Файл: РГР 3 (ZB-5) МВ-41 .docx

1 Расчёт основных конструктивных параметров поршневого компрессора 3

2 Расчёты основных теплообменных аппаратов и трубопровод в холодильной машине 4

3 Описание схемы холодильной машины, системы автоматического регулирования и защиты от опасных режимов работы 9

Список литературы 16

аппаратов

Произведем расчёт основных теплообменных аппаратов по формулам (6)– (8):

• поверхность теплопередачи конденсатора и испарителя

• подача воздуха на конденсатор на испаритель

• потребная мощность на валу вентилятора конденсатора и

испарителя

Трубопроводы холодильных машин подбирают по внутреннему диаметру Диаметр трубопровода рассчитывается из условия неразрывности потока по объёмному часовому расходу

Таким образом, проведём расчёт по формуле (9) для всасывающего, нагнетающего и для жидкостного трубопровода:

• для всасывающего трубопровода при скорости движения хладагента

и принимаем удельный объём хладагента [1, таблица 10, с. 40], тогда

• для нагнетающего трубопровода при скорости движения хладагента

и давлении принимаем удельный объём хладагента [1, таблица 10, с. 40], получим

• для жидкостного трубопровода при скорости движения хладагента

и принимаем удельный объём хладагента [1, таблица 10, с. 40], тогда

По значениям, полученным в расчётах, подбираем трубы согласно сортаменту, рекомендованному ГОСТом. Для холодильной установки непосредственного охлаждения используют трубы из красной меди. В зависимости от площадей клапанов, делаем корректировку диаметров трубопроводов. Полученные результаты сведём в таблицу 2.

Таблица 2 – Основные размеры труб, принятых в холодильной машине

Условие выполняется, следовательно расчёт выполнен верно.

3 Описание схемы холодильной машины, системы автоматического регулирования и защиты от опасных режимов работы

На автономных вагонах ZB-5 использованы холодиль­ные установки ФАЛ-056, компрессоры которых оборудованы автома­тическими запорными вентилями.

Холодильная установка ФАЛ-056 по сравнению с установкой 315.004 имеет следующие основные отличия: более совершенная кон­струкция компрессора; коленчатый вал двухопорный вместо трехопорного; масляный насос опущен ниже уровня масла, электродвигатель имеет воздушное охлаждение (не требуется для охлаждения хладона), более удобный монтаж и т. п.; отсутствует байпасный вентиль, бай-пасная линия (при пуске в качестве байпасной линии используется линия оттайки) и маслоотделитель. Изменено управление системой оттайки (вместо прессостата оттайки используют контактные часы и термостат); имеются два фильтра-осушителя; отсутствуют газовый и жидкостный обратные клапаны; изменена конструкция электроаппаратного ящика; сокращен объем работ по техническому уходу.

Холодильная установка рисунок 1 состоит из двух основных групп: компрессорно-конденсаторного агрегата, находящегося в машинном отделении вагона, и испарителя, расположенного в торце грузового помещения.

Обе группы жестко соединены между собой. Между ними распо­ложена несущая рама – перегородка 22 из полиэфирной смолы с пенополистирольной изоляцией. По периметру прилегания к проему в промежуточной стене вагона на раме имеются два уплотнителя из профильной резины.

Компрессорно-конденсаторный агрегат холодильной установки ФАЛ-056 состоит из компрессора 2, конденсатора 7 воздушного охлаждения с двумя вентиляторами 20, ресивера 14, фильтра 16 и фильтров-осушителей 17, мановакуумметров 12, угловых запорных вентилей 3 и 4, регулирующих управляющих приборов, запорной арматуры, трубопроводов, воздуховодов 5 и электроаппаратного щита 8.

Со стороны испарителя 27 находятся два вентилятора-испарителя 23, электронагревательные элементы, терморегулирующий вентиль, регулятор пуска, термостат оттайки 1 и направляющий рельс 26. В си­стему заряжается около 22 кг хладона-12 и около 8 кг хладонового масла.

