Danfoss Chłodnictwo przemysłowe Aplikacje z użyciem amoniaku i CO2 Application guide [pl]

Download

Podręcznik aplikacji

Chłodnictwo przemysłowe Aplikacje z użyciem amoniaku i CO

www.danfoss.com/ir

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Spis treści stronie

Przedmowa ....................................................................................................... 3

1. Wprowadzenie ..................................................................................................4

2. Regulacja pracy sprężarki........................................................................................ 6

2.1 Regulacja wydajności sprężarki ............................................................................ 6

2.2 Regulacja temperatury tłoczenia przez wtrysk cieczy.......................................................10

2.3 Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej....................................................................13

2.4 Zapobieganie przepływowi wstecznemu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.5 Podsumowanie...........................................................................................15

2.6 Dokumenty źródłowe.....................................................................................16

3. Regulacja pracy skraplacza .....................................................................................17

3.1 Skraplacze chłodzone powietrzem ........................................................................17

3.2 Skraplacze natryskowo-wyparne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 Skraplacze chłodzone wodą...............................................................................25

3.4 Podsumowanie...........................................................................................27

3.5 Dokumenty źródłowe.....................................................................................27

4. Regulacja poziomu cieczy ......................................................................................28

4.1 Układ regulacji poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia ............................................28

4.2 Regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia ....................................................32

4.3 Podsumowanie...........................................................................................36

4.4 Dokumenty źródłowe.....................................................................................36

5. Regulacja pracy parownika .....................................................................................37

5.1 Zasilanie ciśnieniowe .....................................................................................37

5.2 Zasilanie pompowe....................................................................................... 42

5.3 Odszranianie gorącymi parami przy ciśnieniowym zasilaniu parownika.....................................45

5.4 Odszranianie gorącymi parami chłodnic powietrza zasilanych pompowo...................................51

5.5 Parowniki ze zmienną temperaturą wrzenia ...............................................................54

5.6 Regulacja temperatury medium chłodzonego .............................................................55

5.7 Podsumowanie...........................................................................................57

5.8 Dokumenty źródłowe.....................................................................................58

6. Obieg oleju ....................................................................................................59

6.1 Chłodzenie oleju..........................................................................................59

6.2 Regulacja ciśnienia oleju ..................................................................................63

6.3 Układ powrotu oleju ......................................................................................66

6.4 Podsumowanie...........................................................................................68

6.5 Dokumenty źródłowe.....................................................................................69

7. Układy zabezpieczające ........................................................................................70

7.1 Zawory bezpieczeństwa ..................................................................................70

7.2 Wyłączniki ciśnieniowe i temperaturowe ..................................................................74

7.3 Wyłączniki zależne od poziomu cieczy.....................................................................75

7.4 Detektory gazu ...........................................................................................76

7.5 Podsumowanie...........................................................................................78

7.6 Dokumenty źródłowe.....................................................................................78

8. Regulacja pracy pomp czynnika chłodniczego ..................................................................79

8.1 Zabezpieczenie pompy z wykorzystaniem presostatu różnicowego ........................................79

8.2 Upustowa regulacja wydajności pompy ...................................................................81

8.3 Regulacja różnicy ciśnienia przed i za pompą ..............................................................82

8.4 Podsumowanie...........................................................................................83

8.5 Dokumenty źródłowe.....................................................................................83

9. Inne ...........................................................................................................84

9.1 Filtry odwadniacze w układach z czynnikami ﬂuorowcopochodnymi .......................................84

9.2 Usuwanie wilgoci z układów amoniakalnych...............................................................86

9.3 Układy odpowietrzania ...................................................................................88

9.4 Układ odzysku ciepła .....................................................................................90

9.5 Dokumenty źródłowe.....................................................................................92

10. Wykorzystanie CO2 w układach chłodniczych ..................................................................93

10.1 CO2 jako czynnik chłodniczy .............................................................................94

10.1 CO2 jako czynnik chłodniczy (ciąg dalszy)................................................................. 95

10.2 CO2 jako czynnik chłodniczy w układach przemysłowych.................................................. 95

10.3 Ciśnienie obliczeniowe ..................................................................................97

10.4 Bezpieczeństwo .........................................................................................99

10.5 Sprawność .............................................................................................100

10.6 Olej w układach CO2....................................................................................100

10.7 Porównanie różnych cech elementów stosowanych w obiegach chłodniczych CO2, amoniaku i R134a......102

10.8 Woda w układach CO2 ..................................................................................104

10.9 Usuwanie wody ........................................................................................107

10.10 Jak woda wnika do układu CO2? .......................................................................111

10.11 Różne zagadnienia, które należy wziąść pod uwagę w układach chłodniczych z CO2.....................112

11. Pośrednie układy pompowe oparte na CO2 jako czynniku chłodniczym ........................................115

12. Metody regulacji układów CO2................................................................................125

13. Projektowanie instalacji podkrytycznej z CO2..................................................................126

13.1 Elektroniczna regulacja poziomu cieczy .................................................................126

13.2 Odszranianie gorącymi parami chłodnic powietrza zasilanych pompowo.................................127

14.

Produkty Danfoss do układów

15. Pełna oferta produktów ze stali nierdzewnej ..................................................................131

16. Dodatek .....................................................................................................133

16.1 Typowe układy chłodnicze ..............................................................................133

17. Regulatory dwustanowe i o ciągłym sygnale wyjściowym .....................................................138

17.1 Regulacja dwustanowa (ON/OFF) .......................................................................139

17.2 Regulacja ciągła ........................................................................................140

Spis materiałów źródłowych w porządku alfabetycznym ..........................................................146

podkrytycznych z CO2 ...........................................................129

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przedmowa

Niniejszy przewodnik po aplikacjach został opracowany jako dokument informacyjny. Materiał ten ma na celu dostarczenie odpowiedzi na różnorodne pytania dotyczące regulacji w przemysłowych instalacjach chłodniczych. W odpowiedzi na te pytania przedstawiono zasadę działania poszczególnych układów regulacji, załączając odpowiednie przykłady z wykorzystaniem produktów ﬁrmy Danfoss, projektowanych z myślą o chłodnictwie przemysłowym. W przykładach tych nie uwzględniono wydajności i sprawności, a parametry robocze każdej zastosowania powinny być odpowiednio dobrane przed zastosowaniem określonego spososbu regulacji. Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów, a rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

W celu wykonania kompletnego projektu instalacji niezbędne jest skorzystanie również z innych narzędzi, takich jak katalogi producenta, czy programy doborowe (np. katalog chłodnictwa przemysłowego ﬁrmy Danfoss i oprogramowanie DIRcalc).

DIRcalc, to program do doboru zaworów i armatury ﬁrmy Danfoss, dedykowanych dla chłodnictwa przemysłowego. DIRcalc jest udostępniany nieodpłatnie. W celu jego pozyskania należy skorzystać ze strony www.danfoss.pl lub skontaktować z lokalnym przedstawicielem ﬁrmy Danfoss.

Prosimy o kontakt z ﬁrmą Danfoss, jeśli tylko pojawią się pytania na temat metod regulacji, zastosowania i regulatorów opisanych w niniejszym przewodniku.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10-2012

1. Wprowadzenie

Pompowy układ chłodniczy

Sprężarka

Chłodnica oleju

Parownik

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

Mieszanina cieczy i pary

Odolejacz

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Zawór rozprężny 1

Separator cieczy

Pompa czynnika chłodniczego

Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Olej

Danfoss

Tapp_0015_02

Regulacja pracy sprężarki

W jakim celu?

– Po pierwsze: regulacja ciśnienia ssania;

– Po drugie: zapewnienie niezawodnego

działania sprężarki (start/stop itp.)

W jaki sposób?

– Regulacja wydajności sprężarki w zależności od

obciążenia cieplnego poprzez: upust gorącego gazu

ze strony wysokiego ciśnienia na stronę niskiego ciśnienia, regulację obiążenia ON/OFF lub zmianę prędkości obrotowej wału sprężarki;

– Zainstalowanie zaworu zwrotnego na przewodzie

tłocznym w celu zabezpieczenia przed wstecznym przepływem czynnika w kierunku sprężarki;

– Utrzymywanie ciśnienia i temperatury po stronie

ssawnej i tłocznej w dozwolonym zakresie parametrów roboczych.

Regulacja temperatury oleju

W jakim celu?

– Utrzymywanie optymalnej temperatury i ciśnienia

oleju, w celu zapewnienia bezawaryjnej pracy sprężarki.

W jaki sposób?

– Ciśnienie: utrzymywanie i regulacja różnicy

ciśnień niezbędnej do cyrkulacji środka smarnego w sprężarce, utrzymywanie ciśnienia w skrzyni korbowej (tylko w przypadku sprężarek tłokowych);

– Temperatura: rozdział przeplywu oleju przez i poza

chłodnicę oleju, regulacja natężenia przepływu powietrza lub wody przez chłodnicę oleju;

– Poziom oleju: powrót oleju w układach

amoniakalnych i w niskotemperaturowych instalacjach z czynnikami syntetycznymi.

4 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

1. Wprowadzenie

(ciąg dalszy)

Regulacja pracy skraplacza

W jakim celu?

– Utrzymywanie ciśnienia skraplania powyżej

minimalnego poziomu, gwarantującego odpowiedni przepływ czynnika chłodniczego przez urządzenia rozprężające;

– Zapewnienie prawidłowego rozprowadzenia

czynnika w układzie.

W jaki sposób?

– Przerywana praca lub regulacja prędkości

obrotowej wentylatorów skraplacza, regulacja przepływu wody chłodzącej, zalewanie skraplacza ciekłym czynnikiem chłodniczym.

Regulacja poziomu cieczy

W jakim celu?

– Uzyskanie prawidłowego przepływu ciekłego

czynnika chłodniczego ze strony wysokiego ciśnienia na stronę niskiego ciśnienia, zgodnie z bieżącym zapotrzebowaniem;

– Zapewnienie bezpiecznego i niezawodnego

działania urządzeń rozprężnych.

W jaki sposób?

– Regulacja stopnia otwarcia urządzenia

rozprężnego, w zależności od zmian poziomu cieczy.

Regulacja pracy pomp czynnika

W jakim celu?

– Zapewnienie prawidłowej pracy pomp,

dzięki utrzymywaniu przepływu w zakresie dozwolonych parametrów roboczych;

– Utrzymanie odpowiedniej różnicy ciśnień

przed i za pompą (w niektórych układach).

Regulacja pracy parownika

W jakim celu?

– Po pierwsze: utrzymywanie stałej temperatury

medium;

– Po drugie: optymalizacja pracy parownika;

– W przypadku zasilania ciśnieniowego:

zabezpieczenie przed przedostaniem się ciekłego czynnika chłodniczego z parownika do przewodu ssawnego sprężarki.

W jaki sposób?

– Zmiana natężenia przepływu czynnika przez

parownik, w zależności od zapotrzebowania mocy chłodniczej;

– Odszranianie parowników.

Układy zabezpieczające

W jakim celu?

– Zapobieganie przed wystąpieniem niepożądanych

wartości ciśnienia w aparatach;

– Ochrona przed uszkodzeniem sprężarki

wskutek uderzenia cieczy, przeciążenia, braku oleju, przegrzania itp.;

– Ochrona przed uszkodzeniem pompy

w następstwie kawitacji.

W jaki sposób?

– Instalacja zaworów bezpieczeństwa w miejscach

zagrożonych występowaniem zbyt dużego ciśnienia;

– Wyłączenie sprężarki i pompy, jeśli ciśnienie

na wlocie lub wylocie, lub różnica tych ciśnień wykroczy poza dopuszczalny zakres;

– Wyłączenie układu lub jego części,

w przypadku przekroczenia dopuszczalnego poziomu w zbiorniku lub separatorze cieczy.

W jaki sposób?

– Zaprojektowanie linii upustowej, tak aby

wydajność pompy kształtowała się na poziomie wyższym od minimalnego dozwolonego przepływu;

– Wyłączenie pompy, gdy nie ma możliwości

utrzymania dostatecznej różnicy ciśnień.

– Instalacja zaworu regulującego ciśnienie

tłoczenia.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

2. Regulacja pracy sprężarki

2.1 Regulacja wydajności sprężarki

Sprężarka jest „sercem” układu chłodniczego. Posiada dwa podstawowe zadania:

1. Utrzymywanie odpowiedniego ciśnienia w parowniku, zapewniającego wrzenie ciekłego czynnika.

2. Sprężanie do ciśnienia pozwalającego na skroplenie czynnika chłodniczego w normalnej temperaturze.

Podstawą regulacji pracy sprężarki jest dopasowanie jej wydajności do bieżącego zapotrzebowania układu chłodniczego tak, aby utrzymywana była wymagana temperatura parowania. Jeśli

Sprężarka w układzie chłodniczym jest zazwyczaj dobrana tak, aby pokryć najwyższe możliwe obciążenie cieplne. Jednakże rzeczywiste obciążeni cieplne jest zwykle mniejsze od obliczeniowego. Oznacza to nieustanną konieczność regulacji wydajności sprężarki, w celu dopasowania jej do bieżącego zapotrzebowania. Istnieje kilka powszechnie stosowanych metod regulacji wydajności sprężarki:

1. Regulacja wielostopniowa.

Pod tym pojęciem kryje się odciążanie poszczególnych cylindrów sprężarek wielocylindrowych, otwieranie i zamykanie otworów ssawnych w sprężarkach śrubowych, bądź włączanie i wyłączanie pojedynczych sprężarek w układach wielosprężarkowych. Jest to sposób prosty i wygodny. Co więcej, przy częściowym obciążeniu efektywność spada nieznacznie. Metoda ta nadaje się w szczególności do układów wyposażonych w kilka wielocylindrowych sprężarek tłokowych.

2. Suwak regulacyjny.

Najbardziej rozpowszechnionym urządzeniem przeznaczonym do regulacji wydajności sprężarek śrubowych jest suwak regulacyjny. Działanie poruszanego ciśnieniem oleju suwaka reguluje długość roboczą śruby. Sposób ten zapewnia ciągłą i płynną regulację wydajności w zakresie od 10% do 100%, jednakże kosztem spadku efektywności przy częściowym obciążeniu.

wydajność sprężarki będzie większa od zapotrzebowania, to ciśnienie i temperatura parowania będą niższe od wymaganych i odwrotnie.

Ponadto, w celu optymalizacji warunków pracy, nie należy dopuszczać, aby sprężarka pracowała poza zalecanym przez producenta zakresem ciśnień i temperatur.

3. Zmiana prędkości obrotowej.

Regulacja prędkości obrotowej. Rozwiązanie to

jest możliwe do wykorzystania we wszystkich rodzajach sprężarek i jest efektywne energetycznie Do zmiany prędkości obrotowej wału sprężarki może posłużyć dwubiegowy silnik elektryczny lub przetwornica częstotliwości. Silnik dwubiegowy różnicuje wydajność sprężarki dzięki pracy z wysoką prędkością obrotową, gdy obciążenie cieplne jest duże (np. podczas schładzania towaru) oraz z prędkością niską, w czasie małego zapotrzebowania na wydajność chłodniczą (np. podczas

przechowywania schłodzonego towaru). Przetwornica częstotliwości może natomiast płynnie zmieniać prędkość obrotową wału sprężarki tak, aby pokryć bieżące zapotrzebowanie. Przetwornica częstotliwości pracuje z uwzględnieniem ograniczeń w zakresie minimalnej i maksymalnej prędkości, temperatury i ciśnienia, ochrony silnika sprężarki oraz dopuszczalnego momentu i natężenia prądu elektrycznego. Wykorzystanie przetwornic częstotliwości pozwala również na obniżenie prądu rozruchowego.

4. Upust gorącej pary.

Rozwiązanie to stosuje się w sprężarkach o stałej wydajności i jest bardziej typowe dla handlowych układów chłodniczych. W celu regulacji wydajności chłodniczej, część sprężonego czynnika z przewodu tłocznego jest upuszczana na stronę niskiego ciśnienia. Mechanizm obniżenia wydajności chłodniczej jest dwojaki: zmniejszone zasilanie parownika ciekłym czynnikiem chłodniczym oraz dostarczenie pewnej ilości ciepła do niskociśnieniowej części układu.

6 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Tapp_0016 10-2012

WYD

Przykład zastosowania 2.1.1: Wielostopniowa regulacja wydajności sprężarki

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

Regulator wielostopniowy

Przetwornik ciśnienia

Z parownika separatora cieczy

Sprężarka tłokowa

Wielostopniowa regulacja wydajności sprężarki może zostać zrealizowana dzięki wykorzystaniu wielostopniowego regulatora EKC 331 À. EKC 331 jest sterownikiem o maksymalnie czterech stopniach regulacji. Obciąża i odciąża poszczególne sprężarki lub cylindry, bądź steruje pracą silnika elektrycznego w zależności od informacji o ciśnieniu ssania, pochodzącej z przetwornika ciśnienia AKS 33 Á lub AKS 32R. Działający na zasadzie regulacji ze strefą neutralną EKC 331 może sterować działaniem układu odciążania sprężarki o czterech jednakowych stopniach, albo pracą zespołu dwóch sprężarek wyposażonych w pojedyncze zawory odciążające.

Do skraplacza

Odolejacz

Poza strefą neutralną (w zakreskowanych przedziałach „Strefa +” i „Strefa -”, w których mierzone ciśnienie wykracza poza strefę neutralną), sterownik podejmuje działanie obciążające lub odciążające.

W odchyleniach od nastawy wykraczających poza przedziały zakreskowane („Strefa + +” i „Strefa - -”) zmiany wydajności sprężarki (WYD) dokonywane są szybciej.

Więcej szczegółowych informacji można znaleźć w instrukcji obsługi sterownika EKC 331(T) ﬁrmy Danfoss.

Wersja EKC 331T może współpracować z czujnikiem temperatury PT 1000, co może okazać się potrzebne w przypadku układów pośrednich.

Regulacja ze strefą neutralną Strefa neutralna (SN) stanowi przedział wokół wartości nastawionej (WN), w którym nie następuje

Strefa

obciążanie ani odciążanie.

Dane techniczne

Czynniki chłodnicze Wszystkie czynniki chłodnicze,

Zakres roboczy [bar] -1 do 34 -1 do 34 Maks. ciśnienie pracy PB [bar] 55 (zależnie od zakresu roboczego) 60 (zależnie od zakresu roboczego) Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 85 Skompensowany zakres temperatury [°C] Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie ciśnienie: 0 do +80 Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 10 do 90% napięcia zasilania

Czynniki chłodnicze Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie

Zakres roboczy [bar] 0 do 60 (zależnie od zakresu) -1 do 39 (zależnie od zakresu) Maks. ciśnienie pracy PB [bar] 100 (zależnie od zakresu roboczego) 60 (zależnie od zakresu roboczego) Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 80 -40 do 85

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Skompensowany zakres temperatury [°C] Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie

Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 1 do 5 V albo 0 do 10 V

Przetwornik ciśnienia AKS 33 Przetwornik ciśnienia AKS 32R

Wszystkie czynniki chłodnicze,

włącznie z R717

Przetwornik ciśnienia AKS 3000 Przetwornik ciśnienia AKS 32

z R717

ciśnienie: 0 do +80

włącznie z R717

Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717

Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie ciśnienie: 0 do +80

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss

Tapp_0017

10-2012

Przykład zastosowania 2.1.2: Regulacja wydajności sprężarki poprzez upust gorącej pary

Sprężarka

Odolejacz

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

Zawór odcinający

Regulator wydajności

Zawór odcinający

Parownik

Ze zbiornika

Do skraplacza

Dane techniczne

Upust gorących par może być wykorzystany do regulacji wydajności chłodniczej sprężarek o stałej wydajności. Sterowany pilotem CVC zawór serwotłokowy ICS Á steruje natężeniem przepływu upuszczanej gorącej pary, w zależności od ciśnienia w przewodzie ssawnym. CVC jest zaworem pilotowym sterowanym przez ciśnienie

Zawór serwotłokowy ICS

Materiał Korpus: stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 150

Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe czynniki Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] Strona wysokiego ciśnienia: 28

Zakres ciśnień [bar] -0,45 do 7 Wartość Kv [m3/h] 0,2

Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe czynniki Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] Strona wysokiego ciśnienia: 52

Zakres ciśnień [bar] 4 do 28 Wartość Kv [m3/h] 0,2

-60 do +120

Zawór pilotowy CVC (LP)

-50 do 120

Strona niskiego ciśnienia: 17

Zawór pilotowy CVC (XP)

-50 do 120

Strona niskiego ciśnienia: 28

ssania, które otwiera zawór ICS, zwiększając przepływ gorącej pary, gdy ciśnienie ssania jest niższe od nastawionej wartości. W ten sposób ciśnienie przed sprężarką jest utrzymywane na stałym poziomie i co za tym idzie, wydajność chłodnicza dostosowuje się do bieżącego obciążenia cieplnego.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

8 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 2.1.3: Regulacja prędkości obrotowej wału sprężarki

Danfoss

Tapp_0139

10-2012

Z parownika separatora cieczy

Do odolejacza

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Przetwornica częstotliwości

Regulator

Przetwornik ciśnienia

Z parownika separatora cieczy

Do odolejacza

Dane techniczne

Sterownik

programowalny

PLC/OEM

Z parownika separatora cieczy

Do odolejacza

Sterowanie przetwornicą częstotliwości daje następujące korzyści:

Oszczędność energii Lepsza jakość regulacji Zmniejszenie hałasu Dłuższy okres eksploatacji Uproszczona instalacja Łatwa w użytkowaniu, kompleksowa regulacja

układu

Przetwornica częstotliwości AKD 102

Moc znamionowa (kW) 1,1 kW do 45 kW 1,1 kW do 250 kW Do 1200 kW Napięcie zasilające 200–240 V 380–480 V 200–690 V

Przetwornica częstotliwości VLT FC 102 / FC 302

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Ta 10-2012

2.2 Regulacja temperatury tłoczenia przez wtrysk cieczy

Przykład zastosowania 2.2.1: Wtrysk cieczy za pomocą termostatycznego zaworu wtryskowego

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

Zawór odcinający

À Á Zawór elektromagnetyczny Â Termostatyczny zawór

wtryskowy

Ã Zawór odcinający Ä Termostat

Producenci sprężarek zazwyczaj zalecają ograniczenie temperatury tłoczenia poniżej pewnej wartości, w celu ochrony przed przegrzaniem, dla przedłużenia okresu eksploatacji i zapobieżenia termicznemu rozkładowi oleju.

Z analizy wykresu log p-h można wywnioskować, że temperatura tłoczenia może osiągać wysokie wartości, gdy:

sprężarka pracuje przy dużej różnicy ciśnień. sprężarka zasysa parę o wysokim przegrzaniu. wydajność sprężarki jest regulowana przez

upust gorącej pary.

Z parownika separatora cieczy

Wtrysk oleju

pp_0018

Istnieje kilka sposobów na obniżenie temperatury tłoczenia. Jednym z nich jest wodne chłodzenie głowic sprężarek tłokowych. Inną metodą jest wtrysk cieczy, czyli doprowadzenie ciekłego czynnika chłodniczego zza skraplacza lub zbiornika do przewodu ssawnego, chłodnicy międzystopniowej lub okna wtryskowego sprężarki śrubowej.

Sprężarka

Do odolejacza

Ze zbiornika

W przypadku wzrostu temperatury tłoczenia powyżej wartości nastawionej na termostacie RT 107 Ä, regulator ten podaje napięcie na cewkę zaworu elektromagnetycznego EVRA Á,

Termostatyczny zawór wtryskowy TEAT Â reguluje przepływ wtryskiwanej cieczy, w zależności od temperatury tłoczenia, co zapobiega jej dalszemu wzrostowi.

co umożliwia dopływ cieczy do okna wtryskowego sprężarki śrubowej.

Dane techniczne

Czynniki chłodnicze R717 i czynniki syntetyczne Obudowa IP 66/54 Maks. temperatura czujnika [°C] 65 do 300 Temperatura otoczenia [°C] -50 do 70 Zakres regulacji [°C] -60 do 150 Różnica łączeń [°C] 1,0 do 25,0

Czynniki chłodnicze R717 i czynniki syntetyczne Zakres regulacji [°C] Maks. temperatura czujnika: 150°C

Maks. ciśnienie robocze [bar] 20 Wydajność znamionowa* [kW] 3,3 do 274

* Warunki: Te = +5°C, ∆p = 8 bar, ∆T

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Termostat RT

Termostatyczny zawór wtryskowy TEAT

Pasmo proporcjonalności: 20°C

= 4°C

sub

10 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Ta 10-2012

Przykład zastosowania 2.2.2: Wtrysk cieczy za pomocą zaworu silnikowego

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem

Z parownika separatora cieczy

Sprężarka

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

Zawór odcinający

Wtrysk oleju

Á Zawór elektromagnetyczny Â Zawór silnikowy Ã Zawór odcinający Ä Regulator

pp_0019

Å Czujnik temperatury

Do odolejacza

Ze zbiornika

Dane techniczne

Elektroniczna regulacja wtrysku cieczy może zostać zrealizowana dzięki wykorzystaniu zaworu silnikowego ICM Â. Czujnik temperatury PT 1000 typu AKS 21 Å mierzy temperaturę tłoczenia i przekazuje informację o niej do sterownika EKC

Zawór ICM do rozprężania

Materiał Korpus: Stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 80 Wydajność nominalna* [kW] 72 do 22 700

* Warunki: Te = -10°C, ∆p = 8,0 bar, ∆T

Zakres temperatury otoczenia [°C] Wejściowy sygnał sterujący 0/4–10 mA lub 0/2–10 Czas otwierania-zamykania po wybraniu maksymalnej prędkości

-60 do 120

= 4K

sub

Siłownik ICAD

-30 do 50

3 do 45 sekund, w zależności od wielkości zaworu

361 Ä. W przypadku osiągnięcia nastawionej wartości temperatury tłoczenia, sterownik EKC 361 wysyła sygnał do siłownika ICAD, który zmienia stopień otwarcia zaworu silnikowego ICM tak, aby obniżyć temperaturę tłoczenia.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Tapp_0020 10-2012

Na rysunkach nie pokazano wszystkich z aworów. Rysunków nie należy kopiować z wykorzystaniem korpusu ICF

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór ręczny Zawór silnikowy Zawór odcinający

do celów projektowych.

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

Zespół zaworów wyposażony w:

Á Regulator Â Czujnik temperatury

Z parownika separatora cieczy

Wtrysk oleju

Na potrzeby realizacji wtrysku cieczy, ﬁrma Danfoss oferuje bardzo zwarty zespół zaworów zmontowanych na wspólnym korpusie ICF À. Można

w nim zainstalować do sześciu różnych

elementów.

Prezentowane rozwiązanie działa według tej samej zasady, co w przykładzie 2.2.2, jednak odznacza się zwartą budową i łatwym montażem.

Sprężarka

Do odolejacza

Ze zbiornika

Dane techniczne

Zespół zaworów w korpusie ICF

-60 do 120

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

12 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Ta 10-2012

2.3 Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej

Przykład zastosowania 2.3.1: Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej z wykorzystaniem ICS i CVC

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

Regulator ciśnienia w skrzyni

korbowej

Á Zawór odcinający

Dane techniczne

Podczas rozruchu sprężarki, bądź po odszranianiu, istnieje konieczność regulacji ciśnienia ssania, gdyż zbyt wysoka jego wartość może doprowadzić do przeciążenia silnika sprężarki.

sprężarki, jak np. odciążanie poszczególnych cylindrów w wielocylindrowych sprężarkach tłokowych, czy upust części zassanego czynnika przez suwak regulacyjny w sprężarkach

śrubowych itd. Na skutek tego przeciążenia silnik sprężarki może ulec uszkodzeniu.

2. Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej w przypadku sprężarek tłokowych. Może ono

Istnieją dwa sposoby zaradzenia temu problemowi:

1. Uruchamianie sprężarki pod częściowym obciążeniem. W tym celu mogą zostać wykorzystane układy regulacji wydajności

być utrzymywane poniżej konkretnego poziomu dzięki zainstalowaniu na przewodzie ssawnym zaworu stałego ciśnienia ssania, który nie otworzy się, dopóki ciśnienie w tym przewodzie nie spadnie poniżej nastawionej wartości.

Sprężarka

Z parownika

pp_0021

W celu regulacji ciśnienia panującego w skrzyni korbowej podczas rozruchu, po odszranianiu lub w innych przypadkach, gdy ciśnienie ssania może wzrosnąć do zbyt wysokich wartości, na przewodzie ssawnym został zainstalowany zawór serwotłokowy ICS À sterowany pilotowym zaworem ograniczającym wzrost ciśnienia ssania CVC.

Zawór serwotłokowy ICS

* Warunki: Te = -10°C, Tl = 30°C, ∆p = 0,2 bar, ∆T

-60 do +120

= 8K

sub

Zawór ICS nie otworzy się, dopóki panujące za nim ciśnienie ssania nie spadnie poniżej wartości nastawionej na zaworze pilotowym CVC. Dzięki temu, para znajdująca się w przewodzie ssawnym pod wysokim ciśnieniem jest dostarczana do skrzyni korbowej stopniowo, sprężarki bez dużych przeciążeń.

Do skraplacza

Odolejacz

co zapewnia pracę

Zawór pilotowy CVC (LP)

Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe czynniki Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] Strona wysokiego ciśnienia: 28

Zakres ciśnień [bar] -0,45 do 7 Wartość Kv [m3/h] 0,2

Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe czynniki Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] Strona wysokiego ciśnienia: 52

Zakres ciśnień [bar] 4–28 Wartość Kv [m3/h] 0,2

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

-50 do 120

Strona niskiego ciśnienia: 17

Zawór pilotowy CVC (XP)

-50 do 120

Strona niskiego ciśnienia: 28

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

2.4 Zapobieganie przepływowi wstecznemu

Przykład aplikacji 2.4.1: Zapobieganie przepływowi wstecznemu

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

Zawór odcinająco-zwrotny

Wsteczny przepływu czynnika chłodniczego ze skraplacza do odolejacza uniemożliwiony w każdej sytuacji

i sprężarki powinien być

. W przypadku sprężarek tłokowych, wsteczny przepływ może doprowadzić do uderzenia hydraulicznego. W sprężarkach śrubowych może spowodować wsteczną rotację śrub i uszkodzenie łożysk

Z parownika

Danfoss Tapp_0023_02 10-2012

sprężarki. Co więcej, należy zapobiegać migracji czynnika chłodniczego do odolejacza i dalej do sprężarki także podczas postoju. W celu niedopuszczenia do wstecznego przepływu czynnika należy zainstalować na wypływie z odolejacza zawór zwrotny.

