Electronic pulse valves AKV for superheat control in refrigeration evaporators

Abstract

ADAP-KOOL is an electronic control system for refrigeration equipment, consisting of software, a large number of different controllers and accessories

Full Text

ADAP-KOOL - это электронная система управления холодильным оборудованием, состоящая из программного обеспечения, большого числа различных контроллеров и вспомогательных устройств; среди них;

• контроллеры испарителей различных типов;
• контроллеры производительности;
• контроллеры чиллеров;
• контроллеры поддержания уровня;
• устройства для сбора и передачи информации.

В данной статье будут рассмотрены контроллеры испарителей.

Поддержание перегрева в испарителе - одна из основных и наиболее сложных задач, которые решаются с помощью автоматических средств управления холодильной установкой.

В контроллерах испарителей системы ADAP-KOOL используют электронные импульсные вентили типа AKV (рис. 1).

Рис. 1. Электронные импульсные вентили типа AKV

Работа вентилей AKV основана на принципе пульсирующей модуляции (рис. 2).

Рис. 2. Принцип работы электронных импульсных вентилей

В течение периода, равного 6 с, клапан совершает цикл открытия-закрытия. В зависимости от нагрузки на испаритель соотношение между временем, когда клапан открыт (ОТ), и временем всего цикла (РТ) меняется. Причем это соотношение равно соотношению между фактической и максимальной нагрузками на испаритель (ОД), т. е. при требуемой относительной холодопроизводительности ОД = 33 % клапан будет находиться в течение 2 с в открытом положении и 4 с - в закрытом.

Рис. 3. Конструкции электронных импульсных вентилей для испарителей холодопроизводительностью: а — 1... 16кВт; 6 — 25... 100кВт

Вентили типа AKV (рис. 3) имеют ту же конструкцию, что и электромагнитные соленоидные вентили. Однако, чтобы обеспечить больший ресурс (5... 10 лет) и исключить гидравлические удары, конструкцию вентиля доработали: в качестве материала для седла и подушки клапана использовали специальный пластик, имеющий значительную механическую прочность и не подверженный кавитации; сердечник клапана снабдили тефлоновыми направляющими, изготовленными с высокой точностью, что позволило существенно уменьшить зазор между ним и гильзой; применили систему гидравлического демпфирования.

При использовании расширительных вентилей такого типа стало возможным реализовать адаптивное регулирование перегрева. Эта функция основана на том принципе, что каждый испаритель имел свою кривую минимального стабильного перегрева (MinimumStanH Superheat - MSS), данная кривая показывает минимальный стабяльный перегрев, необходимый для устойчивой работы холодильной установки при определенной нагрузке на испаритель.

Рис. 4. Схема подключения и характеристики ТРВ

Использование традиционного терморегулирующего век тиля (ТРВ). Рабочая характеристика ТРВ линейная. Настраивали ТРВ, устанавливают такой статический перегрев (линия 1, рис. 4) чтобы при любом допустимом изменении нагрузки на испарителя значение перегрева не было бы меньше минимального стабильная MSS. Как видно из рис. 4, при максимальной нагрузке на и паритель система работает со слишком большим перегревом, что снижает холодопроизводительность установки. Уменьшение статического перегрева (линия 2, рис. 4) позволяет повысить холодов производительность при максимальной нагрузке, однако при! уменьшении нагрузки (в случае попадания во «влажную, нестабильную зону») возможно возникновение нежелательных пульса давления, которые могут привести к попаданию неиспарившегося жидкого хладагента в линию всасывания.

Рис. 5. Схема подключения и характеристика электронного импульсного вентиля типа AKV: AKV 10 вентиль; S2 - датчик температуры; AКS 32R - датчик давления

Адаптивное регулирование перегрева при использовании электронных импульсных вентилей типа AKV. Такое регулирование позволяет добиться того, чтобы фактический перегрев следовал за линией MSS (минимального стабильного перегрева)при любых нагрузках (рис. 5), обеспечивая при этом надежную и эффективную эксплуатацию холодильной установки.

