船舶機(jī)艙自動(dòng)化5-6 伙食冷機(jī)控制系統(tǒng)

第六節(jié)

伙食冷機(jī)控制系統(tǒng)一、伙食冷庫(kù)系統(tǒng)的基本組成及工作原理1—壓縮機(jī)；2—油壓差繼電器；3—高低壓繕電器；4—油分離器；5—冷凝器；6—水量調(diào)節(jié)閥；7—貯液器門；8—回?zé)崞鳎?—電磁閥；10—熱力膨脹閥；11—溫度繼電器；12—蒸發(fā)器；13—止回閥；14—蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥伙食冷庫(kù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)和制冷劑的循環(huán)使用系統(tǒng)（它是一個(gè)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)）組成。上述溫度和壓力控制的兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)制冷劑相互聯(lián)系。當(dāng)溫度控制系統(tǒng)工作時(shí)，制冷劑的循環(huán)使用工作系統(tǒng)也隨之開始工作。系統(tǒng)的基本工作原理如下：由溫度繼電器11檢測(cè)冷庫(kù)的溫度變化，當(dāng)冷庫(kù)溫度上升至設(shè)定溫度上限值時(shí)，溫度繼電器的開關(guān)閉合，通過(guò)控制線路使電磁閥9線圈通電，閥門打開，貯液器7的液態(tài)制冷劑通過(guò)回?zé)崞?和電磁閥9后，經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流進(jìn)入低壓的蒸發(fā)器里汽化，吸收熱量使冷庫(kù)溫度下降，同時(shí)壓縮機(jī)l的吸氣壓力升高，當(dāng)上升至低壓繼電器設(shè)定值的上限時(shí)，其開關(guān)接通，壓縮機(jī)自動(dòng)起動(dòng)，蒸發(fā)后的低溫低壓氣態(tài)冷劑被壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中抽出加以壓縮，使其壓力、溫度均升高，而后經(jīng)冷凝器5冷卻成液體，儲(chǔ)存在貯液器7中，以便重復(fù)使用；當(dāng)冷庫(kù)溫度下降至設(shè)定溫度下限值時(shí)，溫度繼電器開關(guān)切斷，電磁閥失電關(guān)閉，制冷劑停止進(jìn)入蒸發(fā)器。供液電磁閥關(guān)閉后，壓縮機(jī)的吸氣壓力越來(lái)越低，當(dāng)吸氣壓力降低至設(shè)定值下限值時(shí)，低壓繼電器開關(guān)切斷，使壓縮機(jī)自動(dòng)停車，從而使冷庫(kù)溫度控制在所要求的范圍之內(nèi)。1.冷庫(kù)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

通過(guò)溫度控制器（溫度開關(guān)）來(lái)控制供液電磁閥的通、斷，再經(jīng)過(guò)膨脹閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而控制流入冷庫(kù)蒸發(fā)器的冷劑量來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。在進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的同時(shí)，也使壓縮機(jī)吸入壓力發(fā)生變化。

2.壓縮機(jī)的啟停自動(dòng)控制系統(tǒng)

壓縮機(jī)的自動(dòng)啟停控制是通過(guò)裝設(shè)在壓縮機(jī)吸入口的低壓開關(guān)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3.壓縮機(jī)的保護(hù)和控制環(huán)節(jié)

高壓保護(hù)：以免損壞壓縮機(jī)。冷凝器需要經(jīng)常清通。油壓保護(hù)：在壓縮機(jī)起動(dòng)后在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)建立起滑油壓力低溫冷庫(kù)的融霜控制

壓縮機(jī)的負(fù)荷控制：輕載啟動(dòng)、能量調(diào)節(jié)、卸載機(jī)構(gòu)圖5-55WT-1226型溫度繼電器結(jié)構(gòu)圖1一感溫包；2一傳壓管；3一波紋臂；4一杠桿；5一刀口支架；6一螺釘；7一搖臂；8一主調(diào)彈簧；9一跳簧片；10一動(dòng)觸點(diǎn)；11、12一靜觸點(diǎn)；13一出線孔；14一幅差調(diào)節(jié)螺釘；15一幅差標(biāo)尺；16一主凋螺桿；17一主標(biāo)尺；18一指針；19一幅差彈簧；20一彈簧座；21一止動(dòng)螺釘