Sprężarka

Do skraplacza

Odolejacz

Dane techniczne

Zawór SCA À może pracować jako zawór zwrotny podczas pracy układu, a także może służyć do odcięcia przepływu w przewodzie tłocznym, w celach serwisowych. Kombinowany zawór odcinająco-zwrotny charakteryzuje się prostszym montażem oraz mniejszym oporem przepływu w porównaniu do tradycyjnego zestawu obejmującego dwa zawory — odcinający i zwrotny.

1. Dobór przeprowadzić w zależności od wydajności, a nie od średnicy przewodu.

2. Uwzględnić zarówno pracę układu pod obciążeniem nominalnym, jak i częściowym. Prędkość przepływu czynnika w warunkach nominalnych powinna być bliska wartości zalecanej, podczas gdy przy obciążeniu

częściowym powinna ona być wyższa od dopuszczalnej prędkości minimalnej.

Podczas doboru zaworu odcinająco-zwrotnego należy wziąć pod uwagę następujące wskazówki:

Szczegółowe informacje na temat doboru zaworów można znaleźć w katalogu wyrobów.

Zawór odcinająco-zwrotny SCA

Materiał Obudowa: specjalna stal niskotemperaturowa

Wrzeciono: polerowana stal nierdzewna

Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717. Zakres temperatury medium [°C] -60 do 150 Różnica ciśnień otwarcia [bar] 0,04 (jako część zamienna dostępna jest sprężyna 0,3 bar) Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 15 do 125

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

14 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

2.5 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Regulacja wydajności sprężarki

Regulacja wielostopniowa z wykorzystaniem EKC 331 i AKS 32/33

Sprężarki wielocylindrowe, śrubowe z wewnętrzną, upustową regulacją wydajności, równoległe połączenie kilku sprężarek.

Prostota. Niemal jednakowa efektywność pracy pod obciążeniem częściowym i całkowitym.

Regulacja nieciągła, szczególnie przy małej liczbie stopni. Wahania ciśnienia ssania.

Upustowa regulacja wydajności z wykorzystaniem ICS i CVC

Regulacja prędkości obrotowej wału sprężarki

Sprężarki o niezmiennej wydajności.

Wszystkie sprężarki mogące pracować ze zmienną prędkością obrotową.

Regulacja temperatury tłoczenia za pomocą wtrysku cieczy

Mechaniczne rozwiązanie układu regulacji wtrysku cieczy z wykorzystaniem TEAT, EVRA(T) i RT

Elektroniczne rozwiązanie układu regulacji wtrysku cieczy z wykorzystaniem EKC 361 i ICM

Elektroniczne rozwiązanie układu regulacji wtrysku cieczy z wykorzystaniem EKC 361 i ICF

Układy zagrożone zbyt wysoką temperaturą tłoczenia.

Skuteczna ciągła regulacja wydajności, w zależności od bieżącego obciążenia cieplnego. Gorące pary mogą polepszyć warunki powrotu oleju z parownika.

Niski prąd rozruchowy Oszczędność energii Mniejszy hałas Dłuższy okres eksploatacji Uproszczona instalacja

Prostota i efektywność. Wtrysk ciekłego czynnika

Elastyczność i zwartość. Możliwość zdalnego sterowania i nadzoru.

Niska efektywność pod częściowym obciążeniem. Energochłonność.

Sprężarka musi być dostosowana do pracy ze zmienną prędkością obrotową.

może stanowić zagrożenie dla sprężarki. Efektywność niższa w porównaniu z chłodzeniem międzystopniowym.

Nie nadaje się dla czynników łatwopalnych. Wtrysk ciekłego czynnika może stanowić zagrożenie dla sprężarki. Efektywność niższa w porównaniu z chłodzeniem międzystopniowym.

Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej

Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej z wykorzystaniem ICS i CVC

Regulacja ciśnienia w skrzyni korbowej z wykorzystaniem ICS i CVP

Sprężarki tłokowe, przeznaczone dla układów o małej i średniej wydajności.

Prostota i niezawodność. Skuteczna ochrona sprężarek tłokowych podczas rozruchu i po odszranianiu gorącymi parami.

Stały spadek ciśnienia w przewodzie ssawnym.

Zapobieganie przepływowi wstecznemu

Zapobieganie przepływowi wstecznemu z wykorzystaniem SCA

Wszystkie urządzenia chłodnicze.

Prostota. Łatwa instalacja. Mały opór przepływu.

Stały spadek ciśnienia w przewodzie tłocznym.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

2.6 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

źródłowy AKD 102 PD.R1.B AKS 21 RK0YG AKS 33 RD5GH CVC PD.HN0.A CVP PD.HN0.A EKC 331 RS8AG EKC 361 RS8AE EVRA(T ) PD.BM0.B

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Typ Materiał

źródłowy ICF PD.FT1.A ICM PD.HT0.B ICS PD.HS2.A REG PD.KM1.A SCA PD.FL1.A SVA PD.KD1.A TEAT PD.AU0.A

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy AKD 102 MG11L AKS 21 RI14D AKS 32R PI.SB0.A AKS 33 PI.SB0.A CVC-XP PI.HN0.A CVC-LP PI.HN0.M CVP PI.HN0.C EKC 331 RI8BE EKC 361 RI8BF EVRA(T ) PI.BN0.L

Typ Materiał

źródłowy ICF PI.FT0.C ICM 20-65 PI.HT0.A ICM 100-150 PI.HT0.B ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B REG PI.KM1.A SCA PI.FL1.A SVA PI.KD1.A TEAT PI.AU0.A

16 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

3. Regulacja pracy skraplacza

3.1 Skraplacze chłodzone powietrzem

W rejonach, w których notuje się duże wahania temperatury otaczającego powietrza, a także obciążenia cieplnego, niezbędna staje się regulacja ciśnienia skraplania niepozwalająca na jego spadek do zbyt niskiego poziomu. Zbyt niskie ciśnienie skraplania pociąga za sobą niewystarczającą różnicę ciśnień na zaworze rozprężnym i w konsekwencji zbyt małą ilość czynnika chłodniczego dostarczanego do parownika. Oznacza to, że regulacja wydajności skraplacza jest najczęściej stosowana w strefach klimatu umiarkowanego, a w mniejszym stopniu w strefach subtropikalnej i tropikalnej.

Podstawową ideą jest regulacja wydajności skraplacza w okresach niskiej temperatury otoczenia tak, aby ciśnienie skraplania utrzymywało się powyżej dopuszczalnego minimalnego poziomu.

Skraplacz chłodzony powietrzem składa się z rurek

zamontowanych w użebrowanym bloku. Skraplacz może mieć układ poziomy, pionowy lub V. Powietrze z otoczenia jest pobierane przez użebrowany blok wymiennika ciepła przez wentylatory osiowe lub odśrodkowe.

3.1.1 - Regulacja wielostopniowa w skraplaczach chłodzonych powietrzem

Pierwszym rozwiązaniem było wykorzystanie odpowiedniej liczby presostatów, np. RT-5 ﬁrmy Danfoss, o zróżnicowanych nastawach ciśnienia załączenia i wyłączenia.

Drugim sposobem sterowania pracą wentylatorów było wykorzystanie regulatora ciśnienia ze strefą nieczułości typu RT-L ﬁrmy Danfoss. Początkowo współpracował on z wielostopniowym regulatorem

Taką regulację wydajności skraplacza realizuje się albo zmieniając natężenie przepływu powietrza lub wody przez skraplacz, bądź na skutek zmniejszenia efektywnej powierzchni wymiany ciepła.

Projektuje się różnorodne rozwiązania, przeznaczone dla różnych typów skraplaczy:

3.1 Skraplacze chłodzone powietrzem

3.2 Skraplacze natryskowo-wyparne

3.3 Skraplacze chłodzone wodą

Skraplacze chłodzone powietrzem są wykorzystywane w przemysłowych układach chłodniczych, gdzie względna wilgotność powietrza jest wysoka. Regulację ciśnienia skraplania w skraplaczach chłodzonych powietrzem można zrealizować następującymi metodami:

wyposażonym w odpowiednią liczbę styków dla danej ilości wentylatorów. Jednakże układ ten reagował zbyt szybko, toteż, aby opóźnić włączanie i wyłączanie wentylatorów wykorzystywano przekaźniki czasowe.

Trzeci sposób reprezentuje współczesny regulator wielostopniowy Danfoss EKC 331.

3.1.2 - Regulacja prędkości obrotowej wentylatorów w skraplaczach chłodzonych powietrzem

Ten sposób sterowania pracą wentylatorów skraplacza jest najczęściej wykorzystywany wszędzie tam, gdzie względy środowiskowe wymuszają redukcję hałasu.

3.1.3 - Zmniejszanie powierzchni wymiany ciepła w skraplaczach chłodzonych powietrzem

Ten sposób regulacji wydajności skraplacza powietrznego wymaga obecności w układzie zbiornika cieczy. Zbiornik musi się charakteryzować pojemnością wystarczającą do przejęcia zmian ilości czynnika chłodniczego w skraplaczu.

Sterowanie wydajnością i wielkością powierzchni wymiany ciepła może się odbywać na dwa sposoby:

1. Za pomocą zaworu serwotłokowego ICS

z pilotowym zaworem stałego ciśnienia CVP(HP), zainstalowanego w rurociągu tłocznym na dopływie do skraplacza oraz zaworu serwotłokowego ICS wyposażonego w zawór pilotowy stałej różnicy ciśnień CVPP(HP), umieszczonego w przewodzie łączącym rurociąg tłoczny ze zbiornikiem. Pomiędzy skraplaczem i zbiornikiem musi się znaleźć zawór zwrotny NRVA, zapobiegający wstecznemu przepływowi czynnika.

W tego typu instalacjach można wykorzystać przetwornicę częstotliwości AKD ﬁrmy Danfoss.

2. Za pomocą zaworu głównego ICS z zaworem pilotowym stałego ciśnienia CVP(HP), zainstalowanego pomiędzy skraplaczem i zbiornikiem oraz zaworu ICS wyposażonego w zawór pilotowy stałej różnicy ciśnień CVPP(HP umieszczonego w przewodzie łączącym rurociąg tłoczny ze zbiornikiem. Ta metoda jest najczęściej realizowana w handlowych urządzeniach chłodniczych.

)

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 3.1.1: Wielostopniowa regulacja pracy wentylatorów za pomocą regulatora EKC 331

Od przewodu tłocznego

Skraplacz

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

Zbiornik cieczy

À Regulator wielostopniowy Á Przetwornik ciśnienia Â Zawór odcinający Ã Zawór odcinający Ä Zawór odcinający

Danfoss Tapp_0031_02 10-2012

Do zaworu rozprężnego

Dane techniczne

EKC 331 À jest regulatorem czterostopniowym o maksymalnie czterech wyjściach przekaźnikowych. Steruje załączaniem wentylatorów w zależności od informacji o ciśnieniu skraplania pochodzącej z przetwornika AKS 33 Á lub AKS 32R. Działający

W niektórych układach znajduje zastosowanie regulator EKC 331T. W tym przypadku sygnał wejściowy może pochodzić z czujnika temperatury PT 1000, np. typu AKS 21. Czujnik temperatury

montowany jest zwykle na wylocie ze skraplacza. na zasadzie regulacji ze strefą neutralną, sterownik EKC 331 À reguluje wydajność skraplacza tak, że ciśnienie skraplania utrzymuje się powyżej dopuszczalnego minimalnego poziomu.

Uwaga: Rozwiązanie ze sterownikiem EKC 331T

wyposażonym w czujnik temperatury PT 1000 nie

oferuje takiej dokładności, jak sterownik EKC 331

z przetwornikiem ciśnienia, ponieważ temperatura Więcej informacji na temat regulacji ze strefą neutralną podano w rozdziale 2.1.

czynnika na wylocie ze skraplacza nie musi

dokładnie odpowiadać ciśnieniu skraplania,

z uwagi na dochłodzenie lub obecność gazów Przewód obejściowy, w którym zainstalowano zawór SVA Ä, pełni rolę przewodu wyrównawczego wspomagającego wyrównywanie się ciśnienia w zbiorniku i na dopływie do skraplacza, w celu

nieskraplających się. W przypadku zbyt małego

dochłodzenia, po włączeniu wentylatorów może

dojść do pojawienia się w tym przewodzie

pęcherzyków pary, powstałych na skutek dławienia. umożliwienia spływu skroplin z tego wymiennika ciepła do zbiornika.

Przetwornik ciśnienia AKS 33 Przetwornik ciśnienia AKS 32R

Czynniki chłodnicze Wszystkie czynniki chłodnicze,

włącznie z R717

Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717

Przetwornik ciśnienia AKS 3000 Przetwornik ciśnienia AKS 32

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Czynniki chłodnicze Zakres roboczy [bar] 0 do 60 (zależnie od zakresu) -1 do 39 (zależnie od zakresu) Maks. ciśnienie pracy PB [bar] 100 (zależnie od zakresu roboczego) 60 (zależnie od zakresu roboczego) Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 80 -40 do 85 Skompensowany zakres temperatury [°C] Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie

Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 1 do 5 V albo 0 do 10 V

Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Wszystkie czynnik i chłodnicze, włącznie z R717

Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie

ciśnienie: 0 do +80

18 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład aplikacji 3.1.2: Płynna regulacja obrotów wentylatorów w skraplaczach powietrznych

Z przewodu tłocznego

Skraplacz

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

À Przetwornica częstotliwości Á Przetwornik ciśnienia

Dane techniczne

Zbiornik cieczy

Danfoss

app_0141_02

10-2012

Sterowanie przetwornicą częstotliwości daje następujące korzyści:

Oszczędność energii Lepsza jakość regulacji Zmniejszenie hałasu Dłuższy okres eksploatacji Uproszczona instalacja Łatwa w użytkowaniu, kompleksowa regulacja

układu

Przetwornica częstotliwości AKD 102

Moc znamionowa (kW) 1,1 kW do 45 kW 1,1 kW do 250 kW Do 1200 kW Napięcie zasilające 200–240 V 380–480 V 200–690 V

Przetwornica częstotliwości VLT FC 102 / FC 302

Do zaworu rozprężnego

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 3.1.3: Regulacja powierzchni roboczej skraplacza chłodzonego powietrzem

Skraplacz

Przewód ssawny

Sprężarka

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

À Regulator ciśnienia Á Zawór odcinający Â Zawór zwrotny Ã Zawór odcinający Ä Zawór odcinający Å Regulator różnicy ciśnień Æ Zawór odcinający

Dane techniczne

Zbiornik cieczy

Danfoss Tapp_0148_02 10-2012

Ten sposób regulacji utrzymuje ciśnienie w zbiorniku cieczy na odpowiednio wysokim

różnicy ciśnień Å można zastosować

alternatywnie zawór upustowy OFV.

Do chłodnicy oleju

poziomie przy niskiej temperaturze otoczenia.

Zawór zwrotny NRVA Â zapewnia wzrost ciśnienia Zawór serwotłokowy ICS À otwiera się, gdy

ciśnienie tłoczenia osiąga nastawioną wartość na zaworze pilotowym CVP. Gdy ciśnienie spada poniżej tej wartości, zawór ICS zamyka się.

skraplania poprzez zatrzymanie cieczy w skraplaczu

To rozwiązanie wymaga odpowiednio dużego

zbiornika cieczy. Zawór zwrotny NRVA zapobiega

również przepływowi cieczy ze zbiornika

z powrotem do skraplacza, gdy skraplacz jest Zawór serwotłokowy ICS Å z zaworem pilotowym

CVPP stałej różnicy ciśnień utrzymuje odpowiednie

zimniejszy niż zbiornik podczas przestoju sprężarki.

ciśnienie w zbiorniku cieczy. W miejscu regulatora

Zawór serwotłokowy ICS

* Warunki: R717, T

ciecz

=30°C, P

-60 do 120

Ciecz o wysokim ciśnieniu: 179 do 37 000

=12bar, ∆P=0,2bar, T

tłocz.

=80°C, Te=-10°C

tłocz.

Do zaworu rozprężnego

Zawór pilotowy różnicy ciśnień CVPP

Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] CVPP (LP): 17

Zakres regulacji [bar] CVPP (LP): 0 do 7

Wartość Kv m3/h 0,4

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

-50 do 120

CVPP (HP): do 40

CVPP (HP): 0 do 22

20 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Dane techniczne (ciąg dalszy)

Zawór pilotowy stałego ciśnienia CVP

Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 i R744

Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] CVP (LP): 17

Zakres ciśnień [bar] CVP (LP): -0,66 do 7

Wartość Kv m3/h CVP (LP): 0,4

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Średnica nominalna DN [mm] 20/25 Zakres różnicy ciśnienia otwarcia [bar]

-50 do 120

CVP (HP): do 40 CVP (XP): 52

CVP (HP): -0,66 do 28 CVP (XP): 25 do 52

CVP (HP): 0,4 CVP (XP): 0,2

Zawór upustowy OFV

-50 do 150

2 do 8

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

3.2 Skraplacze natryskowowyparne

Skraplacz natryskowo-wyparny jest chłodzony otaczającym powietrzem oraz wodą natryskiwaną przeciwprądowo z dysz. Krople wody częściowo odparowują, w efekcie zwiększając wydajność skraplacza.

Współczesne skraplacze natryskowo-wyparne posiadają obudowę wykonaną ze stali lub tworzyw sztucznych oraz osiowe bądź odśrodkowe wentylatory umieszczone na dole lub u góry aparatu.

Powierzchnię wymiany ciepła znajdującą się w strumieniu wilgotnego powietrza stanowią gładkie rury stalowe. Ponad dyszami wodnymi (w strumieniu suchego powietrza) umieszcza się zwykle odcinki użebrowanych rur stalowych, w których następuje odebranie ciepła przegrzania par, zanim traﬁą one do strefy skraplania poniżej dysz. Dzięki

3.2.1 - Regulacja pracy skraplaczy natryskowowyparnych

Regulację ciśnienia skraplania w tych wymiennikach ciepła można zrealizować na różne sposoby:

1. Sterowanie pracą wentylatorów za pomocą

presostatów RT lub KP oraz wyłączanie pomp wody (najstarsze rozwiązanie).

2. Sterowanie pracą wentylatorów za pomocą

regulatora ciśnienia ze strefą nieczułości RT-L oraz wyłączanie pomp.

3. Sterowanie pracą dwubiegowych

wentylatorów oraz pomp za pomocą regulatora wielostopniowego.

4. Ciągła regulacja prędkości obrotowej

wentylatorów oraz pomp za pomocą przetwornic częstotliwości.

5. Wykorzystanie czujnika przepływu

Saginomiya jako urządzenia alarmowego w przypadku zaniku cyrkulacji wody.

temu spowalnia się znacznie proces narastania

kamienia kotłowego na zasadniczej powierzchni

wymiany ciepła.

Ten typ skraplacza charakteryzuje się znacznie

mniejszym zużyciem wody chłodzącej w porównaniu

do wymiennika chłodzonego jedynie wodą.

Regulacja wydajności skraplacza natryskowo-

wyparnego może być realizowana z wykorzystaniem

dwubiegowych silników wentylatorów, bądź przez

płynną zmianę ich prędkości obrotowej oraz,

w przypadku bardzo niskiej temperatury otoczenia

przez wyłączenie cyrkulacyjnej pompy wody.

Stosowanie skraplaczy natryskowo-wyparnych

jest ograniczone w obszarach o podwyższonej

wilgotności względnej. W zimnych obszarach,

gdzie w temperatura otoczenia spada poniżej

0°C, należy zabezpieczyć urządzenie przed

możliwością zamarznięcia poprzez usuniecie

wody ze skraplacza.

22 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 3.2.1: Regulacja wielostopniowa z wykorzystaniem presostatów RT

Przewód ssawny

Sprężarka

Skraplacz

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

Zbiornik cieczy

Woda

À Presostat Á Presostat Â Zawór odcinający Ã Zawór odcinający

Danfoss Tapp_0033_02 10-2012

Do chłodnicy oleju

Ä Zawór odcinający

Pompa wody

Do zaworu rozprężnego

Dane techniczne

Rozwiązanie to, w przypadku niskiej temperatury otoczenia, utrzymuje ciśnienie skraplania i ciśnienie w zbiorniku na wystarczająco wysokim poziomie.

Gdy ciśnienie na wlocie do skraplacza obniży się poniżej wartości nastawionej na presostacie RT 5A Á, regulator ten wyłączy wentylator, w celu zmniejszenia wydajności skraplacza.

Presostat wysokiego ciśnienia RT 5A

Czynniki chłodnicze R717 i czynniki syntetyczne Obudowa IP 66/54 Temperatura otoczenia [°C] -50 do 70 Zakres regulacji [bar] RT 5A: 4 do 17 Maks. ciśnienie robocze [bar] 22 Maks. ciśnienie próbne [bar] 25

Przy wyjątkowo niskiej temperaturze otoczenia, gdy pomimo wyłączenia wentylatorów ciśnienie skraplania spadnie poniżej nastawy presostatu RT 5A À, regulator zatrzyma pompę wody.

W przypadku wyłączenia pompy, woda powinna zostać usunięta ze skraplacza i rur, aby zapobiec odkładaniu się kamienia kotłowego i zamarzaniu.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

WYD

Przykład zastosowania 3.2.2: Regulacja wielostopniowa z wykorzystaniem sterownika EKC 331

Przewód ssawny

Sprężarka

Skraplacz

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

Zbiornik cieczy

Woda

À Regulator wielostopniowy Á Przetwornik ciśnienia Â Zawór odcinający Ã Zawór odcinający

Danfoss Tapp_0034_02 10-2012

Do chłodnicy oleju

Do zaworu rozprężnego

Ä Zawór odcinający

Rozwiązanie to działa na tej samej zasadzie, jak w przykładzie 3.2.1, z tym że elementem sterującym jest wielostopniowy regulator EKC 331 À. Więcej informacji na temat sterownika EKC 331 znajduje się na stronie 7.

Wydajność skraplaczy wyparnych można regulować za pomocą regulatora mocy EKC 331 oraz przetwornika ciśnienia AKS. Ostatnim krokiem jest wybór regulacji sekwencyjnej dla pompy wody. Regulacja sekwencyjna oznacza, że stopnie zawsze są włączane i wyłączane w tej samej kolejności.

Wersja EKC 331T może współpracować z czujnikiem temperatury PT 1000, co może okazać się potrzebne w przypadku układów pośrednich.

Regulacja ze strefą neutralną Strefa neutralna (SN) stanowi przedział wokół wartości nastawionej (WN), w którym nie następuje obciążanie ani odciążanie. Poza strefą neutralną (w zakreskowanych

przedziałach „Strefa +” i „Strefa -”, w których mierzone

ciśnienie wykracza poza strefę neutralną), sterownik

podejmuje działanie obciążające lub odciążające.

W odchyleniach od nastawy wykraczających poza

przedziały zakreskowane („Strefa + +” i „Strefa - -”)

zmiany wydajności sprężarki (WYD) dokonywane

są szybciej.

Więcej szczegółowych informacji można znaleźć

w instrukcji obsługi sterownika EKC 331(T) ﬁrmy

Danfoss.

Pompa wody

Strefa

Dane techniczne

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Czynniki chłodnicze Zakres roboczy [bar] -1 do 34 -1 do 34 Maks. ciśnienie pracy PB [bar] 55 (zależnie od zakresu roboczego) 60 (zależnie od zakresu roboczego) Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 85 Skompensowany zakres temperatury [°C] Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie ciśnienie: 0 do +80 Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 10 do 90% napięcia zasilania

Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 1 do 5 V albo 0 do 10 V

Przetwornik ciśnienia AKS 33 Przetwornik ciśnienia AKS 32R Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Wszystkie cz ynniki chłodnicze, włącznie z R717

Przetwornik ciśnienia AKS 3000 Przetwornik ciśnienia AKS 32

Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Wszystkie cz ynniki chłodnicze, włącznie z R717

ciśnienie: 0 do +80

Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie ciśnienie: 0 do +80

24 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

3.3 Skraplacze chłodzone wodą

Przykład zastosowania 3.3.1: Regulacja przepływu wody przez skraplacz z wykorzystaniem zaworu wodnego

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Woda

Pierwotna postać skraplacza wodnego, to płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła. Obecnie jednak bardzo często ma on formę wymiennika płytowego o nowoczesnej konstrukcji.

Skraplacze wodne nie są wykorzystywane powszechnie, ponieważ w wielu rejonach nie dopuszcza się do zużywania w celu chłodzenia skraplacza tak dużych ilości wody (brak, lub też wysoka cena wody).

Przewód ssawny

Sprężarka

Obecnie skraplacze wodne są często spotykane w schładzaczach wody („chillerach”), gdzie woda chłodząca krąży w obiegu zamkniętym i oddaje ciepło w chłodni kominowej. Znajdują ponadto zastosowanie jako wymienniki do odzysku ciepła skraplania w celu podgrzewania wody.

Regulację ciśnienia skraplania można zrealizować z wykorzystaniem presostatycznego zaworu wodnego, albo wodnego zaworu silnikowego, współpracującego ze sterownikiem elektronicznym, w celu regulacji przepływu wody chłodzącej zależnie od ciśnienia skraplania.

Odpływ wody chłodzącej

Skraplacz Dopływ wody

chłodzącej

À Zawór odcinający Á Zawór odcinający Â Zawór wodny

Dane techniczne

Danfoss Tapp_0035_02 10-2012

Prezentowane rozwiązanie zapewnia utrzymywanie ciśnienia skraplania na stałym poziomie. Sygnał o ciśnieniu skraplania czynnika chłodniczego jest przekazywany rurką kapilarną do górnej części zaworu wodnego WVS Â i steruje stopniem jego otwarcia. Zawór wodny WVS jest regulatorem proporcjonalnym.

Zawór wodny WVS

Materiały Korpus: żeliwo

Mieszek: aluminium i stal z zabezpieczeniem antykorozyjnym

Czynniki chłodnicze R717, CFC, HCFC, HFC Płyny robocze Woda słodka, nieagresywna solanka Zakres temperatury medium [°C] -25 do 90 Regulowane ciśnienie zamknięcia [bar] 2,2 do 19 Maksymalne ciśnienie robocze po stronie czynnika chłodniczego [bar] Maksymalne ciśnienie robocze po stronie cieczy [bar] Średnica nominalna DN [mm] 32 do 100

26,4

Do zaworu rozprężnego

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 3.3.2: Regulacja przepływu wody przez skraplacz z wykorzystaniem zaworu silnikowego

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Woda

À Przetwornik ciśnienia Á Regulator Ã Zawór silnikowy Ã Zawór odcinający Ä Zawór odcinający

Przewód ssawny

Sprężarka

Danfoss Tapp_0036_02 10-2012

Sterownik Á otrzymuje informację o ciśnieniu skraplania z przetwornika AKS 33 À i wysyła odpowiedni sygnał sterujący do siłownika AMV 20 zaworu silnikowego VM 2 Â. Tym sposobem następuje dostosowanie przepływu wody chłodzącej, a ciśnienie skraplania utrzymuje się na stałym poziomie.

Sterownik

Odpływ wody chłodzącej

Skraplacz

Do zaworu rozprężnego

Dopływ wody chłodzącej

W tym rozwiązaniu, sterownik może być

regulatorem typu PI lub PID.

VM 2 i VFG 2 są zaworami silnikowymi,

zaprojektowanymi dla układów centralnego

ogrzewania i mogą także służyć do regulacji

przepływu wody w instalacjach chłodniczych.

Dane techniczne

Zawór silnikowy VM 2

Materiał Korpus: brąz Płyny robocze Woda obiegowa / wodne roztwory glikolu do 30% Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 25 Średnica nominalna DN [mm]

2 do 150

15 do 50

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

26 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

3.4 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Regulacja pracy skraplaczy powietrznych

Wielostopniowa regulacja pracy wentylatorów z wykorzystaniem sterownika EKC 331

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Płynna regulacja obrotów wentylatorów w skraplaczach powietrznych

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Regulacja pracy skraplaczy natryskowo-wyparnych

Regulacja wielostopniowa z wykorzystaniem presostatów RT

Z przewodu tłocznego

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Głównie w przemysłowych instalacjach chłodniczych w klimacie gorącym oraz w dużo mniejszym stopniu w klimatach chłodniejszych.

Wszystkie skraplacze z wentylatorami o zmiennej prędkości obrotowej.

Przemysłowe instalacje chłodnicze o bardzo dużej wydajności.

Stopniowa regulacja przepływu powietrza, także z wentylatorami wielobiegowymi. Oszczędność energii. Brak poboru wody.

Niski prąd rozruchowy Oszczędność energii Mniejszy hałas Dłuższy okres eksploatacji Uproszczona instalacja

Znaczne zmniejszenie zużycia wody, w porównaniu do skraplaczy wodnych, przy stosunkowo łatwej regulacji wydajności. Oszczędność energii.

Bardzo niska temperatura otoczenia. Możliwość głośnej pracy wentylatora.

Bardzo niska temperatura otoczenia.

Wysoka wilgotność względna powietrza otaczającego; W klimacie zimnym potrzeba s

puszczania wody w okresach

postoju pomp.

Regulacja wielostopniowa z wykorzystaniem sterownika EKC 331

Z przewodu tłocznego

Zbiornik cieczy

Regulacja pracy skraplaczy wodnych

Regulacja przepływu wody z wykorzystaniem presostatycznego zaworu wodnego

Regulacja przepływu wody z wykorzystaniem zaworu silnikowego

3.5 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Sprężarka

Skraplacz

Sprężarka

Skraplacz

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

AKD 102 PD.R1.B AKS 21 RK0YG AKS 33 RD5GH AMV 20 ED95N CVP PD.HN0.A CVPP PD.HN0.A

Skraplacz

Dopływ wody chłodzącej

Odpływ wody chłodzącej

Dopływ wody chłodzącej

Odpływ wody chłodzącej

źródłowy

Przemysłowe instalacje chłodnicze o bardzo dużej wydajności.

Pompa wody

Schładzacze cieczy („chillery”), układy z odzyskiem ciepła skraplania.

Typ Materiał

źródłowy ICS PD.HS2.A NR VA PD.FK0.A RT 5A PD.CB0.A SVA PD.KD1.A VM 2 ED97K WVS PD.DA0.A

Znaczne zmniejszenie zużycia wody, w porównaniu do skraplaczy wodnych, przy stosunkowo łatwej regulacji wydajności. Możliwość

Wysoka wilgotność względna powietrza otaczającego; W klimacie zimnym potrzeba spuszczania wody w okresach

postoju pomp. zdalnego sterowania. Oszczędność energii.

Łatwa regulacja wydajności. Problemy z dostępnością

wody.

Łatwa regulacja wydajności skraplacza i odzysku ciepła.

