Prosessens funksjonsmåte:

Kjøleanlegg består i hovedsak av fire komponenter:

Komponentene er koblet sammen med rør og danner et lukket system hvor en kjølevæske sirkulerer rundt. Kjøleanlegget har en lavtrykk- og en høytrykk- side. Fordampingen skjer på lavtrykk- siden. Kondenseringen skjer på høytrykksiden.

Kjølevæsken i fordamperen koker pga. dens lave koketemperatur. Det dannes dermed en gass og et lavtrykk i fordamperen. Lavtrykket føres så inn til kompressoren som komprimerer gassen og lager et høytrykk. Høyere trykk gir høyere temperatur på gassen. Høytrykket blir så ført inn i kondensatoren som kjøler ned gassen ved hjelp av kjølevannet. Temperaturen synker og gassen dannes til væske igjen. Væsken i kondensatorer føres så til ekspansjonsventilen. Det høye trykket fører til at væsken strupes, og temperaturen synker. Den kalde kjølevæsken legger seg igjen i fordamperen.

Fordamper:

Fordamperen består av en kondensator satt på hodet i bunnen og en horisontal reciever satt på toppen. Recieveren fungerer som en væskeskiller og bør inneholde kun damp. I fordamperen er det lavt trykk. Siden væskens kokepunkt er avhengig av trykket vil væsken her koke og gå over til damp. Et typisk kjøle-medium vil under atmosfæretrykk koke ved –200C til -300C. Nivået i fordamper kan avleses i se-glass på høyre side, eller vha. en av de to nivåtransmitterene (LT2 og LT3).

LT2: Dette er en dp-celle som måler væskenivået i bunnen, og trykket på toppen av fordamperen. Det er svært viktig at trykksiden er væskefri. Man kan bløde ut væsken ved å åpne ventilskruene på siden av dp-cella. Denne målingen blir også forstyrret av kokingen og skumdannelsen, og vil "støye" litt på utgangen. Det er montert en varmetråd rundt prosessrøret på dp-cellens gasside. Dette for å øke temperaturen slik at det ikke danner seg kondens i dette røret. Kondens i røret forårsaker feilmåling.

LT3: Nivået i fordamperen måles av en LVDT, linear variable differensial transformer. Den består av en primær- og to sekundærspoler innstøpt i en sylinder, samt en omformer som forsyner spolene med en vekselspenning og måler returspenningen og gjør denne om til et ± 10V signal. Sylinderen omgir røret hvor nivået skal måles. Inne i røret flyter en kjerne med høy permeabilitet laget av en nikkel/jernlegering. De to sekundærspolene er koblet i motsatt serie. Hvis kjernen er sentrert mellom sekundærviklingene vil spenningen mellom disse være identiske og 180 grader fase-forskjøvet i forhold til hverandre. Nettospenningen over viklingene er dermed null. Hvis kjernen flyttes vekk fra midtpunktet vil den gjensidige induktansen mellom primærviklingen og hver av sekundærviklingene bli forskjellige. Vi får dermed en netto vekselspenning forskjellig fra null over sekundærviklingene. Amplituden vil i måleområdet være tilnærmet lineært avhengig av kjernens plassering. Dersom kjernen med flottør ikke henger seg fast i innsiden av rørveggen skal det ikke være noen friksjon eller hysterese forbundet med målingen. Koking og skumdannelse kan imidlertid være et problem. Koking gir mye "støy" på målingen. Det er derfor viktig at målerøret er godt isolert. Dagens isolasjon er antagelig tilfredsstillende. Et verre problem er skumdannelsen. Et tett skum gjøre det vanskelig å definere hva som er fordamperens væskenivå. Flottøren kan løftes opp av skummet inntil skumtettheten blir så liten at flottøren synker gjennom. Dette kan gi uakseptable variasjoner i måleverdien.

Kompressor:

Kompressoren er en en-sylindrisk stempelkompressor. Den skal trekke ut gassen fra fordamperen slik at det lave trykket blir opprettholdt, samtidig som den skal komprimere gassen til et så høyt trykk at den kondenserer i kondensatoren. Trykkene på lav- og høytrykksiden kan avleses på de lokale manometrene (PI6 og PI7), eller v.h.a. trykktransmitterene (PT6 og PT7) som er koblet mot PLS’ens analoge innganger. Over lav- og høytrykksiden er det koblet en trykkpressostat (PZC6). Denne kobler ut styrestrømmen til kompressoren i tilfelle trykket over kompressoren blir for lavt.

En del olje blir bestandig med kjøle-mediet rundt, og oljenivået må kontrolleres og eventuelt etterfylles. Det er montert olje-utskillere flere steder i anlegget, så oljen skal skilles ut og føres tilbake til kompressoren. Sjekk av nivå gjøres vha. et seglass. Det er koblet til et termoelement i bunnen på kompressoren (TE17), som skal overvåke oljetemperaturen slik at den ikke blir under 30oC. En varmekolbe er forriglet opp mot motorens kontaktor, slik at varmeelementet fordamper oljen når motoren er av. Oljevarmer MÅ ALLTID brukes når kompressoren er plassert slik at den kan bli anleggets kaldeste punkt, enten under drift eller stillstand. Hensikten er å hindre kuldemediet i å samle seg i kompressoren og å holde olje mest mulig fri for oppløst kuldemedie. Skumming i seglasset ved oppstart er tegn på kuldemedie i oljen. Olje med kuldemedie vil smøre dårlig og det vi være fare for lagerhavari i kompressoren.

Kompressoren drives av en dc-motor (-M2) med pådrag 0-10V. Motoren reguleres av tachogeneratoren (T1). Denne har en utgangspenning fra 0–150V. Det er derfor montert en spenningsdeler slik at vi får ut en spenning fra 0-10V som vi kan benytte til å lese av motorhastigheten via PLS. Motoren kan styres manuellt fra skap2 eller via PLS. Regulering kan skje vha. PLS’ens innebygde regulatorer.

Kondensator:

I kondensatoren blir dampen kondensert. Kondenseringen skjer ved at kjølevann i rør sirkulerer inne i kondensatoren. Den komprimerte gassen blir avkjølt og vil gå over til væske igjen. Her blir varme fra kompressor og fordamper avgitt til kjølevannet.

Ekspansjonsventil (FV5):

Denne ventilen står mellom lavtrykk- og høytrykk- siden og har til oppgave å opprettholde disse trykkene, det skjer ved at den struper væskestrømmen. Ekspansjonsventilen regulerer væskestrømmen inn til fordamperen, slik at denne hele tiden har like mye væske som den fordamper. Ventilen kan styres manuellt via PLS, eller reguleres vha. PLS’ens innebygde regulatorer.

Diverse utstyr:

Kjølevann: Kjølevannet som blir benyttet er vann fra springet. Tilførselen kan reguleres ved hjelp av en kjølevanns-ventil. Strømningen blir så avlest i FT8. Ideelt sett, kan kjølevanntilførselen være 100%.

Glykoblandingstank: En væske som fordamper vil trekke sin fordampingsvarme fra omgivelsene. For eksempel vil fordampingsvarmen være fra matvarene i kjøleskapet. Fordampingsvarmen tas fra glykolblandingen gjennom fordamperen, og kan påvirkes ved å endre pådraget til varmeelementet. Varmeelementets kapasitet er 15 kW, men pga. effektregulatorens utgang, er det ene elementet frakoblet. Det er nå 10 kW. En pumpe driver glykolblandingen gjennom fordamperen i konstant hastighet. I tanken er det en vann/glykolblanding. Denne har et frysepunkt på ca. –30oC. Det vil forhindre at væske som ikke er oppvarmet, fryser idet den blir ført igjennom fordamperen.

På toppen av tanken er det montert to termostater. Temperatur Lav(TEL1) og temperatur Høy (TEH1). Temperatur Lav bør være innstilt på ca –20oC, slik at man unngår å nå glykolblandingens frysepunkt. Temperatur Høy bør være innstilt på ca 50oC, slik at anlegget slår av varmekolben hvis det skulle stå å brenne uten tilsyn.

Det er også montert en nivåbryter (LEL1) på toppen av tanken. Denne brukes mot sikring i tilfelle lavt væskenivå. Dette forhindrer at varmekolben brenner uten væske.

Totalt glykolbad-volum: 120 liter.

Blandingsforhold: 50 liter glykol, 70 liter vann.

Ref.: Arvid Lervold.

Oljeretur-varmeveksler (FZ7): Noen få prosenter (ca.10%) av kjølevæsken blir ført gjennom oljeretur-varmeveksleren. Der blir væsken kjølt ned og ført ut i motfase av den opprinnelige kjølevæsken. Oljen som legger seg i fordamperen blir dermed utskilt og ført tilbake til kompressoren. Uten denne vil kompressoren være oljetørr etter ca. 3-4 uker.

Termoelementer/termopar (TE1-TE17): For måling av temperaturer er det valgt termoelement type T - kobber/konstantan. Disse er loddet sammen og plassert i forskjellige plasser på kjøleanlegget.

Det er for eksempel plassert et i glykol-røret for å måle temperaturen og et i bunnen på kompressoren med set-skrue for å måle på temperaturen i kompresjoners bunn. Termoelementene ble plassert rett i målepunktet for å måle absoluttemperatur og i to-punktsøyler for differanse-temperatur. Termoelementene er direkte koblet opp mot PLS’en for korrekt måling med referanse-temperatur fra PT-100 elementet.

Sikkerhetsfunksjoner:

Pmax = 8,0 bar

P1 = 7,0 bar

P0 = under 6 bar

For at kompressoren skal starte (og gå) må:

  1. Kompressor temperatur TE17 > Tmin
  2. Kjølevann på (ventil åpen og flowmåling > flow_min)
  3. Trykk PT7 < Pmax
  4. Temperatur TE4 < Tmax
  5. Nivå LT2 < nivå_max for å hindre at væske dras inn i kompressoren)

For at effekt på varmekolben skal kunne være på, må: