Budowa, zasada działania i przykłady zastosowania regulatorów

SEMINARIUM Z AUTOMATYKI
CHŁODNICZEJ
I KLIMATYZACYJNEJ.
Temat: Budowa, zasada działania i przykłady zastosowania
regulatorów typu PI jako elektronicznych zaworów
rozprężnych przeznaczonych do zasilania wentylatorowych
chłodnic powietrza.
Wykonał:
Przemysław Drywa
SUCHiKL semestr 9
2009/2010
1
Plan prezentacji
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Budowa i zasada działania regulatorów typu PI
Elektroniczne zawory rozprężne
Regulacja adaptacyjna
Zawory TQ i PHTQ
Zawory KVQ
Przykłady zastosowania
Podsumowanie
Bibliografia
Budowa i zasada działania regulatorów typu PI (elektroniczne zawory
rozprężne)
Regulator jest to urządzenie, którego zadaniem jest utrzymywanie wielkości regulowanej na
zadanym poziomie niezależnie od zakłóceo działających na układ regulacji.
W przypadku układu parownik – zawór rozprężny chodzi o maksymalne wykorzystanie
powierzchni parownika, przy jednoczesnym zapewnieniu całkowitego odparowania czynnika,
przed jego opuszczeniem. Wielkością bezpośrednio regulowaną jest przegrzanie czynnika
opuszczającego parownik (sygnał wejściowy), zakłóceniami są zmiany warunków pracy
instalacji (np. zmienne obciążenie cieplne), a sygnałem wyjściowym stopieo otwarcia zaworu
i związana z tym ilośd czynnika dopływającego do parownika. W zależności od rodzaju
zastosowanego regulatora możliwe są do osiągnięcia różne stopnie dokładności regulacji.
ELEKTRONICZNE ZAWORY ROZPRĘŻNE (regulatory typu PI)




2
Wyposażone w elementy elektroniczne typu PRS (Pressure Reference System).
Niezależnie od występujących zakłóceo i zmian warunków pracy, wielkośd regulowana
utrzymana jest na założonym poziomie, bez uchybu resztkowego
Wymagają dostarczenia dodatkowej energii
Jakośd regulacji jest o wiele lepsza niż w przypadku TZR.
Rys. Budowa i zasada działania systemu elektronicznego zasilania parowników TQ/PHTQ + EKS 65:
1- organ wykonawczy (PRS), 2 - membrana, 3 - sprężyna, 4 - dysza, 5,6 - czujniki temperatury, 7 - regulator
elektroniczny EKS 65, 8 - otwór wyrównania ciśnienia
Regulacja adaptacyjna
Regulatory pracujące w oparciu o tę zasadę przystosowują (adaptują) się do zmieniających się
warunków pracy układu regulacji. Tym samym regulatory te nie tylko utrzymują wielkośd regulowaną
na zadanym poziomie, ale również mogą zmieniad swoje charakterystyki dynamiczne dopasowując je
do bieżącej sytuacji. Regulatory adaptacyjne pozwalają więc na automatyczną optymalizację procesu
regulacji. Ten sposób regulacji zasilania parowników możliwy jest przy zastosowaniu zaworów
elektronicznych współpracujących ze sterownikami należącymi do systemu ADAP-KOOL®.
Zawory TQ i PHTQ
3
•
TQ i PHTQ są elektronicznie sterowanymi zaworami rozprężnymi do układów chłodniczych.
•
Zawory TQ i PHTQ kontrolowane są poprzez regulatory Danfoss z rodziny sterowników do
systemów chłodniczych ADAP-KOOL
•
Głównym zadaniem układu jest regulacja ilości czynnika dostarczanego do parowników z
zasilaniem ciśnieniowym, na przykład w:

chłodnicach powietrza

chłodnicach cieczy

układach pomp ciepła

instalacjach klimatyzacyjnych

okrętowych instalacjach chłodniczych
Budowa zaworu TQ
1. Pokrywa
2. Śruba
3. Uszczelka
4. Przewód elektryczny
5. O ring
6. Wkręt blokujący
7. Górna częśd zaworu
8. Śruba
9. Mocowanie przewodu
10.Przepust przewodu
11.Dławik
12.Uszczelka
13.Uszczelka
14.Zaciski elektryczne
15.Zbiorniczek
16.Czujnik NTC
17.Grzałka
18.Zespół dyszy
19.Korpus zaworu
Charakterystyka zaworów TQ i PHTQ




Zmiany ciśnienia skraplania nie wpływają na pracę układu
Układ kompensuje zmiany dochłodzenia czynnika przed zaworem rozprężnym
Układ przystosowuje się szybko i precyzyjnie nawet do dużych zmian obciążenia
Małe przegrzanie daje maksymalne wykorzystanie parownika
Zawory KVQ

4
KVQ jest elektronicznym regulatorem ciśnienia parowania, sterowanym temperaturą, który
reguluje temperaturę medium w układach wymagających precyzyjnej regulacji temperatury.

Zawór może byd wykorzystywany w małych instalacjach chłodniczych takich jak
supermarkety, chłodnie owoców, warzyw, mięsa itp.
Budowa zaworów KVQ
1. Obudowa
2. Podłączenie przewodów
3. Opór NTC
4. Element grzejny
5. Zbiorniczek ciśnienia
6. Mieszek
7. Pokrywka mieszka
8. Sworzeo mieszka
9. Uszczelka
10.Połączenie gwintowe
11.Sworzeo roboczy
12.Płytka zaworu
13.Tuleja
14.Element dławiący
15.Króciec wlotowy
16.Króciec wylotowy
Zasada działania zaworów KVQ
W zbiorniczku zaworu KVQ (5) znajduje się ciecz niskowrząca. Zewnętrzne ścianki tego zbiorniczka stykają się z
elektrycznymi elementami grzejnymi (4), do których poprzez odpowiednie przekaźniki (2 i 3), podłączone są
przewody z regulatora elektronicznego. W razie, rejestrowanej przez ten regulator, różnicy temperatury
pomiędzy wartością zadaną i mierzoną przez czujnik, przesyła on dłuższą lub krótszą wiązkę impulsów do
elementu PRS, w którym, za pośrednictwem elementów grzejnych i zbiorniczka ciśnienia, następuje
przetworzenie sygnału elektronicznego na odpowiedni sygnał hydrauliczny, oddziałujący na mieszek (6) i
wrzeciono zaworu (11). Powoduje to ego otwarcie lub przymknięcie.
Elektroniczny system zasilania parowników TQ/PHTQ plus EKS 65
Zalety systemu:
Stała, niska różnica temperatur na wlocie i wylocie z parownika, utrzymywana w całym zakresie jego pracy
Łatwe, wstępne nastawienie zaworu i brak konieczności dalszej jego regulacji
5
Maksymalne wykorzystanie powierzchni parownika w całym zakresie pracy, dzięki wysokiemu stopniowi jego
wypełnienia czynnikiem oraz niskiemu przegrzaniu par czynnika chłodniczego
Stabilna regulacja dzięki wewnętrznej pętli regulacyjnej pomiędzy regulatorem a zaworem
Stabilna praca zaworu przy małych obciążeniach cieplnych parownika
Niezależnośd masy czynnika wtryskiwanego do parownika od zmian ciśnienia skraplania
Elektryczne połączenie pomiędzy elementami systemu, zapewniające jego dużą elastycznośd
Możliwośd zdalnego sterowania i kontroli pracy urządzenia za pomocą EMC
Zaletą zaworu TQ jest to, że współczynnik przenikania ciepła współpracującego z nim parownika jest
utrzymywany na poziomie stałej, wysokiej wartości (równej ok. 20 W/m2K) dla dośd szerokiego zakresu zmian
przegrzania opuszczających parownik par przegrzania (od 4 do 10K)
Elektroniczny system regulacji temperatury w przestrzeni chłodzonej KVQ +
EKS 67
Zalety systemu:
- Możliwośd łagodnej regulacji bez gwałtownych skoków temperatury
- Podwyższenie temperatury parowania, a w konsekwencji minimalizacja ususzki przechowywanych
w pomieszczeniu chłodzonym produktów oraz obniżenie zużycia energii przez urządzenie (wzrost o
1°C daje oszczędnośd 4 - 5% doprowadzonej mocy)
- Możliwośd realizacji dodatkowych zadao, takich jak np. kontrola procesu
oszraniania parownika czy sygnalizacja przekroczenia dowolnych przedziałów
temperatury
- Odszranianie w urządzeniu z tym systemem trwało o 25% krócej niż w urządzeniu zasilanym przez
zawór elektromagnetyczny
- O 40 % krótszy czas pracy sprężarki (oszczędnośd energii oraz mniejsze zużycie maszyn)
Podsumowanie:
Stosowanie układów regulacji wyposażonych w elektroniczne zawory rozprężne pozwala na pracę
instalacji chłodniczej przy optymalnym zasilaniu parownika, a to w konsekwencji oznacza:
Zmniejszenie zużycia energii (większa wydajnośd sprężarki, skrócenie dobowego czasu jej pracy,
krótsze czasy odszraniania ze względu na mniejsze szronienie chłodnicy)
Poprawę jakości przechowywanych produktów (mniejsze wahania temperatury, wyższa wilgotnośd
powietrza)
Zwiększenie żywotności instalacji ( krótszy czas pracy, zabezpieczenie sprężarki przed zassaniem
cieczy)
6
Bibliografia:
 Bonca Z., Dziubek R.: Automatyzacja pracy okrętowych urządzeo chłodniczych. Wyd. Studium
Doskonalenia Kadr S.C. WSM w Gdyni, Gdynia 1992.
 Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna. Wyd. Uczelniane WSM Gdynia, Gdynia
1993.
 Szymanik A.: Elektroniczne zawory rozprężne firmy Danfoss. TCHiK 1/1997
 Szymanik A.: ADAP-KOOL® nowa generacja automatyki chłodniczej. TCHiK 5/1996.
 Materiały firmowe Danfoss
 www.danfoss.pl
7