Wyższy koszt; Problemy

z dostępnością wody. Możliwość zdalnego sterowania.

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy AKD 102 MG11L AKS 21 RI14D AKS 32R PI.SB0.A AKS 33 PI.SB0.A AMV 20 EI96A CVP, CVPP PI.HN0.C CVP-XP PI.HN0.J

Typ Materiał

źródłowy ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B NR VA PI.FK0.A RT 5A RI5BC SVA PI.KD1.A VM 2 VIHBC WVS PI.DA0.A

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

4. Regulacja poziomu cieczy

4.1 Układ regulacji poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia

Regulacja poziomu cieczy odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu przemysłowych instalacji chłodniczych. Polega na sterowaniu ilością doprowadzanej cieczy tak, aby utrzymać jej stały poziom w danym aparacie.

Projektując układ regulacji poziomu cieczy, można wykorzystać jedną z dwóch zasadniczych metod:

Regulacja poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia (HP LLRS)

Regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia (LP LLRS)

Wysokociśnieniowe układy regulacji poziomu cieczy charakteryzują się zwykle:

1. Uwzględnianiem poziomu cieczy po stronie skraplacza,

2. Krytycznie małą ilością czynnika chłodniczego w układzie,

3. Małym zbiornikiem lub nawet jego brakiem,

4. Wykorzystaniem głównie w agregatach do schładzania wody („chillerach”) i innych układach o małym napełnieniu czynnikiem (np. w małych zamrażarkach).

Podczas projektowania wysokociśnieniowego układu regulacji poziomu cieczy, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

Ciecz powstająca w skraplaczu jest od razu dostarczana do parownika (na stronę niskiego ciśnienia).

Niskociśnieniowe układy regulacji poziomu cieczy charakteryzują się zwykle:

1. Uwzględnianiem poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia,

2. Dużym zbiornikiem cieczy za skraplaczem,

3. Stosunkowo dużym napełnieniem instalacji czynnikiem chłodniczym,

4. Wykorzystaniem w układach zdecentralizowanych

Obie metody regulacji można zrealizować z wykorzystaniem mechanicznych, jak i elektronicznych elementów automatyki.

w pełni wykorzystać powierzchni wymiany ciepła w parowniku. Pojemność zbiorników po stronie niskiego ciśnienia (oddzielacz cieczy, parownik płaszczowo-rurowy) musi mieć odpowiednio obliczoną pojemność, aby pomieścić czynnik chłodniczy w każdych warunkach, bez ryzyka zassania par mokrych przez sprężarkę.

Ciecz opuszczająca skraplacz charakteryzuje się małym dochłodzeniem lub jego brakiem. Fakt ten odgrywa rolę podczas przepływu czynnika na stronę niskiego ciśnienia. Na skutek spadków ciśnienia w przewodach lub także w elementach układu, może dochodzić do pojawienia się mieszaniny cieczowo-gazowej (częściowego odparowania cieczy), co zmniejsza natężenie przepływu czynnika.

Ilość czynnika w układzie musi być precyzyjnie określona. Przepełnienie instalacji zwiększa ryzyko zalewania parownika lub oddzielacza cieczy, a co za tym idzie, porywania cieczy do sprężarki (uderzenie hydrauliczne). Z kolei zbyt mała ilość czynnika w układzie nie pozwoli

Z wyżej wymienionych powodów, regulacja poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia nadaje się szczególnie do układów o małym napełnieniu czynnikiem chłodniczym, jak schładzacze wody („chillery”) albo małe zamrażarki „Chillery” zwykle nie wymagają zbiorników cieczy. Z wyżej wymienionych powodów, regulacja poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia nadaje się szczególnie do układów o małym napełnieniu czynnikiem chłodniczym, jak schładzacze wody („chillery”) albo małe zamrażarki Nawet jeśli zainstalowanie zbiornika jest konieczne w celu zainstalowania zaworów pilotowych i zasilania czynnikiem chłodnicy oleju, to zbiornik ten jest niewielki.

28 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss

Tapp_0044_02

10-2012

Przykład zastosowania 4.1.1: Mechaniczny układ regulacji poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór serwotłokowy Ã Zawór odcinający Ä Zawór pływakowy Å Zawór odcinający Æ Zawór odcinający

Ze skraplacza

Z przewodu tłocznego

Zbiornik cieczy

Do chłodnicy oleju

W dużych układach z regulacją poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia, wykorzystuje się zawór wykonawczy PMFH Â sterowany zaworem pływakowym SV 1 Ä lub SV 3. Gdy poziom cieczy w zbiorniku przekroczy ustaloną wartość, zawór pływakowy SV 1 Ä wysyła sygnał otwarcia do zaworu wykonawczego PMFH.

Do separatora

Dane techniczne

Funkcją zbiornika w tym przypadku jest stabilizacja sygnału dla pływaka SV1 Ä.

Zawór serwotłokowy PMFH 80 — 1 do 500

Materiał Niskotemperaturowe żeliwo sferoidalne Czynniki chłodnicze R717, HFC, HCFC i CFC Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 28 Maksymalne ciśnienie próbne [bar] Wydajność znamionowa* [kW]

* Warunki: R717, +5/32°C, Tl = 28°C

Materiał Korpus: stal

Czynniki chłodnicze R717, HFC, HCFC i CFC Zakres temperatury medium [°C] Zakres regulacji [mm] 35 Maks. ciśnienie robocze [bar] 28 Maksymalne ciśnienie próbne [bar] Wartość Kv [m3/h] 0,06 dla SV 1

Wydajność znamionowa* [kW]

-60 do +120

139–13 900

Zawór pływakowy SV 1 i SV 3

Pokrywa: żeliwo niskotemperaturowe Pływak: stal nierdzewna

-50 do 65

0,14 dla SV 3 SV 1: 25 SV 3 64

* Warunki: R717, +5/32°C, Tl = 28°C

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 4.1.2: Mechaniczny układ regulacji poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia z wykorzystaniem zaworu HFI

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Woda

À Zawór pływakowy wysokiego

ciśnienia

Rurka wyrównawcza (opcja 1)

Ze sprężarki

Dopływ wody chłodzącej

Skraplacz płytowy

Danfoss Tapp_0045_02 10-2012

Jeśli skraplacz jest płytowym wymiennikiem ciepła to do regulacji poziomu cieczy można wykorzystać mechaniczny zawór pływakowy HFI À.

HFI, to zawór pływakowy wysokiego ciśnienia bezpośredniego działania i do jego pracy nie jest potrzebna żadna różnica ciśnień.

Odpływ wody chłodzącej

≠ HFI

rurka wyrównawcza

Do separatora cieczy

Najprostszym rozwiązaniem jest opcja 1. Opcja 2 wymaga zastosowania zaworu elektromagnetycznego na linii wyrównawczej.

Jeśli zawór HFI nie jest zainstalowany bezpośrednio na skraplaczu, należy go koniecznie podłączyć do linii wyrównawczej.

(opcja 2)

Dane techniczne

W pewnych przypadkach może jednak zajść konieczność podłączenia przewodu wyrównawczego ze strony wysokiego (opcja 1), bądź niskiego ciśnienia (opcja 2) zgodnie z rysunkiem. Przewody wyrównawcze maja na celu usuniecie nieskroplonego czynnika chłodniczego blokującego napływ czynnika do obudowy pływaka.

HFI

Materiał Specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze R717 i inne czynniki niepalne. W przypadku czynników o gęstości ponad 700 kg/m3 należy

skonsultować się z ﬁrmą Danfoss.

Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 25 bar Maksymalne ciśnienie próbne [bar] Wydajność znamionowa* [kW]

* Warunki: R717, -10/35°C

-50 do 80

50 (bez pływaka)

400 do 2400

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

30 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 4.1.3: Elektroniczny układ regulacji poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór silnikowy Ã Zawór odcinający Ä Regulator Å Przetwornik poziomu Æ Zawór odcinający Ç Zawór odcinający

Ze skraplacza

Z przewodu tłocznego

Zbiornik cieczy

Do chłodnicy oleju

W elektronicznym układzie regulacji, sygnał poziomu cieczy może pochodzić z wyłącznika pływakowego AKS 38, który jest przetwornikiem dwustanowym (ON/OFF), lub z czujnika AKS 4100/4100U o ciągłym sygnale wyjściowym (4 do 20 mA).

Sygnał ten dociera do elektronicznego regulatora EKC 347, który steruje zaworem dławiącym.

Przepływ cieczy można regulować na kilka różnych sposobów:

Z wykorzystaniem zaworu silnikowego ICM z siłownikiem ICAD.

Za pomocą modulacyjnego zaworu dławiącego AKVA. Można go instalować tylko w układach, w których dozwolona jest pulsacja przepływu za zaworem.

Z wykorzystaniem zaworu regulacyjnego REG w roli zaworu dławiącego oraz zaworu elektromagnetycznego EVRA, odcinającego przepływ (ON/OFF).

Na rysunku pokazano układ regulacji złożony z czujnika poziomu AKS 4100/4100U Å, wysyłającego sygnał do sterownika EKC 347 Ä. Zawór silnikowy ICM Â

pełni rolę zaworu

dławiącego.

Danfoss

Tapp_0046_02

Do separatora

10-2012

Dane techniczne

* Warunki: R717, Te = -10°C, ∆p = 8,0 bar, ∆T

Materiał Gwintowana nasada i rura pomiarowa: stal nierdzewna

Czynniki chłodnicze R717, R22, R404a, R134a, R718, R744 Zakres temperatury medium [°C] Ciśnienie procesu -1 bar g do 100 bar g (-14,5 psig do 1450 psig) Zakres pomiarowy [mm] 800 do 8000

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zawór silnikowy ICM w roli elementu rozprężnego

-60 do 120

20 do 80

= 4K;

sub

Przetwornik poziomu AKS 4100/4100U

Część wierzchnia: lane aluminium

-60 do 100

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

4.2 Regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Przykład zastosowania 4.2.1: Mechaniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Zawór pływakowy niskiego

ciśnienia

Ä Zawór odcinający Å Zawór odcinający

Projektując układ regulacji poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

Ilość cieczy w aparacie po stronie niskiego ciśnienia (oddzielacz cieczy, parownik płaszczowo-rurowy) jest utrzymywana na stałym poziomie. Zabezpiecza to układ, z jednej strony przed zasysaniem mokrych par przez sprężarkę wskutek zbyt wysokiego poziomu cieczy, a z drugiej przed kawitacją w pompie czynnika chłodniczego w wyniku zbyt niskiego poziomu cieczy w układzie pompowym.

Zbiornik cieczy musi mieć pojemność wystarczającą do pomieszczenia ciekłego czynnika docierającego z parowników, podczas gdy ilość cieczy w poszczególnych wymiennikach zmienia się zależnie od obciążenia cieplnego i aktualnego trybu

Do przewodu ssawnego sprężarki

Separator cieczy

Do parownika

pracy (oszranianie lub wyłączenie parowników). W związku z powyższym, regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia jest szczególnie odpowiednia dla zdecentralizowanych układów chłodniczych o wielu parownikach i z dużą ilością czynnika, jak np. w chłodniach składowych. Instalacje takie mogą wtedy pracować niezawodnie, pomimo braku możliwości wyznaczenia chwilowego zapotrzebowania ilości czynnika chłodniczego.

Podsumowując, regulacja poziomu cieczy po stronie wysokiego ciśnienia jest odpowiednia dla układów zwartych, kompaktowych, jak np. „chillery Zaletą tej metody jest mniejszy koszt instalacji (mniejszy zbiornik bądź jego brak). Natomiast regulacja po stronie niskiego ciśnienia może być zrealizowana w układach zdecentralizowanych, wyposażonych w wiele parowników i długie przewody, jak np. duże instalacje chłodni składowych. Zaletą jest w tym przypadku większe bezpieczeństwo i niezawodność.

Z parownika

Ze zbiornika

Danfoss Tapp_0047_02 10-2012

”.

Zawory pływakowe SV regulują poziom czynnika w aparatach niskociśnieniowych.

ciekłego

Przy małej wydajności, zawory SV Ã mogą być zamontowane bezpośrednio na aparacie i pełnić rolę zaworu dławiącego (patrz rysunek).

Dane techniczne

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Materiał Korpus: stal

Wydajność znamionowa* [kW]

* Warunki: R717, +5/32°C, ∆T

SV 4-6

Pokrywa: niskotemperaturowe żeliwo sferoidalne Pływak: stal nierdzewna

-50 do +120

0,31 dla SV 5 0,43 dla SV 6 SV 4: 102 SV 5: 138 SV 6: 186

= 4K.

sub

32 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 4.2.2: Mechaniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

Do przewodu ssawnego sprężarki

Z parownika

Mieszanina cieczy i pary czynnika chłodniczego Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Separator cieczy

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór serwotłokowy Ã Zawór odcinający Ä Zawór pływakowy niskiego

ciśnienia

Å Zawór odcinający

Do parownika

Æ Zawór odcinający

W przypadku dużej wydajności, zawór pływakowy SV Ä pełni rolę pilota dla zaworu wykonawczego PMFL. Gdy poziom cieczy w zbiorniku opadnie poniżej nastawionej wartości, zawór pływakowy SV Ä wyśle sygnał otwarcia do zaworu głównego PMFL.

Ze zbiornika

Danfoss Tapp_0048_02 10-2012

Dane techniczne

Przykład zastosowania 4.2.3: Elektroniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Zawór silnikowy Ä Zawór odcinający Å Regulator Æ Przetwornik poziomu Ç Ogranicznik poziomu

Zawór serwotłokowy PMFL 80 — 1 do 500

* Warunki: R717, +5/32°C, ∆T

Do przewodu ssawnego sprężarki

sub

Separator cieczy

Do parownika

-60 do +120

= 4K.

Z parownika

Danfoss Tapp_0049_02 10-2012

Ze zbiornika

Czujnik poziomu cieczy AKS 4100/4100U Æ wysyła informację o poziomie czynnika w oddzielaczu do regulatora EKC 347 Å, który za pośrednictwem modulowanego sygnału steruje pracą siłownika

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

zaworu wykonawczego ICM Ã. Zawór silnikowy ICM spełnia zadanie zaworu dławiącego.

Regulator poziomu cieczy EKC 347 Å posiada także wyjścia przekaźnikowe do sygnalizacji poziomu minimalnego i maksymalnego oraz alarmowego. Zaleca się jednak, aby czujnik poziomu AKS 38 Ç pełnił rolę wyłącznika wysokiego poziomu cieczy.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 4.2.4: Elektroniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary czynnika chłodniczego Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Zawór rozprężny sterowany

elektronicznie

Ä Zawór odcinający Å Regulator Æ Przetwornik poziomu

Do przewodu ssawnego sprężarki

Separator cieczy

Do parownika

Prezentowane rozwiązanie przypomina przykład

4.2.3. Jednakże, w tym przypadku zawór silnikowy ICM zastąpiono zaworem rozprężnym AKVA sterowanym elektronicznie przez modulację szerokości impulsu sterującego. Zawór EVRAT Â pełni rolę dodatkowego zaworu elektromagnetycznego, którego zadaniem jest zapewnienie całkowitego odcięcia dopływu podczas postoju.

Ze zbiornika

Z parownika

Danfoss Tapp_0050_02 10-2012

Regulator poziomu cieczy EKC 347 Å posiada także wyjścia przekaźnikowe do sygnalizacji poziomu minimalnego i maksymalnego oraz alarmowego. Zaleca się jednak, aby czujnik poziomu AKS 38 pełnił rolę wyłącznika wysokiego poziomu cieczy.

Dane techniczne

Przykład zastosowania 4.2.5: Elektroniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Czynnik w fazie ciekłej

Materiał AKVA 10: stal nierdzewna

Czynniki chłodnicze R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 42 Średnica nominalna DN [mm] Wydajność nominalna* [kW] 4 do 3150

* Warunki: R717, +5/32°C, ∆T

Do przewodu ssawnego sprężarki

AK VA

AKVA 15: żeliwo AKVA 20: żeliwo

AKVA 10: -50 do +60 AKVA 15 / 20: -40 do +60

10 do 50

= 4K.

sub

pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zespół zaworów ICF

Separator cieczy

Ze zbiornika

wyposażony w:

Z parownika

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór ręczny Zawór silnikowy Zawór odcinający

Á Regulator Â Przetwornik poziomu

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Do parownika

Danfoss może dostarczyć rozwiązanie w postaci zaworu blokowego ICF À można zamontować do sześciu różnych elementów automatyki, co ułatwia ich instalację. Moduł ICM pełni rolę zaworu rozprężnego, a moduł ICFE pełni rolę zaworu elektromagnetycznego.

. We wspólnym korpusie

Prezentowane rozwiązanie działa na tej samej zasadzie, jak w przykładzie 4.2.3. Możliwe też jest skonﬁgurowanie zaworu blokowego ICF w sposób podobny do przykładu 4.2.4. Dalsze informacje można znaleźć w materiałach źródłowych na temat zaworów blokowych ICF.

Danfoss Tapp_0051_02 10-2012

34 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 4.2.6: Elektroniczna regulacja poziomu cieczy po stronie niskiego ciśnienia

Do przewodu ssawnego sprężarki

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Zawór elektromagnetyczny Â Ręczny zawór regulacyjny Ã Zawór odcinający Ä

Czujnik poziomu

Dane techniczne

Separator cieczy

Do parownika

Prezentowane rozwiązanie umożliwia dwustanową (ON/OFF) regulację ilości dostarczanej cieczy. Czujnik poziomu AKS 38 Ä otwiera lub zamyka zawór elektromagnetyczny EVRA Á, w zależności od bieżącego poziomu cieczy w oddzielaczu. Ręczny zawór regulacyjny REG Â spełnia zadanie zaworu rozprężnego.

AKS 38

Materiał Obudowa: żeliwo chromianowe Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 28 Zakres pomiarowy [mm] 12,5 do 50

-50 do 65

Ze zbiornika

Z parownika

Danfoss Tapp_0052_02 10-2012

REG

Materiał Specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] Wartość Kv [m3/h] 0,17 do 81,4 dla pełnego otwarcia

Czynniki chłodnicze R717, R22, R134a, R404a, R410a, R744, R502 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 42 Wydajność znamionowa* [kW] Wartość Kv [m3/h] 0,23 do 25,0

* Warunki: R717, -10/+25°C, ∆p = 0,15 bar

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

-50 do 150

6 do 65

Zawór elektromagnetyczny EVRA

-40 do 105

21,8 do 2368

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

4.3 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Mechanicznie, wysokie ciśnienie: SV1/3 + PMFH

Mechanicznie, wysokie ciśnienie: HFI

Zbiornik cieczy

Skraplacz płytowy

Układy o małym napełnieniu, np.„chillery”.

Układy o małym napełnieniu i tylko ze skraplaczami płytowymi.

Rozwiązanie czysto mechaniczne. Szeroki zakres wydajności.

Rozwiązanie czysto mechaniczne. Prostota. Szczególnie odpowiednie dla

płytowych

wymienników ciepła.

Brak możliwości zdalnego sterowania, odległość między SV i PMFH ograniczona do kilku metrów. Nieco powolna reakcja. Brak możliwości termosyfonowego chłodzenia oleju.

Elektronicznie, wysokie ciśnienie: AKS 4100/4100U + EKC 347 + ICM

Mechanicznie, niskie ciśnienie: SV 4-6

Mechanicznie, niskie ciśnienie: SV 4-6 + PMFL

Elektronicznie, niskie ciśnienie: AKS 4100/4100U + EKC 347 + ICM

Elektronicznie, niskie ciśnienie: AKS 4100/4100U + EKC 347 + AKVA

Elektronicznie, niskie ciśnienie: AKS 4100/4100U + EKC 347 + ICF

Zbiornik cieczy

Separator cieczy

Układy o małym napełnieniu, np.„chillery”.

Elastyczność i zwartość. Możliwość zdalnego sterowania i nadzoru. Szeroki zakres wydajności.

Małe układy. Rozwiązanie czysto

mechaniczne. Prostota, niski koszt.

W szczególności układy zdecentralizowane, jak w chłodniach składowych.

Rozwiązanie czysto mechaniczne. Szeroki zakres wydajności.

Elastyczność i zwartość. Możliwość zdalnego sterowania i nadzoru. Szeroki zakres wydajności.

W szczególności układy zdecentralizowane, jak w chłodniach składowych.

Elastyczność i zwartość. Możliwość zdalnego sterowania i nadzoru. Szeroki zakres wydajności. Szybsze od zaworu silnikowego. Bezpieczeństwo w przypadku

awarii (NC —

normalnie zamknięty).

W szczególności układy zdecentralizowane, jak w chłodniach składowych.

Elastyczność i zwartość. Możliwość zdalnego sterowania i nadzoru. Szeroki zakres wydajności. Łatwa instalacja.

Niedopuszczone dla czynników łatwopalnych.

Ograniczona wydajność.

Brak możliwości zdalnego sterowania, odległość między SV i PMFL ograniczona do kilku metrów. Nieco powolna reakcja. Niedopuszczone dla czynników łatwopalnych.

Niedopuszczone dla czynników łatwopalnych. Pulsacje przepływu za zaworem

Niedopuszczone dla czynników łatwopalnych.

Elektronicznie, niskie ciśnienie: AKS 38 + EVRA + REG

Separator cieczy

W szczególności układy zdecentralizowane, jak w chłodniach składowych.

Prosty. Niski koszt.

Tylko 40 mm zakresu nastawy. Duża zależność od nastawy zaworu ręcznego REG. Nieodpowiednie dla układów o dużych wahaniach obciążenia.

4.4 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał źródłowy

AKS 38 PD.GD0.A AKS 4100/

4100U AK VA PD.VA1.B EKC 347 PS.G00.A EVRA(T ) PD.BM0.B ICM PD.HT0.B

PD.SC0.C

Typ Materiał źródłowy

PMFH/L PD.GE0.C ICF PD.FT1.A REG PD.KM1.A SV 1-3 PD.GE0.B SV 4-6 PD.GE0.D

Instrukcje obsługi

Typ Materiał źródłowy

AKS 38 PI.GD0.A AKS 4100/

4100U AK VA PI.VA1.C /

EKC 347 PI.RP0.A EVRA(T ) PI.BN0.L ICM 20-65 PI.HT0.A

PI.SC0.D PI.SC0.E

PI.VA1.B

Typ Materiał źródłowy

ICM 100-150 PI.HT0.B PMFH/L PI.GE0.D /

ICF PI.FT0.C REG PI.KM1.A SV 1-3 PI.GE0.C SV 4-6 PI.GE0.B

PI.GE0.A

36 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5. Regulacja pracy parownika

5.1 Zasilanie ciśnieniowe

Parownik stanowi część układu chłodniczego, w której następuje przekazywanie ciepła od medium ochładzanego (np. od powietrza, solanki albo bezpośrednio od produktu) do czynnika chłodniczego.

Z tego względu, podstawową funkcją układu regulacji pracy parownika jest osiągnięcie żądanej temperatury środowiska chłodzonego. Ponadto, układ automatyki powinien w sposób ciągły zapewniać wydajne i prawidłowe działanie wymiennika ciepła.

W przypadku parownika mogą się okazać niezbędne następujące metody regulacji:

Podrozdziały 5.1 i 5.2 opisują dwa różne systemy zasilania parownika czynnikiem — ciśnieniowy i pompowy.

Odszranianie (Podrozdziały 5.3 i 5.4), które staje się koniecznością w przypadku chłodnic powietrza pracujących poniżej 0°C.

Projektując ciśnieniowy układ zasilania parownika czynnikiem chłodniczym, należy spełnić następujące wymagania:

Płynny czynnik chłodniczy w parowniku musi ulec całkowitemu odparowaniu. Ma to zabezpieczyć sprężarkę przed zasysaniem mokrych par.

Temperatura czynnika chłodniczego na wylocie z parownika musi się mieścić w zadanym przedziale.

Zmiana zakresu temperatury pracy parownika (Podrozdział 5.5).

Regulacja temperatury medium chłodzonego (Podrozdział 5.6), gdy wymagane jest utrzymywanie temperatury medium chłodzonego na stałym poziomie, z dużą dokładnością.

Przy omawianiu zagadnienia regulacji temperatury i odszraniania, system zasilania parownika ciśnieniowy i pompowy został omówiony osobno z uwagi na różnice występujące w układach automatyki.

Regulacja wtrysku czynnika odbywa się za pomocą sterowanego przegrzaniem zaworu rozprężnego, który utrzymuje nastawione przegrzanie na wylocie z parownika. Elementem tym może być termostatyczny zawór rozprężny, bądź zawór sterowany elektronicznie.

Regulacja temperatury realizowana jest zwykle w układzie dwustanowym (ON/OFF), doprowadzającym lub odcinającym dopływ czynnika do parownika, w zależności od temperatury medium chłodzonego.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania

5.1.1: Ciśnieniowe zasilanie parownika za pomocą zaworu termostatycznego

Danfoss Tapp_0062_02 10-2012

Do przewodu ssawnego

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający dopływ cieczy Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Termostatyczny zawór rozprężny Ä Zawór odcinający dopływ do

parownika

Å Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Æ Parownik Ç Termostat cyfrowy

Ze zbiornika cieczy

Parownik

È Czujnik temperatury

Przykład 5.1.1 przedstawia typowy układ ciśnieniowego zasilania parownika, bez odszraniania gorącymi parami.

Wtryskiem czynnika steruje termostatyczny zawór rozprężny TEA Ã, który utrzymuje stałe przegrzanie pary opuszczającej parownik. Zawory TEA są przeznaczone do pracy z amoniakiem. Firma Danfoss dostarcza także termostatyczne zawory rozprężne dla czynników ﬂuorowcopochodnych.

Temperaturę środowiska chłodzonego reguluje cyfrowy termostat EKC 202 Ç, który powoduje otwarcie lub zamknięcie zaworu elektromagnetycznego EVRA Â, w zależności od informacji o bieżącej temperaturze medium ochładzanego, pochodzącej z czujnika PT 1000 typu AKS 21 È.

Dane techniczne

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Czynniki chłodnicze R717 Zakres temperatury parowania [°C] -50 do 30 Maks. temperatura czujnika [°C] 100 Maks. ciśnienie robocze [bar] 19 Wydajność znamionowa* [kW] 3,5 do 295

* Warunki: -15°C/+32°C, ∆T

Czynniki chłodnicze R717, R22, R134a, R404a, R410a, R744, R502 Zakres temperatury medium [°C] -40 do 105 Maks. ciśnienie robocze [bar] 42 Wydajność znamionowa* [kW] 21,8 do 2368 Wartość Kv [m3/h] 0,23 do 25,0

* Warunki: R717, -10/+25°C, ∆p = 0,15 bar

Czynniki chłodnicze amoniak i czynniki ﬂorowcopochodne Zakres temperatury medium [°C] -50 do 140 Maks. ciśnienie robocze [bar] 28 Średnica nominalna DN [mm] 15/20 Wkładka ﬁltrująca siatka 150 ze stali nierdzewnej Wartość Kv [m3/h] 3,3/7,0

= 4°C

sub

Termostatyczny zawór rozprężny TEA

Zawór elektromagnetyczny EVRA(T)

Filtr siatkowy FA

38 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Prezentowane rozwiązanie może być wykorzystane do ciśnieniowego zasilania parowników zarówno z naturalnym jak i elektrycznym odszranianiem.

Odszranianie naturalne polega na odcięciu dopływu czynnika chłodniczego do parownika i utrzymywaniu w ruchu wentylatorów chłodnicy. Z kolei odszranianie elektryczne realizuje się wyłączając zasilanie parownika i zatrzymując wentylatory, a włączając grzałki umieszczone w bloku parownika.

Sterownik parownikowy EKC 202

Regulator ten posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, tj. funkcje: termostatu, sterowania pracą wentylatorów, odszraniania i alarmów.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi sterownika EKC 202 ﬁrmy Danfoss.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.1.2: Ciśnieniowe zasilanie parownika za pomocą zaworu sterowanego elektronicznie

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Do przewodu ssawnego

À Zawór odcinający dopływ cieczy Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Elektroniczny zawór rozprężny Ä Zawór odcinający dopływ do

parownika

Å Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Ze zbiornika

Æ Parownik Ç Sterownik È Czujnik temperatury

Przetwornik ciśnienia Czujnik temperatury

Parownik

Danfoss Tapp_0063_02 10-2012

Dane techniczne

Przykład 5.1.2 przedstawia typowe rozwiązanie z elektronicznie sterowanym zasilaniem parownika bez odszraniania gorącymi parami.

Wtrysk czynnika jest regulowany za pomocą zaworu silnikowego ICM Ã, sterowanego przez regulator parownikowy EKC 315A Ç. Sterownik ten mierzy przegrzanie na wylocie z parownika za pośrednictwem przetwornika ciśnienia AKS oraz czujnika temperatury AKS 21 È i na tej podstawie decyduje o stopniu otwarcia zaworu wykonawczego ICM tak, aby utrzymać przegrzanie na optymalnym poziomie.

W porównaniu z przykładem 5.1.1, rozwiązanie

to zapewnia pracę parownika z optymalnym przegrzaniem i w sposób ciągły dostosowuje stopień otwarcia zaworu zasilającego tak, aby uzyskać jak największą wydajność i efektywność. Powierzchnia wymiany ciepła w parowniku jest wykorzystana w maksymalnym stopniu. Co więcej, prezentowany układ oferuje wysoką dokładność regulacji temperatury medium chłodzonego.

Sterownik parownikowy EKC 315A

Regulator ten posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, tj. funkcje: termostatu, sterowania

Regulator EKC 315A spełnia jednocześnie zadanie

wtryskiem i alarmów. cyfrowego termostatu, sterując otwarciem i zamknięciem zaworu elektromagnetycznego EVRA Â, zależnie od informacji o temperaturze

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi

sterownika EKC 315A ﬁrmy Danfoss. środowiska chłodzonego, pochodzącej z czujnika AKS 21 .

