Холодильные агрегаты

Холодильный агрегат — это совокупность некоторых или всех узлов холодильной машины, объединенных конструктивно на общей раме — станине.
В торгово-холодильном оборудовании применяются в основном компрессорно-конденсаторные агрегаты, в которых основными элементами, объединяющими остальное оборудование, являются компрессор и конденсатор.
Выпускаются преимущественно фреоновые компрессорно-конденсаторные агрегаты с герметичными и сальниковыми (открытыми) компрессорами.
Агрегаты с герметичными компрессорами отличаются надежностью и бесшумностью в работе и имеют меньшие массу и размеры.
Объединение отдельных частей холодильной машины в агрегат позволяет сократить занимаемые площади, улучшить качество монтажных работ, создать благоприятные условия для обслуживания машин, обеспечить компактное и надежное соединение узлов.
Герметичные холодильные агрегаты. В торговле в настоящее время широко применяются герметичные агрегаты типа ВН, ВС, ВП, работающие в узких интервалах температур кипения хладагента. Агрегаты имеют конденсаторы с воздушным охлаждением (тип В) и с водяным охлаждением (тип ВД).
Низкотемпературные агрегаты ВН предназначены для замораживания продуктов в низкотемпературном торгово-холодильном оборудовании, работающем при температуре кипения хладагента в испарителе от —40° до —25°С и температуре окружающего    воздуха не выше 40° С. В качестве хладагента используется фреон-22, но стандартом предусматривается применение и фреона-502, существенно улучшающего характеристики компрессора. Выпускаются агрегаты ВН-0,22~3; ВН-0,35 ~3; ВН-0,55~3 с трехфазным двигателем.
Среднетемпературные агрегаты ВС работают на фреоне-12 со среднетемпературным режимом кипения хладагента от —25° до —10° С и температурой окружающего воздуха до 40° С. Выпускаются агрегаты ВС-0,45 ~3; ВС-0,7 ~3; ВС-1,1 — 3; ВС-1,8~3; ВС-2,2 ~3; ВС-2,8 ~3 с трехфазным и ВС-0,45 ~1; ВС-0,7^1; ВС-1,1 ~1 с однофазным двигателем для компрессора.
Высокотемпературные агрегаты ВП (плюсовые) входят в комплект холодильного оборудования с температурой кипения фреона-22 в испарителе от —10° до +10° С и температурой окружающего воздуха до 40° С (допускается температура воздуха до 45° С — влажный тропический климат и до 55° С — сухой тропический климат). Агрегаты ВП служат для охлаждения водо- и пиво-охладителей, а также применяются в установках для кондиционирования воздуха. Агрегат ВП-1,1~3 используется для охлаждения соков и напитков в предприятиях торговли и общественного питания.
Агрегаты ВН, ВС, ВП имеют в своем комплекте поршневой герметичный компрессор ФГН, ФГ, ФГП, ребристо-трубный конденсатор с вентилятором и электродвигателем, ресивер, приборы автоматики и трубопроводы, соединяющие аппараты. В комплект агрегатов входит также тепловое реле для защиты электродвигателя от перегрузки и щиты электрооборудования с пусковыми и защитными приборами.
Применяются и более надежные в работе герметичные агрегаты ВСЭ с так называемым экранированным электродвигателем. В этих агрегатах статор электродвигателя вынесен из полости компрессора, где присутствует фреон, а ротор отделен от него металлическим экраном. Такая конструкция упрощает сборку компрессора и позволяет заменять статор без нарушения герметичности агрегата.
В торговле применяются и герметичные агрегаты с ротационными компрессорами, работающие в среднетемпературном (тип ВСР) и высокотемпературном (тип ВПР) режимах.
Агрегат ВСР-0,35~1 работает от компрессора ФГР-0,35~1 с однофазным двигателем. Агрегат служит для охлаждения малых холодильных объектов, например шкафа ШХ-0,4. Ресивера агрегат не имеет.
Более совершенной является модель ВСР-0,35~1 (2), которая укомплектована быстроходным компрессором с частотой вращения вала 3 000 об/мин.
Производство герметичных агрегатов регламентируется ГОСТом 13369—67.
Агрегаты открытого типа. К открытым относятся агрегаты типа ФАК, встречающиеся в различных модификациях: ФАК--0,7Е; ФАК-0,7АВ; ФАК-1.1Е; ФАК-1.5М. Цифры означают холодопроизводительность в тысячах ккал/ч. На рис. 60 показан агрегат ФАК-0,7Е.
