Bổ sung kiến thức về Điện tự động cho anh em ngành Nhiệt Lạnh
Connexions module: m10485 Tự động hóa thiết bị ngưng tụ∗ Hung Hoang Duong This work is produced by The Connexions Project and licensed under the Creative Commons Attribution License † Giới thiệu chung Tự động hoá thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ là: - Duy trì nhiệt độ áp suất ngưng tụ không đổi dao động giới hạn cho phép; - Tiết kiệm nước giải nhiệt cho bình ngưng làm mát nước Việc trì nhiệt độ áp suất ngưng tụ không đổi hệ thống lạnh cần thiết áp suất ngưng tụ cao làm giảm suất lạnh hệ thống tăng tiêu hao điện (theo kinh nghiệm vận hành máy lạnh điều kiện bình thường, nhiệt độ ngưng tụ tăng lên ◦ C, suất lạnh giảm 1,5%, công suất điện tiêu tốn tăng khoảng 1%) Điều làm cho hệ thống lạnh làm việc không kinh tế, dẫn tới tải cho động máy nén, nhiệt độ đầu đẩy tăng, tiêu hao dầu tăng, độ tin cậy tuổi thọ chi tiết giảm Ngược lại nhiệt độ áp suất ngưng tụ thấp lại ảnh hưởng đến trình cấp lỏng cho dàn bay Lỏng cấp ít, chập chờn không ngừng trệ áp suất ngưng tụ thấp (đặc biệt ống mao dẫn) dẫn đến suất lạnh hệ thống giảm Về lý thuyết nhiệt độ áp suất ngưng tụ giảm, suất lạnh tăng, máy lạnh cụ thể, tất thiết bị thiết kế hiệu chỉnh đồng nhiệt độ áp suất ngưng tụ giảm, suất lạnh giảm Nếu nhiệt độ ngưng tụ giảm nhiều (chế độ vận hành mùa đông), áp suất bay giảm mức cho phép rơle áp suất thấp ngắt, ngừng máy nén để bảo vệ Nếu vận hành lâu chế độ máy nén bị hư hỏng nhanh chóng thiếu dầu bôi trơn Chính phải trang bị thiết bị bảo vệ để máy nén không làm việc áp suất hút thấp Sự bảo vệ phụ thuộc vào khoảng nhiệt độ vận hành thiết bị ngưng tụ, kiểu thiết bị ngưng tụ phụ tải toàn hệ thống Thiết bị ngưng tụ chia làm loại với ba dạng thiết bị tự động : - Bình ngưng giải nhiệt nước - Dàn ngưng giải nhiệt gió - Tháp ngưng giải nhiệt nước kết hợp gió Tự động hoá bình ngưng giải nhiệt nước Trong thực tế tình hình khan nước, đặc biệt khu vực thiếu nước hệ thống lạnh điều hoà không khí lớn người ta sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt Khi sử dụng nước tuần hoàn ta có khả sử dụng hai dạng điều chỉnh để khống chế nhiệt độ áp suất ngưng tụ cần thiết : Bypass nước giải nhiệt điều chỉnh tốc độ quạt gió tháp giải nhiệt ∗ Version 1.1: Mar 28, 2010 11:15 am Universal † http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Hình 3.5 mô tả sơ đồ bypass nước giải nhiệt Figure Van ngả điều chỉnh lưu lượng nước bố trí đường bình ngưng đường vào tháp giải nhiệt Đầu cảm nhiệt đặt đường nước vào bình ngưng Đường bypass nối tắt từ đường bình ngưng trước bơm, cho nước khỏi bình ngưng tắt bơm không qua tháp giải nhiệt Nếu nhiệt độ nước vào bình ngưng tw1 không đủ cao van điều chỉnh mở cho phần mức có nhiệt độ cao tw2 tắt bơm để quay trở lại bình ngưng mà không qua tháp giải nhiệt Như lưu lượng nước qua tháp giải nhiệt giảm Chế độ làm việc phù hợp máy lạnh chạy với phần