Zawór silnikowy ICM w roli elementu rozprężnego

Materiał Korpus: Stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury medium [°C] -60 do 120 Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 80 Wydajność nominalna* [kW] 73 do 22 700

* Warunki: R717, Te = -10°C, ∆p = 8,0 bar, ∆T

sub

= 4K;

Przetwornik ciśnienia AKS 3000 Przetwornik ciśnienia AKS 32

Czynniki chłodnicze Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Wszystkie czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Zakres roboczy [bar] 0 do 60 (zależnie od zakresu) -1 do 39 (zależnie od zakresu) Maks. ciśnienie pracy PB [bar] 100 (zależnie od zakresu roboczego) 60 (zależnie od zakresu roboczego) Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 80 -40 do 85 Skompensowany zakres temperatury [°C] Znamionowy sygnał wyjściowy 4 do 20 mA 1 do 5 V albo 0 do 10 V

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Niskie ciśnienie: -30 do +40 / Wysokie ciśnienie: 0 do +80

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania

5.1.3: Ciśnieniowe zasilanie parownika za pomocą zaworu sterowanego elektronicznie i zaworu blokowego ICF

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

À Zawór blokowy ICF

wyposażony w:

Zawór odcinający dopływ cieczy Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór ręczny Elektron. zawór rozpr. ICM Zawór odcinający dopływ do

parownika

Á Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Â Parownik Ã Sterownik Ä Czujnik temperatury Å Przetwornik ciśnienia Æ Czujnik temperatury

Do przewodu ssawnego

Ze zbiornika

Przykład 5.1.3 przedstawia układ elektronicznej regulacji zasilania parownika czynnikiem chłodniczym, z wykorzystaniem zaworu blokowego ICF. Rozwiązanie opiera się na tej samej zasadzie, co przykład 5.1.2 i dotyczy chłodnic bez odszraniania gorącymi parami.

W zaworze blokowym ICF można zastosować do sześciu różnych elementów automatyki, stanowiących jednocześnie rozwiązanie zwarte i łatwe do montażu.

Wtrysk czynnika jest regulowany za pomocą zaworu silnikowego ICM, sterowanego przez regulator parownikowy EKC 315A Ã. Sterownik ten mierzy przegrzanie na wylocie z parownika za pośrednictwem przetwornika ciśnienia AKS Å oraz czujnika temperatury AKS 21 Ä i na tej podstawie decyduje o stopniu otwarcia zaworu ICM tak, aby utrzymać przegrzanie na optymalnym poziomie.

Danfoss Tapp_0064_02 10-2012

Parownik

Podobnie jak w przykładzie 5.1.1, rozwiązanie to zapewnia pracę parownika z optymalnym przegrzaniem i w sposób ciągły dostosowuje stopień otwarcia zaworu zasilającego tak, aby uzyskać jak największą wydajność i efektywność. Powierzchnia wymiany ciepła w parowniku jest wykorzystana w maksymalnym stopniu.

Sterownik parownikowy EKC 315A

Regulator ten posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, tj. funkcje: termostatu, sterowania wtryskiem i alarmów.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi sterownika EKC 315A ﬁrmy Danfoss.

Regulator EKC 315A spełnia jednocześnie zadanie cyfrowego termostatu, sterując otwarciem i zamknięciem zaworu elektromagnetycznego ICFE zależnie od informacji o temperaturze środowiska chłodzonego, pochodzącej z czujnika AKS 21 Æ

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

40 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.1.4: Ciśnieniowe zasilanie parownika za pomocą zaworu sterowanego elektronicznie i zaworu blokowego ICF

Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

À Zawór blokowy ICF wyposażony w:

Zawór odcinający dopływ cieczy

Filtr Zawór rozprężny Zawór odcinający dopływ

do parownika

Á Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Â Parownik Ã Sterownik Ä Czujnik temperatury Å Przetwornik ciśnienia Æ Czujnik temperatury

Do przewodu ssawnego

Ze zbiornika

Ten przykład przedstawia rozwiązanie wykorzystujące zawór blokowy ICF z elektronicznie sterowanym wtryskiem do parownika, bez odszraniania gorącymi parami.

Parownik

Sterownik parownikowy EKC 315A

Regulator ten posiada wszystkie funkcje

sterowania pracą parownika, tj. funkcje:

termostatu, sterowania wtryskiem i alarmów.

Danfoss Tapp_0160_02 10-2012

W zaworze blokowym ICF można zastosować do czterech lub do sześciu różnych elementów automatyki, stanowiących jednocześnie rozwiązanie zwarte i łatwe do montażu.

Wtrysk czynnika jest regulowany za pomocą elektronicznego zaworu rozprężnego ICFA sterowanego przez regulator parownikowy EKC 315A . Sterownik ten mierzy przegrzanie na wylocie z parownika za pośrednictwem przetwornika ciśnienia AKS 33  oraz czujnika temperatury AKS 21  i na tej podstawie decyduje o stopniu otwarcia zaworu ICFA tak, aby utrzymać przegrzanie na optymalnym poziomie.

Rozwiązanie to zapewnia pracę parownika z optymalnym przegrzaniem i w sposób ciągły dostosowuje stopień otwarcia zaworu zasilającego tak, aby uzyskać jak największą wydajność i efektywność. Powierzchnia wymiany ciepła w parowniku jest wykorzystana w maksymalnym stopniu.

Przedstawiony zawór blokowy ICF można również zastąpić tradycyjnym układem zaworowym (zawór odcinający SVA, ﬁltr FA/FIA, elektroniczny zawór dławiący AKVA i zawór odcinający SVA). Sterownik EKC 315A może współpracować z zespołem ICF i tradycyjnym układem zaworowym.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi

sterownika EKC 315A ﬁrmy Danfoss.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.2 Zasilanie pompowe

Przykład zastosowania 5.2.1: Pompowe zasilanie parownika bez odszraniania gorącymi parami

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający dopływ

cieczy

Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã

Ręczny zawór dławiący

Ä Zawór odcinający dopływ

do parownika

Å Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Æ Parownik Ç Termostat cyfrowy È Czujnik temperatury

Regulacja zasilania parownika czynnikiem chłodniczym w układzie pompowym jest prostsza niż w przypadku zasilania ciśnieniowego, ponieważ nie istnieje wymóg ochrony sprężarki przed zassaniem par mokrych.

Z separatora cieczy

Obecność oddzielacza cieczy zapewnia, że do sprężarki traﬁa tylko para sucha. Dlatego parowniki zasilane pompowo wymagają jedynie dwustanowej (ON/OFF) regulacji temperatury środowiska chłodzonego.

Danfoss Tapp_0065_02 10-2012

Do separatora cieczy

Parownik

Dane techniczne

Przykład 5.2.1 przedstawia typowe rozwiązanie pompowego zasilania parownika bez odszraniania gorącymi parami. Może ono być stosowane w przypadku odszraniania naturalnego lub elektrycznego.

była właściwa. Zbyt duży stopień otwarcia prowadzi do częstego otwierania się i zamykania zaworu elektromagnetycznego i w efekcie do jego przyspieszonego zużycia. Z kolei zbyt małe otwarcie spowoduje

niedostatek ciekłego czynnika w parowniku. Temperatura środowiska chłodzonego jest utrzymywana na żądanym poziomie, dzięki pracy cyfrowego termostatu EKC 202 Ç, który otwiera lub zamyka zawór elektromagnetyczny EVRA Â, w zależności od temperatury środowiska ochładzanego, mierzonej czujnikiem PT 1000

Sterownik parownikowy EKC 202

Regulator ten posiada wszystkie funkcje

sterowania pracą parownika, tj. funkcje:

termostatu, sterowania pracą wentylatorów,

odszraniania i alarmów. typu AKS 21 È.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji Strumień cieczy dostarczanej do parownika

obsługi sterownika EKC 202 ﬁrmy Danfoss. zależy od stopnia otwarcia ręcznego zaworu dławiącego REG Ã. Ważne jest, aby jego nastawa

REG

-60 do 150

6 do 65

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

42 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.2.2: Pompowe zasilanie parownika bez odszraniania gorącymi parami, z wykorzystaniem zaworu blokowego ICF

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Zawór blokowy ICF

wyposażony w:

Z separatora cieczy

Zawór odcinający dopływ cieczy Filtr Zawór elektromagnetyczny

Parownik

Zawór ręczny Ręczny zawór dławiący Zawór odcinający dopływ

do parownika

Á Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Â Parownik Ã Termostat cyfrowy Ä Czujnik temperatury

Rozwiązanie 5.2.2 działa na tej samej zasadzie, co układ 5.2.1, wykorzystując zawór blokowy Również i ten układ pompowego zasilania może być wykorzystany w przypadku parowników odszranianych naturalnie lub elektrycznie. W zaworze blokowym ICF można zastosować do sześciu różnych elementów automatyki, stanowiących jednocześnie rozwiązanie zwarte i łatwe do montażu.

Temperatura środowiska chłodzonego jest utrzymywana na żądanym poziomie, dzięki pracy cyfrowego termostatu EKC 202 Ã, który otwiera lub zamyka zawór elektromagnetyczny ICFE osadzony w zaworze blokowym ICF, w zależności od temperatury ośrodka, mierzonej czujnikiem PT 1000 typu AKS 21 Ä.

Strumień cieczy dostarczanej do parownika zależy

ICF.

od stopnia otwarcia ręcznego zaworu dławiącego ICFR. Ważne jest, aby jego nastawa była właściwa. Zbyt duży stopień otwarcia prowadzi do częstego otwierania się i zamykania zaworu elektromagnetycznego i w efekcie do jego przyspieszonego zużycia. Z kolei zbyt małe otwarcie spowoduje niedostatek ciekłego czynnika w parowniku.

Sterownik parownikowy EKC 202

Regulator ten posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, tj. funkcje: termostatu, sterowania pracą wentylatorów, odszraniania i alarmów.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi sterownika EKC 202 ﬁrmy Danfoss.

Danfoss Tapp_0066_02 10-2012

Do separatora cieczy

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Tapp_0155_02 10-2012

app_0156_02

Aplikacja 5.2.3 Wtrysk cieczy do chłodnicy powietrza w układzie zalanym przy użyciu zaworu AKVA/ICFA sterowanego modulowaną szerokości impulsu, z odszranianiem elektrycznym lub przez medium pośrednie

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Zawór odcinający

przewodu cieczowego

Filtr

Zawór dławiący sterowany

elektronicznie

Zawór odcinający dopływ do

parownika

Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Termostat cyfrowy

Czujnik temperatury

Parownik

Zawór blokowy ICF

wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Elektroniczny zawór rozprężny

Zawór odcinający

Z separatora cieczy

W tradycyjnych układach zalanych wtrysk cieczy jest kontrolowany przez termostat, który stale mierzy temperaturę powietrza.

Zawór elektromagnetyczny jest otwierany na kilka minut lub dłużej, do momentu aż temperatura powietrza zrówna się z nastawą. W trakcie wtrysku masa przepływającego czynnika jest stała.

Do separatora cieczy

Parownik

Danfoss T 10-2012

Do separatora cieczy

Parownik

W układzie pompowym oznacza to, że średnie

natężenie przepływu czynnika jest stale

kontrolowane i dostosowywane do zapotrzebowania

Gdy wtryskiwana jest mniejsza ilość czynnika,

spada współczynnik cyrkulacji.

Wskutek tego większa ilość czynnika wyparowuje,

co tworzy pewną ilość gazu w chłodnicy powietrza

Jest to bardzo prosty sposób regulacji temperatury powietrza, ale wahania temperatury wywołane pracą termostatu mogą w niektórych przypadkach powodować niepożądane skutki uboczne, takie

Bezpośrednim tego skutkiem jest niższa średnia

temperatura powierzchni roboczej chłodnicy

powietrza, co daje niższą wartość ∆T pomiędzy

czynnikiem chłodniczym a powietrzem. jak osuszanie lub niedokładna regulacja.

Takie podejście do zagadnienia wtrysku cieczy Zamiast wtrysku okresowego, jak to opisano powyżej, można również stale dostosowywać natężenie wtrysku cieczy do bieżącego zapotrzebowania. Można to zrealizować

w układach pompowych jest bardzo uniwersalne.

Można dokładnie kontrolować ilość wtryskiwanej

cieczy, co zwiększa precyzję działania i sprawność

energetyczną układu. przy użyciu zaworu AKVA Â lub zaworu ICF È z modułem rozprężnym ICFA.

Więcej szczegółowych informacji można znaleźć

w instrukcji obsługi sterownika AK-CC 450 ﬁrmy Temperatura powietrza jest stale mierzona

Danfoss. i porównywana z wartością odniesienia. Gdy temperatura powietrza osiąga wartość nastawy, zmniejszane jest otwarcie zaworu AKVA Â

. To zmniejsza stopień otwarcia w trakcie cyklu, co skutkuje mniejszą wydajnością. Czas trwania cyklu można ustawiać w przedziale od 30 do 900 s.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

44 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.3 Odszranianie gorącymi parami przy ciśnieniowym zasilaniu parownika

Jeżeli temperatura parowania czynnika chłodniczego w chłodnicy powietrza jest niższa niż 0°C, to na powierzchni wymiany ciepła tworzy się szron, którego grubość wzrasta z upływem czasu. Narastanie szronu prowadzi do pogorszenia wydajności chłodnicy, z uwagi na spadek współczynnika przenikania ciepła oraz jednoczesne blokowanie przepływu powietrza przez blok lamelowy. Z tego powodu, chłodnice powietrza muszą być regularnie odszraniane, aby ich wydajność utrzymywała się na pożądanym poziomie.

W przemysłowych instalacjach chłodniczych wykorzystuje się powszechnie następujące metody odtajania:

Odszranianie naturalne Odszranianie elektryczne Odszranianie gorącymi parami czynnika

Odszranianie naturalne polega na odcięciu dopływu czynnika chłodniczego do parownika i utrzymywaniu w ruchu wentylatorów chłodnicy. Metoda ta nadaje się jedynie do komór o temperaturze powyżej 0°C. Czas odszraniania jest w tym przypadku długi.

Odszranianie elektryczne realizuje się przez odcięcie dopływu czynnika do parownika i zatrzymanie wentylatorów oraz włączenie grzałek elektrycznych umieszczonych w bloku lamelowym chłodnicy. Wykorzystanie przekaźnika czasowego, bądź także termostatu końca odtajania umożliwia zakończenie procesu odszraniania, gdy powierzchnia chłodnicy będzie już całkowicie wolna od szronu. Rozwiązanie to jest łatwe do realizacji i charakteryzuje się niskim kosztem inwestycyjnym, jednak koszt eksploatacji (z tytułu zużycia energii elektrycznej) jest zdecydowanie wyższy niż w przypadku innych metod.

Odszranianie gorącymi parami polega na doprowadzeniu ich do parownika i wyłączeniu wentylatorów. Sposób ten wymaga bardziej rozbudowanego układu automatyki, lecz charakteryzuje się najniższym średnim kosztem eksploatacji. Ponadto, pozytywnym skutkiem wprowadzenia do parownika gorącej pary jest usunięcie z niego oleju. W celu zapewnienia odpowiedniej ilości gorących par czynnika chłodniczego, to rozwiązanie może być stosowane w układach chłodniczych z co najmniej trzema parownikami. Ilość par czynnika z co najmniej dwóch parowników pozwoli prawidłowo odszronić trzeci.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.3.1: Parownik zasilany ciśnieniowo, z odszranianiem gorącymi parami

Do zbiornika

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Przewód cieczowy

Zawór odcinający

Do skraplacza

Sprężarka

Do pozostałych parowników

Z pozostałych parowników

Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny Ã Zawór rozprężny Ä

Zawór odcinający

Ze zbiornika

Przewód ssawny

Zawór odcinający

Æ Dwukrokowy zawór

Danfoss Tapp_0067_02 10-2012

elektromagnetyczny

Zawór odcinający

Przewód gorących par

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający

Zawór zwrotny

Przewód tłoczny

Zawór zwrotno-odcinający

w przewodzie tłocznym

Regulator różnicy ciśnień Sterownik

Czujniki temperatury Czujniki temperatury Czujniki temperatury Zawór zwrotny

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zamieszczony przykład przedstawia parownik zasilany ciśnieniowo, wyposażony w układ odszraniania gorącymi parami czynnika chłodniczego. Prezentowana metoda nie cieszy się wielką popularnością, a w instalacjach amoniakalnych jest jeszcze rzadziej spotykana niż w układach z czynnikami ﬂuorowcopochodnymi.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny EVRAT Â w rurociągu cieczowym jest otwarty. Regulację zasilania parownika

czynnikiem chłodniczym zapewnia elektronicznie sterowany zawór rozprężny AKVA Ã.

Zawór elektromagnetyczny GPLX Æ w przewodzie ssawnym jest otwarty, a zawór odszraniania ICS z elektromagnetycznym zaworem pilotowym EVM jest zamknięty. Zawór zwrotny NRVA zapobiega tworzeniu się szronu na tacy ociekowej.

Elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM utrzymuje zawór serwotłokowy ICS w pozycji otwartej.

Tryb odtajania

Po rozpoczęciu odszraniania, zawór EVRAT Â się, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika z chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika.

Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór GPLX zaczyna się zamykać. Zawory GPLX Æ w położeniu otwartym przez ciśnienie gorących par. W konsekwencji występuje zjawisko wykraplania się cieczy wewnątrz serwomechanizmu, która podczas zamykania zaworu musi zostać usunieta z serwomechanizmu.

Pełne zamknięcie następuje po pewnym czasie, ponieważ skroplona ciecz jest wypychana pod siłą sprężyny. Dokładny czas zamknięcia zaworu jest uzależniony od tempratury, ciśnienia, rodzaju czynnika i wielkości zaworu

są utrzymywane

zamyka

Z tego względu nie można określić dokładnego czasu zamykania zaworów, ale ogólna zasada jest taka, że niższe ciśnienia skutkują dłuższymi czasami zamykania GPLX.

W przypadku zastosowania w parownikach odszraniania gorącymi parami niezwykle ważne jest, aby wziąć pod uwagę czasy zamykania zaworów.

Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy zawór ICS zostaje otwarty przez elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM, co umożliwia dopływ gorącej pary czynnika do parownika.

Podczas odtajania elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM zaworu serwotłokowego ICS zostaje zamknięty dzięki czemu zawór ICS jest sterowany przez zawór pilotowy stałej różnicy ciśnień CVPP. Wskutek tego zawór ICS utrzymuje różnicę ciśnień ∆p pomiędzy ciśnieniem gorącej pary a ciśnieniem w zbiorniku. Różnica ta jest konieczna, aby ciecz powstała w parowniku podczas odszraniania była usuwana do przewodu cieczowego za pośrednictwem zaworu zwrotnego NRVA .

Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem AKS 21 ) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu ICS , otwarcie elektromagnetycznego zaworu pilotowego EVM na zaworze ICS oraz otwarcie zaworu elektromagnetycznego GPLX Æ.

Z uwagi na dużą różnicę ciśnień panujących w parowniku i w przewodzie ssawnym, niezbędne jest zainstalowanie dwukrokowego zaworu elektromagnetycznego, takiego jak GPLX lub ICLX ﬁrmy Danfoss. Dopóki ta różnica ciśnień jest wysoka, zawór GPLX/ICLX otwiera się na 10% swojej maksymalnej wydajności, co pozwala na wyrównanie się ciśnień po obu stronach zaworu przed jego zupełnym otwarciem, dzięki czemu zapewniona będzie płynna praca i nie nastąpi zalanie przewodu ssawnego.

Gdy zawór GPLX otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu EVRAT Â i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

46 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Parownik

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Danfoss Tapp_0157_02 10-2012

Przykład zastosowania 5.3.2: Wtrysk cieczy do chłodnicy powietrza w układzie zalanym przy użyciu zaworu AKVA sterowanego modulacją szerokości impulsu, z odszranianiem gorącą parą.

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Zawór blokowy ICF

wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Elektroniczny zawór

rozprężny Zawór zwrotny Króciec do spawania Zawór odcinający

Regulator ciśnienia

Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Termostat cyfrowy

Czujnik temperatury

Parownik

Zawór blokowy ICF

wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Elektroniczny zawór

rozprężny

Zawór odcinający

Z separatora cieczy

Gorący gaz

Przykład 5.3.2 pokazuje pompowy układ zasilania parownika i odszraniania gorącymi parami, oparty o zawory blokowe ICF. W zaworze blokowym ICF można zastosować do lub do sześciu różnych elementów automatyki, co stanowi

Tryb chłodzenia

Moduł rozprężny ICFA wchodzący w skład zespołu ICF  stale dostosowuje wtrysk cieczy do bieżącego zapotrzebowania. Zawór silnikowy ICM  w przewodzie ssawnym znajduje się w pozycji otwartej, a elektromagnetyczny zawór odszraniania ICFE w zaworze blokowym ICF  jest w położeniu zamkniętym.

Tryb odtajania

Z rozpoczęciem procesu odszraniania, zawór rozprężny ICFA w zaworze blokowym ICF  zostaje zamknięty, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika. Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór ICM zamyka się. Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF  zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary do parownika.

łatwy do montażu zespół sterujący.

czterech

Parownik

Gdy temperatura parownika osiągnie nastawioną wartość lub gdy zegar odszraniania zakończy odliczanie, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICFE w zaworze blokowym ICF  oraz otwarcie z niewielką zwłoką zaworu silnikowego ICM .

Z uwagi na dużą różnicę ciśnień panujących w parowniku i w przewodzie ssawnym, konieczne j

est powolne upuszczanie ciśnienia, tak aby ciśnieni wyrównało się przed całkowitym otwarciem, dzięki czemu zapewniona będzie płynna praca i nie nastąpi zalanie przewodu ssawnego.

Zaletą wykorzystania zaworu silnikowego ICM  jest możliwość wyrównania ciśnienia odszraniania poprzez powolne otwieranie zaworu. Opłacalnym sposobem realizacji tego założenia jest użycie trybu dwustanowego zaworu ICM (ON/OFF) i wybranie bardzo niskiej prędkości. Można to również osiągnąć, korzystając z trybu modulacji i pozostawiając stopień oraz prędkość otwarcia całkowicie pod kontrolą sterownika PLC.

Gdy zawór ICM otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICFA w zaworze blokowym ICF  i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

Do separatora cieczy

W trakcie cyklu odszraniania skroplona gorąca para z parownika jest wtryskiwana na stronę niskiego ciśnienia. Ciśnienie odszraniania jest regulowane przez zawór ICS i CVP. .

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Dane techniczne

Zawór serwotłokowy ICS

Materiał Korpus: stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury

-60 do 120

medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 150 Wydajność nominalna* [kW] W przewodzie gorących par: 20 do 4000

W przewodzie cieczowym, bez zmiany fazy: 55 do 11 300

* Warunki: R717, T

= 30°C, P

ciecz

= 12 bar, ∆P = 0,2 bar, T

tłocz.

= 80°C, Te = -10°C, krotność cyrkulacji = 4

tłocz.

Elektromagnetyczny zawór dwustopniowy GPLX Elektromagnetyczny zawór dwustopniowy ICLX

Materiał Korpus: stal niskotemperaturowa Korpus: żeliwo niskotemperaturowe Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne

czynniki, w tym R717.

Zakres temperatury

-60 do 150 -60 do 120

Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717.

medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 52 Średnica nominalna DN [mm] 80 do 150 32 do 150 Wydajność nominalna* [kW] Przewód ssawny, para sucha: 442 do 1910

Przewód ssawny, para mokra: 279 do 1205

* Warunki dla R717, ∆P = 0,05 bar, Te = -10°C, T

= 30°C, krotność cyrkulacji = 4

ciecz

Przewód ssawny, para sucha: 76 do 1299 Przewód ssawny, para mokra: 48 do 820

Zawór zwrotny NRVA

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 Zakres temperatury

-50 do 140

medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Średnica nominalna DN [mm] 15 do 65 Wydajność nominalna* [kW] W przewodzie cieczowym, bez zmiany fazy: 160,7 do 2411

* Warunki: R717, ∆P = 0,2 bar, Te = -10°C, krotność cyrkulacji = 4

Filtr FIA

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 Zakres temperatury

-60 do 150

medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 15 do 200 Wkładka ﬁltrująca siatka 100/150/250/500 ze stali nierdzewnej

Zawór silnikowy ICM w roli zaworu regulacyjnego

Materiał Korpus: stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury

-60 do 120

medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 150 Wydajność nominalna* [kW] W przewodzie gorących par: 2,3 do 4230

Przewód ssawny, para mokra: 0,85 do 1570

* Warunki: R717, T

= 30°C, P

ciecz

= 12 bar, ∆P = 0,2 bar, T

tłocz.

= 80°C, Te = -10°C, krotność cyrkulacji = 4

tłocz.

48 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.3.3: Parownik zasilany ciśnieniowo, z odszranianiem gorącymi parami z wykorzystaniem zaworów blokowych ICF

Do zbiornika

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej

Do skraplacza

pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Zespół ICF w przewodzie cieczowym wyposażony w:

Sprężarka

Z pozostałych parowników

Do pozostałych parowników

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny

Ze zbiornika

Parownik

Zawór ręczny Zawór rozprężny ICM Zawór odcinający

Danfoss Tapp_0068_02 10-2012

Á Zawór odcinający Â Dwukrokowy zawór

elektromagnetyczny

Zawór odcinający

Ä Zespół ICF w przewodzie

gorących par wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający

Å Zawór zwrotny Æ Zawór zwrotny Ç Zawór zwrotno-odcinający

w przewodzie tłocznym

È Regulator różnicy ciśnień

Sterownik

Regulator przegrzania Czujniki temperatury Czujniki temperatury Czujniki temperatury Czujniki temperatury Przetwornik ciśnienia

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykład 5.3.3 przedstawia parownik zasilany ciśnieniowo, wyposażony w układ odszraniania gorącymi parami czynnika chłodniczego, oparty o zawory blokowe ICF.

W zaworze blokowym ICF można zastosować do czterech lub do sześciu różnych elementów automatyki, stanowiących jednocześnie rozwiązanie zwarte i łatwe do instalacji.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny ICFE zamontowany w zaworze blokowym ICF À w przewodzie cieczowym pozostaje otwarty. Regulację zasilania parownika chłodniczym zapewnia zawór silnikowy ICM w tym samym zaworze blokowym ICF À.

Zawór elektromagnetyczny GPLX Â w przewodzie ssawnym jest otwarty, a elektromagnetyczny zawó ICFE w zaworze blokowym ICF Ä jest zamknięty.

Elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM utrzymuje zawór serwotłokowy ICS È w pozycji otwartej.

Tryb odtajania

Po rozpoczęciu procesu odszraniania, zawór ICFE w zaworze blokowym ICF À zamyka się, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika.

Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór GPLX zaczyna się zamykać. Zawóry GPLX Â w położeniu otwartym przez ciśnienie gorących par. W konsekwencji występuje zjawisko wykraplania się cieczy wewnątrz serwomechanizmu, która podczas zaworu musi zostać usunięta z serwomechanizmu

Pełne zamknięcie następuje po pewnym czasie, ponieważ skroplona ciecz jest wypychana pod siłą sprężyny. Dokładny czas zamknięcia zaworu jest uzależniony od temperatury, ciśnienia, rodzaju czynnika i wielkości zaworu.

czynnikiem

r odszraniania

są utrzymywane

zamykania

Z tego względu nie można określić dokładnego czasu zamykania zaworów, ale ogólna zasada jest niższe ciśnienia skutkują dłuższymi czasami W przypadku zastosowania w parownikach odszraniania gorącą parą niezwykle ważne jest, aby wziąć pod uwagę czasy zamykania.

Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF Ä zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary do parownika.

Podczas odtajania elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM zaworu serwotłokowego ICS È zostaje zamknięty, dzięki czemu zawór ICS È jest sterowany przez zawór pilotowy stałej różnicy ciśnień CVPP. Wskutek tego zawór ICS È ciśnieniem gorącej pary a ciśnieniem w zbiorniku. Różnica ta jest konieczna, aby ciecz powstała w parowniku ze skroplenia par czynnika podczas odszraniania była usuwana do przewodu cieczowego za pośrednictwem zaworu zwrotnego NRVA Æ.

Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem AKS 21 ) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICFE w zaworze blokowym ICF Ä, otwarcie elektromagnetycznego na zaworze serwotłokowym ICS È oraz otwarcie zaworu elektromagnetycznego

Z uwagi na dużą różnicę ciśnień panujących w parowniku i w przewodzie ssawnym, niezbędne jest zainstalowanie dwukrokowego zaworu elektromagnetycznego, takiego jak GPLX Â lub ICLX ﬁrmy Danfoss. Dopóki ta różnica ciśnień jest wysoka, zawór GPLX Â/ICLX otwiera się na 10% swojej maksymalnej wydajności, co pozwala na wyrównanie się ciśnień po obu stronach zaworu przed jego zupełnym otwarciem, dzięki czemu zapewniona będzie płynna praca i nie nastąpi zalanie przewodu ssawnego.

Gdy już zawór GPLX Â otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICFE w zaworze blokowym ICF À i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

utrzymuje różnicę ciśnień ∆p pomiędzy

zaworu pilotowego EVM

GPLXÂ.

zamykania.

taka, że

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10-2012

Przykład zastosowania 5.3.4: Parownik zasilany ciśnieniowo, z odszranianiem gorącymi parami, z wykorzystaniem zaworów ICF/ ICM, bez połączeń kołnierzowych

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem

Do zbiornika

Do skraplacza

Sprężarka

Z pozostałych parowników

Do pozostałych parowników

Sterownik

À Zespół ICF w przewodzie

cieczowym wyposażony w:

Parownik

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór ręczny Zawór rozprężny ICM Zawór odcinający

Zawór odcinający

Â Regulator ciśnienia

(zawór silnikowy)

Zawór odcinający

Ä Zespół ICF w przewodzie

gorących par wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający

Å Zawór zwrotny Æ Zawór zwrotny Ç

Zawór zwrotno-odcinający

È Regulator różnicy ciśnień

Sterownik

Regulator przegrzania Czujniki temperatury Czujniki temperatury Czujniki temperatury Czujniki temperatury Przetwornik ciśnienia

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

50 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Danfoss Tapp_0158_02

Przykład 5.3.3 przedstawia parownik zasilany ciśnieniowo, wyposażony w układ odszraniania gorącymi parami czynnika chłodniczego, oparty o zawory blokowe ICF.

W zaworze blokowym ICF można zastosować do

czterech lub do sześciu różnych elementów automatyki sterujący.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny ICFE zamontowany w zaworze blokowym ICF  w przewodzie cieczowym pozostaje otwarty. Regulację zasilania parownika czynnikiem chłodniczym zapewnia zawór silnikowy ICM w zaworze blokowym ICF .

Zawór silnikowy ICM  w przewodzie ssawnym znajduje się w pozycji otwartej, a zawór elektromagnetyczny odszraniania ICFE w zaworze blokowym ICF  jest w położeniu zamkniętym.

Elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM utrzymuje zawór serwotłokowy ICS  w pozycji otwartej.

Tryb odtajania

Po rozpoczęciu procesu odszraniania, zawór ICFE w zaworze blokowym ICF  zamyka się, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika.

Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór ICM  zamyka się.

Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy elektromagnetyczny zawór ICFE w zaworze blokowym ICF  zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary do parownika.

