Разработка системы автоматизации холодильной установки

ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень производства пищевых продуктов характеризуется с одной стороны увеличением урожайности полей за счет введения новых урожайных сортов растений ,селекцией высокопроизводительных сортов ,химизацией сельского хозяйства; с другой стороны - сокращение посевных площадей из-за строительства городов ,расширение сети дорог , аэродромов, промышленных комплексов ,под которые зачастую отводятся лучшие земли. Это всё происходит на фоне постоянного и быстрого увеличения населения планеты .Вопрос продовольствия становится одним из наиболее важных и острота решения этого вопроса будет возрастать.

По данным ООН , до 2000 года население планеты увеличится вдвое по сравнению с 1980 годом ,следовательно потребление пищевых продуктов и материальных ресурсов идущих на их производство тоже увеличится.

Сейчас проблема заключается не в том , что пищевые ресурсы исчерпаны , а в том , что потери продовольствия и сельскохозяйственной продукции на пути от поля к столу потребителя достигают значительных величин. Сейчас в мире производится около 4 млрд.тонн пищевых продуктов ,половина из которых требует холодильной обработки , и лишь четверть проходит такую обработку .Около 30% продукции не доходит к потребителю.

Поэтому необходимо создание непрерывной холодильной цепочки ,которая состоит из отдельных звеньев , которые обеспечивают условия для непрерывной холодильной обработки и хранения скоропортящихся продуктов на пути от мест производства или выращивания к местам потребления .

Начальным звеном холодильной цепи являются производственно — заготовительные холодильники , которые являются составной частью пищевого предприятия или представляют собой самостоятельные организационные структуры . Работа этих холодильников имеет исключительно сезонный характер и не рассчитана на длительное хранение продукции, поэтому объём камер не очень большой .Это камеры охлаждения и заморозки . Базовые холодильники предназначены для накопления продукции заготовленной в первом звене холодильной цепи.

В местах ,где происходит перегрузка продуктов с одного вида транспорта на другой создают перевалочные холодильники , которые предназначены для кратковременного хранения продукции.

Для длительного хранения продуктов питания ,а также для равномерного снабжения ими населения больших городов и индустриальных центров через торговую сеть , именно распределительные холодильники становятся основным звеном холодильной цепи.

Торговые холодильники предназначены для кратковременного хранения пищевых продуктов в розничной торговле и на предприятиях общественного питания.

Домашние холодильники - это последнее звено холодильной цепи.

Соединительным звеном холодильной цепи является холодильный транспорт(автомобильный ,железнодорожный , речной, морской и воздушный).Однако холодильная цепь не обеспечивает сохранение всех продуктов ,которые производятся сельским хозяйством . Основное внимание уделялось продуктам животного происхождения . Они обеспечены холодильной цепью с момента их производства до момента их потребления.

С растительным сырьем ,а именно ,сочным растительным сырьем (овощами , плодами , ягодами , бахчевыми, зеленью)в районах ее выращивания количество холодильников незначительно и их емкость очень мала.

Искусственный холод в плодоовощной промышленности используют при предварительном охлаждении ,транспортировки, замораживании и хранение плодов и овощей, а также во производства и хранения соков и плодоовощных консервов.

Современные технологические процессы предварительного охлаждения ,а именно, быстрое снижение температуры перед транспортировкой или закладкой на хранение ,позволяет продолжить срок холодильного хранения яблок ,груш ,винограда на 1..1,5 месяца; косточковых плодов - на 0,5 месяца; ягод - на неделя и более; овощей, в зависимости от вида и сорта - на несколько недель и даже месяцев.

2 ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Во время усовершенствания холодильников должны решаться следующие задачи:

• обеспечение высоких теплозащищающих свойств ограждающих конструкций путем использования современных эффективных теплоизоляционных материалов , герметизацией стыков панелей , дверей , вводов труб и кабелей;

• разработка и внедрение прогрессивных технологий холодильной обработки , хренения , и транспортирования фруктов при строгом нормировании и поддержании температуры и влажности на основе рационального выбора энергосберегающих систем , инжененрного оборудования , в том числе на базе микропоцессорной техники ;

• достижение минимального удельного объема камер (3,54,5 м3 /т)путем усовершенствования объемно - планировочных и конструктивных решений холодильников ;

• во время проектирования и строительства должен быть внедрен принцып формирования холодильников и холодильных комплексов обработки и хранения фруктов на основе блочных автономных строительно - технологических секций ( модулей ) комплектной поставки .