tải độ ẩm không khí bên nhỏ Phương pháp điều chỉnh thứ điều chỉnh tốc độ quạt để qua điều chỉnh lưu lượng gió gián tiếp điều chỉnh suất giải nhiệt tháp phù hợp với nhiệt thải ngưng tụ Động thay đổi tốc độ loại nhiều cặp cực với vòng dây riêng rẽ động Dahlander Đơn giản phương pháp đóng, ngắt động http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Figure Ngoài sử dụng phương pháp điều chỉnh vô cấp động qua máy biến tần, cho động quạt gió động bơm đắt nên phương án thường bị loại từ ban đầu Một phương án khác áp dụng cho bình ngưng hệ thống lớn sử dụng nhiều bơm nước giải nhiệt thí dụ bơm điều khiển lưu lượng nước nhảy cấp cách cho bơm hoạt động theo nhiệt độ nước Điều chỉnh dàn ngưng giải nhiệt gió Trong dàn ngưng giải nhiệt gió để khống chế nhiệt độ áp suất ngưng tụ điều chỉnh phía môi chất lạnh điều chỉnh phí không khí 3.1 Điều chỉnh phí môi chất lạnh Trong kỹ thuật lạnh, để tăng cường khả trao đổi nhiệt dàn ống xoắn đến mức tối đa, người ta bố trí bình chứa đường tích lỏng để nhanh chóng giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt khỏi bị ứ lỏng Nếu điều chỉnh nhiệt độ áp suất ngưng tụ, chạy phần tải điều kiện thời tiết bên thuận lợi (thí dụ mùa đông) ngược lại phải che bớt phần dàn ngưng, giảm tốc độ quạt gió Một phương pháp che bớt phần dàn ngưng cho ngập lỏng phần dàn ngưng để vô hiệu hoá trình trao đổi nhiệt Phương pháp gọi điều chỉnh phía môi chất lạnh Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm cần phải sử dụng bình chứa lớn để chứa lượng môi chất cần đến để làm ngập lỏng mùa đông Khi làm việc mùa hè, toàn phần lỏng phải chứa bình chứa để giải phóng toàn bề mặt dàn ngưng tụ Có phương pháp khả thi để làm ngập lỏng phần dàn là: a Phương pháp ALCO Phương pháp Alco sử dụng có thiết bị lạnh hoạt động suốt năm Hãng Alco đưa thiết bị HP8 HP14 Năng suất HP8 Qk = 30,6 [U+F0B8] 47,5 kW HP14 với Qk = 80,9 [U+F0B8] 118,9 kW tùy theo môi chất lạnh (theo catalog thiết bị Alco) Nếu cần suất lớn lắp thiết bị song song với Theo phương pháp này, thiết bị loại van ngả có đường vào đường Hình 3.7 giới thiệu sơ đồ thiết bị với van ba ngả Alco http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Figure Nguyên tắc làm việc hệ thống sau: Nếu áp suất nhiệt độ ngưng tụ giảm giới hạn cho phép, van điều chỉnh Alco tác động, dẫn nóng thẳng vào bình chứa BC Điều gây nên ứ đọng môi chất lạnh lỏng dàn ngưng tụ thiếu diện tích trao đổi nhiệt, áp suất nhiệt độ ngưng tụ lại tăng lên Điều định van tạo nên ứ đọng môi chất lỏng dàn bay dẫn trực tiếp nóng vào bình chứa Cũng cần lưu ý lượng môi chất lạnh phải đủ để trường hợp lỏng bị ứ lại dàn ngưng đủ lỏng cấp cho dàn bay Chú ý: Người vận hành điều chỉnh áp suất ngưng tụ Áp suất ngưng tụ thiết kế ấn định nhà máy van Alco tác động điều chỉnh nhiệt độ không khí bên giảm xuống 32 ◦ C Việc lắp đặt van điều chỉnh Alco không yêu cầu điều kiện : lắp đặt van trời, nhà, cạnh dàn ngưng