Computer simulator of the industrial refrigeration unit of the freezing complex

Full Text

В настоящей статье рассмотрен тренажер, в котором моделируется производственная холодильная установка, предназначенная для замораживания рыбы (пищевых продуктов) со среднеконечной температурой -22...-25 °C в двух типах скороморозильных аппаратов: воздушноконвейерном непрерывного действия и горизонтально-плиточном периодического действия. Морозильные аппараты работают поочередно. Для получения низких температур (/₀ = -40 °C) применено двухступенчатое сжатие аммиака (R717) с полным промежуточным охлаждением и насосно-циркуляционная подача хладагента в морозильные аппараты.

В состав холодильной установки входят: J два двухступенчатых компрессорных агрегата (один из них резервный), каждый из которых включает два винтовых одноступенчатых компрессора;

промежуточный сосуд со змеевиком;

* рабочий и резервный кожухотрубные конденсаторы;

* линейный и дренажный ресиверы;

A complex of computer simulator «Refrigerating installation» developed tlu\ company Transas together with Dalrybvtuz d designed for study of operation principle and control of refrigerating installations undei different operating conditions and with different consumers. Simulator «Refrigerating installation of freezing complex» is considers in detail.

* два рабочих и один резервный насосы охлаждающей воды;

* циркуляционный ресивер;

* рабочий и резервный насосы хладагента;

* воздухоотделитель;

* маслосборник;

* три горизонтально-плиточных скороморозильных аппарата;

* один воздушно-конвейерный скороморозильный аппарат;

* агрегат централизованной заправки маслом;

* рассольный насос с фильтром и бойлером (для обогрева поддонов воздушно-конвейерного скороморозильного аппарата);

* коллектор аварийного выброса хладагента.

Для удобства работы с тренажером все элементы, узлы и системы холодильной установки сгруппированы по функциональному признаку и представлены в виде мнемосхем и панелей управления, которые по запросу выводятся на экран монитора компьютера на рабочем месте обучаемого.

Мнемосхема и панель управления компрессорами низкого давления и системой выпуска воздуха (рис. 1). На схеме представлены два винтовых компрессорных агрегата (один резервный), промежуточный сосуд и судовой воздухоотделитель типа Штейна.

 

Рис. 1. Мнемосхема и панель управления компрессорами низкого давления

 

Верхняя часть панели управления имеет переключатель компрессоров. Пульт позволяет контролировать параметры работы компрессора давление и температуру хладагента и масла; изменять положение регулятора производительности компрессора от 0 до 100%; открывать вентиль на всасывании компрессора от 0 до 100%; включать подогрев масла в маслоотделителе, а также осуществлять замену масляного фильтра.

Средняя часть панели зона управления работой промежуточного сосуда. Предусматривается автоматическое поддержание уровня хладагента в промсосуде, а также проверка датчиков на его колонке.

Нижняя часть панели зона управления запорной арматурой на воздухоотделителе.

Мнемосхема и панель управления компрессорами высокого давления, системой заправки (удаления) аммиака, линейным и дренажным ресивером (рис. 2). Верхняя часть панели управления аналогична предыдущей и является пультом управления компрессорами (один резервный).

 

Рис. 2. Мнемосхема и панель управления компрессорами высокого давления

 

На нижней части панели размещены: пульт управления запорными вентилями на конденсаторах, пульт управления запорной арматурой заправочного коллектора и баллонов, пульт управления запорной арматурой на дренажных и линейных ресиверах.

Мнемосхема и панель управления системой охлаждающей воды (рис. 3). На мнемосхеме представлены три водяных насоса (один резервный), водяной фильтр, невозвратные клапаны, четыре масляных холодильника, два конденсатора (один резервный), запорная арматура, соленоидные вентили и реле протока.

 

Рис. 3. Мнемосхема и панель управления системой охлаждающей воды

 

Панель управления разделена на три части: пульт управления запорной арматурой насосного узла; пульт отслеживания температуры и управления запорной и регулирующей арматурой; пульт управления запорной арматурой на линиях подачи воды в охладители масла винтовых компрессоров.

Мнемосхема и панель управления циркуляционным ресивером, насосами хпадагента и морозильными аппаратами (рис. 4). На мнемосхеме располагается узел обвязки циркуляционного ресивера, двух насосов хладагента (один резервный) и морозильных аппаратов.

 

Рис. 4. Мнемосхема и панель управления циркуляционным ресивером насосами хладагента и морозильными аппаратами

 

Панель управления включает в себя четыре пульта, на которых можно получить информацию о давлениях и температурах, а также осуществить операции по пуску и остановке насосов хладагента, закрытию и открытию запорной арматуры на насосно-циркуляционном узле, узле циркуляционного ресивера и морозильных аппаратов, включая их оттайку.

Мнемосхема и панель управления системой заправки и выпуска масла (рис. 5). В мнемосхему входят: агрегат централизованной смазки с баком чистого и баком отработанного масла, маслосборник, аппараты (промсосуд, линейный, дренажный и циркуляционный ресивер и маслоотделители винтовых компрессоров). Панель управления представлена приборами контроля и управления этим узлом.

 

Рис. 5. Мнемосхема и панель управления системой смазки

 

Мнемосхема и панель управления загрузкой и выгрузкой морозильных аппаратов и систем обогрева поддонов воздушно-конвейерной морозилки (рис. 6). Панель управления позволяет осуществить операции по загрузке плиточного и конвейерного скороморозильного аппаратов; изменять скорость движения конвейера; включать системы гидравлической подпрессовки блок-форм в плиточном морозильном аппарате; включать рассольную систему подогрева поддонов.

