Устройство управления, контроля, защиты аммиачных холодильных установок

 

Изобретение относится к схемам защиты от аварий, осуществляющим автоматическое отключение и реагирующим на недопустимые отклонения от нормальных электрических рабочих параметров, а также к устройствам управления и регулирования компрессорами. Цель изобретения - увеличение надежности, упрощение аппаратурной реализации, улучшение условий эксплуатации и техники безопасности. Сущность изобретения: в устройство управления, контроля, защиты аммиачных холодильных установок, содержащее пускатель, кнопки "Пуск" и "Стоп", первый источник питания, второй источник питания, звуковой сигнализатор и блок управления, содержащий блок-контакты и индикаторы разности давления масла, давления нагнетания, температуры нагнетания, протока воды и уровня аммиака, два ключа, реле времени и первый и второй переключатели, введены третий источник питания и промежуточное реле, в блок управления введены третий и четвертый переключатели, мультивибратор, мультиплексор, индикатор режима работы, третий ключ и стабилизатор тока, индикаторы выполнены на светодиодах, а ключи и реле времени выполнены полупроводниковыми. 2 ил.

Изобретение относится к схемам защиты от аварий, осуществляющим автоматическое отключение и реагирующим на недопустимые отклонения от нормальных электрических рабочих параметров, а также к устройствам управления и регулирования компрессорами.

Известно устройство управления, контроля, защиты и сигнализации, включающее в себя светодиодные индикаторы режимов работы, силовой преобразователь, логический преобразователь, электромеханические реле, транзисторы. Устройство предназначено для контроля технологических процессов охлаждения, для управления работой поршневых и винтовых одноступенчатых холодильных машин и защиты от недопустимых отклонений технологических параметров и выдачи аварийной сигнализации [1] Недостатком известного устройства является наличие переключателя при идентификации неисправностей, низкая надежность устройства, обусловленная присутствием элементов на оптронных тиристорах и использование электромеханических реле в логическом и силовом преобразователях. Наличие напряжения 220 В в блоках усложняет обслуживание устройства.

В известном устройстве контакты датчиков подключены к базовым цепям транзисторов, что при условии попадания переменных напряжений и наводок во время дребезга контактов может вывести из строя блок управления. Логика работы устройства формируется с помощью контактов технологических датчиков, включенных параллельно соответствующим входным цепям транзисторов, что обусловливает использование повышенного числа контактов в разъемах. Кроме того, известное устройство громоздко и имеет большие габариты за счет наличия в блоке 127 элементов (диоды, транзисторы, реле и т. д.), а также оно не удовлетворяет некоторым требованиям технологических процессов производства: часто выходит из строя, неудобно в обслуживании из-за необходимости переключения для определения режимов работы холодильной машины.

Известно устройство управления и контроля, содержащее индикаторы на тиратронах, промежуточное реле, кнопки управления, диоды, трансформатор питания, переключатели, предназначенное для управления работой одноступенчатых холодильных машин, для защиты от недопустимых отклонений технологических параметров и аварийной сигнализации [2] Недостатком известного устройства является то, в блоке применено переменное напряжение 220 В. Наличие в схеме тиратронов, высокое напряжение их питания, промежуточных реле аналогичный недостаток, как и у рассмотренного выше устройства. Недостатком является и то, что необходимо пользоваться дополнительной кнопкой "сброс" при срабатывании аварийной сигнализации. Непрерывно горит индикатор аварийного режима работы. Размещение устройства совместно с холодильной машиной приводит к частому выгоранию реле, пригоранию контактов при пуске.

