Tự động điều khiển và bảo vệ tủ cấp đông 2 cấp nén NH3

Tủ cấp đông 2 cấp nén NH₃ là hệ thống làm lạnh công nghiệp hiệu quả, được sử dụng trong các nhà máy chế biến thực phẩm, bảo quản lạnh quy mô lớn. Việc tự động điều khiển và bảo vệ tủ cấp đông 2 cấp nén NH₃ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt động, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Dưới đây là các phương pháp để tự động điều khiển và bảo vệ tủ cấp đông 2 cấp nén NH_3.

Cách thức hoạt động

Một hệ thống cấp đông hai cấp nén hoạt động như sau:

• Nhấn START, thiết bị ngưng tụ hoạt động thì máy nén hoạt động cùng với cấp dịch bình trung gian SV1 và dàn bay hơi, SV2
• Khi nhấn STOP, hệ thống dừng
• Hệ thống có các bảo vệ như: áp suất cao quá cao HP, áp suất thấp quá thấp LP, dòng điện các động cơ quá cao RN, bảo vệ khi máy nén bị mất áp lực dầu OP, áp lực nước wp, bảo vệ mất phase.
• Có mạch báo động khi bị sự cố chung bằng chuông và đèn: áp suất cao quá cao, áp suất thấp quá thấp, dòng điện động cơ máy nén quá cao, bảo vệ khi máy nén bị mất áp lục dầu, mất áp lực nước.
• Có đèn báo chế độ start, stop, máy nén, bơm nước, và đèn báo phase.

Các thiết bị trong hệ thống hoạt động

• Máy nén MN sử dụng động cơ 3 phase giảm tải khởi động bằng đổi nối Y – Δ
• Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước có bảo vệ khi mất áp lực nước WP
• 2 bơm nước P₁ và P₂ sử dụng động cơ 3 phase khởi động trực tiếp hoạt động như sau: ở chế độ hoạt động bình thường thì bơm P₁ hoạt động, nếu trường hợp bơm P₁ bị sự cố thì bơm dự phòng P₂ hoạt động. Quá trình hoạt động của 2 bơm được điều khiển bằng công tắc xoay W.
• Cấp dịch cho dàn lạnh bằng bình chứa thấp áp, mức lỏng trong bình chứa thấp áp được khống chế bởi công tắc phao FV1, và cấp dịch cho bình chứa thấp áp bằng van điện từ SV2
• Bình trung gian có ống trao đổi nhiệt cấp dịch làm mát bằng van điện từ SV1, và mức lỏng trong bình được không chế bằng các công tắc phao. Khi mức lỏng trong bình qua khỏi mức cao, thì công tắc phao FV2 tác động ngắt cấp dịch vào bình trung gian và đèn báo ngập dịch D11 sáng, cho đến khi mức lỏng trong bình trung gian xuống tới mức thấp, lúc này mới được cấp dịch bình trung gian bằng công tắc phao FV3, khi đó đèn D11 không sáng.
• Xử lý ngập dịch bình trung gian và xả dầu từ các thiết bị được thực hiện bằng tay.

Sơ đồ mạch điện

Sơ đồ nguyên lý

1. Máy nén, 2. Tháp giải nhiệt, 3. Bình chứa cao áp, 4. Bình ngưng, 5. Bình tách dầu, 6. Bình trung gian, 7. Bình tách lỏng, 8. Bình chứa thấp áp, 9. Tủ cấp đông, 10. Bình tập trung dầu

Trên hình là sơ đồ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH₃ cấp dịch từ bình trống tràn. Nguyên lý cấp dịch dựa trên cột áp thuỷ tĩnh.

Theo sơ đồ này, môi chất được tiết lưu vào một bình gọi là bình trống tràn. Bình trống tràn thực chất là bình giữ mức – tách lỏng, có 2 nhiệm vụ:

• Chứa dịch ở nhiệt độ thấp để cấp cho các tấm lắc. Bình phải đảm bảo duy trì trong các tấm lắc luôn luôn ngập đầy dịch lỏng, như vậy hiệu quả trao đổi nhiệt khá cao.
• Tách lỏng môi chất hút về máy nén, tránh không gây ngập lỏng máy nén. Để đảm bảo không hút lỏng về máy nén trên bình trống tràn có trang bị van phao duy trì mức lỏng, khi mức lỏng vượt quá mức cho phép thì van phao tác động ngắt điện van điện từ cấp dịch vào bình trống tràn. Ngoài ra trong bình còn có thể có các tấm chắn đóng vai trò như các nón chắn trong bình tách lỏng để tránh hút ẩm về máy nén.

Van tiết lưu sử dụng cho bình trung gian và bình trống tràn trong hệ thống này là van tiết lưu tay.

Về môi chất lạnh, có thể sử dụng R22 hoặc NH₃, ngày nay người ta có thiên hướng sử dụng NH₃ vì R22 là hợp chất HCFCs sẽ bị cấm do phá huỷ tầng ôzôn và gây hiệu ứng nhà kính trong tương lai.

Tủ cấp đông hoạt động theo nguyên lý cấp dịch từ bình trống tràn, trước đây sử dụng rất rộng rãi do hệ thống thiết bị đơn giản, dễ vận hành, chi phí đầu tư ít hơn so với cấp dịch bằng bơm nhưng do tốc độ môi chất chuyển động bên trong các tấm lắc chậm nên thời gian cấp đông tương đối dài từ 4 đến 6 giờ/mẻ.