船舶机舱自动化5-6 伙食冷机控制系统

第六节

伙食冷机控制系统一、伙食冷库系统的基本组成及工作原理1—压缩机；2—油压差继电器；3—高低压缮电器；4—油分离器；5—冷凝器；6—水量调节阀；7—贮液器门；8—回热器；9—电磁阀；10—热力膨胀阀；11—温度继电器；12—蒸发器；13—止回阀；14—蒸发压力调节阀伙食冷库的自动控制系统主要由温度自动控制系统和制冷剂的循环使用系统（它是一个压力自动控制系统）组成。上述温度和压力控制的两个系统通过制冷剂相互联系。当温度控制系统工作时，制冷剂的循环使用工作系统也随之开始工作。系统的基本工作原理如下：由温度继电器11检测冷库的温度变化，当冷库温度上升至设定温度上限值时，温度继电器的开关闭合，通过控制线路使电磁阀9线圈通电，阀门打开，贮液器7的液态制冷剂通过回热器8和电磁阀9后，经热力膨胀阀节流进入低压的蒸发器里汽化，吸收热量使冷库温度下降，同时压缩机l的吸气压力升高，当上升至低压继电器设定值的上限时，其开关接通，压缩机自动起动，蒸发后的低温低压气态冷剂被压缩机从蒸发器中抽出加以压缩，使其压力、温度均升高，而后经冷凝器5冷却成液体，储存在贮液器7中，以便重复使用；当冷库温度下降至设定温度下限值时，温度继电器开关切断，电磁阀失电关闭，制冷剂停止进入蒸发器。供液电磁阀关闭后，压缩机的吸气压力越来越低，当吸气压力降低至设定值下限值时，低压继电器开关切断，使压缩机自动停车，从而使冷库温度控制在所要求的范围之内。1.冷库温度自动调节系统

通过温度控制器（温度开关）来控制供液电磁阀的通、断，再经过膨胀阀的自动调节，从而控制流入冷库蒸发器的冷剂量来实现温度自动调节。在进行温度调节的同时，也使压缩机吸入压力发生变化。

2.压缩机的启停自动控制系统

压缩机的自动启停控制是通过装设在压缩机吸入口的低压开关的通断来实现的。3.压缩机的保护和控制环节

高压保护：以免损坏压缩机。冷凝器需要经常清通。油压保护：在压缩机起动后在设定的时间内应建立起滑油压力低温冷库的融霜控制

压缩机的负荷控制：轻载启动、能量调节、卸载机构图5-55WT-1226型温度继电器结构图1一感温包；2一传压管；3一波纹臂；4一杠杆；5一刀口支架；6一螺钉；7一摇臂；8一主调弹簧；9一跳簧片；10一动触点；11、12一静触点；13一出线孔；14一幅差调节螺钉；15一幅差标尺；16一主凋螺杆；17一主标尺；18一指针；19一幅差弹簧；20一弹簧座；21一止动螺钉

WT-1226型温度继电器WT-1226型温度继电器当感温包1所感受的冷库温度达到整定值的下限时，由于主调节弹簧8的拉力矩大于波纹管3所产生的顶力矩，使杠杆4绕支点5顺时针转动，触点10与12断开，关闭供液电磁阀。此时因止动螺钉21已触及底板，△S2=0；因△S1＞0，所以幅差弹簧19对杠杆4的转动不起作用。随着库温的升高，杠杆4逆时针方向转动一个角度φ1，此时螺钉6碰在弹簧座20上，即△S1=0。当库温升至整定值的上限时，杠杆将转到φ2角度上，杠杆4就通过跳簧片9将动触点10由静触点11转接至静触点12，接通电路使供液电磁阀开启，冷剂重又进入蒸发器。

高、低压继电器

高、低压继电器用于起动和停止压缩机的电动机，以保持制冷装置在规定的工作压力范围内工作。目前，在船舶中普遍采用高低压组合继电器来控制高压和低压：高压继电器检测的是压缩机的排气压力；低压继电器检测的是压缩机的吸气压力。检测排气压力（高压）主要是起到保护目的。它是为了防止因冷凝器断水或水量供应严重不足，或者由于起动时排气管路的阀门未打开，或者制冷剂灌注过多，或者因系统中不凝性气体过多等原因造成排气压力急剧上升而产生事故。为此一旦排气压力超过给定值时，高压继电器立即切断压缩机电机的电源，使压缩机停车。检测吸气压力（低压）主要用以控制压缩机的起动和停止。在冷库温度已经达到设定值使供液电磁阀关闭后，若压缩机继续运行，则会使吸气压力越来越低，这样就会产生不良后果。因此压缩机的吸气压力也必须加以控制，使它保持在一定值以上工作。在船舶伙食冷库制冷机装置中一般直接用控制吸气压力的办法来控制压缩机的停车和开车，实现库温控制。1、伙食冰库的温度控制子系统温度控制置的基本原理温度继电器的结构及调整热力及电子膨胀阀2、伙食冰库的压缩机控制子系统能量调节高低压继电器油压保护继电器冷凝水压力保护继电器3、自动融霜控制二、伙食冷库的控制子系统热力膨胀阀热力膨胀阀安装在蒸发器入口，常称为膨胀阀，主要作用有两个：①节流作用：高温高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，部分制冷剂气化，成为低温低压的湿蒸汽，为制冷剂的蒸发创造条件；②控制制冷剂的流量：进入蒸发器的液态制冷剂，经过蒸发器后，制冷剂由液态蒸发为气态，吸收热量，降低冷库内的温度。膨胀阀控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，若流量过大，出口含有液态制冷剂，可能进入压缩机产生液击；若制冷剂流量过小，提前蒸发完毕，造成制冷不足。热力膨胀阀按照平衡方式不同，分内平衡式和外平衡式两种。