Во время включения компрессора часто выгорают диоды в местном режиме. Устройство громоздко и неудобно в эксплуатации, так как нет единой схемы на управление компрессора с выходных разъемов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство управления, контроля, защиты аммиачных холодильных установок, содержащее пускатель, кнопки "Пуск" и "Стоп", первый источник питания, второй источник питания, выход которого через контакты пускателя подключен к обмотке двигателя компрессора, звуковой сигнализатор и блок управления, содержащий последовательно соединенные блок-контакт протока воды, блок-контакт разности давления масла, блок-контакт давления нагнетания, блок-контакт температуры нагнетания и блок-контакт уровня аммиака, параллельно каждому из которых подключен одноименный индикатор, к входам блок-контакта протока воды и блок-контакта разности давления масла подключены первые входы соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами соответственно блок-контакта протока воды и блок-контакта разности давления масла, реле времени, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, и первый и второй переключатели [3] Недостатком известного устройства является то, что ключи местного управления магнитного пускателя находятся под напряжением 380 В, а в блоке управления стоят промежуточные электромеханические реле, снижающие надежность его работы. Применяемые в этом устройстве тиратроны обладают значительным разбросом характеристик зажигания и ненадежны в работе. Для их питания требуется дополнительный выпрямитель. В данном устройстве применены биметаллические реле времени подогревного типа с контактами, снижающие надежность работы. Устройство смонтировано вблизи компрессора, что создает вибрацию и неблагоприятный воздушно-газовый и электродинамический режим для его работы. В устройстве содержится 67 электрических элементов, что делает громоздким блок управления. Необходимость переключения для проверки режимов работы создает неудобство в обслуживании устройства.

Это достигается тем, что устройство управления, контроля, защиты аммиачных холодильных установок содержит пускатель, кнопки "Пуск" и "Стоп", первый источник питания, второй источник питания, выход которого через контакты пускателя подключен к обмотке двигателя компрессора, звуковой сигнализатор и блок управления, содержащий последовательно соединенные блок-контакт протока воды, блок-контакт разности давления масла, блок-контакт давления нагнетания, блок-контакт температуры нагнетания и блок-контакт уровня аммиака, параллельно каждому из которых подключен одноименный индикатор, к входам блок-контакта протока воды и блок-контакта разности давления масла подключены первые входы соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены с выходами соответственно блок-контакта протока воды и блок-контакта разности давления масла, реле времени, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, первый и второй переключатели.

Согласно изобретению в устройство введены третий источник питания и промежуточное реле, в блок управления введены третий и четвертый переключатели, мультивибратор, мультиплексор, индикатор режима работы, выполненный на светодиоде, третий ключ и стабилизатор тока, индикаторы протока воды, разности давления масла, давления нагнетания, температуры нагнетания и уровня аммиака выполнены на светодиодах, а ключи и реле времени выполнены полупроводниковыми, в блоке управления выход третьего ключа через последовательно соединенные второй, третий и четвертый переключатели соединен со входами мультивибратора, индикатора протока воды и реле времени и с первыми входами третьего ключа и мультиплексора, второй вход которого подключен к выходу мультивибратора, а выход соединен с входом индикатора режима работы, вход стабилизатора тока соединен с выходом блок-контакта уровня аммиака и с вторым входом третьего ключа, выход второго переключателя блока управления через последовательно соединенные кнопку "Стоп" и первый контакт промежуточного реле соединен с третьим входом мультиплексора блока управления, выход третьего источника питания соединен с входом четвертого переключателя блока управления и с входом кнопки "Пуск", выход которой соединен с третьим входом мультиплексора и входом обмотки промежуточного реле, выход которой соединен с выходом стабилизатора тока и входом третьего источника питания, выход первого источника питания через второй контакт промежуточного реле соединен с обмоткой пускателя, а через последовательно соединенные первый переключатель блока управления и третий контакт промежуточного реле с звуковым сигнализатором.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные блок-контакт 1 протока воды, блок-контакт 2 разности давления масла, блок-контакт 3 давления нагнетания, блок-контакт 4 температуры нагнетания, блок-контакт 5 уровня аммиака, индикатор 6 протока воды, индикатор 7 разности давления масла, индикатор 8 давления нагнетания, индикатор 9 температуры нагнетания, индикатор 10 уровня аммиака, содержит также первый ключ 11 и второй ключ 12, реле времени 13, третий ключ 14, второй переключатель 15, третий переключатель 16, четвертый переключатель 17, мультивибратор 24, мультиплексор 18, индикатор 19 режима работы, первый переключатель 20, кнопку 21 "Стоп", кнопку 22 "Пуск", первый источник 23 питания, пускатель 25, обмотку 26 двигателя, второй источник 27 питания, звуковой сигнализатор 28, стабилизатор 29 тока, первый контакт 30 промежуточного реле, обмотку 31 промежуточного реле, третий источник 32 питания, второй контакт 33 промежуточного реле.