 

Рис. 6. Мнемосхема и панель управления загрузкой и выгрузкой морозильных аппаратов

 

При загрузке задаются масса продукта и его начальная температура. Пульт и мнемосхема позволяют контролировать изменение температуры в теле продукта.

Мнемосхема и панель управления системой аварийного удаления хладагента и определения концентрации аммиака в помещениях (рис. 7). На мнемосхеме представлены все емкостные аппараты холодильной установки, имеющие предохранительные клапаны. В случае пожара на судне предусмотрен выброс жидкого хладагента за борт (под воду).

 

Рис. 7. Мнемосхема и панель управления системой аварийного удаления аммиака

 

План размещения аппаратов разделен на 4 зоны. В каждой зоне установлен индикатор концентрации аммиака в воздухе с выводом показаний на пульт управления.

На панели управления можно получить информацию о давлении в каждом из аппаратов; открыть вентиль аварийного выброса хладагента; включить приточную, вытяжную и аварийную вентиляцию и систему водяной завесы над входом в рефрижераторное отделение. Имеется кнопка аварийной остановки холодильной установки.

Панель защиты и аварийной сигнализации холодильной установки (рис. 8). В тренажере предусмотрена световая и звуковая сигнализация, которая срабатывает при достижении опасных или нерекомендуемых значений параметров (свыше 50).

 

Рис. 8. Панель защиты и аварийной сигнализации

 

Панель управления позволяет отслеживать свыше 70 параметров работы холодильной установки (давление, температура, сила тока, концентрация), а также осуществлять операции по открытию и закрытию свыше 100 запорных вентилей.

Предусмотрена остановка компрессоров (Shut Down) при достижении предельно допустимых значений наиболее важных параметров.

Процесс обучения на тренажере организует инструктор, рабочее место которого желательно оснащать двумя экранами: на одном высвечивается “картинка” с экрана обучаемого (Slave монитор), на другом выводится информация о состоянии элементов установки (текущие значения параметров, аварийные ситуации, введенные неисправности и т.п.).

Инструктор проводит занятия в одном из следующих режимов:

> Режим “Edit” выбор, просмотр, редактирование и сохранение упражнений. В этом режиме инструктор может:

• загрузить и просмотреть начальную ситуацию и сценарий выбранного упражнения;
• отредактировать сценарий и сохранить упражнение под тем же или другим именем;
• проиграть упражнение и сохранить получившуюся ситуацию как новое упражнение;
• перевести один или несколько компьютеров в режим Briefing (режим демонстрации обучаемым выполнения упражнения. Управление производится только инструктором, кнопки управления недоступны обучаемому).
• Режим “Online class” контроль за выполнением упражнения обучаемыми. В этом режиме инструктор может:
• назначить упражнение на один или несколько компьютеров;
• приостанавливать, продолжать упражнение для выбранного обучаемого или всего класса;
• включать/выключать запись выполнения упражнения для выбранного обучаемого или всего класса;
• осуществлять ввод неисправностей и редактирование параметров работы модели в процессе тренинга;
• корректировать сценарий для выбранного обучаемого (вводить неисправности с назначением времени).

> Режим “Debriefing” просмотр записей выполнения упражнений обучаемыми (пленок). В этом режиме инструктор может:

• загрузить и просмотреть пленку;
• назначить просмотр пленки на один или несколько компьютеров;
• записать выбранную ситуацию как начальную ситуацию упражнения.

Информация о введенных неисправностях фиксируется инструктором, но на экраны обучаемого не выводится (насколько нам известно, ни в одном из тренажеров различных фирм такая информация на экране у обучаемого не появляется). При необходимости инструктор, обучая распознавать неисправность, сообщает о ней обучаемому и затем в режиме “Briefing” поясняет, как и по изменению каких параметров нужно определять наличие неисправности.

В тренажере имеется возможность записывать и сохранять изменения параметров, характеризующих работу установки.

В тренажере моделируются следующие процессы:

• течение жидкости и (или) газа по разветвленному трубопроводу;
• теплообмен между двумя средами в проточном теплообменнике кожухотрубного или пластинчатого типа и теплообмен при наличии теплопритока извне;
• кипение и конденсация хладагента;
• работа механизмов и устройств (компрессоры, насосы, вентиляторы, клапаны);
• работа органов управления (в ручном и автоматическом режимах).

Программа математической модели принимает на вход управляющие воздействия и выдает рассчитываемые параметры в зависимости от времени и граничных условий. Программа математической модели вызывается из программы тренажера с определенным шагом (0,5 с или 1 с), но расчет идет с меньшим шагом, необходимым для достижения требуемой точности и устойчивости решения.

Тренажер разработан в соответствии с требованиями Регистра России и Государственных образовательных стандартов:

• высшего профессионального образования по специальностям 070200, 101700, 230100, 240500;
• среднего профессионального образования по специальностям 1711, 2409;
• начального профессионального образования по специальностям 30.15, 30.16.

На тренажере, находившемся в опытной эксплуатации в Дальрыбвтузе в течение трех месяцев, прошли обучение свыше 60 студентов, курсантов и специалистов. Отзывы студентов, курсантов, преподавателей и производственников положительные

About the authors

B. I. Oleinikov

TRANSAS - electronic technologies

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Канд. техн, наук, проф.

Russian Federation, St. Petersburg

V. V. Oleinik

Far Eastern State Technical Fisheries University

Email: info@eco-vector.com

канд. техн, наук, доцент

Russian Federation, Vladivostok

E. N. Ignatenko

Far Eastern State Technical Fisheries University

Email: info@eco-vector.com

доцент

Russian Federation, Vladivostok

References

Supplementary files