电子膨胀阀随着电子控制技术发展，电子膨胀阀越来越多地替代了传统的热力膨胀阀。电子膨胀阀的特点是调节范围大、动作迅速灵敏、调节精密、稳定可靠。制冷剂在电子膨胀阀中可以正、逆两个方向流动。制冷系统停机时，电子膨胀阀可以完全关闭。电子膨胀阀按驱动方式分有电磁式和电动式两类。

电磁式膨胀阀的比例电磁线圈通电前，针阀处于全开位置；通电后，磁性材料制成的柱塞受电磁力吸引，克服弹簧的张力升高，与柱塞成一体的针阀开度变小。改变线圈的控制电压（电流）可以调节针阀的开度，在阀前后压差既定时流量即接近线性变化。电动式膨胀阀是用脉冲电动机（步进电动机）驱动，在电机定子绕组上施加正、反序列的脉冲电压指令即可驱动转子正、反向转动，调节阀杆上、下移动，改变针阀的开度。

图5-62所示为电子膨胀阀用于蒸发器制冷剂供液量调节的系统原理图。传感器、电子调节器、执行器（膨胀阀）分别是独立的，通过导线连接，以标准电量传递信号，对流量实施自动控制。图（a）所示为在蒸发器出口设压力传感器P和温度传感器T，所测信号输入电子调节器而求得制冷剂在蒸发器出口的过热度，使之与所设定的过热度相比较，根据两者之差向执行器输出调节信号。图（b）则分别在蒸发器的进、出口各设温度传感器T2、T1，以T1与T2的读数差来近似代表制冷剂在蒸发器出口的过热度。后种方式只使用温度传感器，比前者简单，但由内平衡式热力膨胀阀的工作原理可知，只有在两测点间制冷剂压降所导致的饱和温度降不太大时才比较准确。（a）按出口过热度控制（b）按温差控制图5-62电子式膨胀阀流量调节的系统原理图油压差保护环节制冷压缩机在运行过程中，运动摩擦面需要有一定压力的润滑油进行润滑和冷却。为了保证压缩机的安全运行，采用压力润滑时，当油泵排压与曲轴箱压力（即吸气压力）之差降至某一定值时，应发出信号，使压缩机停止运行。油压差保护环节采用压差继电器来实现。它的两个感压元件接在油泵出口端与吸人端（压缩机曲轴箱）之间，检测的是两者之间的压力差值。目前船上用于压缩机油压差保护的是自身带延时装置的压差继电器。

压缩机的能量自动调节压缩机能量调节实际就是调节制冷压缩机排送制冷剂的流量，从而改变其制冷量，使之与制冷装置的热负荷保持平衡。如果没有能量调节装置，会增加压缩机起停频率。能量调节装置还可以起到卸载起动的作用，压缩机满载起动其起动力矩较大，容易引起电机过载。压缩机能量调节方法比较多，多数可由压缩机自身机构来实现，也可以用压缩机电机变速的方法。

（1）压力继电器一电磁阀能量调节根据吸气压力来调节压缩机能量的方式比较多，目前在船舶中使用较多的是采用压力继电器一电磁阀式能量调节方式。根据吸气压力的变化，去控制相应电磁阀动作，以实现加载或卸载。一般而言，电磁阀通电动作后加载，失电复位后卸载。

（2）压缩机电机变速调节用电动机变速调节来达到压缩机能量调节的目的，效率最高，若电动机可以实现无级调速，则能在一定范围内实现连续能量调节的效果。目前电动机调速使用最广泛的是变频调速和选用电磁式滑差电动机。

冷凝水压力保护环节若要制冷装置正常工作，希望冷凝水压力处于一个比较稳定的工作范围。冷凝水压力过高会导致压缩机功耗增大，而且还容易引起设备破损；而冷凝水压力过低，效果也不好。冷凝水压力保护环节主要有两种：一种是利用压力控制的水量调节系统，另一种是利用温度控制的水量调节系统。图5-68和图5-69分别是它们的工作原理图。

融霜控制在制冷过程中，蒸发器的管外壁温度低于0℃时，空气中的水蒸气就会在其表面结霜（主要是鱼、肉库，有时菜库也结霜）。由于霜层的导热系数低，蒸发器结霜后就会大大削弱它的吸热能力，从而导致蒸发