第10章冷庫自動控制的基本內(nèi)容及設計簡介

10．1冷庫自動化基本內(nèi)容10．1．1冷庫自動化的意義(1)從安全角度看冷庫自動化的意義(2)從調(diào)節(jié)精度看冷庫自動化的意義1)凍結物冷藏間庫房溫度波動值不得超過±1℃；

2)冷卻物冷藏間庫房溫度波動值不得超過±0．5℃。(3)從制冷設備合理使用看冷庫自動化的意義(4)從降低運行管理費用看冷庫自動化的意義10．1．2冷庫自動化的分類冷庫自動化程度一般可分為5類。其中第1類為機器、設備的安全保護裝置是自動控制設計中必須具備的，第2至第5類的選擇，則應根據(jù)生產(chǎn)需要、投資的可能性以及維護水平等實際情況確定。第1類機器、設備的安全保護裝置內(nèi)容;第2類為局部自動控制內(nèi)容;第3類為半自動控制內(nèi)容;第4類全自動控制內(nèi)容;第5類最佳工況調(diào)節(jié)10．1．3冷庫自動調(diào)節(jié)常用名詞和術語(1)自動調(diào)節(jié):在沒有人工直接參與下，而依靠儀表、自動裝置來實現(xiàn)決定生產(chǎn)進程的各種參數(shù)達到給定值或按某種規(guī)律變化的操作;(2)調(diào)節(jié)對象：在制冷系統(tǒng)中需要調(diào)節(jié)的各環(huán)節(jié)，都叫調(diào)節(jié)對象。例如，要使冷藏間溫度調(diào)節(jié)在一定的范圍內(nèi)，那么冷藏間就是室溫的調(diào)節(jié)對象。(3)調(diào)節(jié)參數(shù)：在生產(chǎn)過程中需要進行調(diào)節(jié)的表征生產(chǎn)過程變化的參數(shù)，稱為調(diào)節(jié)參數(shù)，或稱被調(diào)量、輸出量。(4)給定值：對調(diào)節(jié)參數(shù)規(guī)定的數(shù)值叫給定值，例如一間冷卻物冷藏間內(nèi)的溫度要求保持在0℃，這個預先規(guī)定的0℃，就是庫溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值。(5)偏差：測定值與給定值進行比較的差值叫做偏差。(6)擾動：使被調(diào)量發(fā)生變化的因素叫做擾動。(7)敏感元件：是測量被調(diào)參數(shù)變化的元件，用來感受被調(diào)參數(shù)大小并輸出信號的元件，稱為敏感元件，又稱為測量元件，或稱一次儀表。例如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力變器等。

(8)輸入量：泛指輸入到自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的信號，包括給定值和擾動。

(9)反饋：將輸出量的全部或部分信號返回到輸入端稱為反饋。反饋的結果有利于加強輸入信號則稱為正反饋。相反，其作用減弱輸入信號稱為負反饋。

(10)調(diào)節(jié)器：對調(diào)節(jié)對象的生產(chǎn)過程起調(diào)節(jié)作用，使被調(diào)量不變，或使被調(diào)量作一定變化的裝置叫調(diào)節(jié)器。又稱為二次儀表。

(11)調(diào)節(jié)執(zhí)行機構——凡是接受調(diào)節(jié)器輸出信號而動作，再控制閥門等的部件稱為執(zhí)行機構，如電磁閥中的電磁鐵等，而電磁閥門等稱為調(diào)節(jié)機構。執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構組裝在一起就叫調(diào)節(jié)執(zhí)行機構10．1．4調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類1．按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結構分類，可分為閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)

1)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)——調(diào)節(jié)裝置輸出的被調(diào)量不但受本身程序的制約，而且受現(xiàn)場反饋回來的檢測信號(被調(diào)量參數(shù))的控制。閉環(huán)系統(tǒng)又分為正反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和負反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

A．正反饋閉環(huán)系統(tǒng)的特點：輸出量越是增加，返回的輸入量也越大。冷庫不宜采用這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

B．負反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點:就是檢測偏差，糾正偏差。使調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個穩(wěn)定的輸出。如圖10-1所示

2)開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)——被調(diào)量不以任何形式反饋回輸入端，說明進人調(diào)節(jié)裝置的信號不是來自調(diào)節(jié)對象的被調(diào)參數(shù)，而是其他某一參數(shù)。而調(diào)節(jié)裝置輸出的控制信號卻可以作用于調(diào)節(jié)對象上，并改變被調(diào)參數(shù)的數(shù)值。稱為開環(huán)系統(tǒng)。如圖10-2所示。