Универсальный холодильный модуль состоит из камеры хранения плодоовощной продукции , машинного отделения и навеса для производства погрузочно - разгрузочных работ.

В холодильном модуле в зависимости от места его расположения могут охлаждатся разные виды растительной продукции ( виноград , ягоды , фрукты , овощи и др.) . При условной вместительности 100 тонн в холодильную камеру помещается :

- виноград в лотках - 85,5 т;

- яблоки в контейнерах - 128 т ;

- яблоки в деревяных ящиках на поддонах - 97 т.

Холодильная камера принята размером в три строительных квадрата ( 18,3 х 6,4 м ) ; строительная высота - 5,85 м . В камере расположены два воздухоохладителя навесного типа . Во время максимальной нагрузки ( период загрузки камеры ) работают 2 аппарата , во время длительного хранения - один . При отрицательных температурах внешней Среды холодильная установка не работает , в работу включается електронагреватели одного или двух воздухоохладителей вместе с вентиляторами.

3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ХОЛОДИЛЬНОГО МОДУЛЯ

Холодильная автоматизированная установка состоит из двух компрессоров (КМ) , оснащенных устройствами автоматической защиты, двух маслоотделителей (МО) , сборника масла (МС) , форконденсатора(ФКД), конденсатора(КД) c вентиляторами , линейного ресивера (РЛ) с двумя датчиками уровня ,двух воздухоохладителей (ВО) , установленных в камере и оснащенных вентиляторами, регуляторами заполнения и соленоидными вентилями (СВ), отделитель жидкости (ОЖ) с двумя датчиками уровня , дренажного ресивера (РД) с датчиком нижнего уровня и СВ, двух водяных насосов.

3.1 Работа схемы автоматизации холодильной установки

После загрузки яблоками холодильной камеры предварительно в работу в ручном режиме включают два КМ (мощность привода КМ 5,5 кВт) , то есть КМ №1 и КМ №2 . Этим обеспечивается большая скорость охлаждения яблок . Выход на нормальный режим работы осуществляется примерно за 10 суток

В пусковом режиме схема работает таким образом .Перед включением КМ СВ А3 и А7 на линиях подачи жидкости ВО и А2, А1 на линиях подачи пара дистанционно открываются. Также открываются СВ А10 и А11 ,которые соединяют ОЖ с РД и СВ А13 на общей линии подачи жидкого аммиака в ВО №1 и №2. Остальные СВ(А1,А4,А5,А8,А9,А12)закрыты . Потом происходит включение вентиляторов ВО и КД и насосов КМ №1 и №2.

КМ откачивают пар из ОЖ. При этом ОЖ через СВ А10(уравнительная паровая линия) и вентиль А11(уравнительная жидкостная линия )соединен с РД. В данном случае РД выполняет роль ОЖ ,то есть жидкость в ОЖ не накопляется.

Пар КМ сжимается и через ОМ №1 и №2 подается в ФКД и далее в КД .Сконденсированный аммиак поступает в РЛ. Далее жидкость из РЛ через СВ А13 параллельно подается в ВО №1 и №2 через соответственно СВ А3 и А7. Последовательно с этими СВ смонтированы регулирующие вентили (РВ) №1 и №2 , в которых происходит дросселирование агента до определенного давления , при котором аммиак начинает кипеть. Пар из ВО №1 и №2 через СВ А2 и А6 поступает в ОЖ , а из него выкачивается КМ №1 и №2 (цикл замкнулся).

Благодаря кипению агента при отрицательной температуре в ВО №1 и №2 осуществляется поглощение тепла камеры и температура в ней постепенно уменьшается.

После выхода установки на нормальный режим работы один КМ отключают и далее в работе находится только один КМ и один ВО. Их задача поддерживать температуру в камере в диапазоне 01C, то есть компенсировать проникновение тепла через теплоизоляционную конструкцию камеры.

Оттаивание ВО должно проводится приблизительно один раз в сутки . При этом один ВО должен оттаивать а другой находится в работе , в пусковой период оттаивание осуществляется вручную , а в режиме хранения - автоматически . Оттаивание проводится горячими парами аммиака с линии нагнетания КМ , который подается в ВО находящееся в оттайке .В процессе оттайки , который продолжается приблизительно от 20 до 30 минут , работает только один КМ . КМ №1 работает с ВО №1 , а КМ №2 с ВО №2 .

В процессе оттайки любого ВО ОЖ отключается от РД СВ А10 и А11 . При этом СВ А10,А11,А13 должны быть закрытыми. Жидкий аммиак в данном случае накопляется в РЛ. Если при отрицательных