WT-1226型溫度繼電器WT-1226型溫度繼電器當(dāng)感溫包1所感受的冷庫(kù)溫度達(dá)到整定值的下限時(shí)，由于主調(diào)節(jié)彈簧8的拉力矩大于波紋管3所產(chǎn)生的頂力矩，使杠桿4繞支點(diǎn)5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，觸點(diǎn)10與12斷開，關(guān)閉供液電磁閥。此時(shí)因止動(dòng)螺釘21已觸及底板，△S2=0；因△S1＞0，所以幅差彈簧19對(duì)杠桿4的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。隨著庫(kù)溫的升高，杠桿4逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度φ1，此時(shí)螺釘6碰在彈簧座20上，即△S1=0。當(dāng)庫(kù)溫升至整定值的上限時(shí)，杠桿將轉(zhuǎn)到φ2角度上，杠桿4就通過(guò)跳簧片9將動(dòng)觸點(diǎn)10由靜觸點(diǎn)11轉(zhuǎn)接至靜觸點(diǎn)12，接通電路使供液電磁閥開啟，冷劑重又進(jìn)入蒸發(fā)器。

高、低壓繼電器

高、低壓繼電器用于起動(dòng)和停止壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，以保持制冷裝置在規(guī)定的工作壓力范圍內(nèi)工作。目前，在船舶中普遍采用高低壓組合繼電器來(lái)控制高壓和低壓：高壓繼電器檢測(cè)的是壓縮機(jī)的排氣壓力；低壓繼電器檢測(cè)的是壓縮機(jī)的吸氣壓力。檢測(cè)排氣壓力（高壓）主要是起到保護(hù)目的。它是為了防止因冷凝器斷水或水量供應(yīng)嚴(yán)重不足，或者由于起動(dòng)時(shí)排氣管路的閥門未打開，或者制冷劑灌注過(guò)多，或者因系統(tǒng)中不凝性氣體過(guò)多等原因造成排氣壓力急劇上升而產(chǎn)生事故。為此一旦排氣壓力超過(guò)給定值時(shí)，高壓繼電器立即切斷壓縮機(jī)電機(jī)的電源，使壓縮機(jī)停車。檢測(cè)吸氣壓力（低壓）主要用以控制壓縮機(jī)的起動(dòng)和停止。在冷庫(kù)溫度已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值使供液電磁閥關(guān)閉后，若壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，則會(huì)使吸氣壓力越來(lái)越低，這樣就會(huì)產(chǎn)生不良后果。因此壓縮機(jī)的吸氣壓力也必須加以控制，使它保持在一定值以上工作。在船舶伙食冷庫(kù)制冷機(jī)裝置中一般直接用控制吸氣壓力的辦法來(lái)控制壓縮機(jī)的停車和開車，實(shí)現(xiàn)庫(kù)溫控制。1、伙食冰庫(kù)的溫度控制子系統(tǒng)溫度控制置的基本原理溫度繼電器的結(jié)構(gòu)及調(diào)整熱力及電子膨脹閥2、伙食冰庫(kù)的壓縮機(jī)控制子系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)高低壓繼電器油壓保護(hù)繼電器冷凝水壓力保護(hù)繼電器3、自動(dòng)融霜控制二、伙食冷庫(kù)的控制子系統(tǒng)熱力膨脹閥熱力膨脹閥安裝在蒸發(fā)器入口，常稱為膨脹閥，主要作用有兩個(gè)：①節(jié)流作用：高溫高壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥的節(jié)流孔節(jié)流后，部分制冷劑氣化，成為低溫低壓的濕蒸汽，為制冷劑的蒸發(fā)創(chuàng)造條件；②控制制冷劑的流量：進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器后，制冷劑由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)，吸收熱量，降低冷庫(kù)內(nèi)的溫度。膨脹閥控制制冷劑的流量，保證蒸發(fā)器的出口完全為氣態(tài)制冷劑，若流量過(guò)大，出口含有液態(tài)制冷劑，可能進(jìn)入壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊；若制冷劑流量過(guò)小，提前蒸發(fā)完畢，造成制冷不足。熱力膨脹閥按照平衡方式不同，分內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。

電子膨脹閥隨著電子控制技術(shù)發(fā)展，電子膨脹閥越來(lái)越多地替代了傳統(tǒng)的熱力膨脹閥。電子膨脹閥的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)范圍大、動(dòng)作迅速靈敏、調(diào)節(jié)精密、穩(wěn)定可靠。制冷劑在電子膨脹閥中可以正、逆兩個(gè)方向流動(dòng)。制冷系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，電子膨脹閥可以完全關(guān)閉。電子膨脹閥按驅(qū)動(dòng)方式分有電磁式和電動(dòng)式兩類。

電磁式膨脹閥的比例電磁線圈通電前，針閥處于全開位置；通電后，磁性材料制成的柱塞受電磁力吸引，克服彈簧的張力升高，與柱塞成一體的針閥開度變小。改變線圈的控制電壓（電流）可以調(diào)節(jié)針閥的開度，在閥前后壓差既定時(shí)流量即接近線性變化。電動(dòng)式膨脹閥是用脈沖電動(dòng)機(jī)（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)定子繞組上施加正、反序列的脈沖電壓指令即可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)閥桿上、下移動(dòng)，改變針閥的開度。