2．按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性分類，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)三類。1)定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)：給定值是不變的數(shù)值。被調(diào)參數(shù)是保持恒定不變的。2)程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)：給定值按照預先規(guī)定的程序變化，被調(diào)參數(shù)也按這一規(guī)定的程序變化。3)隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：給定值是隨機函數(shù)，預先不知道被調(diào)量的變化規(guī)律及調(diào)節(jié)器的動作位置，只知道所要求調(diào)節(jié)的結果。10．1．5調(diào)節(jié)器的選擇國內(nèi)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器，按作用特性來分，主要有位置式、比例式(P)、積分式(I)、比例、積分式(PI)和比例、積分、微分式(PID)等五種。冷庫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，最常用的是位置式調(diào)節(jié)器和比例式調(diào)節(jié)器。1.位置式調(diào)節(jié)器(雙位式和三位式)

1)雙位式調(diào)節(jié)器的動作是間斷的。

2)雙位式調(diào)節(jié)器都有一定的差動范圍。

3)雙位式調(diào)節(jié)器得不到穩(wěn)定工況4)位置式調(diào)節(jié)器適用于單容對象，其容量系數(shù)或時間常數(shù)較大，純滯后較小，負荷變化不大也不劇烈震蕩的場所，冷庫一般都是用于溫度、壓力和液面調(diào)節(jié)。其他參數(shù)很少使用。

5)結構簡單，容易調(diào)整，價格低。2.比例式調(diào)節(jié)器(P)

比例式調(diào)節(jié)器屬于連續(xù)動作的調(diào)節(jié)器，它的動作特性是：當被調(diào)參數(shù)與給定值有偏差時，調(diào)節(jié)器能按被調(diào)參數(shù)與給定值的偏差值大小和方向發(fā)出與偏差值成正比的控制信號，不同的偏差值對應不同的調(diào)節(jié)機構位置。動作比位置式調(diào)節(jié)器平滑得多。比例式調(diào)節(jié)器可分為直接作用式和間接作用式兩種。

1)直接作用式比例式調(diào)節(jié)器:調(diào)節(jié)機構的位移與調(diào)節(jié)參數(shù)的變化成正比。2)間接作用式比例調(diào)節(jié)器:將感受元件、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構分別組成二個或三個部件。3.積分式調(diào)節(jié)器(I)

積分式調(diào)節(jié)器的動作特性是：當被調(diào)參數(shù)與其給定值發(fā)生偏差時，調(diào)節(jié)機構便動作，一直到被調(diào)參數(shù)與給定值的偏差消失為止。積分式調(diào)節(jié)器只適用于下列場合：

1)被調(diào)對象具有自平衡能力，自平衡能力越大，調(diào)節(jié)過程品質(zhì)越好；

2)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象要??；

3)調(diào)節(jié)速度要??；

4)擾動作用不能變化太快。4.比例積分式調(diào)節(jié)器(PI):當被調(diào)參數(shù)與其給定值發(fā)生偏差時，調(diào)節(jié)器的輸出信號不僅僅與輸入偏差保持硬性的比例關系，而且還與輸入偏差對時間的積分成正比。5.比例、積分、微分式調(diào)節(jié)器(PID)：比例作用的輸出與偏差值成正比、積分作用的輸出變化的速度(快、慢)與偏差值成正比、微分的輸出與偏差變化的速度成正比。因此采用比例、積分、微分式調(diào)節(jié)器不僅加強了調(diào)節(jié)系統(tǒng)抗干擾的能力，而且調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了提高。10．2機房自動控制設計10．2．1氨壓縮機的安全保護裝置1氨活塞機的安全保護1)高、低壓保護2)油壓差自動保護3)冷卻水斷水保護4)冷凝水斷水保護5)低壓循環(huán)貯液桶液位超高保護6)電機過載保護2.螺桿式氨壓縮機安全保護螺桿式氨壓縮機除具有活塞式氨壓縮機的6項安全保護裝置外，還設置有吸氣溫度、排氣溫度、油溫、精濾器前后壓差保護等。10．2．2壓縮機的能量調(diào)節(jié)壓縮機的能量調(diào)節(jié)是指制冷壓縮機的產(chǎn)冷量隨著庫房蒸發(fā)器的熱負荷的變化而自動增減，通過調(diào)節(jié)壓縮機運行臺數(shù)或壓縮機本身投入的氣缸數(shù)，使壓縮機的產(chǎn)冷量與庫房蒸發(fā)器的熱負荷平衡。

