Регуляторы уровня жидкости
Регуляторы уровня жидкости поддерживают нужный уровень хладагента в отделителях жидкости, затопленных испарителях, ресиверах и промсосудах. Различают системы высокого давления (HP LLRS) — регулятор на стороне конденсатора пропускает в испаритель столько жидкости, сколько её конденсируется, — и низкого давления (LP LLRS) — по уровню в отделителе, с поплавковым или электронным датчиком и регулирующим клапаном.
Одной из значимых частей любой промышленной системы охлаждения являются регуляторы уровня жидкости. Они отвечают за подачу жидкого хладагента в емкость, в которой он поддерживается на должном уровне. Системы регулирования уровня жидкости бывают высокого (HP LLRS)и низкого (LP LLRS) давлений.
Основные отличия системы регулирования жидкости высокого давления:
- поддержание уровня жидкости на линии конденсации;
- наличие ресивера небольшого объема или его полное отсутствие;
- критическая заправка хладагента;
- применяется в водоохладителях небольшого объема (морозильные камеры небольшого объема).
Основные отличия системы регулирования жидкости низкого давления:
- уровень жидкости находится на линии кипения;
- используемый в системах ресивер должен быть большого объема;
- значительная заправка хладагента;
- применение в децентрализованных системах.
Системы регулирования уровня жидкости высокого давления (HP LLRS)
Рассчитывая систему HP LLRS, необходимо учитывать основополагающие факторы. Во-первых, по мере образования жидкости в конденсаторе она направляется в сторону низкого давления – в испаритель. Во-вторых, жидкость, поступающая из конденсатора, не переохлаждена (или переохлаждена незначительно). Это важно учитывать, поскольку она направляется в сторону низкого давления, и при потерях давления в трубопроводе будет испарятся, что является причиной снижения ее расхода.
Для уверенности, что система будет заправлена необходимым количеством хладагента, следует объему заправки уделить должное внимание. Если в систему будет заправлено большее количество хладагента, то возникает вероятность затопления испарителя (отделителя жидкости), и попадания ее в компрессор, в результате чего может возникнуть гидравлический удар. При недостаточном количестве жидкого хладагента в системе пострадает испаритель. Нжно правильно рассчитать объем сосудов низкого давления теплообменника-испарителя, чтобы они были достаточно заполнены необходимым количеством хладагента, с целью исключения риска гидравлического удара.
Учитывая данные особенности, отметим, что систему HP LLRS лучше всего использовать в установках с небольшой заправкой (небольшие морозильники, водоохладители и пр.). Например, в водоохладителях, зачастую, не используют ресиверов и даже при необходимости подачи масла в маслоохладитель или монтажа пилота, их устанавливают небольшого размера.
В больших установках для регулирования уровня жидкости высокого давления вместо пилотных вентилей для основного вентиля PMFH применяют поплавковые SV 1 и SV 3. Как только уровень жидкости в ресивере превышает норму, то поплавковый вентиль SV 1 направляет сигнал на открытие в основной вентиль PMFH.
При использовании конденсатора в виде пластинчатого теплообменника, уровень жидкости можно регулировать поплавковым вентилем HFI (1). В некоторых ситуациях возникает необходимсть соединения выпускной трубы в сторону высокого давления. Благодаря такому несложному приему можно достичь желаемой производительности, даже если вентиль HFI находится на расстоянии от конденсатора.
Во время планирования схемы системы регулирования уровня жидкости сигнал направляется или от реле AKS 38 (двухпозиционное реле уровня жидкости) или от датчика AKS 41 (датчик уровня жидкости). Сигнал принимает электронный контроллер ЕКС 347, регулирующий инжекторный клапан.
Для регулирования подачи жидкости могут использоваться:
- регулирующий вентиль AKVA с широтно-импульсной модуляцией. Применяется данный вентиль только в системах, в которых допустима пульсация давления;
- вентиль REG, выполняющий роль регулирующего вентиля, а также соленоидного с двухпозиционным регулированием;
- модулирующего вентиля ICМ с электроприводом ICAD.
Согласно приведенной схеме датчик уровня жидкости AKS 41 (6) направляет сигнал на контроллер уровня жидкости ЕКС 347 (5). В качестве регулирующего вентиля служит вентиль с электроприводом ICМ (3).
Система регулирования уровня жидкости низкого давления (LP LLRS)
Разрабатывая такую систему как LP LLRS, следует особое внимание уделять двум факторам: ресиверу и уровню жидкости. Подбирая ресивер для такой системы, необходимо учитывать, что его размеры должны быть довольно большими, чтобы накапливать жидкий хладагент из испарителей. Объем жидкого хладагента меняется с изменением тепловой нагрузки. Одни из испарителей могут дренироваться во время оттаивания, а другие - быть закрытыми для техобслуживания.
В сосудах низкого давления (кожухотрубный испаритель) уровень жидкости должен находиться на одинаковом уровне. Данный фактор свидетельствует о стабильной работы системы. Если уровень в отделителе жидкости слишком высокий, то это может стать причиной гидравлического удара в компрессоре. При низком уровне жидкости возникает вероятность кавитации в насосах системы циркуляции хладагента.
Учитывая данные факторы, отметим, что системы регулирования уровня жидкости низкого давления преимущественно применяются в децентрализованных системах охлаждения, поскольку имеют несколько испарителей и высокий уровень заправки хладагента (холодильные склады). Установки подобного рода с системой LP LLRS работают стабильно, даже в том случае, когда объем необходимого для заправки хладагента сложно определить.
В свою очередь системы регулирования уровня жидкости высокого давления (HP LLRS) используются в компактных установках (водоохладителях). По сравнению с системами LP LLRS они меньше стоят, а также отличаются большей надежностью и безопасностью.
Сравнение систем HP и LP
| Способ регулирования | Применение | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Механический способ регулирования уровня жидкости высокого давления: SV1/3 + PMFH | Применяется в системах с небольшой заправкой хладагента, например, водоохладителях. | Чисто механический способ регулирования. Широкий диапазон производительности. | Нельзя применить дистанционное регулирование. Расстояние между регуляторами SV и PMFH не должно превышать нескольких метров. Низкая реактивность. |
| Механический способ регулирования уровня жидкости высокого давления: HFI | Применяется в системах с небольшой заправкой хладагента и только с пластинчатыми конденсаторами. | Чисто механический способ регулирования. Простое решение. Особенно подходит для пластинчатых теплообменников. | Не в состоянии обеспечить охлаждение масла в термосифонах. |
| Электронный способ регулирования уровня жидкости высокого давления: AKS 41 + EKC 347 + ICM | Применяется в системах с небольшой заправкой хладагента, например, водоохладителях. | Универсальный и компактный способ. Возможен дистанционный контроль и регулирование. Применим в широком диапазоне производительности. | Не применим при работе с горючими хладагентами. |
| Механический способ регулирования уровня жидкости низкого давления: SV4-6 | Применяется в небольших установках. | Чисто механический способ регулирования. Простое, экономичное решение. | Ограниченная производительность. |
| Механический способ регулирования уровня жидкости низкого давления: SV4-6 + PMFL | Частично используется в децентрализованных системах, например, холодильных складах. | Чисто механический способ регулирования. Широкий диапазон производительности. | Нельзя применить дистанционное регулирование. Расстояние между регуляторами SV и PMFL ограничено несколькими метрами. Низкая реактивность. |
| Электронный способ регулирования уровня жидкости низкого давления: AKS 41 + EKC 347 + ICM | Частично используется в децентрализованных системах, например, холодильных складах. | Универсальный и компактный способ. Возможен дистанционный контроль и регулирование. Применим в широком диапазоне производительности. | Не применим при работе с горючими хладагентами. |
| Электронный способ регулирования уровня жидкости низкого давления: AKS 41 + EKC 347 + AKVA | Частично используется в децентрализованных системах, например, холодильных складах. | Универсальный и компактный способ. Возможен дистанционный контроль и регулирование. Применим в широком диапазоне производительности. Более быстрое регулирование по сравнению с электроприводными вентилями. Не требует предохранительного клапана (нормально закрытого). | Не применим при работе с горючими хладагентами. Система должна допускать работу с пульсациями давления. |
| Электронный способ регулирования уровня жидкости низкого давления: AKS 41 + EKC 347 + ICF | Частично используется в децентрализованных системах, например, холодильных складах. | Универсальный и компактный способ. Возможен дистанционный контроль и регулирование. Применим в широком диапазоне производительности. Прост в монтаже. | Не применим при работе с горючими хладагентами. |
| Электронный способ регулирования уровня жидкости низкого давления: AKS 38 + EVRA + REG | Частично используется в децентрализованных системах, например, холодильных складах. | Простой, недорогой способ. | Шаг регулирования уровня жидкости составляет 40 мм. Сильно зависит от настройки вентиля REG. Не применим в системах с большим колебанием производительности. |
Проверить расчёт холодопроизводительности удобно на практическом примере: чиллер 225 кВт — модель, параметры и комплектация.
Датчик уровня хладагента: какие бывают
| Тип | Принцип | Где применяют |
|---|---|---|
| Поплавковый механический | Поплавок открывает клапан | Отделители жидкости, ресиверы |
| Ёмкостный датчик | Сигнал 4–20 мА по уровню | Насосные системы, аммиак |
| Реле уровня | Контакт при достижении уровня | Защита от переполнения |
Схемы систем охлаждения, где стоят регуляторы уровня, — в статье каскадные холодильные системы.
Частые вопросы
Как работает регулятор уровня жидкости?
Датчик (поплавковый или ёмкостный) измеряет уровень в сосуде, а регулирующий клапан или соленоид открывает подачу жидкости при снижении уровня и закрывает при достижении заданного.
Чем система высокого давления отличается от системы низкого давления?
HP-система следит за уровнем на стороне конденсатора или ресивера и сразу пропускает конденсат в испаритель — малая заправка. LP-система поддерживает уровень в отделителе жидкости или испарителе.
Какой датчик уровня хладагента выбрать?
Для отделителей жидкости и ресиверов с регулированием — ёмкостный датчик с сигналом 4–20 мА; для защиты от переполнения достаточно реле уровня.
Читайте также