Для измерения перегрева используют датчик температуры выходящего из испарителя хладагента и преобразователь давления; измеряющий давление кипения. Данная схема позволяет измерять величину перегрева с большой точностью и оперативностью; Адаптивное регулирование перегрева с помощью вентилей типа AKV показано на рис. 6.

Рис 6. Адаптивное регулирование перегрева с помощью вентилей типа AKV

Контроллер плавно уменьшает значение перегрева до того момента, пока пульсации давления не будут превышать определенного значения; когда значения пульсаций превысят допустимый уровень, перегрев станет плавно увеличиваться, пока не будет достиг- нугстабильный режим работы. Таким образом обеспечивается максимальная эффективность работы испарителя на всех режимах.

Рис. 7. Контроллер АКС-72А в комплекте с датчиками температуры и давления, а также вентиль AKV- 10 (справа

Повышение холодопроизводительности испарителя и широкий рабочий ее диапазон (от 10 до 100 %), возможность работы в большом диапазоне температур кипения позволяют с успехом использовать электронный импульсный расширительный вентиль в скороморозильных аппаратах различного типа, чиллерах и в других холодильных установках, приближая их по эффективности к установкам с затопленным испарителем при значительном сокращении стоимости оборудования и упрощении схемы регулирования.

Рис. 8. Схема подключения контроллера

Широкий диапазон производительности (от 10 до 100 %) делает возможным осуществление модуляционного контроля за температурой. Модуляционный контроль обеспечивает поддержание температуры в охлаждаемом объеме с точностью ±0,2 °C путем адаптирования количества хладагента, подаваемого в испаритель, к требуемой температуре в камере, тем самым достигается непрерывное охлаждение.

Модуляционный контроль температуры способствует также поддержанию постоянной и более высокой, чем при традиционной схеме регулирования, влажности. Это свойство особенно важно при хранении неупакованных продуктов, таких, как мясо, фрукты и цветы. При этом значительно сокращаются усушка продукта и микробиологическая активность на его поверхности, а также изменяется цвет.

При использовании электронного расширительного вентиля значительно уменьшается разность температур воздуха и поверхности воздухоохладителя, что способствует меньшему «обмерзанию» теплообменника и тем самым повышению его холодопроизводительности, уменьшению числа и времени оттаек. Путем применения AKV достигается экономия электроэнергии (до 12%), потребляемой всей холодильной установкой.

Одной из энергосберегающих функций контроллеров семейства ADAP-KOOL является также «оттайка по необходимости». Принцип ее заключается в том, что если не возникает необходимости в оттайке, то пропускают некоторые ее циклы. В случае, если окончание оттайки по температуре произошло намного быстрее, чем по времени, контроллер может принять решение об отмене следующего цикла оттаивания. Это позволяет уменьшить энергопотребление, поддерживать более благоприятный температурно-влажностный режим, уменьшить приток тепла в систему.

Мало кто знает, что в типичном супермаркете третьим по величине потребителем холода после компрессоров (47 %) и вентиляторов испарителей (19 %) является кантовый подогреватель стекол (около 18 % общего энергопотребления всей холодильной системой), применяемый для предотвращения их запотевания в торговом холодильном оборудовании. Отключение данного подогревателя при работе в ночном режиме и пульсирующий режим работы днем сокращают эту величину более чем на 60 %.

При использовании всех вышеописанных энергосберегающих функций, функции логического управления вентиляторами испарителя и функции плавающего давления конденсации (испарения) экономится до 30 % электроэнергии, потребляемой холодильным оборудованием.

Существует большое число модификаций контроллеров: контроллеры, управляющие одним, двумя, тремя испарителями; контроллеры для торгового оборудования, промышленных испарителей, затопленных испарителей; контроллеры с функцией регистрации данных и хранения их в течение года.

За дополнительной информацией обращайтесь в представительство фирмы «Danfoss»