Системы управления и мониторинга в климатических испытательных камерах

Журнал: №3(96) Май 2019 (архив)

Автор: Виктор Велюханов (генеральный директор ГК «Фригодизайн»)

Журнал «Империя холода» продолжает публиковать материалы ГК «Фригодизайн», посвященные оснащению разрабатываемых компанией объектов системами диспетчеризации и компьютерного мониторинга. В этом номере — о таких системах для низкотемпературных и климатических испытательных камер.

Важным направлением производственной деятельности ГК «Фригодизайн» является проектирование и производство под заказ различных испытательных и климатических камер с имитацией изменения температур, относительной влажности и скорости воздуха на испытуемые образцы, а также модернизацией имеющихся у заказчика камер. Иногда заказчик сам изготавливает корпус испытательной камеры, а мы для него изготавливаем холодильные агрегаты, оборудование для поддержания необходимого температурно-влажностного режима, а также систему управления и диспетчеризации.

Изготовленные нашими специалистами климатические испытательные камеры работают на предприятиях ОАО РЖД, самолетостроительной корпорации МИГ, на предприятиях автопрома в Тольятти и Самаре, на заводах торгового холодильного оборудования «Фригогласс» в Орле и заводе CRYSPI в г.Озеры Московской обл., в строительной индустрии — на заводе керамических блоков Wienerberger в Ивановской обл. и заводе производства стальных дверей TOREX в Саратове, а также на ряде предприятий оборонного комплекса.

Низкотемпературная камера «Фригодизайн» с водяными ваннами для испытаний керамических блоков на морозостойкость

Визуализация процесса испытаний керамических блоков на морозостойкость в испытательной камере

Для каждой из таких камер наша компания разрабатывает и изготавливает систему управления, включая систему мониторинга, причем, в зависимости от сложности решаемой задачи, используются контроллеры и приборы различных фирм. Так, например, система управления и мониторинга испытательной камеры для проверки строительных керамических блоков на морозостойкость по ГОСТ 7025-91 «Кирпич и камни керамические и силикатные» выполнена на свободно конфигурируемых контроллерах немецкой фирмы JUMO с сенсорным экраном и выводом данных на удаленный компьютер заказчика. Разработано и установлено программное обеспечение, позволяющее дистанционно задавать программу испытаний и контролировать работу оборудования камеры, выводить данные на экран в виде таблиц и графиков, а также архивировать их. Для удобства контроля за проведением испытаний разработана мнемосхема работы оборудования, обеспечивающего эти испытания. Это насосная станция и холодильная установка, на которой в режиме реального времени отражаются значения контролируемых параметров.

Наши специалисты полностью автоматизировали процесс испытаний, который осуществляется по заданной программе. Есть возможность задавать, сохранять и выбирать из списка более 100 различных программ испытаний, в зависимости от типа испытываемой продукции.

Камеры данного типа могут использоваться научно-исследовательскими организациями и производственными компаниями для проведения циклического замораживания и размораживания строительных материалов и различных деталей и узлов с целью их проверки на морозостойкость.

Для проведения испытания холодильных шкафов и прилавков, в том числе холодильных шкафов-витрин в уличном исполнении для продажи пакетированной и бутилированной продукции, специалистами ГК «Фригодизайн» была спроектирована, изготовлена и запущена в эксплуатацию климатическая камера КИ-40И (тепло-холод-влага) с внутренним объемом 42 м³. Для данной камеры была разработана автоматическая система контроля и управления работой всех инженерных систем климатической камеры, позволяющая обеспечить следующие технические характеристики: изменение температуры в камере от +10ºС до +55ºС; относительной влажности от 35 до 95%; скорости воздуха от 0,1 до 0,3 м/с.

Система управления и контроля камеры КИ-40И выполнена тоже на базе приборов JUMO. Все значения выводились на два экранных регистратора с размером экрана 5,7 дюйма, которые установлены на лицевой панели электрического шкафа управления и позволяют измерять, записывать, хранить, воспроизводить на дисплее и выдавать на внешний компьютер до 72 измеряемых параметров испытуемых изделий, а также параметров воздуха внутри климатической камеры.

Климатическая испытательная камера производства «Фригодизайн» с системой мониторинга на контроллерах JUMO

Холодильные шкафы-витрины загружены в камеру для климатических испытаний с имитацией температуры влажности и скорости окружающего воздуха

Логический модуль, подключенный к экранному регистратору, работает совместно с ним в режиме обмена информацией, что позволяет выполнять любые математические операции с измеряемыми величинами: вычислять разность температур, а также среднюю температуру по нескольким точкам, суммарное энергопотребление за период времени, коэффициент рабочего времени компрессоров испытуемых объектов и многие другие операции.

Передача информации на внешний компьютер производится через интерфейс RS 232. Программа обработки данных работает под Windows и позволяет отражать результаты испытаний в виде таблиц, графиков, архивировать и распечатывать их на принтере. Кроме того, она дает возможность обрабатывать информацию, полученную с экранного регистратора, а также конвертировать данные в формат Exel.

После завершения пусконаладочных работ камера КИ-40И была аттестована специалистами Госстандарта с представителями заказчика для проведения климатических испытаний по ГОСТ 238330-95 «Оборудование холодильное торговое».

Для ЗАО «Озерская промышленная компания» (группа компаний CRYSPI) специалистами «Фригодизайн» была спроектирована, изготовлена и запущена в эксплуатацию климатическая камера КИ-83 с рабочим объемом 83 м³. Эта камера предназначалась для испытаний выпускаемого торгового холодильного оборудования на соответствие ГОСТ 32560.2-2013 (ISO 23953-2:2005). При разработке системы управления и контроля этой испытательной камеры ставилась задача обеспечить не только периодические испытания выпускаемой продукции, но и испытания вновь разрабатываемых изделий с целью поиска путей снижения их себестоимости и повышения конкурентоспособности.

