9.4. Поплавковые реле уровня

Для безопасной и экономичной работы холодильной установки постоянный и устойчивый уровень жидкого хладагента в сосудах и аппаратах должен поддерживаться автоматически. Кроме того, должна быть установлена надежная защита от переполнения аппаратов, которое может привести к аварии.
    Наиболее универсальным и надежным прибором, обеспечивающим решение поставленных задач, является поплавковое реле уровня типа ПРУ-5.
    Характеристика поплавкового реле уровня. Реле состоит из первичного преобразователя ППр (датчика) и электронного прибора ЭП (блока-усилителя) (рис. 105, в). Датчик представляет собой поплавковую камеру с паровым и жидкостным патрубками, с помощью которых он присоединяется к сосуду С, в котором контролируется уровень жидкости.

Поплавковое реле уровня типа ПРУ-5

В поплавковой камере находится сферический стальной поплавок, обладающий необходимой плавучестью в контролируемой среде. Положение поплавка точно соответствует уровню жидкости в сосуде. На внешней стороне поплавковой камеры находятся катушки L1 и L2, индуктивность которых зависит от положения поплавка: при верхнем его положении увеличивается индуктивность катушки L1 а при нижнем — L2. Катушки индуктивности включены в четырехплечий мост с резисторами R1 и R2, питание которого осуществляется переменным током.
    В среднем положении мост уравновешен и входное напряжение усилителя УС равно 0. При любом отклонении поплавка от среднего положения к усилителю подводится напряжение небаланса, что приводит к переключению входных контактов прибора, которые используются для управления исполнительными и сигнальными устройствами.
    Поплавковые реле уровня предназначены для контроля уровня аммиака и хладонов в диапазоне температур –50…+50°С. Зона возврата (дифференциал) составляет (35±15) мм, погрешность срабатывания относительно номинального уровня ±5 мм.
    Прибор ПРУ-5 пригоден также для контроля уровня масла и воды в диапазоне температур 0…85°С.
    Область применения реле уровня. Поплавковые реле уровня предназначены для автоматического поддержания уровня жидкости в сосудах и аппаратах испарительной системы и промежуточных сосудах, автоматической защиты сосудов и аппаратов от переполнения; автоматической защиты от низкого уровня жидкости в линейном ресивере, сигнализации (световой и звуковой) о поддержании нормального уровня и отклонениях от него.
    Установка приборов ПРУ-5. Блоки-усилители БПРУ-5 устанавливают в помещениях щитов автоматики. Датчики ДПРУ-5 монтируют на высоте контролируемого уровня на сосудах и аппаратах.
    Как правило, для монтажа датчиков используют промежуточные колонки, которые присоединяются к аппаратам паровыми и жидкостными трубопроводами выше возможного уровня скопления в них масла (рис. 106). Промежуточные колонки изготавливаются из труб диаметром 76×3,5 мм. Для удобства эксплуатации между колонкой и аппаратом на паровых и жидкостных трубопроводах устанавливается запорная арматура.

Схема подключения датчиков ПРУ-5 на циркуляционном ресивере

Не допускается подключение колонки к паровым и жидкостным магистральным трубопроводам.

Каждый аппарат, из которого происходит отсасывание пара компрессором, должен иметь два взаимно дублирующих друг друга реле уровня, отключающих компрессоры при опасном повышении уровня жидкости. Поэтому на промежуточной колонке испарителя, циркуляционного ресивера и промсосуда (на высоте, равной 0,8 высоты предельного уровня заполнения аппарата) устанавливаются два датчика ПРУ-5. При достижении уровня в аппарате, когда поплавок индуцирует верхнюю катушку любого из этих датчиков, должна произойти остановка всех компрессоров, работающих на данную температуру кипения.
    На высоте рабочего уровня испарителя или промежуточного сосуда устанавливается один датчик. При повышении контролируемого уровня поплавок индуцирует верхнюю катушку, в результате чего закрывается соленоидный вентиль на линии подачи жидкого хладагента в аппарат. По мере отсасывания уровень хладагента в аппарате понижается, поплавок индуцирует нижнюю катушку и через блок-усилитель поступает команда на открытие соленоидного вентиля.
    На крупных холодильниках, оборудованных насосной схемой, циркуляционные ресиверы большого размера оборудуют двумя датчиками ПРУ-5, расположенными на высоте рабочего уровня жидкости, один над другим. Это делается для увеличения дифференциала, поскольку при наличии одного датчика частота включения и выключения соленоидного вентиля будет большой. Расстояние между этими датчиками по высоте зависит от вместимости сосудов и составляет 80—100 мм.
    Верхний датчик реле уровня на линейных ресиверах устанавливается на высоте, составляющей 80 % от высоты сосуда, а нижний датчик — на высоте 20 % от высоты сосуда (рис. 107).

Схема подключения датчиков ПРУ-5 к линейному ресиверу

Оба датчика отключают компрессоры при индуцировании у верхнего датчика верхней катушки, а у нижнего — нижней. Верхний датчик препятствует переполнению сосуда и его взрыву в случае закрытия запорной арматуры между линейным ресивером и конденсатором, а нижний датчик не допускает работы установки с возможностью прорыва парообразного хладагента к регулирующему вентилю.
    Все датчики устанавливаются на колонке с индивидуальным подключением. Жидкостный патрубок должен иметь уклон в сторону колонки для слива масла.
    Для проверки всех приборов ПРУ-5, установленных на сосудах и аппаратах, к колонке подключается:
     у циркуляционных ресиверов и испарителей — жидкостная линия высокого давления к нижней ее части;
     у линейных ресиверов в верхней части колонки — линия отсасывания пара в отделитель жидкости.

При проведении проверки уравнительную колонку отключают от аппарата. При подаче жидкости в колонку циркуляционного ресивера и отсасывании пара из колонки линейного ресивера все датчики, установленные на ней, должны показать индуцирование верхних катушек. Из нижней точки колонки следует предусмотреть слив масла.
    Эксплуатация системы регулирования уровня. Все приборы типа ПРУ-5 надежны в эксплуатации, однако главной причиной нестабильности срабатывания прибора является скопление в датчиках масла. Поэтому не реже одного раза в 10 дней при проведении проверки приборов необходимо произвести их прогрев и продувку, а также выпуск масла.
    В процессе наладки установки регулирующий вентиль открывают для режима с максимальной тепловой нагрузкой. Большее открытие регулирующего вентиля возможно (он может быть даже открыт полностью), но это приводит к кратковременному, но настолько интенсивному пополнению сосуда или аппарата хладагентом, что давление в сосуде при этом повышается.
    Сигнализация о работе ПРУ-5. Реле уровня, кроме автоматического поддержания необходимого уровня хладагента и защиты компрессора от опасных режимов работы, обеспечивают световую и звуковую сигнализацию.
    Циркуляционные ресиверы должны иметь сигнализацию следующих цветов:
     красный — аварийный сигнал при опасном уровне (мигающий);
     желтый — сигнал предельно допустимого уровня (немигающий).

Световые сигналы предельно допустимого и опасного уровней хладагента должны сопровождаться звуковым аварийным сигналом, отключение которого производит обслуживающий персонал. Линейные ресиверы должны иметь световую сигнализацию максимального и минимального уровней. При минимальном уровне должен срабатывать звуковой сигнал (звонок).