Холодильная установка работает автоматически в зависимости от заданных температурных параметров и может находиться в трех ре­жимах: охлаждение, оттаивание и отопление.

Охлаждение. Компрессор отсасывает пары хладона из испарителя (воздухоохладителя) через ограничитель давления вса­сывания (пусковой регулятор) 8, сжимает их от величины давления вса­сывания до промежуточного давления в трех цилиндрах низкого дав­ления, а затем от величины промежуточного давления до давления кон­денсации в цилиндре высокого давления. Перегретые пары хладагента поступают в конденсатор 23, где охлаждаются до температуры кон­денсации и превращаются в жидкий хладон вследствие отдачи тепла окружающему воздуху, которым обдувается конденсатор двумя вен­тиляторами 17. Жидкий хладон из конденсатора через запорный вен­тиль 21 стекает в ресивер 22 и далее через запорный вентиль 18 и ме­ханический фильтр 16, встроенные параллельно фильтры-осушители 14 и электромагнитный вентиль 15 поступает к терморегулирующему вентилю 3 (ТРВ). В терморегулирующем вентиле давление жидкого хладона резко понижается от давления конденсации до давления ис­парения, при этом образуется парожидкостная смесь и объем хладона увеличивается. Затем через распределитель парожидкостная смесь хладона поступает в испаритель 7. В испарителе хладон кипит, полу­чая тепло от воздуха, подаваемого двумя вентиляторами 2. Охлаж­денный воздух направляется в грузовое помещение. Образовавшиеся в результате кипения пары хладона отсасываются компрессором и цикл повторяется.

Оттаивание. После длительной работы испарителя на его внешних поверхностях выпадает значительный слой инея, «снеговая шуба». Во избежание нарастания значительной «снеговой шубы» периодически через каждые 11 ч работы холодильной установки производится оттаи­вание испарителя.

Периодическое включение процесса оттаивания осуществляется контактными часами.

При получении сигнала на оттаивание открывается магнитный вентиль 28 на линии оттайки, выключаются вентиляторы испарителя и конденсатора и закрывается электромагнитный вентиль 15 на линии подачи жидкого хладона от ресивера 22 к терморегулирующему вентилю 3 и нормальная циркуляция хладагента прекращается. От ком­прессора 11 горячие пары хладона проходят через электромагнитный вентиль 28 по трубопроводу оттайки в испаритель 7, в котором они отдают тепло, в результате чего слой инея оттаивает. Из испарителя хладагент по всасывающей линии через ограничитель давления всасы­вания 8 поступает в компрессор 11. В компрессоре пары хладона сжи­маются, нагреваясь при этом. Цикл повторяется в течение 1 ч до тех пор, пока не сработают контактные часы, после чего начнется нормаль­ный процесс охлаждения. В случае если во время процесса оттайки температура в испарителе повысится более чем до 14°С, то сработает термостат окончания оттайки 5 и процесс оттайки прекратится до ис­течения 1ч.

При работе на вагоне обоих холодильных агрегатов их оттайка электрически сблокирована и производится одновременно. При этом вентиляторы обеих холодильных установок отключаются во избежание обдува противоположного испарителя и отепления груза на весь пе­риод проведения оттайки в вагоне.

Отопление. Если необходимо отапливать грузовое, помещение, при работе в режиме «отопление» после получения команды от термореле включается установленная перед испарителем электропечь 6 и нагре­тый воздух вентиляторами испарителя 2 подается в грузовое помеще­ние.

После достижения необходимой температуры электропечь вы­ключается, а оба вентилятора испарителя продолжают работать.

Пуск и остановка. Работа холодильной установки полностью авто­матизирована. В зависимости от рода перевозимого груза с помощью режимных переключателей устанавливают требуемый режим, в соот­ветствии с которым холодильная установка периодически включается и выключается. Для обеспечения необходимой равномерной темпера­туры в грузовом помещении оба вентилятора испарителя 2 постоянно работают, кроме периода оттайки, если только холодильная установка не отключена.