, co stanow

Ze zbiornika

i łatwy do montaży zespół

Podczas odtajania elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM zaworu serwotłokowego ICS  zostaje zamknięty, dzięki czemu zawór ICS  jest sterowany przez zawór pilotowy stałej różnicy ciśnień CVPP. Wskutek tego zawór ICS  utrzymuje różnicę ciśnień ∆p pomiędzy ciśnieniem gorącej pary a ciśnieniem w zbiorniku.

Różnica ta jest konieczna, aby ciecz powstała w parowniku ze skroplenia par czynnika podczas odszraniania była usuwana do przewodu cieczowego za pośrednictwem zaworu zwrotnego SCA .

Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem AKS 21) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICFE w zaworze blokowym ICF , otwarcie elektromagnetycznego zaworu pilotowego EVM na zaworze serwotłokowym ICS  oraz otwarcie zaworu silnikowego ICM .

Z uwagi na dużą różnicę ciśnień panujących w parowniku i w przewodzie ssawnym, konieczne jest powolne upuszczanie ciśnienia, tak aby ciśnienie wyrównało się przed całkowitym otwarciem, dzięki czemu zapewniona będzie płynna praca i nie nastąpi zalanie przewodu ssawnego.

Zaletą wykorzystania zaworu silnikowego ICM  jest możliwość wyrównania ciśnienia odszraniania poprzez powolne otwieranie zaworu. Opłacalnym sposobem realizacji tego założenia jest użycie trybu dwustanowego zaworu ICM (ON/OFF) i wybranie bardzo małej prędkości, ale można to również osiągnąć, korzystając z trybu modulacji i pozostawiając stopień oraz prędkość otwarcia całkowicie pod kontrolą sterownika PLC.

Gdy zawór ICM  otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICFE w zaworze blokowym ICF  i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.4 Odszranianie gorącymi parami chłodnic powietrza

Danfoss Tapp_0069_02 10-2012

zasilanych pompowo

Przykład zastosowania 5.4.1: Parownik zasilany pompowo, z odszranianiem gorącymi parami

Do separatora cieczy

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Z separatora cieczy

Przewód cieczowy

Zawór odcinający

Á Filtr Â Zawór elektromagnetyczny

Z przewodu tłocznego

Parownik

Ã Zawór zwrotny Ä

Ręczny zawór dławiący

Zawór odcinający

Przewód ssawny

Zawór odcinający

Ç Dwukrokowy zawór

elektromagnetyczny

È Zawór odcinający

w przewodzie ssawnym

Przewód gorących par

Zawór odcinający

Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający Zawór zwrotny

Przewód wyrównawczy

Zawór upustowy

Elementy sterujące

Sterownik Czujnik temperatury Czujnik temperatury Czujnik temperatury

Dane techniczne

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykład 5.4.1 pokazuje typowy pompowy układ zasilania parownika z odszranianiem gorącymi parami.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny ICS Â w przewodzie cieczowym jest otwarty. Regulację zasilania parownika czynnikiem chłodniczym zapewnia ręczny zawór regulacyjny REG Ä.

Zawór elektromagnetyczny GPLX Ç w przewodzie ssawnym jest otwarty, a elektromagnetyczny zawór odszraniania ICS jest zamknięty.

Tryb odtajania

Po rozpoczęciu procesu odszraniania, zawór ICS Â zamyka się, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika.

Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór GPLX zaczyna się zamykać. Zawory GPLX  są utrzymywane w położeniu otwartym przez ciśnienie gorących par. W konsekwencji występuje zjawisko wykraplania się cieczy wewnątrz serwomechanizmu, która podczas zamykania zaworu musi zostać usunięta z serwomechanizmu

Z tego względu nie można określić dokładnego czasu zamykania zaworów, ale ogólna zasada jest taka, że niższe ciśnienia skutkują dłuższymi czasami zamykania W przypadku zastosowania w parownikach odszraniania gorącą parą niezwykle ważne jest, aby wziąć pod uwagę czasy zamykania.

Zawór upustowy OFV

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 Zakres temperatury medium [°C] -50 do 150 Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Średnica nominalna DN [mm] 20/25 Zakres różnicy ciśnienia otwarcia [bar] 2 do 8

Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy zawór elektromagnetyczny ICS zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary czynnika do chłodnicy.

Podczas odszraniania następuje automatyczne otwarcie zaworu upustowego OFV pod wpływem różnicy ciśnień. Zawór ten odprowadza skropliny powstałe w parowniku podczas odtajania do przewodu pary mokrej. Zawór OFV można zastąpić regulatorem ciśnienia ICS+CVP (w zależności od wydajności), bądź zaworem pływakowym wysokiego ciśnienia SV1/3, który odprowadza ciecz na stronę niskociśnieniową.

Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem

AKS 21 ) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICS oraz otwarcie dwukrokowego zaworu elektromagnetycznego GPLX Ç.

Gdy już zawór GPLX otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICS Â i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

Zawór ICLX ma tę samą funkcję (dwukrokowy zawór elektromagnetyczny) co zawór GPLX. Dopóki ta różnica ciśnień jest wysoka, zawór GPLX/ICLX otwiera się na 10% swojej maksymalnej wydajności, co pozwala na wyrównanie się ciśnień po obu stronach zaworu przed jego zupełnym otwarciem, dzięki czemu zapewniona będzie płynna praca i nie nastąpi zalanie przewodu ssawnego.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.4.2: Parownik zasilany pompowo, odszraniany gorącymi parami,

Danfoss Tapp_0070_02 10-2012

układ z zaworem blokowym ICF oraz zaworem pływakowym SV 1/3

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary

Do separatora cieczy

Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Zespół ICF w przewodzie

cieczowym wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr

Z separatora cieczy

Zawór elektromagnetyczny Zawór zwrotny Ręczny zawór dławiący Zawór odcinający

Zawór odcinający

Â Dwukrokowy zawór

Z przewodu tłocznego

Parownik

elektromagnetyczny

Zawór odcinający

Ä Zespół ICF w przewodzie

gorących par wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający

Å Zawór zwrotny Æ Zawór pływakowy Ç Sterownik È Czujniki temperatury

Czujniki temperatury Czujniki temperatury

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

52 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykład 5.4.2 pokazuje pompowy układ zasilania parownika i odszraniania gorącymi parami, oparty o zawory blokowe ICF oraz zawór pływakowy SV 1/3.

W zaworze blokowym ICF można zastosować do czterech lub do sześciu różnych elementów automatyki stanowiących do montażu.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny ICFE zamontowany w zaworze jest otwarty. Zasilanie cieczą parownika jest regulowane ręcznym zaworem

Zawór elektromagnetyczny GPLX Â w przewodzie ssawnym znajduje się w pozycji otwartej, a elektromagnetyczny zawór odszraniania ICFE w zaworze blokowym ICF Ä jest w położeniu zamkniętym

Tryb odtajania

Z rozpoczęciem procesu odszraniania, zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF À zostaje zamknięty, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika.

Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór GPLX zamyka się. Zawory GPLX Â otwartym przez ciśnienie gorących par.

W konsekwencji występuje zjawisko wykraplania się cieczy wewnątrz serwomechanizmu, która podczas zamykania zaworu musi zostać usunięta z serwomechanizmu.

Z tego względu nie można określić dokładnego czasu zamykania zaworów, ale ogólna zasada jest taka, że niższe ciśnienia skutkują dłuższymi czasami zamykania

jednocześnie rozwiązanie zwarte i łatwe

blokowym ICF À w przewodzie cieczowym

ICFR w zaworze blokowym ICF À.

są utrzymywane w położeniu

W przypadku zastosowania w parownikach odszraniania gorącą parą niezwykle ważne jest, aby wziąć pod uwagę czasy zamykania.

Dalsza zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna,

aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika Dopiero wtedy zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF Ä zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary do parownika.

W trakcie cyklu odszraniania skroplona gorąca para z parownika jest odprowadzana na stronę niskiego ciśnienia. Odprowadzenie jest regulowany przez wysokociśnieniowy zawór pływakowy SV 1 lub 3 Æ w połączeniu z wewnętrznym zestawem specjalnym. W odróżnieniu od zaworu upustowego OFV z przykładu

5.4.1, zawór pływakowy reguluje odprowadzanie cieczy w zależności od jej poziomu w komorze pływakowej.

Wykorzystanie zaworu pływakowego zapewnia, że do przewodu pary mokrej przedostaje się tylko ciecz, co podnosi efektywność układu. Ponadto, konstrukcja zaworu pływakowego zapewnia bardzo stabilną regulację.

Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem AKS 21 ) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICFE w zaworze blokowym ICF Ä oraz otwarcie z niewielką zwłoką zaworu elektromagnetycznego GPLX Â.

Gdy już zawór GPLX otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICFE w zaworze blokowym ICF À i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

ssawnego.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

app_0159_02

Przykład zastosowania 5.4.3: Parownik zasilany pompowo, odszraniany gorącymi parami, bez połączeń kołnierzowych, układ z zaworem blokowym ICF oraz z zaworem ICS i CVP

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Zespół ICF w przewodzie cieczowym wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór zwrotny Ręczny zawór dławiący Zawór odcinający

Zawór odcinający

Â Regulator ciśnienia (zawór

silnikowy)

Zawór odcinający

Ä Zespół ICF w przewodzie

gorących par wyposażony w:

Zawór odcinający Filtr Zawór elektromagnetyczny Zawór odcinający

Å Zawór zwrotny Æ Regulator ciśnienia Ç Sterownik È Czujniki temperatury

Czujniki temperatury Czujniki temperatury

Sterownik

Do separatora cieczy

Z separatora cieczy

Z przewodu tłocznego

Przykład 5.4.3 pokazuje pompowy układ zasilania parownika i odszraniania gorącymi parami, oparty o zawory blokowe ICF.

W zaworze blokowym ICF można zastosować do czterech lub do sześciu różnych elementów automatyki, co stanowi łatwy do instalacji zespół sterujący.

Tryb chłodzenia

Zawór elektromagnetyczny ICFE zamontowany w zaworze blokowym ICF  jest otwarty. Wtrysk cieczy do parownika jest regulowany zaworem ręcznym ICFR w zaworze blokowym ICF .

Zawór silnikowy ICM  w przewodzie ssawnym znajduje się w pozycji otwartej, a elektromagnetyczny zawór odszraniania ICFE w zaworze blokowym ICF  jest w położeniu zamkniętym.

Tryb odtajania

Z rozpoczęciem procesu odszraniania, zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF  zostaje zamknięty, odcinając dopływ cieczy. W celu odparowania ciekłego czynnika obecnego w chłodnicy, wentylatory pozostają w ruchu przez 120 do 600 sekund, w zależności od wielkości parownika. Wentylatory zostają zatrzymane, a zawór ICM zamyka się. Zwłoka 10 do 20 sekund jest konieczna, aby resztki cieczy spłynęły do dolnej części parownika. Dopiero wtedy zawór elektromagnetyczny ICFE w zaworze blokowym ICF  zostaje otwarty, co umożliwia dopływ gorącej pary do parownika.

Danfoss T 10-2012

Parownik

W trakcie cyklu odszraniania skroplona gorąca para z parownika jest odprowadzana na stronę niskiego ciśnienia. Ciśnienie odszraniania jest regulowane przez zespół ICS+CVP . Gdy temperatura parownika (mierzona czujnikiem AKS 21) osiągnie nastawioną wartość, proces odtajania zostanie zakończony przez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego ICFE w zaworze blokowym ICF  oraz otwarcie z niewielką zwłoką zaworu silnikowego ICM .

Zaletą wykorzystania zaworu silnikowego ICM  jest możliwość wyrównania ciśnienia odszraniania poprzez powolne otwieranie zaworu. Opłacalnym sposobem realizacji tego założenia jest użycie trybu dwustanowego zaworu ICM (ON/OFF) i wybranie bardzo małej prędkości. Można to również osiągnąć korzystając z trybu modulacji i pozostawiając stopień oraz prędkość otwarcia całkowicie pod kontrolą sterownika PLC.

Gdy zawór ICM otworzy się całkowicie, następuje otwarcie zaworu ICFE w zaworze blokowym ICF  i przywrócenie trybu chłodzenia. Wentylatory są uruchamiane z pewnym opóźnieniem, aby pozostałe na chłodnicy krople wody przymarzły do powierzchni parownika.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.5 Parowniki ze zmienną temperaturą wrzenia

Przykład zastosowania 5.5.1: Regulacja ciśnienia parowania dla dwóch różnych nastaw

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór regulacji ciśnienia Á Zawór pilotowy stałego

ciśnienia

Â Zawór pilotowy stałego

ciśnienia

Ã Elektromagnetyczny zawór

pilotowy

W przemyśle przetwórczym często się zdarza, że dany parownik w różnych okresach ma pracować ze zróżnicowanymi temperaturami.

W przypadku, gdy parownik ma mieć możliwość pracy w dwóch różnych temperaturach, zastosowanie znajduje zawór serwotłokowy ICS wyposażony w dwa zawory pilotowe stałego ciśnienia.

Do separatora cieczy

Z separatora cieczy

Parownik

Danfoss Tapp_0071_02 10-2012

Rysunek 5.5.1 pokazuje układ regulacji ciśnienia parowania o dwóch różnych nastawach. Rozwiązanie to może być wykorzystane w przypadku parowników zasilanych zarówno ciśnieniowo, jak i pompowo, niezależnie od sposobu odszraniania.

W gnieździe S1 zaworu serwotłokowego ICS znajduje się normalnie zamknięty elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM. W pozostałych dwóch gniazdach (S2 i P) zainstalowano pilotowe zawory stałego ciśnienia CVP.

Zawór pilotowy CVP w gnieździe S2 nastawiony jest na niższe ciśnienie parowania, podczas gdy zawór CVP w gnieździe P posiada nastawę o wyższej wartości.

Gdy na cewkę zaworu elektromagnetycznego w gnieździe S1 podawane jest napięcie elektryczne, ciśnienie w parowniku reguluje zawór CVP w gnieździe S1. W przeciwnym przypadku, funkcję tę przejmuje zawór pilotowy CVP zainstalowany w gnieździe P.

Przykład:

Temperatura wylotowa powietrza Temperatura parowania -2°C +2°C Wylotowa różnica temperatur Czynnik chłodniczy R717 R717 Ciśnienie parowania 3,0 bar 3,6 bar

I II

+3°C +8°C

5K 6K

S2: zawór pilotowy CVP nastawiony na 3,0 bar, P: zawór pilotowy CVP nastawiony na 3,6 bar.

I: Zawór pilotowy EVM otwiera się. Ciśnienie parowania jest regulowane

zaworem w gnieździe S2: CVP. II: Zawór pilotowy EVM zamyka się. Ciśnienie parowania jest regulowane

zaworem w gnieździe P: CVP.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

54 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.6 Regulacja temperatury medium chłodzonego

Przykład zastosowania 5.6.1: Regulacja temperatury medium ochładzanego z wykorzystaniem zaworu serwotłokowego ICS

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór regulacji ciśnienia Á Zawór pilotowy stałego

ciśnienia

Â Zawór pilotowy sterowany

elektronicznie

Ã Korek zaślepiający Ä Sterownik Å Zawór elektromagnetyczny

z ﬁltrem

Æ Czujnik temperatury

Instalacje chłodnicze, wobec których stawia się rygorystyczne wymagania w zakresie regulacji temperatury medium ochładzanego wymagają odpowiednich rozwiązań układów automatyki. Takimi obiektami są na przykład:

Komory chłodnicze dla owoców i produktów żywnościowych

Pomieszczenia technologiczne w przemyśle spożywczym

Zakłady przetwórstwa substancji ciekłych

Do separatora cieczy

Z separatora cieczy

Parownik

Danfoss Tapp_0072_02 09-2013

Przykład 5.6.1 przedstawia układ dokładnej regulacji temperatury medium chłodzonego. Układ ten zapobiega ponadto zamrożeniu produktu, dzięki nie dopuszczaniu do zbyt dużego spadku ciśnienia parowania.

Rozwiązanie to znajduje zastosowanie zarówno w przypadku ciśnieniowego, jak i pompowego zasilania parownika, przy dowolnym sposobie odszraniania.

W gnieździe S2 zaworu ICS 3 zamontowano zawór CVQ, sterowany przez regulator temperatury EKC 361. W gniazdo S1 zamontowano zawór CVP. Gniazdo P zaślepiają elementy A+B.

Nastawa zaworu CVP odpowiada najniższemu dozwolonemu ciśnieniu parowania.

Sterownik EKC 361 reguluje temperaturę medium ochładzanego, zmieniając stopień otwarcia

zaworu pilotowego CVQ, a przez to dostosowując ciśnienie parowania do bieżącego obciążenia cieplnego i wymaganej temperatury medium chłodzonego.

Prezentowany układ zapewnia utrzymywanie zadanej temperatury z dokładnością +/-0,25°C. Jeśli temperatura medium chłodzonego spadnie poniżej tego przedziału, sterownik EKC zamknie zawór elektromagnetyczny w przewodzie cieczowym.

Regulator temperatury EKC 361 posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, włącznie z funkcjami termostatu i alarmów.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi sterownika EKC 361.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 5.6.2: Regulacja temperatury medium ochładzanego z wykorzystaniem zaworu bezpośredniego działania

Do separatora cieczy

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Z separatora

À Regulator ciśnienia

cieczy

(zawór silnikowy)

Á Sterownik Â Zawór elektromagnetyczny

z ﬁltrem

Parownik

Danfoss Tapp_0073_02 10-2012

Przykład przedstawia układ dokładnej i płynnej regulacji temperatury medium chłodzonego.

Rozwiązanie to znajduje zastosowanie zarówno w przypadku ciśnieniowego, jak i pompowego zasilania parownika, przy dowolnym sposobie odszraniania.

W układzie wykorzystano zawór silnikowy typu ICM, sterowany regulatorem temperatury EKC 361.

Sterownik EKC 361 reguluje temperaturę medium ochładzanego, zmieniając stopień otwarcia zaworu silnikowego ICM, a tym samym dostosowując ciśnienie parowania do bieżącego obciążenia cieplnego i wymaganej temperatury medium.

Regulator temperatury EKC 361 posiada wszystkie funkcje sterowania pracą parownika, włącznie z funkcjami termostatu i alarmów.

Więcej informacji znajduje się w instrukcji obsługi sterownika EKC 361.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

56 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.7 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Zasilanie ciśnieniowe

Parownik DX, termostatyczny zawór rozprężny TEA, zawór EVRA, sterownik EKC 202

Parownik

Elektronicznie sterowany zawór dławiący ICM / ICF, zawór EVRA, sterownik EKC 315A

Parownik

Zasilanie pompowe

Parownik zasilany pompowo, regulacja rozprężania za pomocą zaworów REG, EVRA i EKC 202

Parownik

Odszranianie gorącymi parami czynnika chłodnic powietrza zasilanych ciśnieniowo

Parownik zasilany ciśnieniowo, odszraniany gorącymi parami

Układy z ciśnieniowym zasilaniem parownika

Układy z pompowym zasilaniem parownika

Układy z ciśnieniowym zasilaniem parownika

Prostota, brak oddzielacza cieczy i układu pompowego.

Optymalne przegrzanie. Szybka reakcja. Możliwość zdalnego sterowania. Szeroki zakres wydajności.

Duża wydajność i efektywność.

Szybkie odszranianie. Lepsze usunięcie oleju zalegającego w parowniku.

Mniejsza wydajność i efektywność niż przy zasilaniu pompowym. Nieodpowiednie dla czynników łatwopalnych.

Nieodpowiednie dla czynników łatwopalnych.

Wahania poziomu cieczy i duża ilość czynnika w układzie.

Nieodpowiednie dla układów o liczbie parowników mniejszej niż 3.

Parownik

Odszranianie gorącymi parami czynnika chłodnic powietrza zasilanych pompowo

Parownik zasilany pompowo, odszraniany gorącymi parami

Parownik

Parownik zasilany pompowo, odszraniany gorącymi parami z wykorzystaniem zaworu SV1/3

Parownik

Układy z pompowym zasilaniem parownika

Szybkie odszranianie. Lepsze usunięcie oleju zalegającego w parowniku.

Szybkie odszranianie. Lepsze usunięcie oleju zalegającego w parowniku. Zawór pływakowy wydajnie i stabilnie reguluje przepływ gorącej pary.

Różne temperatury parowania

Zmiana nastawy ciśnienia parowania z wykorzystaniem zaworów ICS i CVP

Parownik

Regulacja temperatury medium chłodzonego

Regulacja temperatury z wykorzystaniem zaworów ICS, CVQ i CVP

Parownik

Parowniki przeznaczone do pracy w różnych temperaturach

Bardzo dokładna regulacja temperatury, połączona z zabezpieczeniem przed nadmiernym spadkiem ciśnienia parowania. Możliwość pracy z różnymi nastawami temperatury.

Możliwa praca parownika z dwoma różnymi temperaturami parowania.

Zawór CVQ precyzyjnie reguluje temperaturę. Zawór CVP utrzymuje ciśnienie parowania powyżej poziomu minimalnego.

Nieodpowiednie dla układów o liczbie parowników mniejszej niż 3.

Dodatkowy spadek ciśnienia w przewodzie ssawnym.

Regulacja temperatury z wykorzystaniem zaworu silnikowego ICM

Parownik

Bardzo dokładna regulacja temperatury.

Możliwość pracy z różnymi nastawami temperatury.

Zawór ICM kontroluje temperaturę z dużą precyzją poprzez regulację stopnia otwarcia

Maksymalna wydajność dla ICM 150.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

5.8 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

źródłowy AKS 21 RK0YG AKS 33 RD5GH AK VA PD.VA1.B CVP PD.HN0.A CVQ PD.HN0.A EVM PD.HN0.A EKC 202 RS8DZ EKC 315A RS8CS EKC 361 RS8AE EVRA(T ) PD.BM0.B FA PD.FM0.A

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Typ Materiał

źródłowy FIA PD.FN1.A GPLX PD.BO0.A ICF PD.FT1.A ICM PD.HT0.B ICS PD.HS2.A NR VA PD.FK0.A OFV PD.HQ0.A ICLX PD.HS1.A REG PD.KM1.A SV 1-3 PD.GE0.B SVA PD.KD1.A TEA PD.AJ0.A

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy AKS 21 RI14D AKS 32R PI.SB0.A AKS 33 PI.SB0.A AK VA PI.VA1.C /

CVP PI.HN0.C CVQ PI.VH1.A EVM PI.HN0.N EKC 202 RI8JV EKC 361 RI8BF EVRA(T ) PI.BN0.L FA PI.FM0.A

PI.VA1.B

Typ Materiał

źródłowy FIA PI.FN1.A GPLX PI.BO0.A ICF PI.FT0.C ICM 20-65 PI.HT0.A ICM 100-150 PI.HT0.B ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B NR VA PI.FK0.A OFV PI.HX0.B ICLX PI.HS1.A/B REG PI.KM1.A SV 1-3 PI.GE0.C SVA PI.KD1.A TEA PI.AJ0.A

58 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

6. Obieg oleju

6.1 Chłodzenie oleju

Sprężarki w przemysłowych instalacjach chłodniczych są z reguły smarowane olejem, który dzięki pracy pompy olejowej lub pod działaniem różnicy wysokiego i niskiego ciśnienia w układzie, jest doprowadzany do części współpracujących ciernie (łożyska, wirniki, gładź cylindrowa itd.). Aby zapewnić niezawodne i efektywne działanie sprężarki, należy utrzymywać w określonych granicach następujące parametry oleju:

Temperatura oleju. Powinna mieścić się w zakresie podanym przez producenta. Olej powinien charakteryzować się odpowiednią lepkością, a jego temperatura powinna być niższa od punktu zapłonu.

Ciśnienie oleju. Nadciśnienie oleju powinno być utrzymywane powyżej minimalnego dopuszczalnego poziomu.

W układach chłodniczych występują elementy pomocnicze, służące do ﬁltracji oleju, do oddzielania go od czynnika chłodniczego, do wyprowadzania środka smarnego ze strony niskiego ciśnienia,

Sprężarki chłodnicze (wliczając wszystkie sprężarki śrubowe i niektóre tłokowe) generalnie wymagają chłodzenia oleju. Zbyt wysoka temperatura tłoczenia może doprowadzić do rozkładu oleju, a w konsekwencji do uszkodzenia sprężarki. Istotne jest też, aby środek smarny posiadał odpowiednią lepkość, która w ogromnym stopniu zależy od temperatury. Nie wystarczy jedynie utrzymywać temperatury oleju poniżej wartości krytycznej, ale należy ją także regulować. Wymagana temperatura oleju jest zwykle podana przez producenta sprężarki.

do wyrównania jego poziomu w układach wielosprężarkowych i do spustu oleju. Większość z tych podzespołów dostarcza wytwórca sprężarki.

Konﬁguracja obiegu oleju w przemysłowych instalacjach chłodniczych zależy od rodzaju sprężarki (śrubowa lub tłokowa) i czynnika chłodniczego (amoniak, HFC/HCFC lub CO2). Generalnie, do współpracy z amoniakiem wykorzystuje się oleje nietworzące z nim roztworów podczas gdy w przypadku czynników syntetycznych zastosowanie znajdują oleje z nimi rozpuszczalne. Ponieważ układy olejowe są ściśle związane ze sprężarkami, niektóre z poruszonych kwestii uwzględniono w rozdziale 2 (sterowanie pracą sprężarek) i 7 (układy zabezpieczające).

Olej może być także chłodzony dzięki bezpośredniemu wtryskowi ciekłego czynnika do przestrzeni roboczej przez okno wtryskowe sprężarki śrubowej. W przypadku sprężarek tłokowych, często nie instaluje się specjalnych układów odprowadzania ciepła od oleju, poprzestając na jego chłodzeniu w skrzyni korbowej, gdyż temperatura oleju nie jest aż tak krytycznym parametrem, jak w sprężarkach śrubowych.

W chłodnictwie wykorzystuje się kilka różnych sposobów chłodzenia oleju. Najbardziej rozpowszechnione są:

chłodzenie wodą chłodzenie powietrzem chłodzenie termosyfonowe

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.1.1: Chłodzenie oleju wodą

Dopływ gorącego oleju

Woda Olej

À Zawór wodny Á Zawór odcinający Â Zawór odcinający

Chłodnica oleju

Odpływ zimnego oleju

Tego typu układy występują w urządzeniach, dla których dostępne jest tanie źródło wody. W przeciwnym przypadku, niezbędne staje się zainstalowanie wentylatorowej chłodnicy natryskowo-wyparnej, w celu chłodzenia wody obiegowej. Wodne chłodnice oleju są dosyć popularne w okrętowych instalacjach chłodniczych.

Natężenie przepływu wody jest regulowane za pomocą zaworu wodnego WVTS À, w zależności od temperatury oleju.

Odpływ wody chłodzącej

Dopływ wody chłodzącej

Danfoss Tapp_0083_02 10-2012

Aby sprawdzić, czy wybrane podzespoły nadają się do pracy z wodą morską, należy skontaktować się z lokalnym przedstawicielstwem ﬁrmy Danfoss.

Dane techniczne

Zawór wodny WVTS

Materiały Korpus: żeliwo Płyny robocze Woda słodka, medium pośrednie Maks. ciśnienie robocze [bar] 10

Zakres temperatury pracy [°C]

Średnica nominalna DN [mm] 32 do 100 Maks. wartość Kv [m3/h] 12,5 do 125

Płyny robocze Woda słodka, medium pośrednie Maks. ciśnienie robocze [bar] 16

Zakres temperatury pracy [°C]

Średnica nominalna DN [mm] 10 do 25 Maks. wartość Kv [m3/h] 1,4 do 5,5

Czujnik: 0 do 90 Ciecz: -25 do 90

Zawór wodny AVTA

Czujnik: 0 do 90 Ciecz: -25 do 130

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

60 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.1.2: Termosyfonowe chłodzenie oleju

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

À Zawór do regulacji

temperatury oleju

Á Filtr Â Wziernik Ã Zawór odcinający Ä Ręczny zawór regulacyjny Å Wziernik Æ Zawór odcinający

Dane techniczne

Sprężarka

Z parownika/ separatora cieczy

Chłodnica oleju

Danfoss Tapp_0084_02 10-2012

Tego typu układy są wygodne w eksploatacji, gdyż olej jest chłodzony w samej instalacji. Niezbędne jest jedynie przewymiarowanie skraplacza, z uwzględnieniem ciepła odbieranego od środka smarnego. Termosyfonowe chłodzenie oleju wymaga poprowadzenia kilku dodatkowych przewodów rurowych i niekiedy dodatkowego zbiornika (jeśli zbiornik ciekłego czynnika jest

Odolejacz

W przeciwnym przypadku, czynnik chłodniczy nie będzie powracać z chłodnicy oleju i układ nie będzie funkcjonować. Zainstalowana powinna być tylko minimalna liczba zaworów odcinających SVA. Niedozwolone jest wykorzystanie zaworów elektromagnetycznych serwosterowanych. Zaleca się zainstalowanie wziernika przepływu MLI Å

w przewodzie powrotnym.

zamontowany zbyt nisko lub brak go w układzie).

Temperatura oleju jest utrzymywana na właściwym Ciekły czynnik chłodniczy o wysokim ciśnieniu spływa pod działaniem siły ciężkości ze zbiornika do chłodnicy oleju, gdzie odparowuje, odbierając ciepło od oleju. Powstała para unosi się z powrotem do zbiornika, bądź w pewnych przypadkach jest kierowana do przewodu wlotowego do skraplacza. Ważne jest, aby spadek ciśnienia

poziomie dzięki pracy zaworu trójdrożnego

ORV À. Reguluje on temperaturę oleju w przedziale

zależnym od elementu termostatycznego zaworu

Gdy temperatura oleju nadmiernie wzrośnie, cały

jego strumień traﬁa do chłodnicy. Gdy zbyt nisko

spadnie, przepływ oleju odbywa się przewodem

obejściowym chłodnicy. w przewodzie zasilającym i powrotnym był jak najmniejszy.

* Zawór regulacyjny REG może się okazać użyteczny

w przypadku znacznie przewymiarowanej chłodnicy

Zawór regulacyjny oleju ORV

Materiały Korpus: stal niskotemperaturowa Płyny robocze Wszystkie powszechnie używane oleje i czynniki chłodnicze, włącznie z R717 Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Zakres temperatury [°C] Praca ciągła: -10 do 85

Praca krótkotrwała: -10 do 120

Średnica nominalna DN [mm] 25 do 80

oleju.

