Szabályozó berendezések

A szabályozás egy zárt láncú folyamat, melyben mérjük egy adott jellemző értékét, összehasonlítjuk a meghatározott alapértékkel és beavatkozunk az eltérés megszüntetése érdekében. A beavatkozáshoz energiára van szükség. Ha ez az energia az érzékelőből származik, akkor segédenergia nélküli, egyébként segédenergiával működő szabályozásról van szó. Megkülönböztetünk folytonos és állásos szabályozókat, az utóbbiakon belül pedig kétállású, valamint többfokozatú állásos szabályozókat.

Segédenergia nélküli szabályzók

1. Állásos szabályozók

A kétállású (vagy más néven kétpont-) szabályozók legjellemzőbb képviselői a hőmérsékletszabályozásra alkalmas termosztátok és a nyomásszabályozást megvalósító presszosztátok. Az érzékelőjük egy csőmembrán, ami a hőmérséklet vagy a nyomás változására mozgásba hoz egy rudat, ezáltal átbillentve egy kapcsolót. A kapcsoló megszakítja, illetve újra zárja a kontaktuspárt. A berendezéseken könnyedén beállítható az alapérték és a kapcsolási sáv.  A termosztát és a presszosztát használata lehetővé teszi a hűtőberendezés kompresszorának szakaszos üzemeltetését, mint a teljesítményszabályozás egyszerű megoldási módját.

Többállású szabályozást (hárompont-szabályozás) is meg lehet valósítani több termosztát vagy presszosztát használatával. Ilyenkor a kapcsolási sávok és az alapértékek az egyes berendezéseknél különbözőek lehetnek, ügyelni kell azonban arra, hogy a kapcsolásszám elfogadható szinten maradjon. A többállású nyomásszabályozásra jó példa, amikor a ventilátorok egymás utáni indításával, leállításával szabályozzuk a kondenzátornyomást.

Amennyiben olyan termosztátokat vagy presszosztátokat alkalmazunk, melyeknek semleges zónája van, egy léptetőmotor vagy korszerűbb változatban egy elektronikus szabályzó segítségével megvalósítható a lépcsőzetes szabályozás is. Így például lépcsőzetesen állítható (növelhető vagy csökkenthető) az együtt működő kompresszorok vagy ventilátorok száma.

A presszosztátok nemcsak szabályozási, de védelmi funkciók ellátására is alkalmasak lehetnek. Ebben az esetben az alapérték és a kapcsolási sáv is gyárilag beállított és az automatikus visszakapcsolás akadályozott.

Védelmi feladatot ellátó presszosztát a differenciál-presszosztát, más néven nyomáskülönbség-kapcsoló, ami kényszerolajozású kompresszorok védelmére alkalmas.

Az állásos szabályozók közé tartoznak nemcsak a hőmérséklet- és a nyomásszabályozók, hanem a szintszabályozók is, melyeknek egy úszó az érzékelője. Ilyet használunk például kompresszoroknál az olajszint szabályozására. A szintszabályozók is lehetnek kétpont-, hárompont-, de akár neutrális zónás szabályozók is.

Az állásos szintszabályozók vészszintkapcsolóként tudnak védelmi funkciót betölteni.

2. Folytonos szabályozók

Azokban az esetekben, amikor fontos, hogy a szabályozott jellemző minél kevésbé ingadozzon, célszerű az állásos szabályozók helyett folytonos szabályozót használni. Ezeknél a berendezéseknél a beavatkozási tartományon belül a beavatkozó jellemző bármely értékét be lehet állítani.

Az állásos szabályozókhoz hasonlóan a folytonos szabályozók is alkalmasak a hőmérséklet és a nyomás szabályozására, illetve szintszabályozásra.

A folytonos nyomásszabályozók érzékelője egy csőmembrán, a beavatkozást pedig egy szelep végzi, ami a rajta áthaladó közegáramot tudja változtatni.

A szabályozók e csoportjába tartoznak a következők:

·         Elpárolgási nyomásszabályozók: Az elpárologtató utáni csővezetékben gondoskodnak arról, hogy az elpárolgási hőmérséklet ne tudjon az előírtnál alacsonyabb lenni.

·         Szívónyomás szabályozók: A szívónyomás szabályozókat a kompresszor elé, a szívóvezetékbe építik be. Ezek a szívónyomást nem engedik a megadott szint fölé növekedni, ezáltal megakadályozzák a kompresszor túlterhelését.

·         Teljesítményszabályozók: Az előző szabályozók működését kiegészítve a szívónyomás túl alacsony szintjét akadályozzák meg, úgynevezett by-pass, vagy megkerüléses szabályozást megvalósítva.

·         Nyomásszabályozók: A léghűtésű kondenzátorokhoz használják, mellyel a kondenzátor utáni vezetékbe építve a kondenzátornyomás túl alacsony értékre csökkenését előzik meg a hűtőközeg torlasztásával.