После получения команды от термореле автоматический пуск холо­дильной установки осуществляется следующим образом.

Напряжение подается в цепь управления вентиляторами конден­сатора 17 (работой вентиляторов конденсатора управляет прессостат 31). Затем начинает работать реле времени, установленное на 1,5 мин, и магнитный вентиль 28 линии оттайки открывается для выравнивания давления.

После истечения 1,5 мин включается компрессор 11 и откры­вается электромагнитный вентиль 15 подачи жидкого фреона из ресивера к терморегулирующему вентилю и электромагнитный вен­тиль 28 закрывается.

При достижении давления конденсации прессостатом 31 включаются вентиляторы конденсатора, а после снижения давления до отключаются.

При снижении температуры грузового помещения до нижнего зна­чения, установленного на регуляторе температуры, агрегат выключается в такой последовательности: компрессор выключается (вентиляторы испарителя продолжают работать); электромагнитный вентиль 15 в жидкостном трубопроводе закрывается и при падении давления в конденсаторе ниже вентилятор конденсатора выключается прессостатом 31.

После повышения температуры до верхнего предела холодильные установки вновь включаются и цикл повторяется.

При повышении давления в холодильном агрегате более происходит аварийное выключение холодильной установки. При этом срабатывает прессостат 9 наибольшего давления и компрессор вы­ключается .

Как только давление снизится до , происходит автома­тическое включение компрессора.

Кроме того, аварийное выключение холодильной установки может сработать при понижении температуры картера до —20° С. В этом случае термостат 10 выключит компрессор.

Работу холодильной установки можно контролировать по трем мановакуумметрам: давления масла 27, давления конденсации 26 и давления всасывания 25.

Для пополнения хладона в систему служит патрубок с запорным вентилем 19. При необходимости компрессор может быть отсоединен от системы всасывающим 12 и нагнетательным 13 ручными угловыми запорными вентилями. Пополнение масла в компрессор производится через вентиль 29.

В холодильной установке ФАЛ-056 используют полугерметичный компрессор со встроенным электродвигателем, непрямоточный, че­тырехцилиндровый, двухступенчатого сжатия, без промежуточного охлаждения.

Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование установки ФАЛ-056:

• Конденсатор воздушного охлаждения служит для сжиже­ния

сжатых в компрессоре паров хладона. Охлаждающий воздух по­дается двумя электровентиляторами, расположенными на торцовой стороне конденсатора.

• Ресивер предназначен для создания запасов хладона необходи-

мого для надежной и длительной работы холодильной установ­ки. Он выполнен из алюминиевой трубы диаметром 180 мм с толщиной стенки 5 мм, с приваренными сферическими днищами.

• Испаритель предназначен для охлаждения воздуха грузо­вого

помещения за счет испарения хладона.

• Фильтр установлен в жидкостном трубопроводе за руч­ным вентилем

на выходе из ресивера. Стрелка на фильтре должна быть направлена по потоку хладагента.

• Фильтр-осушитель служит для поглощения частиц влаги, содержа-

щейся в хладагенте, и его очистки.

• Угловой вентиль служит для зарядки маслом и установлен сбоку на

картере компрессора.

• Бессальниковый проходной запорный вентиль. На шпинделе имеется

обратный конус , который, если шпиндель отвер­нуть до верхнего упора, действует в качестве уплотнения. Благодаря этому при изломе мембран диафрагмы вентиль может работать в течение определенного времени без больших потерь хладона. Графитовая на­бивка защищает вентиль от попадания влаги.

• Проходные вентили с диаметром условного прохода 18 мм припаи-­

вают на входе и выходе из ресивера, а также на патрубке для заправки хладоном.

• Перед мановакуумметрами установлены вентили с диаметром услов­

ного прохода 6 мм, имеющими со стороны вакуумметра левую резьбу М20Х 1,5, а для подсоединения трубки — накидную гайку М12Х 1,5.