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Do separatora cieczy

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.1.3: Chłodzenie oleju powietrzem

Sprężarka

Z parownika/ separatora

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej

Chłodnica oleju

pod niskim ciśnieniem Olej

Do skraplacza

Odolejacz

À Zawór do regulacji

temperatury oleju

Á Filtr siatkowy Â Wziernik

Danfoss Tapp_0085_02 10-2012

Wraz z półhermetycznymi agregatami sprężarkowymi ze sprężarkami śrubowymi wykorzystuje się często chłodnice oleju chłodzone powietrzem.

Temperatura oleju jest regulowana za pomocą zaworu ORV À.

W tym przypadku zawór ORV dzieli strumień oleju płynący z odolejacza, w zależności od zmian temperatury środka smarnego.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

62 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

6.2 Regulacja ciśnienia oleju

Przykład zastosowania 6.2.1: Regulacja ciśnienia oleju z wykorzystaniem zaworów ICS i CVPP

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

À Regulator różnicy ciśnień

W czasie normalnej pracy sprężarki chłodniczej cyrkulację oleju wymusza pompa olejowa lub różnica ciśnienia pomiędzy stroną wysoko- i niskociśnieniową. Najbardziej newralgicznym momentem jest rozruch sprężarki.

Niezwykle ważne jest szybkie wytworzenie odpowiedniego ciśnienia oleju, gdyż w przeciwnym przypadku sprężarka może ulec uszkodzeniu.

Istnieją dwa podstawowe sposoby szybkiego wytworzenia ciśnienia oleju w sprężarkach chłodniczych.

Sprężarka

Z parownika/ separatora cieczy

Z chłodnicy oleju

Danfoss Tapp_0086_02 10-2012

W zaprezentowanym rozwiązaniu wykorzystuje się zawór serwotłokowy ICS À sterowany zaworem pilotowym stałej różnicy ciśnień CVPP. Przewód sygnałowy zaworu pilotowego CVPP jest dołączony do przewodu ssawnego, na dopływie do sprężarki. W momencie rozruchu sprężarki zawór ICS À pozostaje zamknięty.

Pierwszym jest wykorzystanie zewnętrznej pompy olejowej, a drugi polega na zainstalowaniu zaworu regulacyjnego w przewodzie tłocznym, za odolejaczem.

W przypadku drugiej metody należy sprawdzić, czy wytwórca sprężarki dopuszcza kilkusekundową jej suchą pracę. Zwykle jest to możliwe dla sprężarek śrubowych z łożyskami tocznymi, lecz niedozwolone w przypadku łożysk ślizgowych.

Do skraplacza

Odolejacz

Do chłodnicy oleju

Zasadniczą zaletą tego rozwiązania jest jego elastyczność, gdyż nadciśnienie oleju można wyregulować na miejscu, a zawór wykonawczy ICS może pełnić jeszcze inne funkcje, jeśli zostanie wyposażony w inne zawory pilotowe.

Ponieważ rurociąg tłoczny pomiędzy sprężarką i zaworem jest krótki, zadana różnica ciśnień ssanie/tłoczenie zostaje szybko uzyskana. Po krótkim czasie zawór otwiera się całkowicie, i sprężarka zaczyna pracować w normalnych warunkach.

Dane techniczne

* Warunki: R717, przewód gorącej pary, T

Materiał Korpus: stal nierdzewna Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] CVPP (LP): 17

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zakres regulacji [bar] CVPP (LP): 0 do 7

Wartość Kv m3/h 0,4

Zawór serwotłokowy ICS

-60 do 120

= 30°C, P

ciecz

Zawór pilotowy różnicy ciśnień CVPP

-50 do 120

CVPP (HP): do 40

CVPP (HP): 0 do 22

= 12 bar, ∆P = 0,2 bar, T

tłocz.

= 80°C, Te = -10°C

tłocz.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.2.2: Regulacja nadciśnienia oleju z wykorzystaniem zaworu KDC

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

À Regulator różnicy ciśnień Á Zawór zwrotny

(standardowo zamontowany

w sprężarce)

Z parownika/ separatora cieczy

Zawór zwrotny

Z chłodnicy oleju

Danfoss Tapp_0087_02 10-2012

Zasada działania prezentowanego rozwiązania jest taka sama, jak w przykładzie 6.2.1. Zawór wielofunkcyjny KDC À pozostaje otwarty, dopóki różnica pomiędzy ciśnieniem panującym w odolejaczu i ciśnieniem w przewodzie ssawnym przekracza nastawioną wartość, a ciśnienie w odolejaczu jest jednocześnie wyższe niż ciśnienie skraplania.

Zawór KDC À posiada pewne zalety, gdyż może pełnić funkcję zaworu zwrotnego (nie może zostać otwarty pod działaniem ciśnienia za zaworem) oraz powoduje mniejszy spadek ciśnienia w pozycji otwartej.

Sprężarka

Do chłodnicy oleju

Do skraplacza

Odolejacz

Jednakże zawór KDC À posiada również kilka ograniczeń. Nie ma możliwości ingerowania w jego nastawę, a liczba możliwych nastaw różnicy ciśnienia jest ograniczona. Istnieje także konieczność zainstalowania zaworu zwrotnego Á w przewodzie ssawnym.

Jeśli zabraknie zaworu zwrotnego, w sprężarce może dojść do dużego, wstecznego przepływu czynnika z odolejacza. Niedopuszczalne jest instalowanie zaworu zwrotnego pomiędzy sprężarką, a odolejaczem, gdyż stałby się on przyczyną zbyt długiego czasu zamykania się zaworu KDC.

Dane techniczne

Materiał Stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane czynniki, włącznie z R717 Zakres temperatury medium [°C] -50 do 150 Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Średnica nominalna DN [mm] 65 do 200 Wydajność nominalna* [kW] 435 do 4207

* Warunki: R717, +35°C/-15°C, ∆P = 0,05 bar

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zawór wielofunkcyjny KDC

64 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.2.3: Regulacja ciśnienia oleju z wykorzystaniem zaworów KDC i EVM

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

À Zawór wielofunkcyjny Á

Elektromagnetyczny zawór pilotowy

EVM (NC)

Elektromagnetyczny zawór pilotowy

EVM (NO)

Sprężarka

Z parownika/ separatora cieczy

Z chłodnicy oleju

Danfoss Tapp_0088_02 10-2012

Gdy nie ma możliwości zainstalowania zaworu zwrotnego w przewodzie ssawnym, albo zawór zwrotny znajduje się między sprężarką i odolejaczem, można wykorzystać zawór KDC À zaopatrzony w elektromagnetyczne zawory pilotowe.

Zawory pilotowe muszą być zainstalowane w przewodach sygnałowych, z wykorzystaniem korpusów CVH. Podczas rozruchu sprężarki układ pracuje analogicznie jak w poprzednim przykładzie (6.2.2).

Do skraplacza

Odolejacz

Do chłodnicy oleju

Gdy sprężarka zostaje zatrzymana, normalnie

zamknięty elektromagnetyczny zawór pilotowy

EVM (NC) Á powinien zamknąć się, a normalnie

otwarty zawór EVM (NO) Â powinien się otworzyć.

Następuje wyrównanie ciśnienia nad elementem

sprężystym zaworu KDC i jego zamknięcie.

Należy zwrócić uwagę na kierunek przepływu

czynnika przez korpusy CVH zaworów pilotowych

EVM.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

6.3 Układ powrotu oleju

Przykład zastosowania 6.3.1: Powrót oleju w układach amoniakalnych

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

W przemysłowych amoniakalnych instalacjach chłodniczych sprężarki są jedynymi urządzeniami, które wymagają smarowania. Z tego względu stosuje się odolejacz sprężarki, którego funkcją jest zapobieganie przenikaniu oleju do układu chłodniczego.

Jednakże, olej zawsze przedostaje się z odolejacza do instalacji i zalega po stronie niskiego ciśnienia w oddzielaczach cieczy i w parownikach, obniżając ich wydajność.

Jeśli zbyt dużo oleju opuści sprężarkę i migruje do instalacji, poziom oleju w sprężarce może

Do przewodu ssawnego sprężarki

Separator cieczy

opaść poniżej wartości określonej przez producenta sprężarek. Układy powrotu oleju są stosowane głównie z czynnikami chłodniczymi, które mogą mieszać się z olejem, np. HFC/HCFC. Układ powrotu oleju może mieć zatem dwie funkcje:

Usunąć olej z niskociśnieniowej części układu Doprowadzić go z powrotem do sprężarki

Należy zwrócić uwagę, że olej znajdujący się w aparatach po strony niskociśnieniowej amoniakalnych instalacji chłodniczych powinien być usunięty i nie nadaje się do ponownego użytku.

Z parownika

Ze zbiornika

À Zawór odcinający Á Zawór odcinający Â Zawór odcinający Ã Szybko zamykający się zawór

spustu oleju

Ä Zawór regulacyjny Å Zawór bezpieczeństwa

Dane techniczne

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

66 DKRCI.PA.000.C6.49 / 520H2378 © Danfoss A/S (RC-MDP/MWA), 2014-10

Danfoss Tapp_0089_02 10-2012

W urządzeniach amoniakalnych wykorzystuje się olej nierozpuszczalny i cięższy od ciekłego amoniaku Wobec tego, zbiera się on na dnie oddzielacza cieczy i nie jest w stanie powrócić do sprężarki przewodem ssawnym.

Z tego względu, olej w układach amoniakalnych jest zwykle odprowadzany z oddzielacza cieczy do zbiornika oleju. Rozwiązanie to ułatwia oddzielenie oleju od amoniaku.

Aby dokonać spustu oleju, należy zamknąć zawory odcinające À i Á oraz udrożnić przewód gorących par, umożliwiając ich dopływ do zbiornika oleju, w celu podniesienia w nim ciśnienia i temperatury.

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze Typowe oleje dla R717 i wszystkich powszechnych, niepalnych czynników Zakres temperatury medium [°C] -50 do 150 Maks. ciśnienie robocze [bar] 40 Średnica nominalna DN [mm] 15

Do pompy czynnika chłodniczego

Dopływ gorącej pary

Szybko zamykający się zawór spustu oleju QDV

Zbiornik oleju

Następnie należy spuścić olej przez szybko

zamykający zawór spustowy QDV Ã, który może się szybko zamknąć, gdy tylko cały olej zostanie odprowadzony ze zbiornika i z zaworu zacznie się wydostawać amoniak.

Między zbiornikiem oleju i zaworem QDV musi być zainstalowany zawór odcinający SVA Â. Powinien on być otwarty przed spustem oleju i zamknięty zaraz po tej operacji.

Podczas spustu oleju z instalacji amoniakalnych należy przedsięwziąć odpowiednie środki ostrożności.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 6.3.2: Powrót oleju w układach z czynnikami

syntetycznymi

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

Do odolejacza

Z parownika

Separator cieczy

À Zawór odcinający Á Zawór elektromagnetyczny Â Zawór regulacyjny Ã Wymiennik ciepła Ä Wziernik Å Zawór odcinający Æ Zawór odcinający Ç Zawór elektromagnetyczny

Do pompy czynnika chłodniczego

È Zawór regulacyjny

Zawór odcinający

Ze zbiornika

Danfoss Tapp_0090_02 10-2012

Dane techniczne

Czynniki syntetyczne najczęściej pracują z olejami rozpuszczalnymi. W przypadku układów z dobrze zaprojektowaną siecią przewodów (pochylenie rurociągów, syfony olejowe itp.), nie ma potrzeby spuszczać oleju, gdyż wraca on do sprężarki wraz z parą czynnika.

Jednakże w układach niskotemperaturowych, olej może się zbierać w elementach układu po stronie niskiego ciśnienia. W porównaniu z typowymi czynnikami syntetycznymi, olej jest substancją lżejszą, a przez to nie ma możliwości tak łatwego jego drenażu, jak w instalacjach amoniakalnych.

Olej zbiera się na powierzchni ciekłego czynnika, na wysokości zależnej od bieżącego poziomu cieczy

W prezentowanym układzie, czynnik chłodniczy spływa z oddzielacza cieczy do wymiennika ciepła HE Ã pod działaniem siły ciężkości.

Wymiennik ciepła HE

Czynniki chłodnicze Wszystkie czynniki syntetyczne Zakres temperatury medium [°C] -60 do 120 Maks. ciśnienie robocze [bar] HE0.5, 1.0, 1.5, 4.0: 28

HE8.0: 21,5

Średnica nominalna DN [mm] Przewód cieczowy: 6 do 16

Przewód ssawny: 12 do 42

W wymienniku czynnik o niskim ciśnieniu jest ogrzewany przez wysokociśnieniową ciecz i odparowuje.

Para czynnika zmieszana ze środkiem smarnym płynie do przewodu ssawnego. Pobór czynnika z oddzielacza cieczy odbywa się z poziomu roboczego.

Zawór regulacyjny REG Â musi być nastawiony tak, aby we wzierniku MLI Ä nie pojawiały się krople ciekłego czynnika chłodniczego. W roli wymiennika ciepła można wykorzystać wymiennik HE ﬁrmy Danfoss.

Czynnik chłodniczy może też być pobierany z przewodów tłocznych pomp. W tym przypadku nie ma potrzeby zwracania uwagi na roboczy poziom czynnika.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

6.4 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Układy chłodzenia oleju

Chłodzenie wodne, zawór wodny WVTS

Chłodzenie termosyfonowe, zawór ORV

Chłodzenie powietrzne, zawór ORV

Regulacja ciśnienia oleju

ICS + CVPP

Chłodnica oleju

Odpływ zimnego oleju

Sprężarka

Chłodnica oleju

Sprężarka

Dopływ gorącego oleju

Odpływ wody chłodzącej

Odolejacz

Chłodnica oleju

Odolejacz

Dopływ wody chłodzącej

Skraplacz

Zbiornik cieczy

Odolejacz

Instalacje okrętowe, urządzenia z dostępem do taniego źródła zimnej wody.

Wszystkie rodzaje urządzeń chłodniczych

Handlowe urządzenia chłodnicze o dużej wydajności, wyposażone w zespoły sprężarkowe.

Prostota i efektywność Możliwy duży koszt,

wymagana osobna instalacja wodna.

Chłodzenie oleju odbywa się za pomocą czynnika, bez uszczerbku dla efektywności pracy układu.

Wymagane są dodatkowe przewody oraz zbiornik cieczy po stronie wysokiego ciśnienia, umieszczony na konkretnej wysokości.

Prostota, brak dodatkowych przewodów, brak potrzeby doprowadzenia wody.

Możliwe duże wahania temperatury oleju w różnych porach roku, chłodnica oleju może się okazać zbyt wielka w przypadku dużych urządzeń.

Elastyczność, możliwe różne nastawy.

Wymagana instalacja zaworu zwrotnego

Z chłodnicy oleju

KDC Zawór zwrotny

Sprężarka

Do chłodnicy oleju

Odolejacz

Sprężarki śrubowe (wymagana akceptacja

w przewodzie tłocznym nie jest wymagany, mniejszy spadek ciśnienia niż dla ICS

wytwórcy)

Z chłodnicy oleju

Do chłodnicy oleju

KDC+EVM Jak powyżej, przy czym nie

Sprężarka

Odolejacz

Z chłodnicy oleju

Do chłodnicy oleju

ma konieczności instalacji zaworu zwrotnego w przewodzie ssawnym.

Układy powrotu oleju

Spust oleju z instalacji amoniakalnych, QDV

Powrót oleju w układach z czynnikami syntetycznymi, wymiennik HE

Separator cieczy

Do aparatów niskociśnieniowych

Zbiornik oleju

Sprężarka

Urządzenia amoniakalne Prostota i bezpieczeństwo Wymagana obsługa ręczna

Niskotemperaturowe urządzenia z syntetycznymi

Brak konieczności ręcznej obsługi

czynnikami chłodniczymi

Wymagany zawór zwrotny w przewodzie ssawnym, brak możliwości zmiany nastawy.

Wymagane dodatkowe przewody, brak możliwości zmiany nastawy.

Regulacja układu może być kłopotliwa

Separator cieczy

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

6.5 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

źródłowy BSV PD.IC0.A CVPP PD.HN0.A EVM PD.HN0.A FIA PD.FN0.A HE PD.FD0.A ICS PD.HS2.A KDC PD.FQ0.A

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Typ Materiał

źródłowy MLI PD.GH0.A ORV PD.HP0.B QDV PD.KL0.A REG PD.KM1.A SVA PD.KD1.A

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy BSV PI.IC0.A CVPP PI.HN0.C EVM PI.HN0.N FIA PI.FN0.A HE PI.FD0.A ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B KDC PI.FQ0.A

Typ Materiał

źródłowy MLI PI.GH0.A ORV PI.HP0.A QDV PI.KL0.A REG PI.KM1.A SVA PI.KD1.A

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7. Układy zabezpieczające

7.1 Zawory bezpieczeństwa

Wszystkie przemysłowe instalacje chłodnicze są wyposażone w różnorodne układy zabezpieczające zapobiegające zaistnieniu niebezpiecznych warunków pracy, jak na przykład wystąpieniu zbyt wysokiego ciśnienia. Należy zapobiegać każdemu, dającemu się przewidzieć, nadmiernemu wzrostowi ciśnienia w układzie, zapobiegając mu lub likwidując tę nadwyżkę przy jak najmniejszym zagrożeniu dla ludzi, instalacji i środowiska.

Wymagania wobec układów zabezpieczających są ściśle narzucone przez odpowiednie władze. Z tego względu, w poszczególnych krajach należy zweryﬁkować parametry tych systemów w świetle lokalnego prawa.

Urządzenie upustowe, np. zawór bezpieczeństwa

, ma za zadanie automatycznie zlikwidować nadwyżkę ciśnienia zanim osiągnie dopuszczalny poziom i

zamknąć się, gdy ciśnienie spadnie do bezpiecznego

poziomu.

Wyłącznik temperaturowy jest urządzeniem działającym w zależności od mierzonej temperatury, mającym zapobiegać zaistnieniu

Zawory bezpieczeństwa instaluje się w celu uniknięcia wzrostu ciśnienia ponad poziom dopuszczalny dla poszczególnych podzespołów układu, jak i dla instalacji w całości. W przypadku zaistnienia zbyt wysokiego ciśnienia, zawory bezpieczeństwa wyrzucają czynnik chłodniczy z układu.

niebezpiecznego poziomu temperatury, przez

awaryjne wyłączenie układu lub jego części.

Wyłącznik ciśnieniowy jest urządzeniem chroniącym przed nadmiernym wzrostem lub spadkiem ciśnienia przywracającym automatycznie

pracę układu po

ustąpieniu niebezpiecznych warunków.

Ciśnieniowy wyłącznik bezpieczeństwa Ciśnieniowy wyłącznik bezpieczeństwa reaguje na przekroczenie niebezpiecznego poziomu ciśnienia, a powrót układu do pracy staje się możliwy po ręcznym zwolnieniu blokady.

Wyłącznik zależny od poziomu cieczy zapobiega wystąpieniu niebezpiecznego poziomu czynnika, reagując na bieżące jego zmiany.

Detektor czynnika chłodniczego, to urządzenie, które ma zadziałać po zarejestrowaniu nastawionej wartości stężenia czynnika w otoczeniu. Firma Danfoss produkuje detektory czynnika typu GD — więcej informacji znajduje się w odpowiednim poradniku.

Zasadniczymi parametrami zaworów bezpieczeństwa są ciśnienie otwarcia i ciśnienie zamknięcia. Normalnie, ciśnienie podczas otwarcia nie powinno przekraczać nastawionego ciśnienia więcej niż o 10%. Ponadto, jeśli zawór bezpieczeństwa się nie zamknie, bądź zostanie zamknięty przy zbyt niskim ciśnieniu, to nastąpić może znaczny ubytek czynnika w obiegu chłodniczym.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 7.1.1: Zawór bezpieczeństwa SFA + DSV

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem

NIKT NIE MOŻE PRZEBYWAĆ W OBSZARZE WYLOTU RURY WYRZUTOWEJ

Ze skraplacza

Poziom oleju

Z przewodu tłocznego

Zbiornik cieczy

Dwupołożeniowy zawór

odcinający

Á Zawór bezpieczeństwa Â Zawór bezpieczeństwa Ã Wziernik

Danfoss Tapp_0099_02 10-2012

Do chłodnicy oleju

Zawory bezpieczeństwa powinny być zainstalowane na wszystkich aparatach typu zbiornikowego oraz na sprężarkach.

Zwykle, znajdują tu zastosowanie zawory SFA, działające w zależności od ciśnienia wylotowego. Zawory bezpieczeństwa powinny być instalowane wraz z zaworem dwupołożeniowym DSV À, aby możliwa była obsługa techniczna podczas normalnej pracy drugiego

jednego zaworu,

Zawory bezpieczeństwa powinny być instalowane blisko elementów, które mają chronić. W celu umożliwienia kontroli, czy zadziałał zawór bezpieczeństwa, należy w przewodzie wylotowym za zaworem wykonać syfon napełniony olejem i zakończony wziernikiem MLIÃ.

Do separatora cieczy

Uwaga: W niektórych krajach wykonanie syfonu w tym miejscu jest niedozwolone.

Rurociąg wylotowym powinien być tak poprowadzony, aby nie narażać ludzi na kontakt z upuszczanym do atmosfery czynnikiem chłodniczym.

Spadek ciśnienia w rurociągu wylotowym przed zaworem bezpieczeństwa jest ważny dla funkcjonowania zaworu. Zaleca się sprawdzenie wymagań normatywnych dotyczących wymiarowania

tego typu rurociągów.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Dane techniczne

Nadmiarowy zawór bezpieczeństwa SFA 15 (zależny od ciśnienia wylotowego)

Materiał Korpus: specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze R717, R744,HFC, HCFC, inne (w zależności od kompatybilności materiałów uszczelnienia) Zakres temperatury medium [°C] -30 do 100 Powierzchnia przepływu [mm2] 133 Nastawa ciśnienia [bar] 10 do 40

Nadmiarowy zawór bezpieczeństwa SFV 20–25 (zależny od ciśnienia wylotowego)

Materiał Korpus: specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze R717, R744, HFC, HCFC, inne (w zależności od kompatybilności z materiałem uszczelki) Zakres temperatury medium [°C] -30 do 100 Powierzchnia przepływu [mm2] SFV 20: 254 / SFV 25: 415 Nastawa ciśnienia [bar] 10 do 25

Podwójny zawór odcinający DSV 1/2

Materiał Korpus: specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] -50 do 100 Maksymalne ciśnienie pracy [bar] 40 Wartość Kv [m3/h] DSV 1: 17,5

DSV 2: 30

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania

7.1.2: Wewnętrzne zawory bezpieczeństwa BSV i POV

NIKT NIE MOŻE PRZEBYWAĆ W OBSZARZE WYLOTU RURY WYRZUTOWEJ

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

Wewnętrzny zawór bezpieczeństwa sterowany zaworem pilotowym

Á Upustowy zawór

bezpieczeństwa

Dwupołożeniowy zawór

odcinający

Ã Wziernik Ä Zawór bezpieczeństwa

Sprężarka

Z parownika

Danfoss Tapp_0100_02 10-2012

W roli wewnętrznych zaworów bezpieczeństwa, przepuszczających czynnik chłodniczy ze strony wysokiego ciśnienia na stronę niskociśnieniową, zastosowanie znajdują tylko zawory działające niezależnie od ciśnienia wylotowego (typu BSV i POV).

Zawór BSV Á może pełnić funkcję wewnętrznego zaworu bezpieczeństwa bezpośredniego działania w układach o małej wydajności, lub może być zaworem pilotowym dla zaworu głównego POVÀ. Gdy ciśnienie tłoczenia przekroczy nastawioną wartość, zawór pilotowy BSV wymusi otwarcie zaworu POV, powodując upust pary o wysokim ciśnieniu na stronę niskociśnieniową.

Do skraplacza

Odolejacz

Wewnętrzne zawory bezpieczeństwa o działaniu niezależnym od ciśnienia za zaworem instaluje się bez zaworu dwupołożeniowego. Jeśli zaistnieje konieczność wymiany lub regulacji tych zaworów, należy zatrzymać sprężarkę. Jeśli w przewodzie tłocznym za odolejaczem zainstalowano zawór odcinający, to trzeba zapewnić ochronę odolejacza i sprężarki przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, spowodowanym napływem ciepła z zewnątrz lub na skutek sprężania

Taką ochronę można zrealizować z wykorzystaniem standardowych zaworów bezpieczeństwa SFA Ä zainstalowanych wraz z zaworem dwupołożeniowym DSV Â.

Dane techniczne

Materiał Korpus: specjalna stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze R717, R744, HFC, HCFC, inne (w zależności od kompatybilności materiałowej) Zakres temperatury medium [°C] Zawór bezpośredniego działania: -30 do 100

Nastawa ciśnienia [bar] 10 do 25 Powierzchnia przepływu [mm2] 50

Materiał Korpus: stal Czynniki chłodnicze R717, HFC, HCFC, inne (w zależności od kompatybilności materiałowej) Zakres temperatury medium [°C] Zawór pilotowy dla POV: -50 do 150 Nastawa ciśnienia [bar] 15 do 25 Powierzchnia przepływu [mm2] POV 600: 835

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Średnica nominalna DN [mm] 40/50/80

Wewnętrzny zawór bezpieczeństwa BSV (niezależny od ciśnienia wylotowego)

Zawór pilotowy dla zaworu POV: -50 do 100

Wewnętrzny serwosterowany zawór bezpieczeństwa POV

POV 1050: 1244 POV 2150: 2734

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7.2 Wyłączniki ciśnieniowe i temperaturowe

Przykład zastosowania 7.2.1: Ciśnieniowe i temperaturowe wyłączniki sprężarki

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

À Wyłącznik niskiego ciśnienia Á Wyłącznik małej różnicy ciśnień Â Wyłącznik wysokiej temperatury Ã Wyłącznik wysokiego ciśnienia

Dane techniczne

Z parownika/ separatora cieczy

Z chłodnicy oleju

Wyłączniki KP i RT chronią sprężarkę przed wystąpieniem zbyt wysokiego ciśnienia i temperatury tłoczenia oraz zbyt niskiego ciśnienia ssania. RT 1A À jest presostatem niskiego ciśnienia, RT 5A Ã presostatem wysokiego ciśnienia, a RT 107 Â termostatem.

Nastawa presostatów wysokiego ciśnienia powinna być niższa od nastawy zaworów bezpieczeństwa zainstalowanych na stronie wysokociśnieniowej. Nastawę presostatu

Termostat RT

Czynniki chłodnicze R717 i czynniki syntetyczne Obudowa IP 66/54 Maksymalna temperatura czujnika [°C] Temperatura otoczenia [°C] -50 do 70 Zakres regulacji [°C] -60 do 150 Różnica łączeń [°C] 1,0 do 25,0

65 do 300

Do odolejacza

Sprężarka

Danfoss Tapp_0101_02 10-2012

niskiego ciśnienia określa producent sprężarki. W przypadku sprężarek tłokowych zastosowanie znajduje presostat różnicowy ciśnienia oleju MP 54/55 Á, którego zadaniem jest zatrzymanie sprężarki, gdy nadciśnienie oleju będzie zbyt niskie

Presostat różnicowy wyłącza sprężarkę, jeśli nie wytworzy ona odpowiedniego nadciśnienia oleju po upływie określonego czasu rozruchu (0-120 s).

Presostat różnicowy MP 54/55/55A

Czynniki chłodnicze MP 54/55: czynniki syntetyczne

MP 55A: R717

Obudowa IP 20 Zakres regulacji ΔP [bar] MP 54: 0,65/0,9

MP 55/55A: 0,3 do 4,5

Maks. ciśnienie robocze [bar] 17 Maks. ciśnienie próbne [bar] 22 Zakres pracy po stronie niskiego ciśnienia [bar]

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

-1 do 12

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7.3 Wyłączniki zależne od poziomu cieczy

Przykład zastosowania 7.3.1: Wyłączniki pływakowe niskiego i wysokiego poziomu w oddzielaczu cieczy

Do przewodu ssawnego sprężarki

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Wyłącznik wysokiego poziomu Á Wyłącznik niskiego poziomu

Separator cieczy

Do parownika

Aparaty typu zbiornikowego, znajdujące się po stronie wysokiego i niskiego ciśnienia posiadają różne wyłączniki poziomu cieczy.

Zbiorniki po stronie wysokiego ciśnienia muszą być wyposażone jedynie w wyłącznik niskiego poziomu cieczy (AKS 38), utrzymujący minimalny poziom czynnika, niezbędny do zasilania elementów rozprężnych.

Zainstalowany może też być poziomowskaz LLG, w celu umożliwienia wzrokowej kontroli poziomu ciekłego czynnika chłodniczego.

Zbiorniki po stronie niskiego ciśnienia posiadają zwykle wyłącznik niskiego, jak i wysokiego

Ze zbiornika

Z parownika

Danfoss Tapp_0102_02 10-2012

poziomu cieczy. Wyłącznik niskiego poziomu ma za zadanie zapobiegać kawitacji w pompach.

Wyłącznik wysokiego poziomu cieczy instaluje się w celu ochrony sprężarki przed zassaniem par mokrych.

Powinien być również zainstalowany poziomowskaz LLG umożliwiający kontrolę wzrokową poziomu cieczy.

W przypadku poziomowskazów LLG w aparatach niskociśnieniowych może być konieczne zainstalowanie adaptera wskazań, który umożliwia sprawdzanie poziomu pomimo obecności szronu na wskaźniku.

Dane techniczne

Czynniki chłodnicze Wszystkie typowe niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] Maks. ciśnienie robocze [bar] 25 Długość [mm] 185 do 1550

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Czujnik poziomu AKS 38

-50 do 65

Poziomowskaz LLG

-10 do 100 albo -50 do 30

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7.4 Detektory gazu

7.4.1 Technologia wykrywania

Urządzenia do wykrywania gazu są zazwyczaj stosowane w instalacjach stacjonarnych, w których montuje się szereg czujników w obszarach, gdzie istnieje niebezpieczeństwo gromadzenia się czynnika chłodzącego w przypadku wycieku z układu.

Są to miejsca uzależnione od układu maszynowni i obszarów przyległych, a także od konﬁguracji systemu i zastosowanego czynnika chłodzącego.

Przed przystąpieniem do wyboru odpowiedniego detektora należy rozważyć kilka kwestii:

Jakie gazy muszą być wykrywane i w jakich stężeniach? Jaka metoda detekcji jest najbardziej odpowiednia?

Firma Danfoss wybrała dla docelowych gazów chłodniczych najbardziej odpowiednie czujniki, z uwzględnieniem rodzaju czynnika i wymaganej rzeczywistej wartości ppm.

Jaki czujnik jest odpowiedni dla określonego czynnika chłodniczego?