(1)壓縮機能量調(diào)節(jié)裝置的組成壓縮機能量調(diào)節(jié)裝置由測量元件、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構組成。1)測量元件：壓縮機的吸氣壓力和制冷劑的蒸發(fā)溫度是能量調(diào)節(jié)的兩個參數(shù)。2)能量調(diào)節(jié)器凡是具有上下限觸點的壓力控制器和溫度控制器，壓力或溫度調(diào)節(jié)范圍在設計允許值內(nèi)，都可以作為壓縮機的能量調(diào)節(jié)器。3)活塞式壓縮機能量調(diào)節(jié)執(zhí)行機構活塞式壓縮機的能量調(diào)節(jié)執(zhí)行機構是由能量調(diào)節(jié)電磁閥和卸載裝置組成。

4)螺桿式壓縮機的能量調(diào)節(jié)執(zhí)行機構

(2)活塞式壓縮機能量調(diào)節(jié)方法1)旁通能量調(diào)節(jié)2)壓縮機電機調(diào)速法A．改變電機的極數(shù)的壓縮機調(diào)速法B．變頻調(diào)速方法3)單臺壓縮機開、停法4)開停臺數(shù)調(diào)節(jié)方法5)定值逐級卸載法6)定點延時分級步進的程序調(diào)節(jié)方法10．2．3液位自動控制(1)液位控制回路的制冷工藝示意圖圖10-14是中間冷卻器液位控制回路制冷工藝示意圖

(2)液位回路的電氣控制原理液位回路制冷自控程序方框圖，如圖10-15所示。液位回路的電氣控制原理如圖10-16所示

10．2．4氨泵及低壓循環(huán)貯液桶液位的自動控制(1)氨泵及液位回路的工藝要求，以BKX-12Z氨泵控制箱(一桶兩泵)為例。工藝示意圖如圖10-17所示。(2)氨泵回路的制冷自控程序方框圖見圖10-18。液位控制方框圖與圖10-15相同。(3)氨泵及液位回路電氣控制原理圖，以BKX-12Z型為例，如圖10-19所示。

10．2．5放空氣的自動控制(2)電氣原理接線圖如圖10-22所示，當選擇開關SA撥到“0”位時，控制電源切斷，ZKF-1型可手動操作方式工作，ZKF-2型因有熱力膨脹閥阻隔，不能手動操作。(3)使用與調(diào)整1)ZKF自動型空氣分離器的安裝位置一般是安裝在高壓貯液桶的上方600mm處，ZKF自動型空氣分離器下方的回液管與高壓貯液桶連通。ZKF殼體內(nèi)冷凝下來的氨液靠重力直接流人高壓貯液桶內(nèi)，殼體內(nèi)不積液，效率較高。2)溫度控制器的安裝溫度控制器的溫包應插入冷卻盤管的中心和距頂部1／3處，溫包和溫度計的套管內(nèi)應灌入冷凍油，管口用塑料膠帶纏封。3)溫度控制器參數(shù)的調(diào)整10．2．6油系統(tǒng)的自動控制油系統(tǒng)自動控制包括放油、油處理、壓縮機加油三項內(nèi)容。

(1)自動放油1)集油器采用電加熱放油圖10-23是集油器電加熱放油的工藝示意圖。根據(jù)工藝要求各容器不能同時往集油器中放油，只允許逐個輪流放油。因此需要按集油器收油和放油程序，實行步進程序自控。放油、收油順序如方框圖10-24所示。

2)集油器采用熱氨盤管加熱放油集油器中帶有熱氨盤管，如圖10-25所示。3)多臺容器的放油(2)油處理

油處理工藝示意圖如圖10-27所示油處理自控流程如圖10-28所示

(3)壓縮機自動加油

10．2．7冷凝壓力的自動調(diào)節(jié)(1)立式冷凝器的壓力自動調(diào)節(jié)，工藝示意圖如圖10-30所示。(2)臥式冷凝器的壓力自動調(diào)節(jié)臥式冷凝器的冷凝壓力自動調(diào)節(jié)方式與立式冷凝器相同．水量調(diào)節(jié)閥有壓力和溫度兩種控制方式。