В эксплуатации все вентили должны находиться или в закрытом или в открытом до отказа положении. Вентили перед мановакуумметрами открываются только для снятия показаний давления.

В рефрижераторных секциях ZB-5 применяют­ся электроизмерительные приборы для контроля за напряжением, частотой и величиной тока нагрузки, чередованием фаз.

В рефрижераторной секции ZB-5 основная часть приборов смонти­рована на главном распределительном щите в дизельном вагоне. К их числу относятся два комплекта приборов (частотомер, вольтметр и амперметр), каждый из которых предназначен для наблюдения за па­раметрами работы основных генераторов. Эти приборы расположены на специальной панели с левой стороны главного распределительного щита, с которого управляют включением и отключением основных генераторов.

Аналогичные приборы установлены на центральной панели глав­ного распределительного щита для вспомогательного генератора. Здесь же расположен указатель чередования фаз.

На правой панели главного распределительного щита размещены приборы для контроля за напряжением, током заряда и разряда ак­кумуляторных батарей.

Электроизмерительные приборы имеют одинаковое внешнее испол­нение, но в зависимости от назначения различаются по принципу дей­ствия.

В 5-вагонных секциях ZB-5 применены при­боры трех систем: электромагнитной, магнитоэлектрической и вибра­ционной.

К приборам автоматики холодильных установок относятся терморе-гулирующие вентили, автоматические дроссели давления, соленоид­ные вентили, реле давления, магнитные контакторы, реле времени и реле токовой защиты электродвигателей. Основное назначение этих приборов состоит в осуществлении определенной последовательности пуска и отключения холодильного оборудования, в обеспечении тре­буемого режима работы холодильной установки и в предотвращении аварийных режимов работы.

Терморегулирующие вентили предназначены для правильного заполне­ния воздухоохладителя холодильным аген­том в зависимости от тепловой нагрузки. Если при определенном количестве пода­ваемого в воздухоохладитель холодиль­ного агента тепловая нагрузка на него уменьшается, то часть жидкости в воз­духоохладителе не успевает превратиться в пар и попадает в компрессор. Попада­ние жидкости в компрессор приведет к гид­равлическому удару и может вызвать по­ломку клапанов.

При увеличении тепловой нагрузки на воздухоохладитель превращение жидкости в пар может закончиться задолго до выхода из воздухоохладителя, поэтому не вся его поверхность будет участвовать в работе. Это снижает холодопроизводительность установки и экономичность ее работы.

Терморегулирующий вентиль поддерживает постоянный перегрев, т. е. разность между температурой пара холодильного агента у вы­хода из воздухоохладителя и температурой его кипения в воздухоох­ладителе.

Автоматический дроссель давле­ния (регулятор давления всасывания) применяют для ограничения нагрузки на электродвигатель компрессора при по­вышении давления, при котором кипит холодильный агент в воз­духоохладителе. Эти регуляторы уменьшают также нагрузку на компрессор при пусковых режимах.

Работа регулятора характеризуется количеством холодильного агента, протекающего через его клапан при различных давлениях перед регулятором, и способностью поддерживать постоянное давле­ние во всасывающем трубопроводе компрессора при различных режи­мах работы.

Соленоидный вентиль применяют в качестве запорного механизма на хладоновых трубопроводах холодильной установки. Он относится к типу двухпозиционных регуляторов, исполнительный механизм которых может быть полностью открыт или закрыт. В холо­дильных установках рефрижераторных секций ZB-5 использованы три соленоидных вентиля, которые установлены на трубопроводе подачи жидкого хладона к ТРВ, на байпасном трубопроводе выравнивания давления перед пуском компрессора и трубопроводе подачи газообразного хладона из компрессора в воздухоохлади­тель для снятия «снеговой шу­бы».