Półprzewodnik Elektrochemiczne Katalityczne Podczerwień

„Niskie” stężenie amoniaku (< 100 ppm)

–

Ile czujników jest wymaganych? Jak należy je umiejscowić i skalibrować? Jakie wartości graniczne alarmów będą odpowiednie? Ile wartości granicznych jest wymaganych? Jak informacje o alarmach mają być przetwarzane?

– –

„Średnie” stężenie amoniaku (< 1000 ppm) 1)

„Wysokie” stężenie amoniaku (< 10 000 ppm)

„Bardzo wysokie” stężenie amoniaku (> 10 000 ppm)

Dwutlenek węgla CO₂

HC Węglowodory

HCFC - HFC Halony

Najlepsze rozwiązanie

) Zakres pomiarowy 0–1000 ppm. Możliwość dostosowania w całym zakresie.

(4) 4

– –

– – –

(4)

Odpowiednie, ale mniej skuteczne Nieodpowiednie

–

– –

–

4 (4)

(4)

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7.4.2 Konieczność wykrywania gazu

Wykrywanie obecności gazu jest konieczne z wielu różnych powodów. Obowiązujące przepisy to oczywiście bardzo istotny argument, ale są to także

• niższe koszty serwisowania (koszt gazu na wymianę i wezwanie serwisu),

• niższe zużycie energii w wyniku braku czynnika chłodniczego,

• ryzyko uszkodzenia zmagazynowanych produktów w wyniku znacznego wycieku,

• potencjalnie niższe koszty ubezpieczenia,

• opodatkowanie urządzeń chłodniczych nieprzyjaznych środowisku,

• różne aplikacje chłodnicze wymagają wykrywania gazu z innych powodów.

Amoniak

jest sklasyﬁkowany jako substancja toksyczna o bardzo charakterystycznym zapachu i w związku z tym jest „samoalarmująca”. Jednak detektory gazu są niezbędne w maszynowniach, ponieważ pracownicy często nie są obecni w tych miejscach i nie mogą podejmować wymaganych czynności. Co więcej amoniak jest jedynym powszechnie stosowanym czynnikiem lżejszym od powietrza.

Węglowodory są sklasyﬁkowane jako substancje łatwopalne. Jest zatem bardzo ważne, aby kontrolować, czy ich stężenie wokół układu chłodniczego nie przekracza granicy zapalności.

Czynniki syntetyczne wszystkich typów mają określony niekorzystny wpływ na środowisko.

Jest zatem bardzo ważne, aby nie dopuszczać do ich wycieków.

CO2 (dwutlenek węgla) jest bezpośrednio powiązany z procesem oddychania i z tego względu należy z nim odpowiednio postępować. W powietrzu występuje około 0,04% CO2. Przy jego wyższych stężeniach ludzie zaczynają odczuwać dolegliwości, począwszy od przyspieszonego oddechu (o ok. 100% przy stężeniu 3% CO2), a przy dalszym wzroście stężenia następuje utrata przytomności i śmierć przy stężeniach CO2 przekraczających 10%.

Tlen — Czujniki niedoboru tlenu mogą być używane w niektórych aplikacjach, jednak nie znajdują się w ofercie ﬁrmy Danfoss i nie zostaną opisane w dalszej części tego przewodnika. Uwaga: Czujników tlenu nie wolno stosować w instalacjach CO2.

Przepisy i normy

W wielu krajach na całym świecie obowiązują odmienne wymagania względem wykrywania gazu.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

7.5 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie

Zawory bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa SFA + zawór dwupołożeniowy DSV

Zbiornik cieczy

Ochrona zbiorników, sprężarek i wymienników ciepła przed nadmiernym wzrostem ciśnienia

Wewnętrzny zawór bezpieczeństwa BSV + serwosterowany zawór bezpieczeństwa POV

Ochrona sprężarek i pomp przed nadmiernym wzrostem ciśnienia

Wyłączniki ciśnienia i temperatury

Wyłącznik ciśnienia: RT Ochrona sprężarek przed zbyt wysokim ciśnieniem

tłoczenia i zbyt niskim ciśnieniem ssania

Presostat różnicowy MP 55 Ochrona sprężarek tłokowych przed zbyt niskim

nadciśnieniem oleju

Termostat RT

Ochrona sprężarek przed zbyt wysoką temperaturą tłoczenia

Wyłączniki poziomu cieczy

Wyłącznik pływakowy AKS 38 Ochrona układu przed zbyt wysokim lub zbyt

niskim poziomem ciekłego czynnika w zbiornikach

Poziomowskaz LLG Wzrokowa kontrola poziomu cieczy w zbiornikach

Separator cieczy

Wykrywanie czynnika chłodniczego

Czujniki gazu, GD Wykrywanie obecności gazowego czynnika

chłodniczego w atmosferze.

7.6 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Karty katalogowe / Instrukcje Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy AKS 38 PD.GD0.A BSV PD.IC0.A DSV PD.IE0.A LLG PD.GG0.A MLI PD.GH0.A MP 55 A PD.CG0.B

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Typ Materiał

źródłowy POV PD.ID0.A RT 1A PD.CB0.A RT 107 PD.CB0.A RT 5A PD.CB0.A SFA PD.IF0.A GD PD.S00.A

Typ Materiał

źródłowy AKS 38 PI.GD0.A BSV PI.IC0.A DSV LLG PI.GG0.A MLI PI.GH0.A MP 55 A PI.CG0.E

PI.IE0.A / PI.IE0.B1

Typ Materiał

źródłowy POV PI.ID0.A RT 1A RI5BC RT 5A RI5BC SFA PI.IB0.A GD PI.S00.A

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10-2012

maks

8. Regulacja pracy pomp czynnika chłodniczego

W przemysłowych układach chłodniczych występuje zwykle pompowe zasilanie parowników czynnikiem chłodniczym. Rozwiązanie to posiada następujące zalety w porównaniu do zasilania ciśnieniowego:

Pompy zapewniają efektywne zasilanie parowników czynnikiem i powrót mieszaniny parowo-cieczowej do oddzielacza cieczy;

Możliwe staje się obniżenie przegrzania niemal do zera w konsekwencji zwiększenie efektywności pracy parowników, bez ryzyka zassania ciekłego czynnika przez sprężarkę.

Projektując usytuowanie pompy czynnika chłodniczego należy ją zabezpieczyć przed kawitacją. Zjawisko to występuje tylko wtedy, gdy statyczne ciśnienie ciekłego czynnika na wlocie do pompy będzie niższe od ciśnienia nasycenia, odpowiadającego temperaturze cieczy w tym punkcie układu.

Z tego względu, wysokość słupa ciekłego czynnika H mierzona względem pompy powinna, co najmniej kompensować sumę spadku ciśnienia na skutek oporów przepływu ∆Hf w rurociągach i zaworach, spadku ciśnienia na wlocie do rurociągu ∆Hd oraz spadku ciśnienia na skutek przyspieszenia przepływu cieczy na wlocie do wirnika pompy ∆Hp (ciśnienie na ssaniu netto - NPSH), rys. 8.1.

Rys. 8.1 Położenie pompy

Danfoss Tapp_0107_02

Separator cieczy

Pompa czynnika chłodniczego

Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

8.1 Zabezpieczenie pompy z wykorzystaniem presostatu różnicowego

W celu zapewnienia bezawaryjnej pracy pompy, natężenie przepływu czynnika powinno mieścić się w dozwolonym zakresie roboczym, jak na rys. 8.2.

Jeśli natężenie przepływu będzie zbyt małe, ciepło wydzielane przez silnik może spowodować odparowanie części czynnika i w konsekwencji pracę pompy „na sucho” lub kawitację.

W przypadku zbyt dużego natężenia przepływu, ciśnienie na ssaniu netto (NPSH) nadmiernie spada, grożąc wystąpieniem kawitacji.

Dlatego układ pompowego zasilania parowników powinien być tak zaprojektowany, aby utrzymać natężenie przepływu ciekłego czynnika w dozwolonym zakresie roboczym.

Kawitacja może łatwo uszkodzić pompę. Aby uniknąć tego zjawiska, należy utrzymywać odpowiednią wysokość słupa cieczy przed pompą. W tym celu, oddzielacz cieczy wyposaża się w wyłącznik pływakowy niskiego poziomu cieczy AKS 38.

Jednakże nawet, jeśli wyłącznik pływakowy nie d

opuszcza do nadmiernego obniżenia się poziomu ciekłego czynnika w oddzielaczu, ciągle istnieje groźba kawitacji.

Rys. 8.2 Typowa charakterystyka pompy: Q — natężenie przepływu, H — wysokość podnoszenia.

Dopuszczalny zakres roboczy

Na przykład, nieprawidłowa eksploatacja parownika może spowodować zwiększenie natężenia przepływu czynnika przez pompę, wyłącznik pływakowy może ulec uszkodzeniu, ﬁltr na dopływie do pompy może ulec zabrudzeniu itp.

Wszystkie te przypadki mogą prowadzić do wystąpienia kawitacji w pompie. Dlatego, konieczne jest wyłączenie pompy, gdy tylko różnica ciśnienia na tłoczeniu i na ssaniu spadnie poniżej wartości odpowiadającej maksymalnemu dopuszczalnemu natężeniu przepływu Q

(H2 na rys.8.2).

maks

Danfoss

Tapp_0108_02

10-2012

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 8.1.1: Zabezpieczenie pompy z wykorzystaniem presostatu różnicowego RT 260A

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Filtr Â Presostat różnicowy Ã Zawór zwrotny Ä Zawór odcinający Å Zawór odcinający Æ Filtr Ç Presostat różnicowy È Zawór zwrotny

Zawór odcinający

Danfoss Tapp_0109_02 10-2012

Do przewodu ssawnego sprężarki

Z parownika

Ze zbiornika

Separator cieczy

Pompa czynnika chłodniczego

Do parownika

Presostaty różnicowe stanowią zabezpieczenie przed zbyt niską różnicą ciśnień. Presostaty RT 260A Â i Ç nie posiadają zwłoki czasowej i natychmiast wyłączają pompę, gdy mierzona przez nie różnica ciśnienia spadnie poniżej nastawionej wartości.

Filtry FIA Á i Æ zainstalowane w przewodach cieczowych mają za zadanie wyłapywanie zanieczyszczeń stałych i dzięki temu ochronę zaworów regulacyjnych i pomp przed uszkodzeniem zablokowaniem i przyspieszonym zużyciem. Filtr może być zamontowany albo w przewodzie ssawnym pompy, albo w tłocznym.

Filtr zainstalowany w przewodzie ssawnym pompy przede wszystkim zapobiega dostawaniu się do niej cząstek stałych. Jest to szczególnie ważne podczas pierwszego rozruchu instalacji w trakcie oddawania jej do eksploatacji.

Ponieważ spadek ciśnienia w ﬁltrze może grozić wystąpieniem kawitacji, zaleca się umieszczenie

Dane techniczne

Czynniki chłodnicze R717 i czynniki syntetyczne Obudowa IP 66/54 Temperatura otoczenia [°C] -50 do 70

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zakres regulacji [bar] 0,1 do 11 Maks. ciśnienie robocze [bar] 22/42

Presostat różnicowy RT 260A/252A/265A/260AL

w nim siatki o rozmiarze oczka 500 µm. Podczas oczyszczania instalacji można wykorzystać siatkę o oczkach drobniejszych, o ile w fazie projektowania przewodów uwzględniono spadek ciśnienia, jaki na niej nastąpi. Ponadto, niezbędna jest wymiana siatki ﬁltrującej po upływie pewnego czasu.

W przypadku ﬁltra zainstalowanego w przewodzie tłocznym pompy, występujący w nim spadek ciśnienia nie ma aż takiego znaczenia i wykorzystać

można siatkę o rozmiarze oczek 150–200 µm. Należy zauważyć, że w takiej konﬁguracji, zanieczyszczenia stałe będą się dostawać do pompy, zanim zostaną odseparowane w ﬁltrze.

Zawory zwrotne NRVA Ã i È zainstalowane w przewodach tłocznych chronią pompy przed wstecznym przepływem czynnika podczas ich postoju. W tym celu można również zastosować zawory odcinająco-zwrotne SCA (NRVA i SVA zostają zastąpione przez SCA, patrz przykład zastosowania 8.1.2).

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

8.2 Upustowa regulacja wydajności pompy

Przykład zastosowania 8.2.1: Upustowa regulacja wydajności pompy z wykorzystaniem zaworu OFV

Najczęściej spotykanym sposobem utrzymywania natężenia przepływu czynnika przez pompę powyżej minimalnej dopuszczalnej wartości (Q

na rys.

min

8.2) jest wykonanie przewodu upustowego.

W przewodzie upustowym może być zainstalowany zawór regulacyjny REG, zawór upustowy OFV, a nawet zwykła zwężka.

Danfoss Tapp_0110_02 10-2012

Do przewodu ssawnego sprężarki

Separator cieczy

W skrajnym przypadku, gdy zasilanie ciekłym czynnikiem wszystkich parowników w układzie zostanie zamkniete, istnienie przewodu upustowego wciąż umożliwia utrzymanie minimalnego natężenia przepływu przez pompę.

Z parownika

Ze zbiornika

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór upustowy Á Zawór odcinający Â Zawór upustowy Ã Zawór odcinający Ä

Wewnętrzny zawór

bezpieczeństwa

Å Wewnętrzny zawór

bezpieczeństwa

Dane techniczne

Pompa czynnika chłodniczego

W prezentowanym przykładzie, w przewodzie upustowym przy każdej pompie zainstalowano zawór upustowy OFV.

Wewnętrzny zawór bezpieczeństwa BSV chroni przed wystąpieniem zbyt wysokiego ciśnienia, na przykład w następstwie zamknięcia zaworów odcinających i podgrzania uwięzionego w przewodzie ciekłego czynnika.

Zawór upustowy OFV

Do parownika

Wewnętrzny zawór bezpieczeństwa BSV (niezależny od ciśnienia wylotowego)

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Nastawa ciśnienia [bar] 10 do 25 Powierzchnia przepływu [mm2] 50

Zawór pilotowy dla zaworu POV: -50 do 100

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

8.3 Regulacja różnicy ciśnienia przed i za pompą

Przykład zastosowania 8.3.1: Regulacja różnicy ciśnień w pompie z wykorzystaniem zaworów ICS i CVPP

W niektórych układach pompowego zasilania parowników, wyposażonych w zawory dławiące o stałej nastawie, bardzo ważne jest zapewnienie stałego spadku ciśnienia w zaworach zainstalowanych przed parownikami.

Danfoss Tapp_0111 _02 10-2012

Do przewodu ssawnego sprężarki

Separator cieczy

Wykorzystanie zaworu serwotłokowego ICS, sterowanego zaworem pilotowym CVPP, pozwala na utrzymanie stałej różnicy ciśnień w pompie, a tym samym stałego (odpowiednio dużego) spadku ciśnienia w zaworze dławiącym.

Z parownika

Ze zbiornika

Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem

À Zawór odcinający Á Regulator różnicy ciśnień Â Zawór odcinający

Dane techniczne

Pompa czynnika chłodniczego

Zawór serwotłokowy ICS

Materiał Korpus: stal niskotemperaturowa Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, włącznie z R717 i R744 Zakres temperatury medium [°C] -60 do 120 Maks. ciśnienie robocze [bar] 52 Średnica nominalna DN [mm] 20 do 150

Zawór pilotowy różnicy ciśnień CVPP

Czynniki chłodnicze Wszystkie powszechnie używane, niepalne czynniki, w tym R717 Zakres temperatury medium [°C] -50 do 120 Maks. ciśnienie robocze [bar] CVPP (LP): 17

CVPP (HP): do 40

Zakres regulacji [bar] CVPP (LP): 0 do 7

CVPP (HP): 0 do 22

Wartość Kv m3/h 0,4

Do parownika

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

8.4 Podsumowanie

Rozwiązanie Zastosowanie Zalety Ograniczenia

Zabezpieczenie pompy z wykorzystaniem presostatu różnicowego

Zabezpieczenie pompy z wykorzystaniem presostatu różnicowego RT 260A

Filtr i zawór zwrotny

Filtr FIA i zawór zwrotny NRVA w przewodzie pompy.

Separator cieczy

Wszystkie układy pompowego zasilania parowników

Prosty. Efektywna ochrona pompy przed zbyt niską różnicą ciśnienia (odpowiadającą zbyt dużemu natężeniu przepływu).

Prosty. Efektywna ochrona pompy przed przepływem wstecznym i zanieczyszczeniami stałymi.

Nie nadaje się dla czynników łatwopalnych.

Filtr w przewodzie ssawnym pompy może spowodować w niej kawitację, jeśli zostanie zatkany. Filtr w przewodzie tłocznym pompy nie chroni przed dostawaniem się do niej cząstek stałych.

Upustowa regulacja wydajności pompy

Upustowa regulacja wydajności z wykorzystaniem zaworu REG i wewnętrznego zaworu bezpieczeństwa BSV

Separator cieczy

Regulacja różnicy ciśnienia przed i za pompą

Regulacja różnicy ciśnienia z wykorzystaniem zaworów ICS i CVPP

8.5 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Separator cieczy

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

źródłowy BSV PD.IC0.A CVPP PD.HN0.A FIA PD.FM1.A ICS PD.HS2.A

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Wszystkie układy pompowego zasilania parowników

Układy zasilania pompowego, wymagające stałego spadku ciśnienia w zaworach regulacyjnych przed parownikami.

Typ Materiał

źródłowy NR VA PD.FK0.A REG PD.KM1.A RT 260A PD.CB0.A SVA PD.KD1.A

Prosty. Efektywność i niezawodność utrzymywania minimalnej wydajności pompy. Zawór bezpieczeństwa zapobiega zbyt dużemu wzrostowi ciśnienia.

Zapewnienie stałej różnicy ciśnienia i krotności cyrkulacji czynnika.

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy BSV PI.IC0.A CVPP PI.HN0.C FIA PI.FN1.A ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B

Stała strata części mocy napędowej pompy.

Typ Materiał

źródłowy NR VA PI.FK0.A REG PI.KM1.A RT 260A RI5BB SVA PI.KD1.A

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

9. Inne

9.1 Filtry odwadniacze w układach z czynnikami ﬂuorowcopochodnymi

W układzie chłodniczym, napełnionym czynnikiem syntetycznym, w sposób naturalny pojawia się woda, kwasy i zanieczyszczenia stałe. Wilgoć może się dostać do instalacji w czasie montażu, obsługi technicznej, w przypadku wystąpienia nieszczelności itp.

Kwasy powstają w wyniku rozkładu czynnika i oleju.

Cząstki stałe, to pozostałości po spawaniu lub lutowaniu, produkty reakcji czynnika z olejem itp.

Dopuszczenie do przekroczenia akceptowalnych limitów zawartości kwasów, wody i zanieczyszczeń stałych znacznie skraca możliwy czas eksploatacji układu chłodniczego, a nawet może doprowadzić do spalenia uzwojeń silnika sprężarki.

Zbyt duża zawartość wilgoci w układach o temperaturze parowania poniżej 0°C może powodować formowanie się lodu i zablokowanie zaworów regulacyjnych, zaworów elektromagnetycznych, ﬁltrów itd. Obecność cząstek stałych przyspiesza zużywanie się sprężarek i zaworów, a ponadto może doprowadzić do zablokowania przepływu. Kwasy nie wykazują działania korodującego, o ile w układzie nie ma wody. Jednak w obecności wilgoci kwasy niszczą rurociągi i przyczyniają się do platerowania

miedzią gorących, obciążonych powierzchni w sprężarce.

Chłodzenie łożysk staje się mniej intensywne w wyniku zmniejszenia natężenia przepływu środka smarnego w szczelinie olejowej. Elementy te coraz bardziej się nagrzewają. Płytki zaworowe zaczynają przeciekać, a temperatura tłoczenia rośnie. Wraz z narastaniem tych problemów, awaria sprężarki staje się nieuchronna.

Filtry odwadniacze zaprojektowano w celu zapobiegania występowaniu opisanych przypadków. Przypisano im dwa zadania: osuszanie i ﬁltrowanie.

Działanie osuszające stanowi ochronę przed reakcjami chemicznymi i polega na adsorbowaniu wody i kwasów. W ten sposób zapobiega się korozji powierzchni metalowych, rozkładowi czynnika chłodniczego i oleju oraz spaleniu uzwojeń silników.

Działanie ﬁltrujące stanowi ochronę przed szkodliwymi zjawiskami ﬁzycznymi i obejmuje zatrzymywanie cząstek stałych i wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń. W wyniku tego, zmniejsza się zużycie sprężarki, polepsza się jej ochrona przed uszkodzeniem oraz znacznie wydłuża okres eksploatacji.

Osadzanie cząstek miedzi zachodzi na elementach pompy olejowej, na wale korbowym, korbowodach pierścieniach tłokowych, na zaworze ssawnym i tłocznym itp. Platerowanie miedzią powoduje wzrost temperatury pracy łożysk, w miarę zmniejszania się szczeliny olejowej, na skutek s

ystematycznego przyrostu grubości warstwy miedzi.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 9.1.1: Filtr odwadniacz w układach z czynnikami ﬂuorowcopochodnymi

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Olej

Sprężarka

Odolejacz

Skraplacz

Zbiornik cieczy

À Filtr odwadniacz Á Filtr odwadniacz Â Filtr odwadniacz Ã Zawór odcinający Ä Zawór odcinający Å Zawór odcinający Æ Wziernik Ç Wziernik

Parownik

È Wziernik

Zawór odcinający Zawór odcinający

Zawór odcinający

Danfoss Tapp_011 6_02 10-2012

W przypadku układów chłodniczych z czynnikami syntetycznymi, ﬁltry odwadniacze instaluje się zwykle w przewodzie cieczowym, przed zaworem rozprężnym. W tym miejscu przez ﬁltr odwadniacz płynie ciecz (za zaworem rozprężnym mamy już mieszaninę cieczy i pary).

Spadek ciśnienia w ﬁltrze odwadniaczu jest niewielki i ma mały wpływ na jakość pracy układu. Zainstalowanie ﬁltra odwadniacza zapobiega także tworzeniu się lodu w zaworze rozprężnym.

W układach przemysłowych, pojemność pojedynczego ﬁltra odwadniacza zwykle nie wystarcza do osuszenia całego czynnika znajdującego się w instalacji, więc stosuje się równoległy zespół kilku ﬁltrów odwadniaczy.

DCR, to oznaczenie ﬁltrów odwadniaczy z wymiennym wkładem. Istnieją trzy rodzaje wkładów: DM, DC i DA.

DM — cały wkład ﬁltrujący wykonany w postaci sit molekularnych, przeznaczony do czynników grupy HFC oraz CO2;

DC — wkład ﬁltrujący złożony w 80% z sit molekularnych i 20% z aktywowanego tlenku glinu, przeznaczony do czynników grup CFC i HCFC, odpowiedni także do czynników typu HFC;

DA — wkład ﬁltrujący złożony w 30% z sit molekularnych i 70% z aktywowanego tlenku glinu, przeznaczony do usunięcia szkodliwych zanieczyszczeń z układu chłodniczego po spaleniu uzwojeń silników, odpowiedni do czynników grup CFC, HCFC i HFC.

Ponadto, ﬁrma Danfoss dostarcza także wkłady ﬁltrujące wykonane zgodnie z życzeniem klienta. Danfoss sprzedaje również hermetyczne ﬁltry odwadniacze ze stałym wkładem. Więcej informacji można uzyskać w katalogu wyrobów lub w lokalnym przedstawicielstwie ﬁrmy.

W celu kontroli zawartości wody w czynniku grupy HCFC lub CFC, za ﬁltrem odwadniaczem instaluje się wziernik przepływu z indykatorem wilgoci typu SGRI. Dostępne są również wzierniki przepływu z indykatorem wilgoci do innych czynników chłodniczych. Więcej informacji znajduje się w katalogu wyrobów ﬁrmy Danfoss.

Dane techniczne

Czynniki chłodnicze CFC / HCFC / HFC / R744 Materiał Korpus: stal Maks. ciśnienie robocze [bar] Strona wysokiego ciśnienia: 46

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Zakres temperatury pracy [°C] -40 do 70 Wkłady ﬁltrujące DM / DC / DA

Filtr odwadniacz DCR

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

9.2 Usuwanie wilgoci z układów amoniakalnych

W porównaniu do układów z czynnikami ﬂuorowcopochodnymi lub z CO2, woda w instalacjach amoniakalnych stanowi specyﬁczne zagadnienie: Struktura molekularna amoniaku i wody jest podobna, cząsteczki obu związków są małe i heteropolarne, a w konsekwencji amoniak i woda są ze sobą całkowicie rozpuszczalne.

Wobec takiego podobieństwa cząsteczek wody i amoniaku, nie ma efektywnego ﬁltra odwadniacza dla układów amoniakalnych. Co więcej, z powodu dużej rozpuszczalności, wytrącanie się niezwiązanej wody z roztworu z amoniakiem jest trudne.

Woda i amoniak wspólnie wypełniają instalację i tworzą swego rodzaju zeotropowy czynnik chłodniczy, dla którego zależność ciśnienia i temperatury nasycenia odbiega od własności bezwodnego amoniaku.

Dlatego instalacje amoniakalne rzadko są budowane jako układy z ciśnieniowym zasilaniem Z jednej strony, obecność wody utrudnia

parownika.

całkowite odparowanie amoniaku, co może prowadzić do uderzenia hydraulicznego. Z drugiej zagrożone jest prawidłowe działanie termostatycznego zaworu rozprężnego w obliczu zmieniającej się zależności ciśnienia i temperatury nasycenia.

Pompowe zasilanie parowników dosyć dobrze chroni sprężarki przed potencjalnymi zagrożeniami spowodowanymi obecnością wody. Do przewodu ssawnego dostaje się tylko para czynnika, co zapobiega uderzeniu hydraulicznemu. Dopóki w układzie nie ma zbyt dużo wilgoci (poniżej zalecanego progu 0,3%), para amoniaku prawie jej nie zawiera, co skutecznie chroni olej przed zanieczyszczeniem wodą.

Istnieją trzy podstawowe metody zmniejszania zanieczyszczenia amoniaku wodą:

Wymiana czynnika

Jest to sposób odpowiedni dla układów o małym napełnieniu (np. agregatów do chłodzenia wody, z parownikami płytowymi) i powinien zostać zweryﬁkowany w świetle lokalnych przepisów.

Usuwanie wilgoci z parowników

Sposób ten nadaje się do układów z zasilaniem grawitacyjnym, bez odszraniania gorącymi parami czynnika. W takich instalacjach, woda pozostaje w nieodparowanym czynniku i zalega w parownikach.

Rektyﬁkacja

Część zawilgoconego amoniaku płynie do rektyﬁkatora, gdzie jest ogrzewana, dzięki czemu amoniak odparowuje, a pozostała w fazie ciekłej woda zostaje odprowadzona na zewnątrz układu. Jest to jedyny sposób wyprowadzenia wilgoci z instalacji o pompowym zasilaniu parowników.

Więcej informacji na temat zawilgocenia i usuwania wody z amoniakalnych układów chłodniczych można znaleźć w biuletynie IIAR nr 108.

Należy wspomnieć, że istnieje zła strona zbyt małej zawartości wody, w postaci zagrożenia pewnego rodzaju korozją elementów stalowych. Jednak w instalacjach chłodniczych niebezpieczeństwo

to jest mało prawdopodobne.

Pompowe zasilanie parowników amoniakiem nie tylko zapobiega uszkodzeniom sprężarek, ale zmniejsza także inne problemy związane z obecnością wody w układzie, takie jak:

Pogorszenie współczynnika wydajności chłodniczej

Obecność wody w amoniaku zmienia zależność ciśnienia i temperatury nasycenia. Konkretnie, pod danym ciśnieniem czynnik chłodniczy wrze w wyższej temperaturze. Zmniejsza się przez to wydajność chłodnicza i rośnie pobór mocy elektrycznej.

Korozja

W obecności wody, amoniak zaczyna przejawiać działanie korozyjne wobec rurociągów, zaworów, zbiorników itp.

Zagrożenia dla sprężarek

Jeśli woda traﬁa do sprężarki, np. na skutek zbyt małej pojemności oddzielacza cieczy, staje się przyczyną problemów związanych z zanieczyszczeniem oleju oraz z korozją.

Dlatego, aby zapewnić efektywną i niezawodną pracę układu, zaleca się regularną kontrolę ilości wody w instalacji oraz usuwanie jej, gdy zawartość wilgoci przekroczy dopuszczalny poziom.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 9.2.1: Rektyﬁkator ogrzewany gorącą parą, wyposażony w zawory pływakowe

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Olej

À Zawór elektromagnetyczny

Do rurociągu

ssawnego

Dopływ skroplonej cieczy pod wysokim ciśnieniem

Sight glass

Á Zawór pływakowy Â Ręczny zawór regulacyjny Ã Zawór regulacji ciśnienia Ä Zawór elektromagnetyczny Å Ręczny zawór regulacyjny Æ Wewnętrzny zawór

bezpieczeństwa

Ç Szybko zamykający się

zawór spustowy

È Zawór odcinający

Procedura usuwania wody:

1. Podać napięcie na cewkę zaworu elektromagnetycznego EVRAT À i ICS+EVM Ã. Zawilgocony amoniak spływa do rektyﬁkatora. Zawór pływakowy SV4 Á zamknie dopływ czynnika do tego zbiornika, gdy zostanie w nim osiągnięty nastawiony poziom cieczy.

Podać napięcie na cewkę zaworu

elektromagnetycznego EVRAT Ä.

2. Skroplona ciecz jest podawana do wężownicy wewnątrz zbiornika i zaczyna ogrzewać zawilgocony amoniak.

Amoniak zaczyna odparowywać,

a zanieczyszczona ciecz pozostaje w zbiorniku. W miarę odparowywania amoniaku i obniżania się poziomu cieczy w rektyﬁkatorze zawór pływakowy SV4 Á otwiera się i doprowadza do zbiornika większą ilość zawilgoconego amoniaku. Po upływie pewnego czasu, opartego na doświadczeniu, można rozpocząć przygotowanie do spuszczenia zanieczyszczonej cieczy.

3. Odciąć zasilanie zaworu elektromagnetycznego EVRAT À. Po upływie pewnego czasu amoniak odparuje, a w zbiorniku pozostanie wyłącznie zanieczyszczona ciecz.

W celu spuszczenia zanieczyszczonej cieczy

ze zbiornika ciśnienie w jego wnętrzu należy zwiększyć do wartości odpowiadającej temperaturze powyżej 0°C.

