Автоматизация СХУ

12. Автоматизация СХУ

12. Автоматизация СХУ 12.1 Краткое описание автоматики систем.

Все сосуды, находящиеся под давлением (дренажный ресивер, ресивер запаса хладагента, циркуляционный ресивер линейный ресивер) оборудованы манометром и указателем уровня для контроля параметров хладагента. Для контроля давления конденсации на КД установлен манометр. Для контроля давления нагнетания насоса хладагента установлен манометр.

Подача жидкого хладагента в циркуляционный ресивер осуществляется через ТРВ и соленоидный клапан, которыми управляет реле уровня LCS. Для защиты КМ S3-900 низкой ступени от влажного хода и недопустимого повышения уровня жидкого хладагента в циркуляционном ресивере установлены два аварийных реле уровня LSA.

Для контроля температуры в МА FCP 25-3 установлен датчик температуры (контролирует температуру хладагента, поступающего в МА).

На охлаждение грузовых трюмов используется КМ S3-600, который оборудован следующими приборами автоматики:

- реле давления нагнетания, отключает КМ при недопустимых давлениях нагнетания

- реле давления всасывания, отключает КМ при недопустимом понижении давлеия всасывания

- реле температуры нагнетания, отключает КМ при повышении температуры нагнетания выше установленного значения

- реле температуры всасывания, отключает КМ при понижении температуры всасывания ниже установленного значения

Производительность КМ регулируется в зависимости от всасывающей линии подачи хладагента.

Подача жидкого хладагента в воздухоохладитель осуществляется через ТРВ.

В охлаждаемом помещении установлен датчик температуры для дистанционного контроля температуры в охлаждаемом помещении.

Соленоидные клапана сблокированы с пускателем соответствующих КМ. При выключенном КМ соленоидные клапана закрыты.

12.2 Автоматизация двухступенчатого тандемного агрегата F2MS3-900

Двухступенчатый тандемный агрегат F2MS3-900 состоит из двух компрессоров S3-900 СНД и S3-315 СВД. оба компрессора с общим маслоотделителем смонтированы на одной раме. В состав агрегата, как видно из рис. 12.1 входят:

1 - компрессор S3-900 СНД

2 – компрессор S3-315 СВД

4,7,18 – обратные клапаны

5 – газовый фильтр

9 – предохранительный клапан

10 – маслоотделитель

11 – электронагреватель масла

12 – масляный фильтр

17 редукционный клапан

19,20 – приводные электродвигатели

21-25 манометры

31-33 сигнализаторы температуры

34,35 – сигнализаторы давления нагнетания

36 – 40 – термометры

41-46, 80 – электромагнитные клапаны

50 – сигнализатор давления всасывания

59 – 60 – дроссельные клапаны в трубопроводах впрыскивания масла

62 – сигнализатор минимального давления для резервного режима компрессора СВД

69 – 72 – дроссельные шайбы

75 – сигнализатор разности давлений

79 – жидкостный фильтр

81 – ТРВ

82 – регулирующий клапан

83 – 86 – манометрические дистанционные термометры (при наличии звукоизолирующего кожуха)

87, 88 – резьбовые пробки спуска масла с магнитной вставкой

Последовательно подключенные компрессоры СНД и СВД образуют так называемый тандемный агрегат. Объединительный трубопровод между компрессорами имеет патрубок III для отсоса паров хладагента с промежуточным давлением. Оба компрессора имеют по одному окну зарядки с патрубками VIII и IX чрез которые возможен промежуточный подсос паров. На каждой линии промежуточного пожсоса следует устанавливать газовый фильтр и обратный клапан. Элементы 77 – 82 поставляются по специальному заказу, когда агрегат должен работать на аммиаке. Они обеспечивают впрыск жидкого х.а. ограничения температуры паров.

Двухступенчатый агрегат оснащен одним пусковым масляным насосом. В период пуска масло от него напрямую поступает к электромагнитным клапанам для изменения производительности компрессоров и через редукционный клапан 17 – на впрыск в компрессоры. Запорный клапан 74 для этого пломбируется в открытом состоянии. По команде управляющего устройства открываются клапаны 43,44 и 45, что обеспечивает подачу масла в гидроцилиндры для перемещения фигурный золотников в сторону уменьшения производительности. После размыкания конечных выключателей минимальной производительности обеих компрессоров при отсутствии неисправностей включается электродвигатель компрессора СВД. Пусковой масляной насос останавливается по истечении заданного времени (около 90 секунд). Если же положение минимальной производительности за это время так и не достигнуто, то насос продолжает работат до размыкания конечный выключателей.

Компрессор СНД запускается при соблюдении условий: конечный выключатель минимальной производительности разомкнут, компрессор СВД работает, промежуточное давление стало ниже значения, настроенного на сигнализаторе 34, расход циркулирующего масла превышает значение, на которое настроено реле расхода 16, отсутствует сигнал о неисправности агрегата.

Во время работы агрегата охлажденное масло через фильтр 12 и реле расхода 16 подается на впрыск в КМ. К электромагнитным клапанам для изменения производительности компрессоров масло поступает через обратный клапан 18 и частично через редукционный клапан 17. Движение масла происходит за счет перепада давления в МО и КМ.

Производительность компрессоров обеих ступеней можно регулировать автоматически и вручную. Существуют два варианта автоматического регулирования: 1 – производительность компрессоров изменяют независимо друг от друга по отклонениям регулируемых параметров, 2 – компрессор СВД связан с компрессором СНД так, что он получает импульс на перемещение фигурного золотника только тогда, когда требуется изменение производительности компрессора СНД. Во втором варианте промежуточное давление оказывается более стабильным и реже включается механизм изменения производительности СВД. Этот вариант можно использовать только при отсутствии отсоса паров при промежуточном давлении через патрубок III. Во всех случаях импульсы на перемещение фигурных золотников поступают в зависимости от рассогласования регулируемых параметров: давления всасывания обеих ступеней или температуры охлаждаемого объекта для СНД.

Управление тандемным агрегатом осуществляется с помощью двух одинаковых управляющих устройств VSE-C. Произведены лишь необходимые блокировки между ними. Обычно предусматривается режим ручного управления. Первым всегда запускается КМ СВД, а КМ СНД может быть включен лишь после снижения промежуточного давления до заданного значения.

Рис. 12.1 масляная схема агрегата F 2MS 3-900

Если для компрессоров обеих ступеней выбран режим ручного управления, то после запуска КМ СВД и получения сигнала о снижении промежуточного давления необходимо сразу нажать кнопку «Пуск» КМ СНД. Удобнее для КМ СНД задать режим автоматического управления и нажатием кнопки S2 перевести его в состояние готовности к пуску. Сигнализатор промежуточного давления при этом может исполнять роль автоматического прибора, управляющего пуском и остановкой КМ СНД. С учетом сказанного алгоритм управления предварительно подготовленным агрегатом в режиме с опросом загрузки электростанции можно представить в виде:

1. Команда «Пуск» КМ СВД нажатием кнопки S2; проверка исправности системы аварийной защиты, проверка соблюдения условий внешней блокировки; переключение триггера Д11; пуск масляного насоса; начало отсчета времени; ввод в действие защиты по расходу масла через элемент задержки; включение электромагнитного клапана уменьшения производительности КМ СВД; отключение электронагревателя масла.

2. Достижение требуемого расхода масла и предотвращение аварийной остановки из-за неисправности системы смазки.

3. Размыкание конечного выключателя минимальной производительности и получение сигнала о наличии запаса мощности электростанции (в любой очередности); срабатывание пускового устройства КМ СВД.

4. Подача сигнала обратной связи о запуске КМ СВД; снятие ограничений на изменение его производительности.

5. Конец отсчета времени; остановка пускового масляного насоса.

6. Снижение промежуточного давления до заданного значения и выдача сигнала на пуск КМ СНД; включение электромагнитных клапанов уменьшения его производительности.

7. Размыкание конечного выключателя минимальной производительности; срабатывание пускового устройства КМ СНД.

8. Подача сигнала обратной связи о запуске КМ СНД; снятие ограничений на изменение его производительности.

9. Нормальная работа с автоматическим и ручным изменением производительности компрессоров обеих ступеней и функционированием САЗ.

10. Команда «Стоп» КМ СВД нажатием кнопки S1; остановка приводного электродвигателя; блокировка защиты по расходу масла; включение электронагревателя масла.

11. Повышение промежуточного давления и выдача сигнала на остановку КМ СНД; отключение его приводного электродвигателя. Ожидание пуска.

Чтобы исключить кратковременную работу компрессора с блокированной защитой по расходу масла и избежать нежелательного повышения промежуточного давления нажатием кнопки S1 можно сначала остановить КМ СНД, а затем КМ СВД. При этом переключается триггер Д11 в управляющем устройстве КМ СНД.

Для подготовки его к очередному пуску необходимо нажать кнопку S2. Можно непосредственно при пуске нажимать кнопки S2 обеих компрессоров. Это приведет к пуску тандемного агрегата в описанной выше последовательности без наблюдения за промежуточным давлением.

13. Экономический анализ

13. Экономический анализ

Расчет экономических показателей для СХУ производится по корреляционным зависимостям, разработанным в 1985 году профессорами А. И. Константиновым и Л. Г. Мельниченко. С тех пор прошло 18 лет и эти формулы остались справедливы и для нашего времени, однако коэффициенты, использованные в этих формулах для цен 1985 года изменились. В связи с этим, проведя расчет по этим формулам, мы произведем перевод получившихся сумм в доллары по курсу 1985 года.

В 1985 году курс доллара США составлял 82 копейки. Эта цифра позволит примерно получить реальную картину цен оборудования на сегодняшний день.

13.1 Блок расчета экономических показателей потребителя холода

1. Стоимость испарителя, (руб.):

С_пр = F_вн * exp(3,937 – 0,0035 * F_вн) (13.1)

С_пр = 7,8 * exp(3,937 – 0,0035 * 7,8) = 389 (руб.)

2. Стоимость рассольных насосов, (руб.):

С_нас = 135,2 * V^0,585 (13.2)

С_нас = 135,2 * 30,5^0,585 = 998,37 (руб.)

3. Стоимость рыбных насосов, (руб.):

С_бр = 27,33 * V_пр (13.3)

С_бр = 27,33 * 381 = 10412,73 руб.

4. Стоимость батарей рыбных бункеров, (руб.):

С_рб  = 11,8 * F_рб (13.4)

С_рб = 11,8 * 381 = 4495,8 (руб.)

5. Суммарные капитальные затраты, (руб.):

С_Σ = С_пр + С_нас + С_бр + С_рб (13.5)

С_Σ = 389 + 998,37 + 10412,78 + 4495,8 = 16295,9 (руб.)

6. Амортизационные отчисления по потребителю холода С_апотр (руб. / год)

С_а = 0,095 * К (13.6)

С_а = 0,095 * 16295,9 = 1548,11 (руб. / год)

7. Годовые затраты на топливо, масло и др. (руб. / год):

С_т = 0,053 * N_Σ * T_хм (13.7)

С_т = 0,053 * 2523 *32 = 4279,01 (руб. / год)

8. Годовые затраты на текущий ремонт (руб. / год):

С_р = 0,057 * К (13.8)

С_р = 0,057 * 16295,5 = 928,87 (руб. / год)

9. Условные затраты, связанные с потерей провозной способности (руб. / год):

S_пс = 3,2*10^-5 * П_р * L_м * (300 * V_сху + М_сху) (13.9)

S_пс = 3,2*10^-5 * 6 * 6000 (300 * 25 + 130096) = 158510,6 (руб. / год)

10 Целевая функция потребителя холода (руб. / год):

V_потр = С_а + С_м + С_р + S_пс (13.10)

V_потр = 1548,11+4279,01+928,87+158510,6 = 165266,6

Определим целевую функцию потребителя холода в долларах США:

V_потр$ = V_потр * 0,82 = 135518.6 $

13.2 Блок расчета экономических показателей генератора холода.

1. Капитальные затраты на компрессоры (руб.):

С_кмΣ = 187,6 * V_кмΣ (13.11)

С_кмΣ = 187,6 * 1109^0,7 = 25391 (руб.)

2. Капитальные затраты на конденсаторы (руб.):

С_кдΣ = (654 * W * d_вн + 20) * F_вн * β (13.12)

С_кдΣ = (654 * 1,5 * 0,0154 + 20) * 137 * 0,664 = 12193,65 (руб.)

3. Капитальные затраты на ресиверы (руб.):

С_ресΣ = 122,35 V_рес + 213 (13.13)

С_ресΣ = 122,35 * 1367 + 213 = 1452,1 (руб.)

4. Капитальные затраты на водяные насосы (руб.):

С_внΣ= 135,2 * V^0,585 (13.14)

С_внΣ= 135,2 * 692,3^0,585 = 6202,24 (руб.)

5. Капитальные затраты на вспомогательное оборудование (руб.):

С_всп = 0,08 * С_кмΣ (13.15)

С_всп = 0,08 * 25391,3 = 2031,3 (руб.)

6. Сумма капитальных затрат по ХМ (руб.):

К_хм = С_км + С_кд + С_рес + С_вн + С_всп (13.16)

К_хм = 25391,3+12193,65+1452,1+6202,24+2031,3 = 47270,6 (руб.)

7. Амортизационные отчисления по ХМ (руб./год):

Са_хм = 0,095 * К_хм (13.17)

Са_хм = 0,095 * 47270,6 = 4490,71 (руб./год)

8. Годовые затраты на топливо, масло и др. (руб./год):

С_тхм = 0,553 * N_Σ * Т_хм (13.18)

С_тхм = 0,553 * 185 * 624 = 8673,29 (руб./год)

9. Годовые затраты на текущий ремонт:

С_рхм = 0,057 * К_хм (13.19)

С_рхм = 0,057 * 47270,6 = 2694,42 руб./год

10. Годовые затраты за заправку и дозаправку хладагента (руб./год):

С_ха = 1,0720 * Q₀ (13.20)

С_ха = 1,0720 * 170 = 182,24 (руб./год)

11. Условные затраты, связанные с потерей провозной способности (руб./год):

S_пс = 3,2*10^-5 * П_р * L_м * (300 * V_сху + М_сху) (13.21)

S_пс = 3,2*10^-5 * 4 * 6000 * (300 * 20 = 15000) = 41128,3 (руб./год)

12. Целевая функция генератора холода ХМ:

V_хм = С_а + С_т + С_р + С_ха + S_пс (13.22)

V_хм = 4490,71+8673,29+2694,42+182,24+41128,3=57168,96 руб.

Определим целевую функцию генератора холода ХМ в долларах США:

V_хм$ = 57168,96 * 0,82 = 46878,6 $

13. Целевая функция судовой холодильной установки:

V = V_потр + V_хм (13.23)

V = 165266,6 + 57168,96 = 222435,56 руб.

14. Целевая функция судовой холодильной установки в долларах США:

V_$ = V_потр$ + V_хм$ (13.24)

V_$ = 13558,6 + 46878,6 = 182397,2 $

15. Целевая функция СХУ в долларах США при курсе на сегодняшний день в размере 24 рублей 50 копеек составит:

V_$ = 9079,002 $

14. Список литературы.

14. Список литературы.

1.  Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Судовые холодильные установки. – М.: Пищ.промышленность. – 1978. – 448 с.

2.  Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Расчеты холодильных машин и установки. – М.: Агропромиздат. – 1991. – 527 с.

3.  Правила классификации и постройки морских судов. Регистр СССР. В 2 т. – М.: Транспорт. – т.2 – 1990.- 531 с.

4.  Правила технической эксплуатации холодильных установок на судах флота рыбной промышленности. – Л.: Транспорт. – 1989. – 135 с.

5.  Правила технической безопасности на судах флота рыбной промышленности. – Л.: Транспорт. – 1987. – 248 с.