budowa, działanie, cechy użytkowe, przykłady zastosowania

budowa, działanie, cechy użytkowe, przykłady zastosowania

Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna
Systemy sterowania i monitoringu
obiektów chłodniczych: budowa, działanie,
cechy użytkowe, przykłady zastosowania
Mariusz Kosioski SUChiK
Przemysław Michalik SUChiK
Gdaosk 11.02.2009
Spis treści
Wstęp ...................................................................................................................................................... 3
1.
Jednostka centralna - DI 48 oraz panel odczytowy - LN 31 ............................................................. 4
2.
Sterownik DI 24 ............................................................................................................................... 5
3.
Sterownik DI 22 ............................................................................................................................... 5
4.
Czujnik temperatury ........................................................................................................................ 6
5.
Elektroniczne zawory rozprężne ..................................................................................................... 7
6.
Czujniki stężeo gazów ...................................................................................................................... 8
7.
Newel2............................................................................................................................................. 8
8.
Bezprzewodowy system monitoringu LAE Electronic Wireless Communication. ........................... 9
9.
System elektroniczny EKS67 + KVQ firmy Danfoss ........................................................................ 10
10.
Podsumowanie .......................................................................................................................... 11
Literatura: .............................................................................................................................................. 12
2
Wstęp
Technologia mikroprocesorowa i jej coraz szersze zastosowanie w życiu codziennym,
wpłynęły na powstanie kompleksowych systemów sterowania i monitorowania pracy
urządzeo. Inwestorzy i producenci z branży chłodniczej, poszukują rozwiązao gwarantujących
im niezawodnośd działania instalacji, poprawną pracę urządzeo oraz komfort użytkowania.
Gwarancji bezawaryjnej pracy układów nie zapewnią tylko dokumenty wydane przez
dostawcę, czy producenta. Inwestując w profesjonalny system kontroli, monitorujący
działanie elementów i całości instalacji, możemy znacznie wydłużyd okres użytkowania,
diagnozowad układ spoza obiektu, określid kiedy należy wykonad przeglądy serwisowe.
Wymagania stawiane instalacjom chłodniczym:
•
Minimalizacja zużycia energii, zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych,
•
Dokładnośd parametrów zadanych dla utrzymania odpowiednich warunków w
komorze chłodniczej,
•
Automatyczna praca wszystkich elementów instalacji,
•
Niezawodnośd działania systemu,
•
Zapis pracy całego obiektu (rejestracja wszystkich parametrów mierzonych,
Budowa automatycznego systemu sterowania:
•
Elektroniczne sterowniki,
•
Moduły pomiarowe,
•
Czujniki temperatury,
•
Czujniki stężeo gazów,
•
Elektroniczne zawory rozprężne,
•
Oprogramowanie,
•
Grzałki urządzenia odszraniającego.
3
1. Jednostka centralna - DI 48 oraz panel odczytowy - LN 31
Do jednostki centralnej DI 48 podłączane są bezpośrednio poprzez sied BUS 485
wszystkie sterowniki z magistrali, a jednostka rozpoznaje je dzięki numerom fabrycznie
nadanym przez producenta i trybów pracy w jakich sterowniki zostały zaprogramowane
przez użytkownika, natomiast panel sterująco – odczytowy LN 31, stosowany jest w
przypadku braku stanowiska komputerowego i wyposażony jest w wyświetlacz
ciekłokrystaliczny z przyciskami umożliwiającymi programowanie parametrów pracy
sterowników podłączonych do jednostki centralnej oraz odczyt zarchiwizowanych danych w
formie tabeli lub wykresu.
4
2. Sterownik DI 24
Stosowany do regulacji uniwersalnej, temperatury, wilgotności, ciśnienia skraplania,
gazów szkodliwych, przeznaczony jest do montażu modułowego w szafkach sterowniczych.
3. Sterownik DI 22
Stosowany w chłodnictwie do regulacji temperatury, płynnej regulacji otwierania
i zamykania zaworów z wyjściem proporcjonalnym 0-10 V, przeznaczony jest do montażu
panelowego.
5
4. Czujnik temperatury
Czujnik temperatury zawiera w swojej obudowie termistor typu NTC lub PTC rysunek obok. Rezystor NTC (ang. - Negative Temperature Coefficient ) jest to element
półprzewodnikowy, którego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury. Rezystor PTC
(ang. - Positive Temperature Coefficient) jest to element półprzewodnikowy, którego
rezystancja rośnie wraz ze wzrostem temperatury. W praktyce większe zastosowanie
znalazły termistory NTC ze względu na bardziej liniowy przebieg zależności między
rezystancją a temperaturą.
6
5. Elektroniczne zawory rozprężne
Rozwiązanie będące ewolucją termostatycznych to elektroniczne zawory rozprężne
(EEV1). Jest to elektromechaniczne urządzenie z serwosterowaniem, które od kilku lat jest
już dośd powszechnie dostępne na rynku. Rozpręża ono czynnik chłodniczy w zmienny
sposób przy wykorzystaniu czujnika ciśnienia i temperatury (odpowiadającego
zewnętrznemu wyrównaniu ciśnienia, oraz czujnikowi termostatycznego zaworu
rozprężnego). Obydwa te czujniki są zamontowane na koocu parownika, a ich pomiary są
przetwarzane przez regulator, który decyduje o najoptymalniejszym stopniu otwarcia zaworu
w określonym czasie.
Rodzaje elektronicznych zaworów rozprężnych:
•
Proporcjonalny
•
Impulsowy
7
6. Czujniki stężeń gazów
•
Prawidłowo działające systemy kontroli wycieków z instalacji chłodniczych podnoszą
bezpieczeostwo amoniakalnych urządzeo chłodniczych w ogóle, a w szczególności
urządzeo w pełni zautomatyzowanych: dużego, średniego i małego typu pozbawionych stałej obsługi.
•
W praktyce chłodniczej najczęściej wyciek amoniaku występuje w postaci parowej,
tworząc z powietrzem atmosferycznym mieszaninę. Systemy monitoringu wycieków
amoniaku kontrolują zatem stężenie czynnika w powietrzu.
7. Newel2
Przykładem kompleksowego zastosowania automatyki w chłodnictwie, klimatyzacji i
wentylacji jest montowany przez firmę SYSTHERM system sterowania i monitoringu Newel2.
Omówione powyżej sterowniki, wraz z jednostką centralną, panelem odczytowym,
wchodzą w skład systemu sterowania Newel2. System ten umożliwia podłączenie
różnorodnych urządzeo wykonawczych (wentylatory, grzałki, przetworniki ciśnienia, czujniki
temperatury oraz wilgotności itp.) Sygnały wejściowe z czujników analizowane przez
program zawarty w pamięci sterowników są podstawą uzyskania odpowiedniego sygnału
wyjściowego sterującego elementami wykonawczymi. System ten umożliwia sterowanie
temperaturą, ciśnieniem skraplania i parowania, wilgotnością względną powietrza, pracą
sprężarek, umożliwia zmianę punktu pracy w zależności od pory dnia, pozwala przesyład
dane pochodzące ze sterowanego obiektu do centrali serwisowej, automatycznie inicjuje proces
odszraniania, alarmuje o nieprawidłowej pracy urządzeo itp.
Klimatyzacja:
Znajduje również szerokie zastosowanie w klimatyzacji pomagając kontrolowad
i regulowad poziom temperatury pomieszczeo, dokonując korekty wilgotności, mierząc
stężenie szkodliwych gazów, oraz alarmując o zmianach parametrów powietrza względem
wartości zadanych.
8
8. Bezprzewodowy system monitoringu LAE Electronic Wireless Communication.
Lae Electronic Wireless Communication to system działający w połączeniu
z oprogramowaniem TAB4.2, pozwalający na wykonanie zdalnego systemu monitorowania
urządzeo chłodniczych bez konieczności instalacji okablowania strukturalnego.
Moduł SWB opracowany przez LAE Electronic umożliwia integrację wszystkich
sterowników wyposażonych w port RS 458 w ramach sieci Wireless. Wykorzystuje
oprogramowanie TAB uruchomione na odrębnym komputerze PC, który podłączony przez
moduł SWB-C nadzoruje zdalnie pracę sterowników. Sterowniki komunikując się poprzez
moduł SWB-R stają się częścią bezprzewodowej sieci monitoringu.
Wykorzystany w systemie protokół komunikacji operuje na rozwiązaniu pozwalającym
stworzyd sied, w której każdy z węzłów komunikuje się z pozostałymi , będącymi w zasięgu.
Transmisja danych może przebiegad przez węzły SWB-R. Tworzenie sieci jest bardzo proste.
Podczas dodawania sterownika do infrastruktury wymagane jest, aby pomiędzy
poszczególnymi modułami była zachowana odległośd ok. 30 – 40m. W przypadku braku
aktywnego urządzenia w pobliżu, możliwe jest umiejscowienie pojedynczego, samodzielnie
działającego modułu SWB-R, w celu przetransmitowania danych w połowie odległości
pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem.
Specyfikacja techniczna modułu SWB:
-
Wykorzystywana częstotliwośd radiowa ISM 2.4 GHz
-
Zasięg działania do 40 metrów wewnątrz budynku
-
Transmisja danych: -dla SWB-C RS 232C lub DB-9
- SWB-R przewód TTL/RS-485
-Maksymalna ilośd urządzeo podłączonych do pojedynczego modułu z wykorzystaniem
portu RS – 485: 63
-
Kontrolki: zasilania, dostępu do sieci, odbierania i wysyłania danych po przewodzie
RS-485
-
Wymiary: 110x75x53 mm
Po zakooczeniu przyłączania urządzeo do infrastruktury sieciowej, dzięki zastosowaniu
jednorodnych modułów komunikacyjnych SWB, staje się ona automatycznie zamknięta
dla wszystkich innych urządzeo bezprzewodowych pracujących na podobnych
częstotliwościach. Nie ma możliwości powstania zakłóceo oraz ewentualnych włamao, co
gwarantuje zapewnienie ciągłości przesyłania i bezpieczeostwa danych.
9
9. System elektroniczny EKS67 + KVQ firmy Danfoss
Układ ten dzięki precyzyjnej stabilizacji ciśnienia parowania, umożliwia regulację
temperatury ośrodka chłodzonego z dokładnością 0.5K. Dzięki temu systemowi osiągana jest
mała różnica temperatur w komorze i parowania czynnika co prowadzi do ograniczenia do
minimum osiadania szronu na powierzchni parownika. Oprócz ogólnych funkcji
regulacyjnych spełnia on także funkcję odszraniania parownika oraz funkcje alarmowe.
Zastosowanie
System ten znajduje szerokie zastosowanie w wyposażonych w znaczną liczbę komór
chłodniczych supermarketach. Regulacja następuje tu przy pomocy sygnałów o aktualnym
obciążeniu cieplnym poszczególnych komór. Poprzez włączanie i wyłączanie kolejnych
sprężarek wydajnośd chłodnicza ich zespołu jest stale dopasowywana do zmiennego
obciążenia cieplnego parowników.
10
10. Podsumowanie
Systemy sterowania i monitoringu urządzeo chłodniczych znajdują szerokie
zastosowanie w chłodnictwie i klimatyzacji (komory chłodnicze, urządzenia sklepowe,
schładzacze wody itp.). Dzięki ich stosowaniu możliwe staje się optymalizowanie zużycia
energii całego układu chłodniczego. Poprawiają komfort użytkowania instalacji, pozwalają
diagnozowad układ spoza obiektu, utrzymują zadane parametry pracy urządzenia
jednocześnie umożliwiając wczesne wykrycie nawet niewielkiej nieprawidłowości w pracy
urządzenia.
11
Literatura:
-
Chłodnictwo i Klimatyzacja nr 9 2008 „Bezprzewodowy system monitorowania
instalacji chłodniczych” Łukasz Nowak
-
Chłodnictwo i Klimatyzacja nr 5 2004 „System sterowania i monitorowania urządzeo
klimatyzacyjnych” Mariusz Kijko
-
„Technika Chłodnicza” poradnik Hans Jurgen Ullrich
-
www.chlodnictwo.biz
-
www.systherm.pl
12