Odpływ skroplonej cieczy pod wysokim ciśnieniem (do separatora pompy)

W tym celu odcinane jest zasilanie zaworu

elektromagnetycznego ICS+EVM Ã. Ciśnienie wewnątrz zbiornika jest teraz kontrolowane przez zawór ICS+CVP Ã. Otworzyć o kilka obrotów zawór odcinający SVA  , otworzyć ostrożnie zawór spustowy QDV Ç i spuścić zanieczyszczoną ciecz pozostającą w zbiorniku.

4. Zamknąć zawór spustowy QDV Ç i zawór odcinający SVA .

Następnie odciąć zasilanie zaworu

elektromagnetycznego Ä w celu zakończenia usuwania zanieczyszczonej cieczy; w razie konieczności kontynuacji procesu powtórzyć procedurę od punktu 1.

Ze względów bezpieczeństwa na zbiorniku

rektyﬁkatora zainstalowano wewnętrzny zawór bezpieczeństwa BSV Æ w celu ochrony przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.

Dopływ zanieczyszczonego amoniaku

Danfoss Tapp_0121_02 09-2014

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

9.3 Układy odpowietrzania

Obecność gazów nie skraplających się

Gazy nie skraplające się obecne w instalacji chłodniczej po jej zmontowaniu pochodzą z aparatów i rur wypełnionych powietrzem. Jeśli następnie nie przeprowadzi się prawidłowo operacji odessania układu, powietrze może pozostać w instalacji.

Ponadto, powietrze może się dostać do układu po jego rozhermetyzowaniu podczas obsługi technicznej w czasie uzupełniania oleju, na skutek przenikania przez elementy instalacji, a także przez nieszczelności połączeń w tych częściach układu, gdzie ciśnienie amoniaku jest niższe od atmosferycznego (w przypadku temperatury parowania niższej od -34°C) itp.

Co więcej, gazami nie skraplającymi się mogą być zanieczyszczenia czynnika chłodniczego, bądź produkty rozkładu czynnika lub oleju, spowodowanego wysoką temperaturą tłoczenia (np. amoniak rozkłada się na azot i wodór).

Wykrywanie i lokalizacja

Gazy nie skraplające się gromadzą się po stronie wysokiego ciśnienia, głównie w tych strefach skraplacza, gdzie panuje najniższa temperatura i najmniejsza prędkość przepływu czynnika.

Najprostszym sposobem stwierdzenia obecności gazów nie skraplających się w układzie jest porównanie rzeczywistego ciśnienia skraplania, odczytanego z manometru zainstalowanego na zbiorniku czynnika, z ciśnieniem nasycenia, odpowiadającym temperaturze zmierzonej na wylocie ze skraplacza.

Na przykład, jeśli na wylocie skraplacza w układzie amoniakalnym zmierzono temperaturę 30°C, to odpowiada jej nadciśnienie nasycenia 10,7 bar g. Z kolei, jeśli z manometru odczytano wartość 11,7 bar g, to znaczy, że stwierdzona różnica 1 bar jest rezultatem obecności gazów nie skraplających się.

Problemy

Powietrze ma tendencję do formowania warstewki izolującej wokół powierzchni rur

skraplacza będącej powierzchnią wymiany ciepła skraplającego się czynnika Efektem jest wzrost ciśnienia

spadek wydajności tego wymiennika i

skraplania. Sprawność energetyczna spada, a w zależności od ciśnienia skraplania, narastają problemy związane ze smarowaniem. Spadek wydajności cieplnej skraplacza jest faktem, jednak jest on trudny do oszacowania. Producenci odpowietrzaczy podają informacje, z których wynika, że wzrost ciśnienia skraplania o 1 bar pociąga za sobą

zmniejszenie wydajności tego wymiennika o 9–10%. W przypadku, gdy wymagane jest bardziej dokładne obliczenie tego spadku, można posłużyć się wytycznymi ASHRAE, wraz z przykładowymi wynikami badań tego zjawiska (opracowanie „HVAC Systems & Equipment Manual”, rozdział o gazach nie skraplających się „Non-Condensable Gases”).

Inni wytwórcy szacują wzrost ryzyka wystąpienia awarii i związane z nim koszty. Wzrost ciśnienia skraplania i temperatury tłoczenia pociąga za sobą większe obciążenie łożysk sprężarki zainstalowanej w układzie, z uwagi na możliwe problemy z ich smarowaniem. Szacowany wzrost kosztów eksploatacji sprężarki zależy od jej rodzaju i wielkości.

Podsumowując, obecność gazów nie skraplających się jest tyleż niepożądana, co nieunikniona i dlatego częste zastosowanie znajdują układy odpowietrzania instalacji.

Układy odpowietrzania

Powietrze i inne gazy nie skraplające się można usunąć z układu ręcznie lub automatycznie. Dokonuje tego personel obsługujący instalację. Sposób ten może jednak prowadzić do nadmiernych strat czynnika chłodniczego.

Inna metoda odpowietrzania bywa nazywana chłodniczą: faza lotna pobierana z poszczególnych punktów odpowietrzania jest chłodzona w specjalnym naczyniu wyposażonym w wężownicę, w celu skroplenia czynnika i zawrócenia go do układu. Gazy pozostałe w odpowietrzaczu są usuwane z układu Istotą tej metody jest dążenie do minimalizacji ilości czynnika chłodniczego uwalnianego do otoczenia.

Wężownica chłodząca może być zasilana tym samym czynnikiem, jaki znajduje się w układzie, lub dowolnym innym czynnikiem chłodniczym.

Ustalenie miejsc, z których należy pobierać fazę lotną do odpowietrzania jest dosyć trudne i uzależnione od konﬁguracji układu oraz rodzaju skraplacza. Poniżej wskazano kilka przykładowych punktów odpowietrzania. Strzałki na rysunkach

odpowiadają prędkości przepływu czynnika chłodniczego w wężownicach skraplacza i w zbiornikach Strzałki są tym krótsze, im ta prędkość jest mniejsza.

Gromadzące się powietrze zaznaczono czarnymi kropkami. Punkty odpowietrzania powinny zostać umiejscowione w strefach o dużej koncentracji powietrza.

Poziomy skraplacz płaszczowo-rurowy

Skraplacz natryskowo-

Danfoss Tapp_0124_02 10-2012

wyparny

Zbiornik cieczy

Pionowy skraplacz

płaszczowo-rurowy

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania

9.3.1: Automatyczny układ odpowietrzania, wykorzystujący czynnik chłodniczy z instalacji

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Mieszanina cieczy i pary Czynnik w fazie ciekłej pod niskim ciśnieniem Powietrze

Do separatora cieczy

Zbiornik wody

Z przewodu tłocznego

Z pompy czynnika chłodniczego

À Zawór elektromagnetyczny Á Zawór elektromagnetyczny Â Zawór elektromagnetyczny Ã Zawór pływakowy Ä

Regulator poziomu cieczy

Å Zawór elektromagnetyczny Æ Ręczny zawór regulacyjny

Danfoss Tapp_0125_02 09-2014

Zbiornik cieczy

Ç Ręczny zawór regulacyjny

Skraplacz

Procedura odpowietrzania:

1. Podać napięcie na cewkę zaworu elektromagnetycznego EVRA À, aby ciekły czynnik chłodniczy o niskim ciśnieniu dopływał do wężownicy i chłodził czynnik znajdujący się w zbiorniku.

2. Podać napięcie na cewkę zaworu elektromagnetycznego EVRAT Á lub Â (tylko JEDEN z nich). Mieszanina pary czynnika chłodniczego z powietrzem dostaje się do zbiornika odpowietrzacza, gdzie czynnik ulega kondensacji, a powietrze gromadzi się w górnej części zbiornika. Skroplony czynnik chłodniczy zostaje automatycznie odprowadzony przez zawór pływakowy SV1 Ã.

Zawór regulacyjny Æ musi być dostosowany

do względnie małego stopnia otwarcia i musi wytwarzać spadek ciśnienia umożliwiający uzyskanie niskiego ciśnienia wewnątrz oczyszczacza powietrza. Można również zamontować za zaworem regulacyjnym małą dyszę Æ.

3. Powietrze gromadzi się w górnej zbiornika a skroplony czynnik w dolnej części i omywa

cieczą

czujkę regulatora poziomu RT

280A

Ä Gdy ilość powietrza wzrośnie na tyle że poziom skroplonego czynnika się obniży i nie bedzie zakrywał elementu czujnika poziomu, otwiera się zawór elektromagnetyczny EVRA Å i wypuszcza porcję powietrza z układu.

Zawór regulacyjny Ç musi być dostosowany

do względnie małego stopnia otwarcia w celu zapewnienia kontrolowanego/powolnego oczyszczania powietrza ze zbiornika.

części

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

9.4 Układ odzysku ciepła

Przykład zastosowania 9.4.1: Regulacja pracy szeregowego połączenia wymiennika do odzysku ciepła i skraplacza

Jeśli w obiekcie istnieje zapotrzebowanie na moc grzewczą, można do jego pokrycia wykorzystać odpadowe ciepło przegrzania lub także ciepło skraplania, pochodzące ze skraplacza instalacji chłodniczej. Ciepło to może posłużyć do ogrzewania powietrza w pomieszczeniach biurowych i handlowych, do ogrzewania wody użytkowej i technologicznej, wstępnego podgrzewania wody na dopływie do kotła itp.

Aby odzysk ciepła ze skraplacza był rozwiązaniem efektywnym, należy się upewnić, czy odpowiada ono zapotrzebowaniu, pod względem czasu występowania, poziomu temperatury i mocy cieplnej. Na przykład, w celu przygotowania ciepłej wody, co wymaga ciepła na stosunkowo wysokim poziomie temperaturowym, zasadny jest odzysk ciepła przegrzania. Natomiast do ogrzewania pomieszczeń biurowych, zwykle można wykorzystać całe ciepło oddawane przez czynnik w skraplaczu.

Do przewodu ssawnego

Dla efektywnej i niezawodnej pracy instalacji chłodniczej z odzyskiem ciepła kluczowe znaczenie ma dobre zaprojektowanie układu regulacji.

Zadaniem układu regulacji jest skoordynowanie odzysku ciepła z funkcją chłodzenia:

1. Podstawowa funkcja układu, jaką jest chłodzenie nie powinna być zakłócona, niezależnie od tego, czy realizowany jest odzysk ciepła, czy nie. Ciśnienie skraplania nie powinno zbytnio wzrastać przy braku odzysku ciepła. Co więcej, w przypadku ciśnieniowego zasilania parowników, ciśnienie skraplania nie powinno również być za niskie (patrz rozdział 3).

2. Muszą zostać spełnione wymagania stawiane odzyskiwanemu ciepłu, np. temperatura i ilość.

3. Włączanie i wyłączanie węzła odzysku ciepła musi się odbywać bezproblemowo i zgodnie z zapotrzebowaniem.

Układy regulacji odzysku ciepła wymagają wyraﬁnowanych rozwiązań, które mogą się różnić w zależności od instalacji. Poniżej zamieszczono kilka przykładów.

Danfoss

Tapp_0126_02

10-2012

Wymiennik odzysku ciepła

Dopływ wody

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej

Odpływ wody

pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie gazowej pod niskim ciśnieniem Woda

À Regulator ciśnienia Á Zawór elektromagnetyczny

Z przewodu tłocznego

Â Zawór zwrotny Ã Zawór elektromagnetyczny Ä Ręczny zawór regulacyjny

Ten układ odzysku ciepła może znaleźć zastosowanie do ogrzewania zarówno wody, jak i powietrza.

Praca układu bez odzysku ciepła

Gorąca para z przewodu tłocznego kierowana jest bezpośrednio do głównego skraplacza, za pośrednictwem serwotłokowego zaworu ICS À sterowanego zaworem pilotowym stałego ciśnienia CVP (HP). Zawór zwrotny NRVA Â zapobiega wstecznemu przepływowi czynnika do wymiennika do odzysku ciepła.

Praca układu z odzyskiem ciepła

Zawór serwotłokowy ICS Á jest sterowany elektromagnetycznym zaworem pilotowym EVM, który jest otwierany i zamykany przez sygnał pochodzący z przekaźnika czasowego,

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

termostatu itp. Po jego otwarciu gorąca para traﬁa do wymiennika do odzysku ciepła.

Zawór ICS À zostanie zamknięty na skutek wzrostu wydajności cieplnej i spadku ciśnienia tłoczenia. W przypadku wzrostu ciśnienia tłoczenia, zawór pilotowy stałego ciśnienia CVP (HP) otworzy zawór wykonawczy ICS À, w wyniku czego część strumienia gorącej pary popłynie bezpośrednio do głównego skraplacza.

W okresie letnim, wymiennik do ciepła jest mniej wykorzystywany. Aby zapobiec gromadzeniu się cieczy w wymienniku, następuje cykliczne otwieranie zaworu elektromagnetycznego EVRA Ã, zainstalowanego przed zaworem regulacyjnym REG Ä, w celu okresowego odparowywania ewentualnego kondensatu zalegającego w wymienniku do odzysku ciepła.

Skraplacz

Do zbiornika

odzysku

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

Przykład zastosowania 9.4.2: Regulacja pracy szeregowego połączenia wymiennika do odzysku ciepła i skraplacza

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Woda

À Regulator różnicy ciśnień Á Termostat Â Zawór zwrotny

Przykład zastosowania 9.4.3: Regulacja pracy równoległego połączenia wymiennika do odzysku ciepła i skraplacza

Wymiennik odzysku ciepła

Odpływ wody

Z przewodu tłocznego

Ten układ odzysku ciepła nadaje się do instalacji chłodniczych wyposażonych w kilka sprężarek.

W przypadku, gdy instalacja pracuje z częściową wydajnością chłodniczą, cały strumień wytłaczanej gorących par przepływa przez wymiennik do odzysku ciepła, a następnie do głównego skraplacza.

W miarę wzrostu wydajności chłodniczej, rośnie spadek ciśnienia w wymienniku do odzysku ciepła.

Wymiennik odzysku ciepła

Dopływ wody

Skraplacz

Do zbiornika

Kiedy ten spadek ciśnienia przekroczy wartość nastawioną na zaworze pilotowym stałej różnicy ciśnienia CVPP (HP), otworzy on częściowo zawór główny ICS À, w wyniku czego część strumienia gorącej pary popłynie bezpośrednio do skraplacza.

Gdy woda lub powietrze ogrzewane w wymienniku do odzysku ciepła osiągnie wymaganą temperaturę termostat RT 107 Á wysyła sygnał otwarcia do elektromagnetycznego zaworu pilotowego EVM, dzięki czemu następuje pełne otwarcie zaworu ICS À.

Dopływ wody

Danfoss

Tapp_0127_02

Danfoss

Tapp_0128_02

10-2012

Odpływ wody

Czynnik w fazie gazowej pod wysokim ciśnieniem Czynnik w fazie ciekłej pod wysokim ciśnieniem Woda

Z przewodu tłocznego

Do zbiornika

À Regulator ciśnienia z zaworem

elektromagnetycznym

Á Termostat Â Zawór zwrotny

Ten układ odzysku ciepła nadaje się do instalacji chłodniczych wyposażonych w kilka sprężarek. Może służyć do ogrzewania wody w układach centralnego ogrzewania.

W stanie normalnej pracy, zawór serwotłokowy ICS À jest utrzymywany w pozycji otwartej za pomocą elektromagnetycznego zaworu pilotowego EVM, sterowanego termostatem RT 107.

Na rysunkach nie pokazano wszystkich zaworów. Rysunków nie należy kopiować do celów projektowych.

W zimie, gdy wzrost zapotrzebowania na moc grzejną wymusza załączenie układu odzysku

ciepła, elektromagnetyczny zawór pilotowy EVM zamyka się, sprowadzając zawór ICS À do pozycji zamkniętej. Jeśli ciśnienie skraplania wzrośnie ponad wartość nastawioną na zaworze pilotowym stałego ciśnienia CVP (HP), spowoduje on częściowe otwarcie zaworu serwotłokowego ICS i przepływ części strumienia gorącej pary do skraplacza głównego.

Zawór zwrotny NRVA zapobiega wstecznemu przepływowi czynnika chłodniczego do wymiennika do odzysku ciepła.

Skraplacz

Do zbiornika

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

9.5 Dokumenty źródłowe

Alfabetyczny spis wszystkich dokumentów źródłowych znajduje się na stronie 146

Karty katalogowe / Instrukcje

Typ Materiał

źródłowy BSV PD.IC0.A CVP PD.HN0.A DCR PD.EJ0.A EVM PD.HN0.A EVRA(T ) PD.BM0.B ICS PD.HS2.A NR VA PD.FK0.A

Najnowsze wersje materiałów źródłowych można pobrać z witryny internetowej ﬁrmy Danfoss.

Typ Materiał

źródłowy REG PD.KM1.A RT 107 PD.CB0.A SGR PD.EK0.A SNV PD.KB0.A SVA PD.KD1.A SV 1-3 PD.GE0.B SV 4-6 PD.GE0.D

Instrukcje obsługi

Typ Materiał

źródłowy BSV PI.IC0.A CVP PI.HN0.C DCR PI.EJ0.B EVM PI.HN0.N EVRA(T ) PI.BN0.L ICS 25-65 PI.HS0.A ICS 100-150 PI.HS0.B NR VA PI.FK0.A

Typ Materiał

źródłowy REG PI.KM1.A SGR PI.EK0.A SNV PI.KB0.A SVA PI.KD1.A SV 1-3 PI.GE0.C SV 4-6 PI.GE0.B

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10. Wykorzystanie CO2 w układach chłodniczych

Wykorzystanie dwutlenku węgla (CO2) jako czynnika chłodniczego zostało zaproponowane po raz pierwszy przez Aleksandra Twininga (źródło [1]), który wspomniał o tym w swoim brytyjskim patencie w 1850 roku. Tadeusz Lowe Sobieski eksperymentował z zastosowaniem CO2 w balonach wojskowych, ale zaprojektował także maszynę do CO2 w 1867 roku. Lowe opracował

lodu wykorzystującą także maszynę

okrętową do transportu zamrożonego mięsa. Z literatury dowiadujemy się, że w kolejnych latach

opracowano układy chłodnicze wykorzystujące CO2, a szczytowy okres ich użytkowania przypadał na lata

20. i wczesna lata 30. dwudziestego wieku. Ogólnie CO2 był preferowanym czynnikiem w branży transportowej ponieważ nie jest ani toksyczny ani palny, natomiast amoniak (NH3 - R717) był bardziej popularny w zastosowaniach przemysłowych (źródło [2]). CO2 zniknął z branży czynników chłodniczych głównie ze względu na pojawienie się nowego „cudownego” czynnika chłodniczego — freonu, który został bardzo dobrze przyjęty.

Przez lata amoniak nadal był dominującym czynnikiem chłodniczym w przemysłowych instalacjach chłodniczych W latach 90. dwudziestego wieku na nowo pojawiło się zainteresowanie zaletami stosowania CO2, ze względu na określenie parametrów

ODP (potencjał degradacji warstwy ozonowej) i GWP (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego), które doprowadziły do ograniczenia użycia czynników CFC i HFC oraz nałożenie ograniczeń ilościowych czynnika w dużych instalacjach amoniakalnych.

CO2 jest sklasyﬁkowany jako naturalny czynnik chłodniczy, podobnie jak amoniak, węglowodory (np. propan i butan) i woda. Wszystkie te czynniki chłodnicze mają swoje wady.

Amoniak jest toksyczny, węglowodory są łatwopalne, a woda ma ograniczone możliwości stosowania. Natomiast CO2 jest nietoksyczny i niepalny.

CO2 różni się od innych powszechnie stosowanych czynników i w wielu aspektach charakteryzuje się pewnymi specyﬁcznymi właściwościami. Postęp techniczny od 1920 r. zniosł wiele barier w możliwościach stosowania CO2, ale użytkownicy nadal w

pełni świadomi wyjątkowych cech tego gazu

i podejmować

odpowiednie kroki pozwalające

muszą być

unikać problemów w eksploatowanych instalacjach chłodniczych.

Wykres na rys. 10.1 przedstawia krzywe ciśnienia zależnie od temperatury dla CO2, R134a i amoniaku. Najważniejsze w porównaniu

cechy dotyczące właściwości CO2

z innymi czynnikami:

Wyższe ciśnienie robocze przy określonej temperaturze

Węższy zakres temperatur roboczych Punkt potrójny przy dużo wyższym ciśnieniu Punkt krytyczny przy bardzo niskiej temperaturze.

Podczas gdy punkt potrójny i punkt krytyczny są zazwyczaj nieistotne przy popularnych czynnikach chłodniczych, w przypadku CO2 jest inaczej. Punkt potrójny znajduje się względnie wysoko przy ciśnieniu 5,2 bar [75,1 psi], ale co ważniejsze, znajduje się wyżej niż normalne ciśnienie atmosferyczne. Może to być przyczyną problemów, o ile nie podejmie się stosownych środków zaradczych. Dodatkowo punkt krytyczny CO2 znajduje się bardzo nisko: 31,1°C [88,0°F], co silnie wpływa na wymagania konstrukcyjne.

W poniższej tabeli zestawiono różne właściwości CO2 w porównaniu z R134a i amoniakiem.

Ciśnienie

Rysunek 10.1

Czynnik chłodniczy R134a NH

Substancja naturalna NIE TAK TA K Potencjał degradacji warstwy ozonowej (ODP)* 0 0 0 Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP)*

Punkt krytyczny bar [psi]

°C [°F]

Punkt potrójny bar [psi]

°C [°F]

Palny lub wybuchowy NIE (TA K) NIE Toksyczny NIE TAK NIE

Ciśnienie — temperatura

Punkt potrójny

Punkt krytyczny

Temperatura

1300 - 1 40,7 [590] 101,2 [214] 0,004 [0,06]

-103 [-153]

113 [1640] 132,4 [270] 0,06 [0,87]

-77,7 [-108]

73,6 [1067] 31,1 [87,9] 5,18 [75,1]

-56,6 [-69,9]

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10.1 CO2 jako czynnik chłodniczy

CO2 może być stosowany jako czynnik chłodniczy w obiegach różnych typów, wliczjąc w to podkrytyczne i transkrytyczne. We wszystkich

obiegi

typach obiegów z użyciem CO2 należy koniecznie wziąć pod uwagę punkt krytyczny i punkt potrójny.

Tradycyjny, dobrze znany obieg chłodniczy jest podkrytyczny, tj. cały zakres temperatur i ciśnień znajduje się poniżej punktu krytycznego i powyżej punktu potrójnego. Jednostopniowy, podkrytyczny układ CO2 jest prosty, ale ma również wady ze względu na swój ograniczony zakres temperatur i wysokie ciśnienie (rys. 10.1.2).

Ciśnienie

Wykres Log p, h dla CO

Ciecz

Ciało stałe ciecz

Ciało stałe

Ciało stałe para

Transkrytyczne układy CO2 znajdują obecnie zastosowanie wyłącznie w małych i średnich aplikacjach, np. przenośne klimatyzatory, małe pompy ciepła i układy chłodnicze w supermarketach ale nie nadają się do układów przemysłowych (rys. 10.1.3). Układy transkrytyczne nie zostały opisane w tym podręczniku.

Ciśnienia robocze w obiegach podkrytycznych mieszczą się zazwyczaj w zakresie od 5,7 do 35 bar [83 do 507 psi], co odpowiada temperaturom -55 do 0°C [-67 do 32°F]. Jeśli parowniki są odszraniane przy użyciu gorącej pary, ciśnienie robocze jest około 10 bar [145 psi] wyższe.

Faza nadkrytyczna

Punkt krytyczny:

Para

Ciecz — para

Punkt potrójny (linia):

Rysunek 10.1.1

Ciśnienie

Rysunek 10.1.2

Entalpia

Podkrytyczny obieg chłodniczy

Obieg podkrytyczny

Entalpia

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10.1 CO2 jako czynnik chłodniczy

(ciąg dalszy)

Ciśnienie

Transkrytyczny obieg chłodniczy

Rysunek 10.1.3

CO2 w chłodnictwie przemysłowym jest najczęściej wykorzystywany w układach kaskadowych lub pośrednich, ponieważ ciśnienie w tych obiegach można ograniczyć do takiego poziomu, przy którym można użyć dostępnych na rynku podzespołów, takich jak sprężarki, regulatory i zawory.

Chłodzenie gazu

Entalpia

Układy kaskadowe CO2 można projektować na różne sposoby, np. jako układy zasilane ciśnieniowo układy zasilane pompowo, układy z lotnym CO2 we wtórnym obiegu solankowym, lub jako kombinacje tych wariantów.

10.2 CO2 jako czynnik chłodniczy w układach przemysłowych

Na rysunku 10.2.1 przedstawiono niskotemperaturowy układ chłodniczy -40°C [-40oF] wykorzystujący CO2 w roli czynnika chłodniczego ze zmianą fazy w układzie kaskadowym z amoniakiem po stronie wysokiego ciśnienia.

Schemat podstawowy

Układ kaskadowy R717 — CO

Wymiennik ciepła

Sprężarka CO

Zbiornik CO

Ciśnienie

Entalpia

Ciśnienie

Entalpia

Parownik CO

Rysunek 10.2.1

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10.2 CO2 jako czynnik chłodniczy w układach przemysłowych

(ciąg dalszy)

Zbiornik CO

Parownik CO

Rysunek 10.2.2

Schemat podstawowy

Układ kaskadowy R717 — CO2 z odszranianiem gorącymi parami CO

Ciśnienie

Wymiennik ciepła

Sprężarka CO

Sprężarka do odszraniania CO

Ciśnienie

Entalpia

Przedstawiony układ CO2 jest układem zasilanym pompowo, w którym płynny CO2 jest pompowany ze zbiornika do parownika, gdzie następuje częściowe odparowanie. Gazowy CO2 jest następnie sprężany w sprężarce CO2 i skraplany w wymienniku ciepła CO2–NH3. Wymiennik ciepła pełni rolę parownika w układzie NH3. W porównaniu

Schemat podstawowy

Układ kaskadowy R717 — CO

Wymiennik ciepła

Zbiornik CO

z tradycyjnym układem amoniakalnym, ilość amoniaku w wyżej opisanym układzie kaskadowym można ograniczyć

około 10-krotnie.

Rysunek 10.2.2 przedstawia ten sam układ co na rys.

10.2.1, ale uwzględniono w nim układ odszraniania gorącymi parami CO2.

jako medium pośrednie

Ciśnienie

Entalpia

Ciśnienie

Entalpia

Parownik CO

Rysunek 10.2.3

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10.2 CO2 jako czynnik chłodniczy w układach przemysłowych

(ciąg dalszy)

Rysunek 10.2.4

Schemat podstawowy

Układ kaskadowy CO2 z 2 poziomami temperatury

(np. układ chłodniczy w supermarkecie)

Obieg zasilany pompowo

Obieg zasilany ciśnieniowo

10.3 Ciśnienie obliczeniowe

Na rysunku 10.2.3 przedstawiono niskotemperaturowy układ chłodniczy -40°C [-40°F] wykorzystujący CO2 w roli medium pośredniego z amoniakiem po stronie wysokiego ciśnienia. Przedstawiony układ CO2 jest układem zasilanym pompowo, w którym płynny CO2 jest pompowany ze zbiornika do parownika. Tam zostaje częściowo odparowany przed powrotem do zbiornika.

Określając ciśnienie obliczeniowe dla układów CO2, należy brać pod uwagę dwa najważniejsze czynniki:

Ciśnienie podczas przestoju Ciśnienie wymagane podczas odszraniania

Co ważne, przy braku jakiegokolwiek elementu regulacji ciśnienia, podczas przestoju, tj. gdy układ jest wyłączony, ciśnienie układu będzie wzrastać w wyniku odbierania ciepła z otoczenia. Jeśli temperatura miała osiągać 0°C [32°F], ciśnienie wynosiłoby 34,9 bar [505 psi] lub 57,2 bar [830 psi] przy 20°C [68°F]. W przemysłowych układach chłodniczych, zaprojektowanie systemu, który mógłby wytrzymać ciśnienie wyrównawcze (tj. ciśnienie nasycenia odpowiadające temperaturze otoczenia) podczas przestoju byłoby dość kosztowne Z tego względu powszechną metodą ograniczania maksymalnego ciśnienia w trakcie przestoju do rozsądnego poziomu, np. 30 bar [435 psi], jest zamontowanie dodatkowego, małego urządzenia skraplającego.

Gazowy CO2 jest następnie skraplany w wymienniku ciepła CO2–NH3. Wymiennik ciepła pełni rolę parownika w układzie NH3. Rysunek 10.2.4 przedstawia układ mieszany z zasilaniem pompowym i ciśnieniowym, np. układ chłodniczy w supermarkecie, gdzie wymagane są dwa poziomy temperatury.

W przypadku układów CO2 można stosować wiele różnych metod odszraniania (np. naturalne, wodne, elektryczne, gorącą parą). Odszranianie gorącymi parami jest najskuteczniejsze, zwłaszcza w niskich temperaturach, ale wymaga również najwyższego ciśnienia. Przy ciśnieniu obliczeniowym wynoszącym 52 bar g [754 psig], możliwe jest bezpieczne uzyskanie temperatury odszraniania około 10°C [50°F].

Ciśnienie nasycenia przy 10°C [50°F] wynosi 45 bar [652 psi]. Po dodaniu 10% na zawory bezpieczeństwa i około 5% na skoki ciśnienia otrzymuje się maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze o wartości około 52 barg [754 psig] (rys. 10.3.2 i 10.3.3).

Przykłady zastosowań Automatyka do Przemysłowych Układów Chłodniczych z użyciem amoniaku i CO

10.3 Ciśnienie obliczeniowe

(ciąg dalszy)

Zbiornik CO

Wymiennik kaskadowy

Niski stopień Parownik

Bez odszraniania gorącym gazem:

40 bar (580 psi)

Z odszranianiem gorącym gazem:

52 bar (750 psi)

24 / 40 bar

(350 / 580 psi)

40 bar

(580 psi)

24 bar

(350 psi)

Rysunek 10.3.1 — Układ kaskadowy CO2/NH3 — Powszechnie stosowane ciśnienia obliczeniowe

Obliczeniowe ciśnienie / temperatura dla CO

Danfoss Tapp_0161 10-2012

Ciśnienie obliczeniowe

Rysunek 10.3.2

Praktyczny limit: PS > P

Skoki ciśnienia

Temperatura obliczeniowa

+ 15%

nasycenia

Temperatura obliczeniowa

Ciśnienie obliczeniowe „p” + 15% (barg/psig) „p” + 10% (barg/psig)

Ciśnienie „nasycenia” „p” (barg/psig)

Zawór bezpieczeństwa

Ciśnienie nasycenia

Rysunek 10.3.3

Danfoss Chłodnictwo przemysłowe Aplikacje z użyciem amoniaku i CO2 Application guide [pl]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual