5第5章冷库制冷系统的自动控制PPT

此种能量调节一般用在制冷压缩机 没有气缸卸载机构的小型制冷机组中 和用在制冷压缩机虽有卸载机构，但 在机组启动时或降负荷调节到最低档 时，压缩机都处于基本能量级，如果 还希望启动负荷更小或希望在负荷小 到几乎是空载但仍需压缩机不停止运 行的场合。可以在最低能级档再设热 气旁通，实现该范围内的无级能量调 节。
ZS8-12.5双级压缩机起动和上载控制程序方框图
压缩机停机程序方框图
5.1.2 螺杆式制冷压缩机的自动控制 1.安全保护 （1）压力保护 螺杆式制冷压缩机的压力保护主要 有高压保护、低压保护、润滑油供给的 油压差保护、润滑油过滤的油压差保护 等。各种压力保护自动控制的基本控制 方法与活塞式制冷压缩机的装置的压力 保护控制相类似。
（2）油压差保护 又称油压控制。油压差是指制冷系 统正常工作时压缩机润滑油在油泵出油 口的压力与曲轴箱压力之差。 油压差 = 油压表读数 - 吸气压力表读 数。 可用油压差控制器进行保护。
（3）温度保护 可用温度控制器进行温度保护。 ①排气温度保护 制冷压缩机排气温度过高，会使润 滑油粘度下降，产生碳化，影响制冷压 缩机的使用寿命，因此，要对排气温度 进行保护。制冷压缩机排气温度应比润 滑油的闪点低15～20℃，一般要求制冷 压缩机的排气温度不得超过140℃。
表5-2
压力控制器的设定值
压力控制器
P4/4
P3/4
LP
0.28 （–3）
断开压力/MPa 0.31（0） 0.30 （蒸发温度/℃） （–1）
断开压力/MPa 0.36（4） 0.34（3） 0.33（2） （蒸发温度/℃）
差动压力/MPa 0.05（4） 0.04（4） 0.05（5） （温度/℃）
（5）变速能量调节 制冷压缩机的制冷量与其转速成比例，因此 可以用改变压缩机的转速来实现制冷量的调节， 变转速制冷机的能量调节经济性最佳。 要改变制冷压缩机的变转速调节可采用两种 方法，一是可采用两种极数的电动机拖动，通过 对电动机级数的切换来实现对制冷压缩机的两种 转速驱动，从而实现压缩机的能量调节；二是采 用变频调速电动机实现对制冷压缩机的驱动，从 而达到压缩机的能量调节。
2.能量调节 压缩机能量调节是指改变压 缩机制冷能力，使之与变化的热 负荷相适应的一种调节。其目的 是使制冷系统处于一个经济合理 的运行状态，并实现压缩机轻载 或空载启动。
（1）压缩机间歇运行 又称压缩机启动控制，是能量调节与 负荷平衡的一种最简单形式，一般用于只 配置一台无卸载装置压缩机的小型制冷装 置中。 当用热力膨胀阀供液时，常用吸气压 力控制器即低压控制器控制压缩机的启 停。 间歇能量运行调节方式简单易行，但 只适用于负荷变化不太剧烈的装置（如小 型冷库）中。
5.1.1 活塞式制冷压缩机的自动控制 1.安全保护 （1）高低压力保护 即指压缩机工作时排气压力与吸气压力 的保护。 可用压力控制器进行高低压保护。高压 控制器的调定值对于R12系统取1.4MPa，对 于氨气或R22系统通常取1.6MPa。一般情况 下，低压控制器的调定值调在比制冷系统蒸 发温度低5℃所对应的饱和压力。
（4）气缸卸载与机组台数的联合控制 在大型制冷站中，在对制冷量的调节中，可以 根据当时制冷量的多少，开启与之相匹配的制冷 机组运行，或者采用与制冷量相适应气缸卸载和 台数的联合控制。采用“定点延时，分级步进” 的程序调节方式。它是将压缩机的吸气压力或蒸 发温度设置四个限位点（即定点）：过低限、低 限、高限和过高限。使用步进程序调节器，根据 压力传感器所测得的蒸发压力 （或蒸发温度）当 前值与设定值进行比较，自动地使制冷机组在当 前所处的能量级基础上延时递增或递减或维持不 变。它适用于蒸发温度低，能量级数较多的场合， 它具有程序调节的特征，采用TDF型步进程序调 节器。
（3）其他保护 系统联锁保护：当制冷系统的其他设备在运 行中，处于不正常状态时，也会危及到压缩机的 安全。必须进行联锁保护，切断压缩机电机电路， 使压缩机失电停机。例如，对于冷水机组，通常 置有蒸发器出水温度过低的保护，蒸发器断水保 护，冷凝器冷却水断水保护及压力容器上的安全 阀或易熔塞等。 电动机保护：用快速反应的三相过电流继电 器作电动机电流过载保护，用反向保护继电器作 防压缩机电动机反向旋转的防反转保护，用电器 自锁装置作防止电动机停机后立即重新启动的失 压保护，将温度传感器嵌入螺杆压缩机电动机绕 组内作电动机绕组的温升保护等。
（5）变速能量调节 制冷压缩机的制冷量与其转速成比例，因此 可以用改变压缩机的转速来实现制冷量的调节， 变转速制冷机的能量调节经济性最佳。 要改变制冷压缩机的变转速调节可采用两种 方法，一是可采用两种极数的电动机拖动，通过 对电动机级数的切换来实现对制冷压缩机的两种 转速驱动，从而实现压缩机的能量调节；二是采 用变频调速电动机实现对制冷压缩机的驱动，从 而达到压缩机的能量调节。
（7）吸气节流控制 此种方法是在制冷机组的蒸发器制冷 剂气体出口处安装一蒸发压力调节阀，使 来自蒸发器的制冷剂气体经蒸发压力调节 阀节流后进入制冷压缩机，负荷越低，节 流作用越强，进入制冷压缩机内的气体量 也越少，以此增大吸气比容，减小制冷压 缩机的制冷能力，从而维持制冷剂在蒸发 器内的蒸发压力保持在一定值上。由于此 种方法人为地提高了制冷压缩机的压力比 ，单位功耗和排气温度将会上升，同时在 运行中吸气压力不允许下降过大，因而此 种方法只能在小范围的能量调节中使用。
3.自动启停 在检查了制冷系统各部分都正常后，方 可进行自动开机操作，开机信号可由温度控 制器发出，同时还可以配有手动按钮发出开 机指令，进行压缩机减载或空载启动，在能 量调节装置和安全保护装置的控制下，压缩 机投入正常有序运行。正常停车信号可由温 度控制器或压力控制器发出，也可以手动按 钮发出，事故信号则来自安全保护装置。
（6）热气旁通能量调节 热气旁通能量调节的原理：在制冷负 荷下降时，导致吸气压力的降低，将压缩 机排出的高温高压制冷剂气体旁通到制冷 系统的低压侧，用于补偿因制冷负荷下降 而减少的制冷剂蒸发量，以保持压缩机连 续正常运行所必须的最低吸气压力。从而 使制冷压缩机能力与蒸发器的实际负荷相 适应，在蒸发器负荷下降时，来自制冷系 统中高压侧的热气为其提供一个虚负荷。
表5-1
压缩机开停的压力设定值
压缩机
压力控制器 上限接通压力 /MPa（表）
Ⅱ号机
LPⅡ 0.20 （-9℃）
Ⅲ号机
LPⅢ 0.22 （-7℃）
Ⅳ号机
LPⅣ 0.30 （-2℃）
0.09 0.11 0.15 下限断开压力 /MPa（表） （-20℃） （-18℃） （-14℃）
0.11 差动值 /MPa（表） （11℃） 0.11 （11℃） 0.15 （12℃）
润滑油供给的压差控制器的保 护，要求控制油泵排出压力高于制 冷压缩机排气压力0.15MPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，以保 证向螺杆式制冷压缩机腔内喷油。 润滑油过滤器油压差控制器压 差调定值为0.1MPa，超过此控制值 则说明过滤器需清洗更换了。
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（2）温度保护 螺杆式制冷压缩机的温度保护主要有排气温度保 护，油温保护。其自动控制的方法与活塞式压缩机所采 用的温度保护方法相类似。单螺杆式制冷压缩机对油温 的要求比较严格。这里的油温指的是油泵向压缩机的喷 油温度，要求在40℃～60℃之间，油温过低，则油的 粘度变大，流动阻力增大，即影响油泵的上油，又使压 缩机启动困难。油温过高，则油的粘度变小，既不利于 润滑，也破坏油在螺杆间起的密封作用。 为了防止油温过低，在环境温度较低时启动压缩机， 一定要先加热储油器或油箱中的润滑油，使之粘度适中。 对于氟系统，还可蒸发掉溶于油中的制冷剂，减少启动 过程中出现润滑油产生油泡沫的现象。 油温度控制器一般接在油泵出口或油分配器上。
（3）气缸卸载 ①用压力控制器和电磁阀 控制气缸卸载 凡是制冷压缩机本身带有 自动卸载机构时，均可采用压 力控制器和电磁阀式的能量调 节系统。
