică de pornire; 10 – înfășurare electrică de lucru; 11 – condensator electric. 12 – releu termic de protecție; 13 – releul termostatului; 14 – butonul de pornire; 15 – butonul becului electric; 16 – bec electric.

Laminarea agentului frigorific lichid se face la trecerea prin robinetul automat de laminare presostatic 5, montat la intrarea în vaporizatorul 6.

În schema electrică a automatizării (fig. 5.1, b) s-au reprezentat cele două înfășurări ale motorului electric monofazat 8 și anume înfășurarea 10 conectată direct la rețea și înfășurarea 9 conectată în serie cu un condensator electric 11 care realizează defazajul.

Protecția la suprasarcină a motorului electric se realizează prin releul termic 12 sau printr-o siguranță fuzibilă.

Pig.5.2. Reprezentarea grafică a curbelor caracteristice ale compresorului și vaporizatorului la reglarea cu ajutorul termostatului de vaporizator (v. și fig.5.1);
0 – puterea frigorifică a compresorului; vap – puterea frigorifică a vaporizatorului; t0 – temperatura de vaporizare (egală cu temperatura de aspirație).

Schema de automatizare redată mai sus poate fi folosită numai la variații mici ale sarcinii frigorifice.

în locul robinetului automat de laminare presostatic 5 se poate utiliza un tub capilar așa cum este cazul aproape tuturor frigiderelor și congelatoarelor casnice. Dacă, în locul condensatorului 2 răcit cu aer în convecție naturală, se utilizează un condensator cu convecție forțată, atunci termostatul de vaporizator; comandă simultan cu motorul compresorului și motorul ventilatorului.

Dacă se utilizează condensator răcit cu apă, atunci schema de automatizare trebuie să cuprindă și reglarea presiunii de condensare care se realizează cu ajutorul unui robinet presostatic de apă.

Reglajul cu ajutorul termostatului de vaporizator are dezavantajul unei eficacități mai mici a vaporizatorului la începutul perioadei de răcire față de sfârșitul perioadei atunci când vaporizatorul este plin cu agent frigorific lichid. La începutul perioadei de răcire, supraîncălzirea vaporilor în vaporizator este foarte mare și scade de obicei către sfârșitul perioadei de răcire, când termostatul comandă oprirea compresorului.

Acest dezavantaj este eliminat prin înlocuirea robinetului automat de laminare presostatic printr-un robinet de laminare termostatic, așa cum rezultă din fig. 5.3. Schema cuprinde reglarea bipozițională a temperaturii aerului cu ajutorul termostatului 10 care comandă pornirea sau oprirea motorului compresorului și a ventilatorului condensatorului.

Termostatul 8 are rolul de semnalizare a atingerii unor temperaturi ale aerului peste valoarea maximă admisă.

Decongelarea vaporizatorului se realizează cu ajutorul aerului din incinta răcită și este comandată secvențial prin intermediul dispozitivului de programare. Acesta comandă, la intervale de timp prestabilite, oprirea compresorului și a ventilatorului condensatorului. Ventilatoarele vaporizatorului funcționează în perioadele de decongelare pentru a activa topirea zăpezii depuse.

Fig.5.3. Schema de automatizare a instalației de tip comercial cu compresor ermetic și vaporizator alimentat prin robinet de laminare termostatic, pentru temperaturi ale aerului mai mari ca 0°C:
1 – compresor ermetic; 2 – vizor indicator de umiditate; 3 – subrăcitor, 4 – robinet de laminare termostatic; 5 – ventilatoare vaporizator; 6 – vaporizator, 7 – izolație termică; 8,10 – termostate; 9 – dispozitiv de programare a decongelării; 11 – condensator, 12 – ventilatorul condensatorului; 13 – filtru deshidrator.

În timpul perioadei de răcire, compresorul va lucra la o capacitate frigorifică mai mare decât în schema precedentă din fig. 5.1 deoarece presiunea de aspirație medie va fi mai mare. Într-adevăr, robinetul automat de laminare din schema precedentă, deschide doar atunci când diferența de presiune a scăzut până la valoarea de lucru, așa cum rezultă din fig. 5.4.

Fig. 5.4. Variația presiunii de vaporizare în timpul perioadei de răcire în cazul utilizării robinetului de laminare termostatic (a) și respectiv a robinetului de laminare presostatic (b).

La instalațiile de capacitate frigorifică ceva mai mare, în locul compresoarelor capsulate, se folosesc compresoare semi-ermetice sau chiar de tip deschis. În aceste cazuri se utilizează motoare electrice trifazate cu rotorul in scurtcircuit.

Automatizarea instalației poate fi asemănătoare cu cea redată în fig.5.5 Alimentarea cu agent frigorific lichid a vaporizatorului 6 se realizează cu ajutorul robinetului de laminare termostatic 4 montat pe conducta de intrare a agentului în vaporizator.