圖5-62所示為電子膨脹閥用于蒸發(fā)器制冷劑供液量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)原理圖。傳感器、電子調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器（膨脹閥）分別是獨(dú)立的，通過(guò)導(dǎo)線連接，以標(biāo)準(zhǔn)電量傳遞信號(hào)，對(duì)流量實(shí)施自動(dòng)控制。圖（a）所示為在蒸發(fā)器出口設(shè)壓力傳感器P和溫度傳感器T，所測(cè)信號(hào)輸入電子調(diào)節(jié)器而求得制冷劑在蒸發(fā)器出口的過(guò)熱度，使之與所設(shè)定的過(guò)熱度相比較，根據(jù)兩者之差向執(zhí)行器輸出調(diào)節(jié)信號(hào)。圖（b）則分別在蒸發(fā)器的進(jìn)、出口各設(shè)溫度傳感器T2、T1，以T1與T2的讀數(shù)差來(lái)近似代表制冷劑在蒸發(fā)器出口的過(guò)熱度。后種方式只使用溫度傳感器，比前者簡(jiǎn)單，但由內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的工作原理可知，只有在兩測(cè)點(diǎn)間制冷劑壓降所導(dǎo)致的飽和溫度降不太大時(shí)才比較準(zhǔn)確。（a）按出口過(guò)熱度控制（b）按溫差控制圖5-62電子式膨脹閥流量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)原理圖油壓差保護(hù)環(huán)節(jié)制冷壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)摩擦面需要有一定壓力的潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。為了保證壓縮機(jī)的安全運(yùn)行，采用壓力潤(rùn)滑時(shí)，當(dāng)油泵排壓與曲軸箱壓力（即吸氣壓力）之差降至某一定值時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)，使壓縮機(jī)停止運(yùn)行。油壓差保護(hù)環(huán)節(jié)采用壓差繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的兩個(gè)感壓元件接在油泵出口端與吸人端（壓縮機(jī)曲軸箱）之間，檢測(cè)的是兩者之間的壓力差值。目前船上用于壓縮機(jī)油壓差保護(hù)的是自身帶延時(shí)裝置的壓差繼電器。

壓縮機(jī)的能量自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)實(shí)際就是調(diào)節(jié)制冷壓縮機(jī)排送制冷劑的流量，從而改變其制冷量，使之與制冷裝置的熱負(fù)荷保持平衡。如果沒(méi)有能量調(diào)節(jié)裝置，會(huì)增加壓縮機(jī)起停頻率。能量調(diào)節(jié)裝置還可以起到卸載起動(dòng)的作用，壓縮機(jī)滿載起動(dòng)其起動(dòng)力矩較大，容易引起電機(jī)過(guò)載。壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)方法比較多，多數(shù)可由壓縮機(jī)自身機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用壓縮機(jī)電機(jī)變速的方法。

（1）壓力繼電器一電磁閥能量調(diào)節(jié)根據(jù)吸氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)能量的方式比較多，目前在船舶中使用較多的是采用壓力繼電器一電磁閥式能量調(diào)節(jié)方式。根據(jù)吸氣壓力的變化，去控制相應(yīng)電磁閥動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)加載或卸載。一般而言，電磁閥通電動(dòng)作后加載，失電復(fù)位后卸載。

（2）壓縮機(jī)電機(jī)變速調(diào)節(jié)用電動(dòng)機(jī)變速調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)的目的，效率最高，若電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，則能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)能量調(diào)節(jié)的效果。目前電動(dòng)機(jī)調(diào)速使用最廣泛的是變頻調(diào)速和選用電磁式滑差電動(dòng)機(jī)。

冷凝水壓力保護(hù)環(huán)節(jié)若要制冷裝置正常工作，希望冷凝水壓力處于一個(gè)比較穩(wěn)定的工作范圍。冷凝水壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增大，而且還容易引起設(shè)備破損；而冷凝水壓力過(guò)低，效果也不好。冷凝水壓力保護(hù)環(huán)節(jié)主要有兩種：一種是利用壓力控制的水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，另一種是利用溫度控制的水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。圖5-68和圖5-69分別是它們的工作原理圖。

融霜控制在制冷過(guò)程中，蒸發(fā)器的管外壁溫度低于0℃時(shí)，空氣中的水蒸氣就會(huì)在其表面結(jié)霜（主要是魚、肉庫(kù)，有時(shí)菜庫(kù)也結(jié)霜）。由于霜層的導(dǎo)熱系數(shù)低，蒸發(fā)器結(jié)霜后就會(huì)大大削弱它的吸熱能力，從而導(dǎo)致蒸發(fā)