В воздухоохладителе нахо­дятся пары хладона низкого давления. В случае неплотного прикрытия отверстия в ТРВ хладон из ресивера под действием высокого давления потечет в воздухоохладитель, а при недо­статочном объеме последнего может его переполнить и при пуске компрессора произойдет гидравлический удар с возможной поломкой клапанов. Для предотвращения гидравлического удара устанавливают соленоидный вентиль, который на жидкостной линии хладона отклю­чает ресивер от воздухоохладителя в период остановки компрессора. Кроме того, соленоидный вентиль на жидкостной линии хладона необ­ходим для вакуумирования всасывающей стороны компрессора в на­чальный период его работы, которое производится в течение 20 с с целью восстановления давления масла в системе смазки компрессора в случае большой концентрации жидкого хладона в масляной ванне компрессора. На трубопроводе жидкого хладона установлен электро­магнитный вентиль М10.

На трубопроводе выравнивания давлений перед пуском компрес­сора установлен электромагнитный вентиль, который обес­печивает открытие клапана при разности давлений на всасывающей и нагнетательной сторонах компрессора до .

На трубопроводе для подачи горячих паров хладона в воздухоохла­дитель в период снятия «снеговой шубы» с поверхности воздухоохла­дителя. Эти вентили оборудованы устройством ручного управления для при­нудительного открывания клапана с помощью установочного шпин­деля.

Магнитные контакторы (пускатели) используются для замыкания и размыкания силрвых электриче ских цепей и цепей управ­ления в схемах автоматики. Магнитные контакторы, предназначенные для управления электродвигателями, называют магнитными пуска­телями.

Магнитный контактор — это электромагнитное реле, которое мо­жет коммутировать токи большой величины при значительных на­пряжениях.

Реле токовой защиты обеспечивают отключение элект­родвигателя при повышении потребляемого тока сверх допустимой ве­личины. Тепловое реле выполняется отдельно от пускателя и монти­руется на его корпусе.

Реле времени применяется в электрической схеме управ­ления холодильной установкой для обеспечения пуска оборудования в заданной технологической последовательности.

Температуру в грузовом помещении рефрижераторной секции ZB-5 можно контролировать дистанционно и непосредственно на месте.

Дистанционный контроль позволяет получить сведения о темпера­туре по датчику, установленному на продольной стене грузового помещения.

При местном контроле используют переносную телеметрическую станцию, которая с помощью штепсельного разъема присоединяется к розеткам, выведенным наружу вагона. Штепсельные розетки закры­ваются крышкой, предохраняющей зажимы от грязи и влаги. Темпе­ратура в грузовом помещении может быть измерена в шести точках: на входе и выходе воздуха из воздухоохладителей (каждой холодиль­ной установки) и в середине продольных стен грузового помещения.

Температура воздуха в грузовом помещении, задаваемая в зави­симости от вида перевозимого груза, поддерживается в установлен­ных пределах автоматически с помощью термостатов и дуостатов, включающих и отключающих холодильные установки или электро­отопление в зависимости от изменения температуры воздуха. В ре­фрижераторных секциях ZB-5 предусмотрена возможность дистан­ционно вручную включать и отключать холодильные установки или электроотопление.

Для автоматического под­держания температуры в гру­зовых помещениях применя­ются температурные реле манометрического типа, кото­рые просты по конструкции и надежны в работе.

Список литературы

1 Чернин И.Л. Расчёт, подбор и эксплуатация холодильного оборудования рефрижераторного подвижного состава: Учебное пособие.Ч.1.-Гомель: БелИИЖТ, 1984.- 44 с.

2 Чернин И.Л. Расчёт, подбор и эксплуатация холодильного оборудования рефрижераторного подвижного состава: Учебное пособие.Ч.2.-Гомель: БелИИЖТ, 1987.- 43 с.

3 Бакрадзе Ю. М. и др. Рефрижераторные вагоны постройки ГДР. М.: Транспорт, 1977. – 272 с.

4 Демьянков Н. В. Холодильные машины и установки. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1976. – 360 с.

5 ГОСТ 2.105-95.Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.