tụ, phòng máy Tất điều nêu không ảnh hưởng đến làm việc van, sau lắp đặt xong không cần hiệu chỉnh b Phương pháp Danfoss Dụng cụ điều chỉnh có tên gọi KVR Hình 3.7 giới thiệu cách lắp dụng cụ KVR vào hệ thống lạnh Van KVR lắp đặt dàn ngưng tụ bình chứa nên lắp gần dàn ngưng Đầu tiên môi chất lạnh lỏng phải ngập đầy đoạn ống van KVR dàn ngưng, sau làm ứ đọng phần dàn ngưng Chính lắp van KVR gần dàn ngưng tốt Đoạn ống dài tốn môi chất lạnh, có cố rò rỉ xảy độ ô nhiễm môi trường nhiều Trái với van Alco, van KVR Danfoss hiệu chỉnh, công nhân vận hành phải lắp vào van áp kế http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Figure Van điều chỉnh làm việc tuỳ thuộc vào áp suất vào mở có hiệu áp ∆p = 0,33 bar, áp suất vào van cao áp suất đặt giá trị Nếu áp suất vào giảm xuống áp suất đặt van đóng Như ống xoắn phía dàn ngưng ngập lỏng, diện tích trao đổi nhiệt dàn ngưng giảm xuống, áp suất ngưng tụ không đổi trì Cũng hệ thống lạnh dùng van Alco, hệ thống dùng van KVR cần dự tính bình chứa đủ lớn Duy trì áp suất ngưng tụ đủ lớn nhằm mục đích trì áp suất trước van tiết lưu đủ lớn, đảm bảo lượng môi chất phun vào dàn bay hơi, loại trừ trục trặc xảy cho hệ thống Tuy nhiên KVR trì áp suất ngưng tụ, áp suất bình chứa áp suất trước van tiết lưu chưa điều chỉnh Có hai phương pháp trì áp suất bình chứa là: - Lắp đặt bình chứa phòng máy ấm, nơi có nhiệt độ không thấp mùa đông Áp suất bão hoà môi chất lạnh coi đủ cho van tiết lưu hoạt động bình thường - Đối với hệ thống lạnh lớn, bình chứa đặt trời, mùa đông nhiệt độ xuống thấp, áp suất bão hoà bình chứa không đủ cho van tiết lưu hoạt động bình thường, cần phải lắp van điều áp NRD (van trì áp suất không đổi) Khi áp suất bình chứa áp suất đầu đẩy chênh ∆p = 0,5 [U+F0B8] 1,0 bar van điều áp NRD (xem hình 3.7) mở cho nóng từ máy nén thẳng vào bình chứa, trì áp suất bình chứa không đổi Khi áp suất hai bên cân bằng, van NRD lại đóng Sự kết hợp van KVR NRD đảm bảo đạt điều chỉnh áp suất ngưng tụ theo ý muốn, đảm bảo áp suất ngưng tụ luôn lớn chút so với áp suất bình chứa, đảm bảo lỏng ngưng dàn ngưng chảy bình chứa ống dẫn lỏng lắp đặt phía bình chứa Ngoài phương pháp trình bày trên, nhiều phương pháp khác điều chỉnh áp suất ngưng tụ 3.2 Điều chỉnh phía không khí Điều chỉnh phía không khí có ưu điểm không cần lượng môi chất lạnh lớn nạp vào hệ thống không cần bình chứa lớn Cũng có phương pháp điều chỉnh chủ yếu sau a Đóng ngắt quạt gió qua tín hiệu áp suất nhiệt độ http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Đối với dàn ngưng trang bị nhiều quạt gió li tâm hay hướng trục việc ngắt bớt đóng thêm quạt cho dàn ngưng điều thực cách dễ dàng Một giải pháp khả thi đóng ngắt quạt qua áp suất đầu đẩy máy nén Phương pháp có độ tin cậy cao giá phải Có thể dùng rơle áp suất trình tự rơle áp suất riêng lẻ Các rơle áp suất sẵn có thị trường Tín hiệu áp suất rơle áp suất đầu đẩy máy nén Tiếp điểm đóng