·          A vízhűtésű kondenzátorokhoz alkalmazott nyomásszabályozókat a hűtővíz-vezetékbe építik be. Alkalmazásuk célja részben a kondenzátornyomás szabályozása, részben pedig a felhasználandó hűtővíz mennyiségének csökkentése.

A folytonos hőmérséklet-szabályozók beavatkozó szerve szintén egy szelep, érzékelőjük pedig egy csőmembránhoz csatlakozó gőznyomás-hőmérő. A funkció alapján itt is megkülönböztetünk több csoportot:

·         Hőmérsékletvezérlésű hűtőteljesítmény-szabályozók: hűtött folyadék vagy légtér hőmérsékletének szabályozására szolgáló berendezések. A hőmérséklet növekedését a hűtőteljesítmény növelésével állítja meg.

·         Vízhőmérséklet-szabályozók, amiket automatikus vízszelepnek is nevezhetünk. Vízhűtésű kondenzátoroknál a kondenzátorból kilépő hűtővíz hőmérsékletének változtatásával működnek, illetve hőszivattyú üzemben az előremenő melegvíz hőmérsékletét tudják szabályozni.

·         Az elpárologtatók termosztatikus adagolószelepei is ide tartoznak, bár nem a hőmérséklet adott értékét, hanem hőmérséklet-különbséget, a túlhevítés mértékét szabályozzák, ezáltal biztosítva a hűtőközeg-adagolás folytonosságát és az elpárologtató felület megfelelő elárasztását.

·         Azok a szelepek, amik meleg hűtőközeg gőz hőmérsékletének csökkentésére folyadékállapotú hűtőközeget fecskendeznek be, szintén folytonos hőmérséklet-szabályozók.

A szintszabályozók is készülhetnek folytonos szabályozásra képes kivitelben. Feladatuk legtöbbször az elpárologtatóknál van: az elárasztott rendszerűeknél a hűtőközeg-ellátást biztosítják.

3. Segédenergiát felhasználó szabályozók

Ezek a szabályozók maguk úgy avatkoznak a rendszer működésébe, hogy azzal egy beavatkozó szervet kapcsolnak, ami külső energiát (például villamos energia, hűtőközegáram) használ fel. Ilyen beavatkozó szervek lehetnek a hűtőberendezések esetében a különböző szelepek, ritkábban pedig a tolattyúk. A beavatkozó szervet működtető berendezés a szervomotor. A szervomotoros rendszer több funkció ellátására is alkalmas lehet, ilyenkor megkülönböztetjük a beavatkozó szerkezetként működő főszelepet és a hozzá csatlakozó, cserélhető segédenergia-kapcsolókat. Ez utóbbiakat pilotoknak nevezzük. A pilotszelep szabályozásának mikéntje határozza meg a teljes szabályozóberendezés működésének jellegét. Ez alapján lehet állásos vagy folytonos a szabályozás. Fontos, hogy a főszelep és a pilotok működése össze legyen hangolva. A hűtéstechnikában széleskörűen alkalmazhatók azok a szelepek, melyek segédenergiaként gáz- vagy folyadékáramot használnak fel.

A villamos működtetésű szelepek közül a mágnesszelepeket alkalmazzuk leggyakrabban; ezek kétállású szabályozóként működnek. Biztonsági automatikaként is alkalmazhatók olyan berendezéseknél, melyeknek nincsen folyadékgyűjtő tartálya. Ebbe a csoportba tartoznak még a mágneses működtetésű folytonos szabályozószelepek, valamint a kondenzátormotorral működtetett motorszelepek.

Amennyiben a segédenergia valamilyen gáz vagy folyadék nyomásából származik, pneumatikus, illetve hidraulikus működtetésű szelepekről beszélünk. Hűtőberendezéseknél ez általában levegő, folyadék esetén pedig a kompresszor szivattyúja által szállított olaj.

Ahogy az ipar számtalan területén, úgy a hűtéstechnikában is egyre elterjedtebbek az elektronikus szabályozók. Ezek érzékelői villamos elveken működnek és áramkörök határozzák meg az alapértéket, a szabályozási eltérést, a jelek átalakítását. A leggyakrabban a hűtőteljesítmény állásos szabályozására használják őket, valamint vezérlési és védelmi feladatok ellátására is alkalmasak. Ugyanakkor készülnek folytonos szabályozásra, sőt, a kétféle szabályozási mód kombinálására képes elektronikus szabályozók is. A legkorszerűbbek segítségével a hűtőberendezések felügyeleti rendszerhez kapcsolhatók, de akár távszabályozásra is lehetőséget teremtenek.

Az automatizálás minél teljesebb megvalósításához remek eszközök a frekvenciaváltók. Ezekkel az eszközökkel bizonyos kompresszorok a korábbinál jóval nagyobb fordulatszámmal működtethetők. A frekvenciaváltók vezérléséhez szükség van egy szabályozóra is, ami lehet külső elektronikus szabályozó vagy a frekvenciaváltóval egybeépített szabályozó.