Компрессор типа 2ФВ-4/4,5 и электродвигатель смонтированы на площадке, которая приварена сверху к ресиверу, установленному на раме. Все элементы соединены в схему: компрессор — конденсатор — ресивер. Реле давления, служащее для автоматического регулирования работой агрегата, закреплено на картере компрессора. Конденсатор имеет диффузор, в котором установлен вентилятор для нагнетания воздуха.
Агрегаты ФАК-UE и ФАК-1.5М отличаются от агрегата ФАК-0.7Е количеством секций в конденсаторе и другими незначительными деталями, а изменение холодопроизводительности достигается посредством изменения частоты вращения коленчатого вала компрессора (сменой маховика).
Агрегаты ФАК применяются для охлаждения различного торгового оборудования, а агрегат ФАК-0,7АВ служит для охлаждения газированной воды в торговых автоматах.
К открытым агрегатам относятся также агрегаты ИФ-49 и ИФ-56 холодопроизводительностью 3500?г (3000 ккал/ч) каждый. Эти машины применяются для охлаждения стационарных и сборных холодильных камер.
В агрегате ИФ-56 конструктивной основой служит не чугунная рама, а ресивер, на котором смонтированы компрессор, конденсатор, электродвигатель. Компрессор приводится в действие от электродвигателя через клиноременную передачу, а конденсатор охлаждается вентилятором.
В торговле применяются также открытые агрегаты типа АК, укомплектованные конденсаторами с воздушным и водяным охлаждением.
Поддержание заданного режима работы холодильных машин осуществляется рядом приборов, полностью или частично автоматизирующих рабочие процессы. В зависимости от схемы и степени автоматизации обслуживающий персонал в большей или меньшей степени занят наблюдением за работой машин.
Современные малые торговые холодильные машины с непосредственной системой охлаждения, как правило, полностью автоматизированы, поэтому отпадает необходимость в постоянном контроле за их работой. Осуществляется лишь периодическая проверка исправности оборудования и устраняются возникшие технические неполадки.
Оснащение холодильных машин средствами автоматизации способствует их более надежной, экономически выгодной и безопасной работе.
Регулирование заполнения испарителя хладагентом. Во время работы холодильной машины в испаритель должно поступать строго определенное количество хладагента, так как избыток или недостаток его в аппарате приводит к нарушению нормальной работы машины.
Регуляторами, с помощью которых осуществляется автоматическая подача заданного количества хладагента в испаритель, являются терморегулирующие вентили ТРВ. Импульсом для работы этих приборов является температура перегрева паров хладагента, поступающего из испарителя в компрессор. Если эта температура будет низка, то прибор автоматически перекроет коммуникацию для подачи жидкого хладагента, а если она будет слишком высока, то прибор увеличит подачу в испаритель хладагента. Кроме того, в ТРВ хладагент дросселируется. Этот процесс сопровождается понижением давления хладагента от давления конденсации до давления кипения с соответствующим понижением температуры.
В малых охлаждаемых объектах (шкафах, прилавках, небольших камерах) устанавливают испарители с мембранным ТРВ. Чувствительный термобаллон капиллярной трубкой соединяется с пространством над упругой мембраной. Эти элементы заполнены хладагентом (обычно тем, на котором работает машина). Термобаллон плотно прижат к всасывающей линии. При недостатке жидкости произойдет ее перегрев на выходе из испарителя, что вызовет возрастание температуры и давления хладагента в термобаллоне, капиллярной трубке и пространстве над мембраной. Мембрана прогнется и посредством стержней откроется клапан. При избытке жидкости взаимодействие частей прибора произойдет в обратном порядке. Величину перегрева регулируют винтом, который перемещает гайку, изменяя натяжение пружины 3. Последняя через держатель 4 прижимает клапан к седлу.
ТРВ выпускаются различных типов (ТРВ-0.5М; ТРМ-1М; 22ТРВ-В; ТРВ-7 и др.), отличающихся друг от друга размерами отверстий клапана, производительностью и хладагентом, заполняющим термосистему прибора.
В качестве дроссельных устройств в малых холодильных машинах и домашних холодильниках часто применяют не ТРВ, а капиллярные трубки с малым внутренним диаметром.
Регулирование подачи воды. Для плавного регулирования расхода воды для охлаждения конденсатора служат водорегулирующие вентили ВРВ. Импульсом для их работы является давление конденсации. При повышении этого давления подача воды автоматически увеличивается, а при падении давления расход воды уменьшается.
Иногда ВРВ сблокирован с компрессором, который выключается при чрезмерном повышении давления конденсации при одновременном прекращении подачи охлаждающей воды на конденсатор.
Автоматическое удаление инея с поверхности испарителя. Во время работы холодильной машины на внешней стороне поверхности испарителя образуется слой инея, который значительно ухудшает теплопередачу. Если между ребрами испарителя образуется сплошной слой инея, то хладагент в испарителе фактически не будет охлаждать, а расход электроэнергии возрастает в три-четыре раза.
Все применяемые способы снятия снеговой шубы основаны на повышении температуры стенки испарителя до температуры выше 0°С, что приводит к оттаиванию инея.
Если во время работы в охлаждаемом объекте поддерживают положительные температуры, то оттаивание осуществляют воздухом в периоды остановки компрессора. При остановке компрессора стенки испарителя будут нагреваться и, когда температура станет выше 0°С, иней расплавится.
При отрицательных температурах, поддерживаемых в охлаждаемом объекте, оттаивание осуществляется с помощью электронагревателя, вмонтированного в испаритель, теплой водой, горячими парами хладагента, подаваемыми в испаритель непосредственно из компрессора. Периодическое включение этих дополнительных источников тепла осуществляется обычно с помощью программного реле времени.
Регулирование температуры в охлаждаемом объекте. Поддержание на определенном уровне температуры в охлаждаемом объекте осуществляется приборами автоматики — реле температуры РТ. Эти приборы чаще всего преобразуют изменения температуры в замыкание и размыкание электрической цепи. При понижении температуры в охлаждаемом объекте контакты размыкаются и компрессор выключается, а при повышении температуры в объекте — контакты замыкаются и компрессор включается. В этом и состоит так называемое двухпозиционное регулирование. Оно косвенно характеризуется коэффициентом рабочего времени, который рассчитывается по формуле, где тр и тСт — соответственно время работы и стоянки компрессора. С увеличением теплопритоков в камеру увеличивается тр, что приводит к увеличению Ц и, наоборот, с уменьшением теплопритоков уменьшается и коэффициент рабочего времени. Для малых и средних холодильных машин 6 = 0,5-н0,7, а для крупных 6=0,8н-0,9.
Наиболее точное регулирование температуры достигается в том случае, когда реле температуры непосредственно воспринимает температуру охлаждаемой среды и в зависимости от ее значения включает или выключает компрессор. Бывают также реле температуры, которые реагируют на изменение температуры кипения хладагента в испарителе.
В периоды остановки компрессора автоматически прекращается подача воды на конденсатор, а при его воздушном охлаждении — выключается вентилятор.
Реле температуры АРТ-2 служит для регулирования температуры в охлаждаемых камерах торгово-холодильного оборудования и домашних холодильников.
Капиллярная трубка, заполненная фреоном-12, плотно прижата к стенке испарителя. При повышении температуры испарителя давление фреона-12 в трубке увеличивается и сильфон растягивается. Верхняя крышка сильфона сжимает пружину, а выступ на крышке 5 заставляет поворачиваться рычаг и связанную с ним тягу. Рычаг, на винт которого нажимает тяга, будет поворачиваться против хода часовой стрелки вокруг оси ШЦ Под действием перекидной пружины возникает сила р, которая имеет одну из составляющих р1. Составляющая р1 в положении А будет направлена вверх. При переходе же точки 03 за положение О 3 составляющая изменит направление на обратное и контакты 3 резко замкнут электрическую цепь (положение Б).
При понижении температуры и давления фреона-12 в трубке элементы прибора под действием сильфона и пружины сработают в обратном направлении.
С помощью штока, винта и гайки регулируется натяжение пружины, а следовательно, регулируется температура включения и выключения.
Регулирование давления. В малых холодильных машинах, применяемых в торгово-холодильном оборудовании, давление обычно регулируют на линии всасывания (стороне низкого давления). Если это давление отклоняется в сторону увеличения или уменьшения, то его доводят до нужного значения с помощью реле низкого давления РДИ, которое периодически включает или выключает компрессор, работая по принципу двухпозиционного регулирования.
Реле давления РД-1-01 работает следующим образом. При возрастании давления фреона на линии всасывания шток, прикрепленный к дну сильфона, преодолевая усилие пружины, поднимается вверх и поворачивает рычаг вокруг оси при этом рычаг преодолевает усилие пружины, а после достижения упора — и пружины. Рычаг посредством пружины, сидящей на оси 03, заставляет поворачиваться рычаг вместе с осью на которой укреплена пружина переключателя. Когда пружина перейдет за рычаг, произойдет резкое соединение подвижных контактов с неподвижными.
При уменьшении давления механизм прибора срабатывает в обратном порядке.
Регулируют натяжение пружин 8, 12, 18 и 23 винтами 6, 11, 16 и 2. Пластина 5 закрывает винт 6; при регулировке натяжения пружины 8 ее снимают и используют как гаечный ключ. Гайки 3 и 7 имеют стрелки, перемещающиеся по шкале 4. Весь механизм прибора заключен в кожух 1.
Реле давления РД-1 (рис. 64) широко применяется в торговых холодильных машинах.
Корпус 1 сильфона 2 реле низкого давления, называемого прессостатом, соединен с линией всасывания. В нерабочем состоянии испаритель нагревается и давление паров в нем возрастает. Сильфон 2 сжимается и шток 4 воздействует на двуплечий рычаг 5, поворачивая его по ходу часовой стрелки вокруг оси Ot. Пружина 3, надетая на шток, уравновешивает давление паров хладагента. Тяга 6, преодолевая усилие пружины 7, перемещается вниз. Верхний конец тяги имеет зуб, который входит в рамку 8. При движении тяги вниз зуб доходит до пластины дифференциала 9 и заставляет опускаться рамку и токонесущую пластину 11. Контакты 12 замыкаются.
Настраивают прессостат на заданное давление включения и выключения с помощью винтов Я и Д. Винт П связан с пружиной 7.
В рабочем состоянии давление в испарителе падает, двуплечий рычаг поворачивается против хода часовой стрелки, контакты размыкаются и компрессор останавливается.
Второй прибор, входящий в комплект реле РД-1 и называемый маноконтроллером, выполняет функции защиты (см. ниже).
Регулирование низкого давления в холодильных машинах осуществляется и другими типами реле: РД-3-01; РД-3-02, РД-1Б-01 (в брызгозащитном исполнении) и др.
Автоматическая защита. Приборы автоматической защиты служат для остановки компрессора, выключения испарителя или других аппаратов холодильной машины при наступлении аварийных режимов работы. Аварийный режим может возникнуть при чрезмерно высоком давлении конденсации, перегрузке двигателя, нарушении смазки компрессора, опасной концентрации хладагента в помещении и т. д.
Количество приборов автоматической защиты и схемы их включения определяются типом и назначением холодильной машины, степенью опасности возможных аварий и экономическими соображениями.
Если давление конденсации поднимается выше допустимого предела, то компрессор выключается посредством маноконтроллера, входящего в комплект реле давления РД-1. Маноконтроллер установлен на линии нагнетания (стороне высокого давления). Когда давление возрастает, сильфон сожмется и шток повернет Т-образный рычаг вокруг оси, преодолевая усилие пружины. При переходе перекидной пружины через ось ударника последний резко ударяет по токонесущей пластине, размыкая контакты и отключая двигатель.
Давление срабатывания у маноконтроллера винтом М настраивается во фреоновых машинах на 1,0-=-1,1 МПа («10-^-11 кгс/см2).
Защиту электродвигателя от перегрузки обеспечивает тепловое реле, отключающее его при опасном возрастании силы тока или при недостаточном охлаждении парами хладагента обмотки электродвигателя герметичного компрессора.
В герметичных компрессорах дополнительно к тепловому реле целесообразно устанавливать реле температуры, например, ТР-2А-06ТМ, которое реагирует на нагрев кожуха.
От короткого замыкания электродвигатель предохраняют плавкие предохранители.
Применяемый автоматический предохранитель АП50-ЗМТ представляет собой комбинированный прибор, защищающий электродвигатель одновременно от перегрузки и короткого замыкания.
От перебоев в подаче смазки к трущимся деталям компрессора защита осуществляется с помощью реле контроля смазки типа РКС. Этот прибор отключает электродвигатель компрессора при опасном уменьшении разности давлений масла на стороне нагнетания масляного насоса и в картере компрессора.