Рабочее место оператора при климатических испытаниях торгового холодильного оборудования CRYSPI

Разработанная система управления и мониторинга позволяла в процессе испытаний регистрировать и архивировать более 100 параметров. Это показания температурных датчиков, датчиков влажности, давления, скорости движения воздушного потока, параметры электрической сети (напряжение, ток, коэффициент мощности cos φ, активная, реактивная и полная мощности).

При испытаниях изделий с выносным компрессорно-конденсаторным агрегатом расход жидкого хладагента измеряется специальным расходомером. При испытаниях торгового оборудования со встроенным холодильным агрегатом регистрируются сигналы о работе компрессора, подсчитывается количество его включений, время наработки, относительное время работы и коэффициент рабочего времени. Это позволяет получить точные данные о работе изделия при различных условиях, такие как равномерность распределения температуры в охлаждаемом объеме изделия, зависимость температуры в охлаждаемом объеме изделия (прилавок, холодильная витрина) от параметров окружающей среды (температура, влажность и скорость воздуха). К значению скорости воздуха особенно чувствительны витрины открытого типа.

Витрины открытого типа CRYSPI, загруженные в климатическую камеру «Фригодизайн»

На основании показаний датчиков разработанная программа испытаний ведет непрерывный расчет таких показателей, как температура кипения, значение перегрева газообразного хладагента и переохлаждения жидкости, расчет энтальпий и, что самое важное, текущее значение холодопроизводительности. Реальное значение холодопроизводительности изделия при различных условиях эксплуатации позволяет более точно произвести расчет необходимого холодильного агрегата для выпускаемого изделия, что может существенно повлиять на стоимость системы в целом.

В части замещения импортной продукции на российскую можно отметить, что практически все первичные преобразователи (датчики), все вторичные приборы измерения (блоки ввода аналоговых сигналов) и контроллеры являются отечественными, имеют свидетельство об утверждении типа средств измерений, первичную поверку, декларацию соответствия ТС. Более того, программное обеспечение, а именно, система сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга является полностью отечественной разработкой.

Это программное обеспечение адаптировано специалистами «Фригодизайн» под конкретные задачи заказчика. Например, разработаны программные модули расчета текущей производительности холодильного агрегата, энергопотребления и формирования отчетов об испытаниях, а также интуитивно понятный интерфейс на русском языке, созданный индивидуально под конкретные требования заказчика. Разработанная программа испытаний заносится в память микропроцессорного регулятора через внешний компьютер или с панели управления регулятора. Регулятор имеет цветной дисплей, на котором в виде текста на русском языке и пиктограмм отображается вся информация о состоянии оборудования.

Для климатической камеры, предназначенной для испытаний крупногабаритных автотранспортных средств (габариты рабочей зоны 12,7х4,0х4,5 м), нами была разработана, изготовлена и поставлена каскадная холодильная установка со шкафом управления, воздухоохладителем специального исполнения и конденсатором воздушного охлаждения фирмы CROCCO.

Габариты испытательной камеры для автотранспорта

Воздухоохладитель был укомплектован встроенными электронагревательными элементами, которые используются как для оттаивания снежной шубы, так и для нагрева воздуха в камере. Технические характеристики каскадной холодильной установки приведены ниже в таблице

С целью обеспечения высокой точности регулирования температуры в камере и снижения энергопотребления использован частотный привод компрессора нижнего каскада. Разработанная система управления обеспечивает автоматическое поддержание и изменение температуры воздуха в камере по заранее созданной программе от +40°С до -50°С с точностью ±0,5°С. Также разработаны компьютерная система контроля и мониторинга с передачей данных в диспетчерскую на удаленный компьютер, система ввода программы испытаний и управления ею, программа записи и архивации результатов испытаний.

Каскадная холодильная установка для камеры испытаний автотранспорта

В заключение наших двух последних статей по системам мониторинга в данном журнале хочу добавить, что в настоящее время большинство заказчиков уже в техническом задании требуют обязательного оснащения крупных установок холодоснабжения системами компьютерного мониторинга и диспетчеризации. Это говорит о том, что эти системы заняли прочное место на российском холодильном рынке, поскольку на крупных объектах с разветвленной системой холодоснабжения они обеспечивают своевременное реагирование на изменение режима работы холодильной установки и ее отдельных агрегатов. Это позволяет в конечном итоге снизить эксплуатационные расходы за счет сокращения численности обслуживающего персонала.

Существенным преимуществом такой системы является также постоянное документирование температурного режима хранения скоропортящихся продуктов или технологических процессов. Полученные и сохраненные в памяти данные служат важным аргументом при возникновении споров как между отдельными подразделениями холодильного терминала, так и контролирующими органами и организациями.

В большинстве развитых стран применение систем мониторинга или документирования режимов хранения и перевозки скоропортящихся и замороженных продуктов является обязательным условием функционирования бизнеса, идет ли речь о ресторанах, супермаркетах, распределительных складах и терминалах, а также о транспортных компаниях, занимающихся перевозкой скоропортящейся или замороженной продукции.

Накопленный специалистами нашей компании опыт разработки и монтажа систем диспетчеризации и мониторинга позволяет предлагать заказчикам надежный и доступный контроль за работой как систем холодоснабжения в самых различных отраслях промышленности и торговли, так и контроль за эксплуатацией климатических испытательных камер.

О «Системах управления и мониторинга в промышленном холодоснабжении» читайте в мартовском номере журнала «Империя холода»,№2(95)/2019
_________________________________________________________