调节方法为：用压力控制器LP控制压缩机电动机； 用压力控制器P3/4控制第Ⅲ组气缸卸载机构油路管上的 电磁滑阀1DF；用压力控制器P4/4控制第Ⅳ组气缸卸载 机构油路管上的电磁滑阀2DF。当压缩机满负荷工作时， 四组气缸全部投入运行，输出能量为1。蒸发温度降到 0℃时，压力控制器P4/4使电磁滑阀2DF失电，滑阀落 下，阻断从油泵送往第Ⅳ组卸载液压缸去的配油孔，停 止压力油的供应，该油缸中的油回流到曲轴箱，第Ⅳ组 的两个气缸卸载，压缩机输出能量为3/4。当蒸发温度 降到-1℃时，压力控制器P3/4断开，使电磁滑阀1DF失 电，第Ⅲ组气缸卸载，压缩机输出能量为1/2。当蒸发 温度降到-3℃时，压力控制器LP断开，切断电源，整 台压缩机停止工作。停机后，若吸气压力回升到 0.33MPa（2 ℃ ）时，压缩机重新启动，基本工作缸投 入运行。此后，若吸气压力继续升高，第Ⅲ、Ⅳ组气缸 依照表5-2中给出的数据依次上载。
第5章 冷库制冷系统的自动控制 5.1 制冷压缩机的自动控制 5.2 机房的自动控制 5.3 库房的自动控制 5.4 冷库制冷系统自动控制实例
5.1 制冷压缩机的自动控制 制冷机的运行状态与整个制冷 系统是否安全、合理、经济的运行 关系密切，是本门课程的重要内 容，根据制冷工艺的要求，制冷机 的自动控制内容有：压缩机的安全 保护，能量自动调节，自动开停车 程序。
（5）压缩机电机保护 ①失压保护（零电压保护） 在空调、制冷系统的控制电路中，凡有自锁 环节的，就有失压保护作用。 ②短路保护 短路保护由熔断器，自动开关或两者同时担 任。 ③过载保护（热保护） 热继电器起过载保护作用。自动空气断路器 （又称自动开关），它既有开关作用，又有短 路，严重过载，失压或欠压自动保护功能。
每级能量调节过程为：任何一个库房温度达 到设定值的上限时，温度控制器使Ⅰ号机启动运 行。30min后，若吸气压力升到0.20MPa，Ⅱ号 机的压力控制器LPⅡ使Ⅱ号机运行。Ⅱ号机运行 后若吸气压力降到0.09MPa，LPⅡ使它停车；若 吸气压力继续上升到0.22MPa，Ⅲ号机的压力控 制 器 LPⅢ 使 Ⅲ 号 机 运 行 后 ， 若 吸 气 压 力 降 到 0.11MPa，LPⅢ使Ⅲ号机停车；若吸气压力继续 升到0.30MPa，则Ⅳ号机压力控制器LPⅣ使Ⅳ号 机运行。LPⅣ令Ⅳ号机退出运行的吸气压力值为 0.15MPa。所有库房温度都降到设定值的下限后， Ⅰ号机停止运行，整个制冷系统停止工作。
（4）压缩机气缸头冷却水套断水保护 大型氨系统活塞式制冷压缩机,为了降低气缸 上部的温度, 冷却水就可以通过水套对压缩机的 机头起冷却降温作用。 一般采用晶体管水流继电器作断水保护。在 水套出水管安装一对电接点，有水流过时，电接 点被水接通，继电器使压缩机可以启动或者维持 正常运行；没有水流过时，接点不通，压缩机无 法启动或执行故障性停车。冷却水套断水一般延 时15～30s，这样确认冷却水已中断了，再对压 缩机执行停车。
②油温保护 为保证制冷压缩机各磨擦面正常润 滑，除了对油压有要求外，油温也是一 个很重要的因素。若油温过高，粘度下 降，润滑性能受到影响。即使油压差正 常也会造成摩擦部件的损坏。油温保护 值设定在70℃以下。
采用氟利昂工质的制冷压缩机启动前， 先开电加热器，使溶于润滑油中的氟利昂受 热后蒸发掉，然后再启动制冷压缩机。
（2）压缩机运行台数控制 在多台压缩机联合供冷的系统中，一般根据 热负荷的变化来决定投入运行的压缩机台数实现 能量调节，以降低用电量，减少生产成本。 按照组成机群的压缩机台数和每台压缩机的 容量，将能量划分为若干个等级。第1能级（最 低能级）为基本能级，受库房温度控制启、停。 以后各能级所对应的压缩机的启、停分别用吸气 压力（或蒸发温度）控制。将吸气压力或蒸发温 度分成若干个设定值与各能级一一对应。按照运 行中吸气压力（或蒸发温度）的变化，自动地 启、停压缩机，使机群的能量自动增、减到指定 的能级上。