Fig. 5.5.Schemă de automatizare a instalației frigorifice de tip comercial, cu compresor de tip deschis, pentru spațiu cu temperaturi ale aerului mai mari decât 0°C:
1 – compresor, 2 – vizor indicator de umiditate; 3 – subrăcitor; 4 – robinet de laminate termostatic; 5 – ventilatoare-vaporizator; 6 – vaporizator, 7 – izolație termică; 8 – termostat semnalizare; 9,10 – presostate; 11 – dispozitiv de programare, 12- condensator, 13 – ventilator condensator; 14 – filtru deshidrator

Presostatul 9 realizează o reglare bipozițională a presiunii de aspirație prin comenzile de oprire-pornire a motorului electric al compresorului 1.

Releele de protecție A și B ale motorului compresorului și respectiv motorului ventilatorului condensatorului au contactele în circuitul electric de comandă

Fig. 5.6. Schema electrică a automatizării instalatei frigorifice de tip comercial, pentru spații cu temperaturi ale aerului mai mari ca 0°C; cu compresor de tip deschis și motor trifazat:
A, B – relee electromagnetice; Rt1, Rt2 – relee termice; M1, M2 – motoarele asincrone ale compresorului și respectiv a ventilatorului condensatorului; SF, ,SF, – siguranțe fuzibile, PC – presostat de aspirație; PD – dispozitiv de programare, I – întrerupător general.

În fig. 5.7 este prezentată o schemă de automatizare în care se reglează automat temperatura aerului răcit. Alimentarea cu agent lichid a vaporizatorului 8 se realizează cu robinetul de laminare termostatic 3, cu cap de distribuție 4.

Fig. 5.7. Schemă de automatizare a Instalației frigorifice de tip comercial pentru spații cu temperaturi ale aerului mai mari ca 0 șC cu reglarea temperaturii aerului:
1 – compresor; 2 – presostat combinat de înaltă și joasă presiune; 3 – robinet de laminare termostatic; 4 – cap de distribuție; 5 – incinta izolată termic; 6 – ventilatoare; 7 – termostat de ambianță; 8 – vaporizator 9 – deshidrator; 10,14 – vizoare indicatoare de umiditate; 11 – robinet presostatic de apă; 12 – condensator răcit cu apă; 13 – separator de ulei.

Termostatul de ambianță 7 reglează bipozițional temperatura aerului răcit prin comenzile de pornire-oprire ale motoarelor ventilatoarelor 6.

Presostatul combinat de înaltă și joasă presiune 2 realizează, pe de o parte, reglarea bipozițională a presiunii de aspirație prin pornirea-oprirea motorului compresorului și pe de altă parte, protecția compresorului împotriva creșterii presiunii de refulare peste o limită maximă.

Presiunea de condensare este reglată cu ajutorul robinetului presostatic de apă 11 . Atunci când presiunea de condensare scade sub o anumită valoare robinetul montat pe conducta de intrare a apei de răcire în condensator se închide. Închiderea acestuia conduce la înrăutățirea răcirii și implicit la creșterea presiunii de condensare. La atingerea unei anumite presiuni de condensare robinetul se deschide. Ca efect al acestui fapt presiunea de condensare începe să scadă iar procesul de reglare bipozițională se continuă.

Reîntoarcerea automată a uleiului în carterul compresorului este asigurată prin intermediul separatorului de ulei 13 În interiorul căruia se menține constant nivelul de ulei cu ajutorul unui robinet de laminare cu flotor.

5.2.1.2. Instalații pentru răcirea lichidelor

în cazul in care instalația frigorifică este destinată răcirii unui lichid schema de automatizare poate fi realizată ca în fig. 5.8, care cuprinde reglarea supraîncălzirii vaporilor la ieșire din vaporizatorul 2, reglarea bipozițională a temperaturii lichidului răcit prin pornirea și oprirea compresorului 1 la comanda termostatului 8 al cărui bulb este montat pe conducta de ieșire a lichidului răcit, reglarea presiuni de condensare cu ajutorul robinetului presostatic de apă 4 protecția automată a compresorului la scăderea exagerată a presiuni de aspirație, cu ajutorul presostatului 9 și la creșterea exagerată a presiunii de refulare, cu ajutorul presostatului 10, protecția automată împotriva înghețului lichidului răcit cu ajutorul termostatului 7 care comandă oprirea instalației la atingerea unei temperaturi prea scăzute a lichidului răcit.

Fig. 5.8. Schemă de automatizare a instalației frigorifice cu compresor de tip deschis de mică capacitate, pentru răcirea lichidelor 1 – compresor, 2 – vaporizator, 3 – condensator 4 – robinet presostatic de apă; 5 – filtru deshidrator. 6 – robinet de laminare termostatic, 7 – termostat de protecția împotriva înghețului; 8 – termostat; 9,10 – presostate, 11 – separator de ulei.

5.2.1.3. Instalații cu un singur spațiu răcit la temperaturi ale aerului mai mici decât 0 °C

Aceste instalații funcționează cu temperaturi de vaporizare mai reduse decât în cazul instalațiilor prezentate anterior. Motorul electric al compresorului are o putere instalată corespunzătoare condițiilor normale de funcționare. Deoarece însă, după decongelarea vaporizatorului sau după perioade mai lungi de nefuncționare, presiunea de aspirație este mult mai mare decât presiunea din timpul perioadelor de răcire, motorul electric al compresorului ar fi supus unor suprasarcini periculoase. Pentru a proteja motorul electric, se prevede un regulator de demaraj, așa cum se poate observa în fig. 5.9, poziția 2.

Fig. 5.9. Schemă de automatizare a instalației frigorifice cu compresor de mică capacitate, cu un singur spațiu răcit la temperaturi ale aerului mai mici decât 0 C.
1 – compresor; 2 – regulator de demaraj; 3, 11, 20 – presostate; 4 – schimbător de căldură internă; 5,15 – ventilatoare; 6 – incintă izolată termic; 7 – robinet de laminare termostatic; 8 – vaporizator; 9 – termostat; 10 – dispozitiv de programare a decongelării; 12 – robinet de reținere; 13 – separator de ulei; 14, 17 – regulatoare de presiune; 16 – condensator; 18 – rezervor de lichid; 19 – regulator de nivel al uleiului; 20, 23 – vizoare indicatoare de umiditate; 22 – deshidrator – motoare electrice.

Pentru a se asigura o bună alimentare cu agent lichid a vaporizatorului 8, indiferent de temperatura aerului de răcire a condensatorului 16, se prevăd regulatoarele de presiune 17 și 14. Regulatorul de presiune de condensare 17 nu permite scurgerea lichidului în rezervorul 18 decât la o anumită valoare a presiunii de condensare. Atunci când presiunea de condensare scade sub valoarea prescrisă, regulatorul strangulează scurgerea agentului în rezervor, iar agentul lichid se acumulează în condensator. Prin aceasta se reduce capacitatea termică a condensatorului, presiunea de condensare crescând spre valoarea prescrisă.

Regulatorul de presiune 14 este montat pe o conductă de by-pass intre partea superioară a condensatorului și rezervor Acest regulator este astfel reglat încât deschide dacă presiunea în rezervor scade cu 0.5…1 bar sub presiunea normală de condensare. În acest fel se asigură o presiune constantă a agentului lichid înaintea robinetului de laminare termostatic 7.

Se observă că prin intermediul celor două regulatoare de presiune, 17 și 14, se asigură o bună alimentare cu lichid a vaporizatorului indiferent de sezon sau de temperatura aerului ambiant la condensator sau rezervor.

Încărcătura cu agent și volumul rezervorului trebuie să fie mai mari decât ar fi suficient pentru funcționarea instalației, astfel încât iama să fie suficient lichid pentru alimentarea vaporizatorului chiar dacă o parte din el rămâne în condensator. Vara, rezervorul trebuie să poată acumula excesul de încărcătură de agent dat fiind faptul că în acest caz în condensator nu se acumulează lichid.

Separarea uleiului din vaporii refulați de compresor, se face cu ajutorul separatorului de ulei 13. Reîntoarcerea automată a uleiului separat către carterul compresorului este asigurată de către regulatorul de nivel cu flotor 19, montat în interiorul separatorului.

Presostatul de joasă presiune 11 reglează bipozițional presiunea de aspirație prin pornirea și oprirea compresorului 1.

Presostatul de înaltă presiune 21 asigură protecția compresorului împotriva creșterii periculoase a presiunii de refulare.

Presostatul de înaltă presiune 3, ajustat la o presiune de consemn mai mare decât cea la care este ajustat presostatul 11, comandă terminarea decongelării răcitorului de aer.

Schema de automatizare cuprinde și dispozitivul de programare 10, care comandă începutul decongelării la momente fixate.

În fig. 5.10 este redată schema electrică a automatizării instalației. Circuitul de forță cuprinde motorul electric M1, de antrenare a compresorului, motorul electric M2 de antrenare a ventilatorului condensatorului și rezistențele electrice de încălzire EH pentru decongelarea răcitorului de aer Cuplarea la rețea a motoarelor și a rezistențelor de încălzire se face prin contactoarele C1, C2 și respectiv C3.

Fig. 5.10. Schemă electrică a automatizării instalației (v. fig.5.9) a – circuitul de forță; b – circuitul de comandă.

Circuitul de comandă cuprinde; dispozitivul de programare T(10) a decongelării răcitorului de aer, cu contactele 1 pentru funcționare pe regim de răcire și 2 pentru regim de decongelare; bobinele contactoarelor C1, C2 și C3 și contactele corespunzătoare 1C1, 1C2, 2C2, 1C3 și 2C3; contactul presostatului PC (11) pentru reglarea bipozițională a presiunii de aspirație; contactul presostatului PS (21) de protecție împotriva presiunilor de refulare prea ridicate; contactul presostatului PS (11) de comandă a terminării decongelăm răcitorului de aer; termostatul de ambianță TS (9) pentru semnalizarea atingerii unor temperaturi prea ridicate a aerului în incinta răcită; lampa de semnalizare L; soneria de avertizare S; butonul de oprire BO a soneriei; motoarele de puteri mici M3, M4, M5 ale ventilatoarelor răcitorului de aer; releele termice RT1 motorului compresorului și RT2 ale motorului ventilatorului condensatorului.

La funcționarea pe regim de răcire, contactul 1T (10) al dispozitivului de programare a decongelării se află pe poziția 1, iar motoarele M3, M4, M5 aIe răcitorului de aer sunt în funcțiune; prin bobina contactorului C3 nu trece curent; contactul 2C3 este închis. Să presupunem că presiunea de aspirație este peste valoarea de regim prescrisă. În consecință, contactul presostatului PC (11) este închis și astfel se pune sub tensiune bobina contactorului C2 și astfel pornește motorul M2 al ventilatorului condensatorului și se închide contactul 2C2. În acest fel se pune sub tensiune bobina contactorului C1 și motorul compresorului pornește. După un anumit timp de funcționare, presiunea de aspirație scade sub valoarea prescrisă, iar presostatul PC (11) își deschide contactul său, comandând oprirea motoarelor compresorului și a ventilatorului condensatorului.

în timpul funcționării pe răcire, dacă presiunea de refulare crește peste valoarea periculoasă, presostatul PS (21) comandă oprirea motorului compresorului, motorul ventilatorului condensatorului continuând să funcționeze. Același lucru se întâmplă dacă acționează releul termic de protecție RT1, al motorului compresorului.

În sfârșit, dacă motorul ventilatorului condensatorului este suprasolicitat, releul termic de protecție RT2 comandă oprirea motorului.

La funcționarea pe regim de decongelare, dispozitivul de programare T (10) comută contactul 1T (10) pe poziția 2, motoarele răcitorului de aer se opresc. Se acționează contactorul C3, care blochează prin deschiderea contactului 2C3, funcționarea motoarelor M1 și M2, alimentând în același timp rezistențele de încălzire EH. La sfârșitul decongelării, presiunea de aspirație crește, iar presostatul PC (3) comandă scoaterea de sub tensiune a rezistențelor de încălzire. Contactul 2Cs revine pe poziția închis, iar instalația reintră pe regim de răcire.

5.2.1.4. Instalații cu mai multe spații răcite

Instalații frigorifice de acest tip pot răci spații cu aceleași temperaturi ale aerului sau spații cu temperaturi diferite ale aerului.

în primul caz, dacă sarcinile frigorifice în spațiile răcite sunt constante în timp sau au variații foarte mici, schema de automatizare poate fi asemănătoare cu cele redate în fig. 5.5, fig. 5.7 sau fig. 5.9. Dacă există însă variații importante de sarcină frigorifică, aceste scheme de automatizare prezintă ca principal dezavantaj alimentarea diferită cu agent lichid a vaporizatoarelor. Astfel, la vaporizatorul la care este cel mai mare necesar de frig, presiunea de vaporizare va fi cea mai ridicată și, în consecință, acel vaporizator va fi mai puțin alimentat cu agent frigorific decât celelalte vaporizatoare. Pentru înlăturarea acestui dezavantaj, se poate utiliza schema de automatizare redată în fig. 5.11, în care pe conducta de alimentare cu agent lichid din fiecare spațiu răcit, sunt montate câte un robinet electromagnetic 3 comandate de câte un termostat de ambianță 1. Compresorul se oprește la comanda dată de presostatul de joasă presiune 6, după ce toate termostatele au comandat închiderea robinetelor electromagnetice

Fig.5.11. Schemă de automatizare a instalației frigorifice cu compresor de capacitate mică cu mai multe spații răcite la aceeași temperatură:
1 – termostat; 2 – robinet de laminare termostatic; 3,17 – robinete electromagnetice; 4 – vaporizator; 5 – regulator de presiune; 6, 7 – presostate; 8 – robinet de reținere. 9 – separator de ulei; 10 – regulator de nivel; 11 – robinet presostatic de apă; 12 – condensator răcit cu apă; 13 – presostat diferențial de ulei; 14 – filtru deshidrator; 15 – vizor indicator de umiditate; 16 – compresor 18 – schimbător de căldură internă.

Ajustarea puterii frigorifice se face continuu cu ajutorul regulatorului de presiune de aspirație 5 prin by-pass-area vaporilor refulați în conducta de aspirație. Robinetul de injecție termostatic 18 asigură reducerea supraîncălzirii vaporilor la aspirație și astfel reduce temperatura vaporilor refulați

Reglarea presiunii diferențiale de ulei se realizează cu ajutorul regulatorului 13.

În rest, schema de automatizare cuprinde o serie de elemente I cunoscute din schemele anterioare.

Buclele de reglare a temperaturii aerului, care în schema de mat sus sunt realizate bipozițional, pot fi realizate și cu ajutorul regulatoarelor electronice continue, așa cum se poate observa în fig.5.12. Utilizarea regulatoarelor electronice de temperatură oferă în acest caz, în report cu reglarea bipozițională tradițională, avantaje nete. De exemplu, în cazul utilizării robinetului electric KVQ cu regulatorul electronic EKS 67, produse de firma Danfoss se obține o precizie ridicată a reglării temperaturii aerului, respectiv 0,5 șC Și reducerea costurilor de exploatare cu cca. 15 % prin reducerea duratelor de funcționare cu cca 40 %

Fig. 5.12. Schemă de reglare continuă cu regulator electronic a temperaturii aerului:
1 – incintă frigorifică; 2 – vaporizator; 3 – ventilator; 4 – robinet de laminare termostatic; 5 – robinet electromagnetic; 6 – robinet electric tip KVQ (Danfoss); 7 – regulator electronic tip EKS (Danfoss); 8 – traductor de temperaturi.

Realizarea unor temperaturi diferite în spațiile răcite se poate realizai principial pe mai multe căi:

(a) cu aceeași presiune și temperatură de vaporizare, cu alimentarea în paralel a vaporizatoarelor dar cu diferențe medii de temperatură între agentul frigorific și aer,

(b) cu aceeași presiune de vaporizare, cu alimentarea în serie al vaporizatoarelor, se utilizează în cazul instalațiilor de foarte mică capacitate;

(c) cu presiuni și temperaturi de vaporizare diferite.

În cazul (a), în spațiile răcite, sunt instalate suprafețe de răcire corespunzătoare diferite; este o metodă neeconomică și este aplicabilă în cazurile în care sarcinile frigorifice sunt constante în timp în toate spațiile răcite.

În cazul (b) se pot utiliza mai multe scheme de înseriere a vaporizatoarelor și scheme de automatizare aferente acestora. Astfel, in fig. 5.13 este redată schema de automatizare și schema electrică aferentă a unei instalații frigorifice de foarte mică capacitate, cu două spații răcite: unul cu temperatura aerului t1 < 0 șC și celălalt cu temperatura aerului t2 > 0 °C. Alimentarea cu agent frigorific a vaporizatoarelor înseriate se face prin tubul capilar 8. Agentul frigorific lichid, după răcirea în schimbătorul de căldură interna subrăcitor 4, intră în vaporizatorul 7 al spațiului de temperatură scăzută și apoi în vaporizatorul 5 al spațiului de temperatură ridicată.

Termostatul de vaporizator 6 este prevăzut cu o rezistență electrică de încălzire 13, denumită stabilizator de temperatură, cu o putere de 6…10 W, dispusă în apropierea capilarului 8, care determină micșorarea duratei de staționare a compresorului. În acest fel compresorul va funcționa în medie o durată mai mare decât în cazul în care nu ar exista rezistența de încălzire, asigurând astfel menținerea temperaturii aerului din incintă la valori mai apropiate de cea dorită, cu fluctuații mai mici.

în fig. 5.13, b este redată schema electrică aferentă acestei scheme de automatizare.

Fig. 5.13. Instalație frigorifică cu compresor de foarte mică capacitate, cu două spații răcite la temperaturi diferite, cu vaporizatoare înseriate. a – schema automatizării; b | schema electrică;
1 – compresor; 2 – condensator, 3 – filtru deshidrator; 4 – subrăcitor; 5 – vaporizatorul spațiului de temperatură ridicată; 6 – termostat; 7 – vaporizatorul spațiului de temperatură scăzută; 8 – tub capilar; 9 – înfășurare de pornire; 10 – înfășurare de lucru; 11 – condensator electric; 12 – releu termic de protecție; 13 – stabilizator de temperatură; 14 – releul termostatului; 15 – buton de pornire; 16 – butonul becului; 17 – bec electric; 18 – rezistența electrică de protecție împotriva condensării; 19 – motor electric.

În fig.5.14 sunt redate variante îmbunătățite de scheme cu vaporizatoarele înseriate.

Fig. 5.14. Schema automatizării instalației frigorifice de foarte mică capacitate cu două spații răcite la temperaturi diferite: a – cu separator de lichid; b – cu reglarea presiunii în vaporizatorul de temperatură înaltă și dispozitiv de laminare la intrarea agentului în primul vaporizator; c – cu robinet electromagnetic;
1 – compresor, 2 – condensator; 3,10 – termostate; 4 – vaporizator de temperatură înaltă; 5 – vaporizator de temperatură scăzută; 6 – subrăcitor 7 – filtru deshidrator 8 – dispozitiv de laminare; 9,14- separatoare de lichid; 10 – robinet de presiune constantă amonte; 12 – robinet electromagnetic; 13 – robinet de presiune constantă aval.

Schema 5.14, a utilizează la ieșirea din vaporizatorul 5 al spațiului de congelare, un separator de lichid 9, alimentarea celui de-al doilea vaporizator 4, din spațiul de refrigerare, făcându-se cu lichid separat în separatorul de lichid. Deoarece bulbul termostatului este montat la ieșirea din vaporizatorul 5, nu mai este necesar stabilizatorul de temperatură.

Schema 5.14, b utilizează pe conducta dintre cele două vaporizatoare, un regulator de presiune amonte în alimentarea în serie a vaporizatoarelor și se deosebește de cea din schema precedentă prin aceea că primul vaporizator alimentat este cel de temperatură ridicată Prin această schemă se realizează o bună reglare a temperaturilor din cele două spații răcite.

Schema cea mai perfecționată este redată în fig. 5.14, c în care se utilizează un robinet de laminare comun 8, prin care se alimentează cu lichid subrăcit separatorul de lichid 14, un regulator de presiune aval 13, montat pe conducta de alimentare a vaporizatorului 4 din spațiul de refrigerare și un robinet electromagnetic 12 montat pe conducta de la separatorul de lichid la vaporizatorul 5 al spațiului de congelare.

Pentru reglarea temperaturii din cele două spații răcite este prevăzut câte un termostat. Atunci când în spațiul de refrigerare temperatura crește peste valoarea maximă de consemn, termostatul de vaporizator 3 comandă închiderea robinetului electromagnetic prin robinetul regulatorului de presiune 13 în vaporizatorul 4 și de aici în vaporizatorul 5 al spațiului de congelare, vaporii formați fiind aspirați din compresor. Temperatura în spațiul de refrigerare scade, iar la atingerea valorii minime de consemn, termostatul vaporizatorului 4 comandă deschiderea robinetului electromagnetic 12. Agentul frigorific trece din separatorul de lichid spre vaporizatorul spațiului de congelare, în debit mai mare decât spre vaporizatorul spațiului de refrigerare, deoarece pe acest din urmă traseu rezistențele hidrodinamice sunt mult mai mari.

Atunci când în spațiul de congelare se atinge temperatura de consemn, termostatul vaporizatorului 5 va comanda oprirea compresorului.

Într-o schemă asemănătoare cu cea precedentă, realizată de firma Danfoss, reglarea temperaturilor în spațiile de refrigerare și respectiv de congelare ale unui dulap frigorific comercial, se realizează tot cu termostate de vaporizator pentru cele două vaporizatoare înseriate. Schema utilizează un robinet electromagnetic cu trei căi.

În fig. 5.15 este redată schema de automatizare pentru o instalație frigorifică cu două spații răcite de temperaturi diferite, cu vaporizatoarele înseriate și prevăzută cu posibilitatea de decongelare automată cu vapori calzi de agent.

Fig. 5.15. Instalație frigorifică cu compresor de foarte mică capacitate, cu două spații de temperaturi diferite: cu vaporizatoarele înseriate, cu decongelare cu vapori calzi de agent:
a – schema automatizării; b – schemă electrică;
1 – compresor; 2 – robinet electromagnetic; 31 condensator; 4 – termostat; 5 – vaporizator de temperatură scăzuți; l 6 – dispozitiv de laminare; 7 – vaporizator de temperatură ridicată; 8 – rezistență electrică; 9 – subrâcitor; 10 – motor electric; 11 – releul termostatului; 12 – buton de pornire; 13 – stabilizator de temperatură; 14- bobina robinetului electromagnetic; 15 – rezistență electrică de încălzire; 16 – înfășurare de pornire; 17 – butonul dispozitivului de comandă a decongelării; 18 – butonul becului; 19 – dispozitiv de comandă a decongelării; 20 – bec electric; 21 – releu termic de protecție; 22 – înfășurare I de lucru; 23 – condensator electric.

Pentru realizarea decongelării, schema prevede robinetul electromagnetic 2 montat între conducta de refulare a compresorului 1 și conducta de alimentare cu lichid a vaporizatorului 5 al spațiului cu temperatură mai scăzută, precum și o rezistență electrică de încălzire 8 montată într-un tronson special de țeavă la ieșirea din vaporizatorul 7 al spațiului de temperatură ridicată

La anumite intervale de timp fixate, se comandă decongelarea vaporizatoarelor: închiderea robinetului electromagnetic 2 și punerea sub tensiune a rezistenței de încălzire 8 din vaporizator. Rezistența de încălzire asigură revaporizarea agentului condensat în vaporizatoare.

Stabilizatorul de temperatură 13 (vezi schema electrică din fig. 5.15 b) este înseriat în circuitul electric al motorului compresorului, fiind pus sub tensiune atunci când termostatul de vaporizator 4 comandă oprirea compresorului. În acest fel se menține temperatura aerului din incintă la valori mai apropiate de cea dorită și cu fluctuații mai mici.

În cazul (c), așa cum s-a menționat deja, temperaturile diferite din spațiile răcite se realizează cu presiuni și temperaturi de vaporizare diferite, cu alimentarea în paralel a vaporizatoarelor. Este soluția cea mai utilizată in instalațiile frigorifice comerciale.

O schemă tipică de automatizare este redată în fig. 5.16, în care termostatele de cameră 15 comandă robinetele electromagnetice 7 și 9 montate pe conductele de alimentare cu lichid a vaporizatoarelor. Dacă ambele robinete electromagnetice sunt închise, schema de comandă asigură oprirea compresorului.

Reglarea presiunii de vaporizare în vaporizatorul spațiului ce temperatură mai ridicată, se realizează cu ajutorul regulatorului 10.

Acest regulator este montat pe conducta de ieșire a vaporizatorului cu temperatură de vaporizare mai ridicată. Robinetul de reținere 11 are scopul da a evita pătrunderea de agent din vaporizatorul de temperatură mai ridicată către cel de temperatură mai scăzută.

Fig. 5.16. Schemă de automatizare a instalației frigorifice cu compresor de mică capacitate, cu două spații răcite la temperaturi diferite și mai mari ca 0°C:
1 – compresor; 2, 13 – presostate; 3 – condensator 4 – rezervor de lichid; 5 – ventilatoare 6 – distribuitor de lichid; 7,9 – robinete electromagnetice; 8 – filtru deshidrator 10 – regulator de presiune în amonte. 11 – robinet de reținere; 12 – colector de vapori; 14 – dispozitiv de programare pentru decongelare 16 – termostate da ambianță; 16 – vaporizatoare; 17 – robinete de laminare termostatice

Dacă temperaturile aerului din cele două spații sunt mai mari decât 0 șC atunci decongelarea vaporizatoarelor se realizează la comande dată de dispozitiv de programare, la anumite intervale de timp prin oprirea compresorului și preluare de căldură de la aer

Schema de automatizare poate fi utilizată și în cazul unor temperaturi foarte diferite ale aerului în spațiile răcite unul dintre spații fiind destinat de exemplu refrigerării unor produse alimentare, iar celălalt fiind destinat depozitării unor produse congelate. În acest caz însă, decongelarea vaporizatoarelor nu se mai poate realiza cu aer din spațiile răcite și se folosesc în acest scop, de exemplu, rezistențe electrice de încălzire

eop351

5.2.2. Instalații cu compresor cu piston, de capacitate frigorifică medie și mare

5.7 Automatizarea pompelor de căldură

5.7.1. Particularități ale automatizării pompelor de, căldură

Așa cum s-a arătat anterior la §.1.3.7., pompele de căldură sunt sisteme frigorifice utilizate în scopuri de încălzire.

În cazul pompelor de căldură de mică capacitate de încălzire, uneori ele sunt astfel concepute încât să poată funcționa atât în regim de iarnă a produce căldură, deci pe ciclu de pompă de căldură, cât și în regim de vară pentru a produce frig.

În consecință, la acest sistem de pompă termică sunt prevăzute aceleași elemente de automatizare similare ca și la o instalație frigorifică de mică capacitate (v. §.5.2.1.). Practic toate pompele de căldură destinate încălzirii spațiilor (iarna) și răcirii spațiilor (vara) sunt prevăzute cu termostate de cameră cu funcționalitate bivalentă atât pentru regim de încălzire, cât și pentru regim de răcire. Comutarea regimului de funcționare a termostatului se poate face fie automat în funcție de temperatura aerului fie manual prin intermediul unui comutator. Atunci când pentru încălzire se utilizează, pe lângă pompa termică și un sistem de preluare a suprasarcinilor termice, de exemplu rezistențe electrice de încălzire, acestea din urmă sunt comandate de către a doua treaptă a termostatului de cameră. Pentru a se micșora consumul de energie electrică pentru încălzire se prevăd unul sau mai multe termostate cu bulburile plasate în aerul exterior, care limitează numărul de rezistențe electrice de încălzire sub tensiune atunci când temperatura aerului exterior este superioară unei anumite limite.

În cazul pompelor de căldură de tip industrial, de mare capacitate se utilizează uneori ajustarea automată a puterii termice a compresoarelor printr-o buclă de reglare proporțională. Celelalte elemente ale automatizării (protecție automată, comandă automată ș.a.) sunt asemănătoare cu cele din cazul instalațiilor frigorifice. De asemenea, o serie de procese tipice, cum ar fi decongelarea vaporizatoarelor, dezaerarea ș.a. se automatizează în mod similar ca și la instalațiile frigorifice.

Pompele de căldură de tipul aer-aer sau aer-apă pot fi, în unele cazuri prevăzute cu posibilități de reglare pe circuitul de aer. În acest caz se utilizează voleți automați, trape acționate prin servomecanisme ș.a. montate în conductele de aer.

Utilizarea acumulatoarelor de căldură conduce la: reducerea puterii instalate a pompei termice, micșorarea fluctuațiilor temperaturii mediului și simplificarea schemei de automatizare.

5.7.2. Exemple de automatizare a pompelor de căldură

În fig.5.31 este prezentată schema de automatizare a unei pompe de căldură de mică capacitate destinate încălzirii apei (a) respectiv modul de variație a temperaturilor de condensare tk, a apei calde tac, a aerului ta și de vaporizare t0 în raport cu variația debitului de apă caldă Dac (b).

Ca sursă de căldură se utilizează aerul atmosferic sau aerul evacuat din încăperi ocupate de persoane, aspirat peste suprafața vaporizatorului 5 de către ventilatorul 6. În recipientul de încălzire a apei 10, izolat termic se găsește pe lângă condensatorul 8 al pompei termice și rezistența electrică de încălzire apei 11. Apa rece este introdusă în recipient prin robinetul de reținere 2 și circulă către consumatori prin conducta 12.

Reglarea temperaturii apei încălzite este realizată prin intermediul termostatului 3 al cărui bulb se află montat în recipientul 10 și care comandă bipozițional motorul compresorului capsulat 1 și motorul 7 al ventilatorului 6 de circuitul de aer al vaporizatorului 5 alimentat cu agent lichid prin robinetul de laminare termostatic 4. Termostatul 9 comandă bipozițional rezistența electrică de încălzire 11. Presupunând că temperatura aerului la intrare în vaporizatorul 5 și temperatura apei la intrare în recipientul de încălzire 10 rămân constante la o variație a consumului de apă caldă corespunde variația temperaturilor apei calde tac și a temperaturii de condensare tk ilustrate în fig.5.31,b.

Fig.5.31. Pompă de căldură de capacitate mică pentru încălzirea apei:
A – schema instalației; b – variația în timp a temperaturilor și a debitului de apă caldă;
1 – compresor ermetic; 2 – robinet de reținere; 3,9 – termostate; 4 – robinet de laminare termostatic; 5 – vaporizator; 6 – ventilator centrifugal; 7 – motor electric; 8 – condensator; 0 – recipient de încălzire a apei; 11 – rezistență electrică de încălzire; 12 – conductă de apă caldă; 13 – robinet electromagnetic.

În fig.5.32 este prezentată schema de automatizare a unei pompe de căldură utilizată pentru încălzirea unei piscine și respectiv pentru uscarea aerului recirculat în sala piscinei, realizată cu aparatură de automatizare Danfoss (44).

Fig.5.32. Schemă de automatizare a unei pompe de căldură pentru încălzirea apei unei piscine și uscarea aerului:
1 – compresor; 2, 22, 23, 24 – presostate; 3 – regulator de diferență de presiune pilot; 4,18 – robinete electromagnetice; 5,17 – robinete pilotate; 6 – vizor; 7 – deshidrator; 8 – rezervor de lichid; 9,10 – robinete de reținere; 11 – termostat; 12,15 – condensatoare; 13 – încălzitor de apă; 14,21 – tubulaturi de circulație a aerului; 16 – robinet regulator de temperatură; 19 – robinet de laminare termostatic; 20 – vaporizator.

Ca sursă de căldură se folosește căldura din aerul viciat, aspirat din sala piscinei, vaporizatorul 20 fiind plasat în tubulatura 21 de retur al aerului din sala piscinei. Schema instalației cuprinde două condensatoare montate în paralel; condensatorul 15 montat pe tubulatura 14 de reîncălzire a aerului după ce a fost dezumidificat la trecerea peste vaporizatorul 20 și respectiv condensatorul 13 destinat încălzirii apei pentru dușuri. Pe conducta de refulare a vaporilor calzi către condensatorul 15 este montat robinetul pilotat 17, normal închis. Prin deschiderea robinetului electromagnetic 18 se asigură deschiderea robinetului principal 17. Dacă temperatura aerului de retur din sala piscinei crește peste valoarea fixată, robinetul pilot 16 se deschide descărcând presiunea în conducta de refulare în aval de robinetul principal 17. Acesta din urmă începe să închidă, iar la atingerea valorii de consemn a temperaturii aerului, închide total. În această situație, robinetul pilot 3 determină deschiderea robinetului pilotat 5 și astfel intră în funcțiune condensatorul 13 destinat încălzirii apei. La atingerea unei anumite temperaturi a apei încălzite în 13, termostatul 11 comandă oprirea compresorului 1.

Reglarea capacității de încălzire a compresorului este asigurată de presostatul de înaltă presiune 2 și de presostatul de joasă presiune 23. La depășirea unei anumite valori a presiunii de refulare, presostatul 2 comandă reducerea cu 50 % a puterii de încălzire prin blocarea supapelor de aspirație la jumătate din numărul de cilindri ai compresorului. În mod similar, atunci când presiunea de aspirație scade sub o anumită valoare, presostatul 23 comandă reducerea cu 50 % a capacității compresorului.

Dacă presiunea de aspirație scade în continuare, la atingerea unei anumite valori a acesteia, presostatul de siguranță 24 oprește compresorul.

Presostatul 22 are rol de protecție împotriva atingerii unor presiuni prea ridicate de refulare.

în multe situații, pompele de căldură sunt folosite împreună cu alte sisteme de căldură. Pentru exemplificare, în fig.5.33 lipsa !!!!!! este redată schema de automatizare a unui sistem de încălzire a spațiilor care folosește o instalație soIară de încălzire a apei, o pompă de căldură și instalația de încălzire urbană, schema este realizată cu elemente de automatizare Danfoss.

încălzirea spațiilor se face cu panouri radiante dimensionate pentru o temperatură a apei de 45°C pentru a se putea asigura o exploatare avantajoasă a căldurii solare.

Căldura solară captată prin cei 70 m2 de captatori plani, este șnsportată de către soluția glicolată către rezervorul acumulator 1. •rmostatul diferențial 24 comandă pornirea pompei 28 atunci când mperatura captatorilor solari este superioară temperaturii din rezervorul 1.

Atunci când temperatura apei glicolate din rezervorul 1 scade sub •loarea necesară utilizării directe în radiatoarele de încălzire ale spațiilor, se mește pompa de căldură 3 care utilizează în serpentina 4 de încălzire a vaporizatorului căldura înmagazinată în soluția glicolată din 1.

Trecerea de la încălzirea directă din rezervorul 1 la încălzirea cu pompa • căldură și invers este asigurată de către robinetele electromagnetice 18, 19 I 25 care sunt comandate de către termostatul diferențial 21, termostatul 22 și dispozitivul de comandă 16 al pompei de căldură.

Regulatorul de temperatură 20 menține temperatura soluției care intră în vaporizatorul pompei de căldură la o valoare de maximum 15°C prin comanda e care o dă servomotorului robinetului cu trei căi 26. Această buclă de reglare protejează motorul compresorului pompei de căldură împotriva unor presiuni de aspirație prea ridicate.

Anexe

Simboluri utilizate în schemele de instalații frigorifice

Simboluri utilizate în schemele electrice și de automatizare

Bibliografie

Niculiță, P., Ceangă, E., Bumbaru, S. – Automatizarea în tehnica frigului, Ed. Teora, Bucuresti, 1999