mở rơle mắc nối tiếp với nguồn cung cấp điện cho động quạt Phương pháp sử dụng rơle áp suất đóng ngắt quạt áp dụng cho dàn ngưng có quạt Phương pháp không áp dụng cho hệ thống lạnh có quạt truyền động từ động máy nén Đối với dàn ngưng có nhiều quạt đóng ngắt phần quạt nhờ rơle nhiệt độ Đầu cảm rơle lấy tín giệu nhiệt độ ngưng tụ lấy nhiệt độ không khí trời Đối với quạt li tâm, phương pháp điều khiển có ưu điểm : kinh tế tiết kiệm lượng, tuổi thọ động quạt cao giảm tiếng ồn Đối với quạt hướng trục thường không đạt ưu điểm Đầu cảm rơle nhiệt độ quạt thứ gắn vào lớp dàn ngưng phía hút quạt thứ nhất, sau tiến hành đặt nhiệt độ ngắt quạt theo ý muốn Nếu nhiệt độ vị trí hạ xuống thấp nhiệt độ đặt quạt, rơle nhiệt độ ngắt quạt thứ Nếu nhiệt độ dàn tiếp tục giảm xuống nhiệt độ đặt cho quạt thứ rơle nhiệt độ quạt thứ ngắt tiếp quạt thứ - Quạt cuối đặt nhiệt độ thấp quạt đặt nhiệt độ cao - Khoảng nhiệt độ đặt nên chia cho số quạt dàn ngưng - Nhiệt độ ngưng tụ thường cao nhiệt độ không khí bên khoảng 15 ◦ C hay ∆t = 15K Chú ý: Cần phải lưu ý đặt clapê áp tự đóng phía sau quạt theo hướng quạt trường hợp, dòng khí thải không vào đường hút quạt hoạt động, không quạt bị tải dẫn đến cháy động Ở dạng điều chỉnh này, đóng mạch thêm cho quạt dẫn tới giảm đột ngột áp suất ngưng tụ dàn sinh bay môi chất lạnh đường ống từ bình chứa đến van tiết lưu, làm cho van tiết lưu cung cấp không đầy đủ lỏng cho dàn bay hơi, áp suất bay giảm xuống Đây nhược điểm phương pháp điều chỉnh Nhiều hệ thống lạnh lắp đặt thực tế theo phương án làm việc thiếu ổn định Hơn máy đặt vùng đông dân cư, tiếng ồn không đồng quạt bật, tắt gây khó chịu b Điều chỉnh lưu lượng gió clapê gió Để khắc phục tình trạng đóng, ngắt động liên tục sử dụng clapê gió (damper) điều chỉnh nhờ tín hiệu áp suất đầu đẩy máy nén Hình 5.15 giới thiệu sơ đồ điều chỉnh clapê gió http://cnx.org/content/m10485/1.1/ Connexions module: m10485 Figure Khi áp suất ngưng tụ giảm, chắn mở to để không khí qua lỗ bề mặt trao đổi nhiệt nhiều Khi áp suất ngưng tụ tăng lên, động điều chỉnh clapê DM khép bớt clapê cho gió vào dàn ngưng Áp suất tăng, trình lặp lại Nếu máy nén dừng, quạt dừng clapê gió khép lại Phương pháp không kinh tế quạt phải chạy liên tục nên tổn hao lượng lớn Tuổi thọ quạt giảm không giảm tiếng ồn c Điều chỉnh tốc độ quạt qua máy biến tần Do nhược điểm việc điều chỉnh đóng ngắt quạt nên xu hướng điều chỉnh tốc độ quạt qua máy biến tần ngày ý Phương pháp điều chỉnh vô cấp với độ xác cao áp suất nhiệt độ ngưng tụ, không gây tiếng ồn lớn, đặc biệt xoá bỏ tiếng ồn chu kỳ bất thường đóng mở quạt mà tiết kiệm lượng cách đáng kể, tăng tuổi thọ độ tin cậy động quạt Tín hiệu đưa vào máy biến tần áp suất nhiệt độ ngưng tụ Do điều chỉnh vô cấp nên loại trừ biến động đột ngột áp suất ngưng tụ qua van tiết lưu làm việc cách tin cậy hơn, đảm bảo cấp lỏng đặn tối ưu cho dàn bay http://cnx.org/content/m10485/1.1/