В устройстве электрически параллельно соединены блок 1, 6 и 11, блоки 2, 7 и 12, блоки 3 и 8, блоки 4 и 9, а также блоки 5 и 10. Электрически последовательно соединены блоки 32, 17, 1, 2, 3, 4, 5 и 29, причем выход блока 29 соединен с входом блока 32. Электрически последовательно соединены блоки 14, 15, 16, причем второй вход блока 14 соединен с входом блока 29, а выход блока 16 соединен с входом блока 17. Электрически последовательно соединены блоки 21, 30, 18 и 19, причем вход блока 21 соединен с выходом блока 15, а выход блока 24 соединен с вторым входом блока 18, первый вход которого соединен с входом блока 24 и с выходами блоков 13, 14 и 1. Выход блока 13 подключен к вторым входам блоков 11 и 12. Электрически последовательно соединены блоки 22 и 31, причем вход блока 22 подключен к выходу блока 32, вход блока 31 подключен к выходу блока 30, а выход блока 31 подключен к входу блока 32. Электрически последовательно соединены блоки 23, 20, 34 и 28, причем выход блока 23 подключен к входу блока 33, а блоки 31 и 33 соединены также между собой электромеханически, т. е. между ними отсутствует электрическая связь. Выход блока 33 электрически соединен с вторым входом блока 25, первый вход которого соединен с выходом блока 27, а выход с входом блока 26, причем второй вход блока 25 в самом блоке подключен к обмотке пускателя, а первый вход к контактам пускателя.

Устройство работает следующим образом.

Переключатели 15, 16, 17, 20 одновременно переключаются либо в положение местного управления, либо в положение полуавтоматического управления. В положении местного управления всех переключателей первый переключатель 20 разомкнут и напряжение на звуковой сигнализатор 28 не подается. На мультивибратор 24, на мультиплексор 18, на реле времени 13, на индикаторы 6, 7, 8, 9, 10, 19, на ключи 11, 12 и на стабилизатор 29 тока напряжение также не подается. Обмотка 31 промежуточного реле обесточена.

При нажатии кнопки 22 "Пуск" подается с блока 32 напряжение +24 В на обмотку 31, контакты 30 и 33 замкнутся, в результате чего подается напряжение на кнопку 31 "Стоп" и подается переменное напряжение 220 В с первого источника 23 питания на обмотку пускателя 25, который своими контактами подает переменное напряжение 380 В с второго источника 27 питания на обмотку 26 двигателя, который начинает работать в режиме местного управления.

При нажатии кнопки 21 "Стоп" исчезает напряжение +24 В от третьего источника 32 питания на обмотке 31, контактом 30 разблокируется цепь управления обмоткой 31 и двигатель останавливается, поскольку контакт 33 обесточивает обмотку пускателя 25, который своими контактами отключает обмотку 26 двигателя. Компрессор останавливается.

В режиме полуавтоматического управления напряжение +24 В подается через переключатель 17 с третьего источника 32 питания на мультивибратор 24, мультиплексор 18, реле времени 13, индикаторы 6, 7, 8, 9, 10 и ключи 11, 12 и 14, при этом в реле времени 13 формируется интервал времени 30, в течение которого на вторые входы ключей 11 и 12 подается низкий потенциал, в результате чего ключи 11 и 12 шунтируют блок-контакты 1 и 2 и индикаторы 6 и 7. Это обусловлено тем, что блок-контакты 1 и 2 замыкаются, приходя в рабочее состояние только через 30 с.

При исправном компрессоре остальные блок-контакты 3, 4 и 5 замкнуты. После нажатия кнопки 22 "Пуск" потечет ток через обмотку 31.

Затем замыкается контакт 30 и ток в обмотку 31 пойдет через кнопку 21 "Стоп". В результате контакт 33 замкнется и через него от первого источника 23 питания поступит переменное напряжение 220 В в обмотку пускателя 25, контакты которого подадут переменное напряжение 380 В от источника 27 в обмотку 26 двигателя компрессора. Компрессор работает. Одновременно переключатель 20 замыкает цепь подачи звуковой сигнализации, которая не срабатывает, так как контакт 34 разомкнут. Мультиплексор 18 не пропускает через себя импульсы с мультивибратора 24, в результате чего индикатор 19, подключенный к выходу мультиплексора 18, горит ровным светом, что свидетельствует о нормальном режиме пуска. По истечении 30 с срабатывает реле 13, в результате чего ключи 11 и 12 размыкаются.

Если к этому времени один из блок-контактов 1 и 2 не замкнется или разомкнется один из блок-контактов 3, 4, 5, то загорится соответствующий этим блок-контактам индикатор 6, 7, 8, 9, 10, на нем (или на них) появится напряжение, которое разомкнет третий (электронный) ключ 14 и на обмотке 31 исчезнет напряжение. В результате контакт 33 разомкнется, разомкнет цепь пуска двигателя, компрессор остановится, контактом 34 будет подано напряжение на звуковой сигнализатор 28, мультиплексор 18 пропустит через себя импульсы с мультивибратора 24, в результате чего на индикатор 19 будет подано импульсное напряжение, что укажет на аварийный характер запуска компрессора и на его номер, поскольку индикатор 19 будет гореть мигающим светом.

Если к этому времени все блок-контакты 1, 2, 3, 4, 5 будут замкнуты, то индикаторы 6, 7, 8, 9, 10 не загорятся. Ключ 14 останется в проводящем состоянии, через него на обмотку 31 будет поступать напряжение, пуск компрессора будет продолжен в нормальном рабочем режиме.

Если в процессе работы произойдет размыкание любого из контактов 1, 2, 3, 4, 5, то по упомянутому порядку произойдет аварийное отключение компрессора, включение звуковой и световой сигнализации в устройстве управления (на пульте управления).

Работа устройства поясняется диаграммами напряжений, изображенными на фиг. 2.

На диаграммах по осям абсцисс проставлено текущее время t, по осям ординат напряжения, индексы при которых указывают на принадлежность временных диаграмм выходам блоков с соответствующими номерами по блок-схеме устройства, изображенной на фиг. 1. Причем диаграммы U₆*, U₇*, U₈*, U₉* и U₁₀*, помеченные звездочкой, свидетельствуют о том, что соответствующее напряжение измерено не относительно корпуса (как на всех других диаграммах, не помеченных звездочкой), а относительно входа соответствующего блока (т. е. измерены параллельно светодиодам).

Интервал времени от t₀ до t₃ соответствует положению местного управления всех переключателей 15, 16, 17, 20.

В момент времени t₁ нажимается кнопка 22 "Пуск". Момент времени t₂ соответствует нажатию кнопки 21 "Стоп". Момент времени t₃ соответствует началу режима полуавтоматического управления (перевод всех переключателей 15, 16, 17, 20 в режим полуавтоматического управления) и соответствует началу формирования 30-секундного интервала.

Момент времени t₄ соответствует нажатию кнопки 22 "Пуск" (в режиме полуавтоматического управления). Момент времени t₅ окончание формирования 30-секундного интервала.

В момент времени t₆ и далее моделируется размыкание блок-контакта 3 (соответственно, загорание индикатора 8 аварийный режим) и автоматическое отключение компрессора, переход индикатора 19 в мигающий режим и выдача сигнала звуковым сигнализатором 28.

На фиг. 2 вне осевых линий показаны: постоянные напряжения сплошной линией, переменное напряжение 380 В штрихпунктирными линиями, переменное напряжение 220 В пунктирными линиями.

Конструктивное выполнение всех блоков устройства известно.

В предлагаемом блоке управления нет промежуточных реле. Устройство содержит промежуточное реле, которое находится за пределами блока управления, установленное в пульте и запитанное от цепей +24 В, что повышает надежность устройства. Повышению надежности способствует также наличие в устройстве реле времени, собранного на бесконтактных элементах с электронным шунтированием контактов технологических датчиков (светодиодов). Предлагаемое устройство содержит стабилизатор тока для питания последовательно включенных светодиодов и усиленный электронный ключ, вход которого подключен к крайним точкам цепочки светодиодов, что обеспечивает стабильный ток через светодиоды, через контакты технологических датчиков, обеспечивает функционирование системы защиты и сигнализации по системе ИЛИ. Это также повышает надежность работы устройства.

В устройстве 41 элемент, что в полтора раза меньше, чем в прототипе, это упрощает аппаратурную реализацию устройства, повышает его надежность и улучшает условия эксплуатации. Вес блока управления 1,5 кг, что на порядок меньше веса прототипа.

В предлагаемом устройстве мигание светодиода указывает на аварийный режим пуска или работы, улучшает условия его эксплуатации, чему способствует также то, что блок управления встроен в пульт, установленный в отдельном помещении, что способствует снижению уровня вибрации и устраняет необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала в цехе, где имеются вредные для здоровья человека факторы (аммиак, вибрация, шум и т. д.), В предлагаемом устройстве индикация состояния блок-контактов датчиков исключает необходимость ручного переключения для обнаружения факта и места аварии, что дополнительно улучшает условия эксплуатации.

К числу достоинств предлагаемого устройства можно отнести и то, что ключи местного управления и весь блок управления находятся под напряжением 24 В, что улучшает условия техники безопасности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, КОНТРОЛЯ, ЗАЩИТЫ АММИАЧНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, содержащее пускатель, кнопки "Пуск" и "Стоп", первый источник питания, второй источник питания, выход которого через контакты пускателя подключен к обмотке двигателя компрессора, звуковой сигнализатор и блок управления, содержащий последовательно соединенный блок-контакт протока воды, блок-контакт разности давления масла, блок-контакт давления нагнетания, блок-контакт температуры нагнетания и блок-контакт уровня аммиака, параллельно каждому из которых подключен одноименный индикатор, к входам блок-контакта протока воды соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены с выходами соответственно блок-контакта протока воды и блок-контакта разности давления масла, реле времени, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, и первый и второй переключатели, отличающееся тем, что в него введены третий источник питания и промежуточное реле, в блок управления введены третий и четвертый переключатели, мультивибратор, мультиплексор, индикатор режима работы, выполненный на светодиоде, третий ключ и стабилизатор тока, индикаторы протока воды, разности давления масла, давления нагнетания, температуры нагнетания и уровня аммиака выполнены на светодиодах, а ключи и реле времени выполнены полупроводниковыми, в блоке управления выход третьего ключа через последовательно соединенные второй, третий и четвертый переключатели соединен с входами мультивибратора, индикатора протока воды и реле времени и с первыми входами третьего ключа и мультиплексора, второй вход которого подключен к выходу мультивибратора, а выход соединен с входом индикатора режима работы, вход стабилизатора тока соединен с выходом блок-контакта уровня аммиака и вторым входом третьего ключа, выход второго переключателя блока управления через последовательно соединенные кнопку "Стоп" и первый контакт промежуточного реле соединен с третьим входом мультиплексора блока управления, выход третьего источника питания соединен с входом четвертого блока управления и входом кнопки "Пуск", выход которого соединен с третьим входом мультиплексора и входом обмотки промежуточного реле, выход которой соединен с выходом стабилизатора тока и входом третьего источника питания, выход первого источника питания через второй контакт промежуточного реле соединен с обмоткой пускателя, а через последовательно соединенные первый переключатель блока управления и третий контакт промежуточного реле - со звуковым сигнализатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2