1)采用受壓力控制的水量調(diào)節(jié)閥受壓力控制的水量調(diào)節(jié)閥為直接作用式。如圖10-31所示

2)采用溫度控制水量調(diào)節(jié)閥受溫度控制的水量調(diào)節(jié)閥，如圖10-32所示，(3)蒸發(fā)式冷凝器的冷凝壓力自動調(diào)節(jié)蒸發(fā)式冷凝器的冷凝壓力自動調(diào)節(jié)有下述3種方法，其工藝示意圖如圖10-33所示。1)根據(jù)冷凝壓力調(diào)節(jié)風量，降低冷凝壓力。2)根據(jù)冷凝壓力調(diào)節(jié)進風濕度，使冷凝壓力回升；3)根據(jù)冷凝壓力改變噴淋水量，使冷凝壓力保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)；(4)風冷式冷凝器的壓力調(diào)節(jié)1)根據(jù)冷凝壓力，調(diào)節(jié)冷卻風機的風量的方法調(diào)節(jié)冷凝壓力2)利用壓力調(diào)節(jié)閥和旁通調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定冷凝壓力，其工藝示意圖如圖10-34所示。10．3庫房自動控制設計冷間自控內(nèi)容有：溫度遙測、溫度調(diào)節(jié)、自動程序沖霜、呼人信號和電動冷庫門等項目。蔬菜庫有溫濕度遙測和控制。氣調(diào)庫有氣體調(diào)節(jié)．10．3．1冷間溫度遙測選擇溫度檢測儀表一般是根據(jù)冷庫規(guī)模、測量精度、技術經(jīng)濟指標及操作維護方便等四個方面考慮。庫溫遙測儀表由溫度傳感器和顯示儀表組成。庫溫遙測和溫度控制也可合用一套儀表。10．3．2凍結物冷藏間溫度自動調(diào)節(jié)(1)溫度控制要求

如圖10-35所示

根據(jù)凍結物冷藏間溫度控制要求控制供液電磁主閥和回氣電磁主閥的啟閉。工藝示意圖如圖10-36所示：(3)控制回路

溫度調(diào)節(jié)方框圖如圖10-37所示

10．3．3冷卻物冷藏間溫度自動調(diào)節(jié)控制回路1)只控制供液電磁閥，不控制回氣閥方案，在回氣管上安裝手動閥門，如圖10-38所示。2)控制供液電磁閥，也控制回氣閥方案工藝示意圖如圖10-39控制方框圖如圖10-40所示

10．3．4凍結間溫度自動調(diào)節(jié)凍結間工藝流程圖如圖10-41所示

凍結間工藝示意圖如圖10-42所示

空庫降溫控制程序方框圖如圖10-43所示

當食品入庫完畢，開始凍結程序，控制流程方框圖如圖10-44所示

10．3．5冰庫溫度自動調(diào)節(jié)回路冰庫溫度自動調(diào)節(jié)，若采用排管制冷，與凍結物冷藏間自動調(diào)節(jié)回路相同，若采用空氣冷卻器制冷，則與冷卻物冷藏間自動調(diào)節(jié)回路相同，所不同的是溫度控制范圍不一樣，冰庫溫度一般保持在-4～-10℃之間。10．3．6除霜的自動控制

(1)水沖霜的控制：沖霜程序如圖10-45所示。(2)熱制冷劑融霜(3)水沖霜和熱制冷劑融霜相結合的程序控制凍結間內(nèi)沖霜程序見圖10-46。

(4)電熱除霜程序控制方框圖如圖10-47所示。(5)自然除霜庫溫大于5℃的冷間，可以采用自然除霜方式，就是停止制冷，但冷風機繼續(xù)運行，使庫內(nèi)空氣中的熱焓將表面霜層除掉。10．3．7冷庫濕度的自動控制貯藏水果、蔬菜、雞蛋等的冷卻物冷藏間，不僅需要適宜溫度，而且還需要有適宜的濕度。濕度控制內(nèi)容有加濕、除濕控制.加濕方法一般有噴霧式、蒸汽發(fā)生式加濕器和自然蒸發(fā)式等三類。噴霧式加濕方法如圖10-48所示蒸汽發(fā)生式加濕器原理如圖10-49所示

除濕方法:自動除濕,固體除濕:利用吸附劑從空氣中吸收水分達到除濕的目的，常用的吸附劑有硅膠、鋁膠、活性炭、氯化鈣和氯化鋰等,圖10-50是采用氯化鋰吸收空氣中的水分的除濕機.10．3．8冷庫門的自動控制(1)冷卻物冷藏間手動冷庫門的自動控制回路在冷庫門框上方安裝行程開關，當冷庫門打開時，行程開關接通空氣幕電路，風幕啟動。當冷庫門關閉，行程開關切斷空氣幕電路，冷風幕停止運轉(zhuǎn)?？?/p>