Ερωτήσεις κεφαλαίου 8 (μέρος Β)· Ασκήσεις 1-16 εξαιρέθηκαν εξ ολοκλήρου (καθαρή σχεδίαση κυκλωμάτων)
Ερώτηση: Σε τι χρησιμεύει ο ηλεκτρικός αυτοματισμός ενός ψυκτικού κυκλώματος;
Απάντηση:
Σύνοψη: Ο ηλεκτρικός (ή ηλεκτρονικός) αυτοματισμός χρησιμεύει σε δύο βασικά πράγματα: πρώτον, ρυθμίζει τη λειτουργία των συμπιεστών και τους προστατεύει από τυχόν υπερφόρτιση μέσω των θερμικών προστασίας· δεύτερον, δέχεται εντολές από συγκεκριμένα όργανα του ψυκτικού κυκλώματος (πρεσοστάτες, θερμοστάτες, ελεγκτές ροής κ.λπ.) και, ανάλογα με αυτές, δίνει με τη σειρά του τις κατάλληλες εντολές — π.χ. ανοίγει ή κλείνει μία ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα όταν ο θερμοστάτης το ζητήσει, ή σταματά τον συμπιεστή αν η υψηλή πίεση υπερβεί το όριο ασφαλείας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Πώς συνεργάζεται ο ηλεκτρικός αυτοματισμός με τα συστήματα αυτοματισμού του ψυκτικού κυκλώματος;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ηλεκτρικός αυτοματισμός συνεργάζεται με τα συστήματα αυτοματισμού του ψυκτικού κυκλώματος συνδεόμενος σε πέντε συγκεκριμένα σημεία: (1) με τους ηλεκτροκινητήρες του συμπιεστή και των ανεμιστήρων, στους οποίους παρέχει την απαραίτητη ηλεκτρική ισχύ· (2) με τα ασφαλιστικά λειτουργίας του συμπιεστή (πρεσοστάτες υψηλής και χαμηλής πίεσης, πρεσοστάτης λαδιού), τα οποία λειτουργούν ως συστήματα ανοικτού βρόχου — δίνουν εντολή διακοπής όταν χρειαστεί και η επαναφορά γίνεται χειροκίνητα· (3) με τις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, τις οποίες κλείνει όταν κάποιο τμήμα του κυκλώματος βγαίνει εκτός λειτουργίας· (4) με το θερμοστάτη που ελέγχει τη θερμοκρασία του χώρου· (5) με το ρυθμιστή στροφών του ανεμιστήρα του συμπυκνωτή, τον οποίο ρυθμίζει ανάλογα με την πίεση συμπύκνωσης. Έτσι, ο ηλεκτρικός αυτοματισμός λειτουργεί ουσιαστικά ως ο «διερμηνέας»: διαβάζει τα σήματα των οργάνων του ψυκτικού κυκλώματος και μετατρέπει αυτά τα σήματα σε ηλεκτρικές ενέργειες (εκκίνηση/διακοπή συμπιεστή, άνοιγμα/κλείσιμο βαλβίδων, ρύθμιση ανεμιστήρα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Ποια σημεία θα πρέπει να ελέγχει ο ηλεκτρικός αυτοματισμός σε ένα υδρόψυκτο κύκλωμα;
Απάντηση:
Σύνοψη: Σε ένα υδρόψυκτο κύκλωμα ο ηλεκτρικός αυτοματισμός πρέπει να ελέγχει τέσσερα σημεία: (1) τη θερμοκρασία του κρύου νερού επιστροφής, βάσει της οποίας ελέγχεται το ψυκτικό φορτίο· (2) τη θερμοκρασία του εξερχόμενου νερού, για να αποφευχθεί ο κίνδυνος να παγώσει το νερό και να σπάσει τον εξατμιστή (τυπική ρύθμιση περίπου στους 3°C)· (3) την ύπαρξη ροής κρύου νερού στο δίκτυο του εξατμιστή, μέσω ελεγκτών ροής (flow switch)· και (4) την πίεση συμπύκνωσης μέσα στον υδρόψυκτο συμπυκνωτή, με ειδικές βάνες (ON/OFF ή με σερβοκινητήρα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Ποιο είναι το κυριότερο σημείο ελέγχου ενός υδρόψυκτου αυτοματισμού και τι θα μπορούσε να συμβεί σε περίπτωση βλάβης του;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το κυριότερο σημείο ελέγχου ενός υδρόψυκτου αυτοματισμού είναι ο ελεγκτής ροής (flow switch) στο δίκτυο νερού του εξατμιστή. Αν αυτός λείπει ή βρίσκεται εκτός λειτουργίας (βλάβη), το μηχάνημα μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί ακόμη κι όταν έχει σταματήσει η ροή του νερού — π.χ. επειδή κάποιος έκλεισε κατά λάθος μία βάνα. Χωρίς νερό να κυκλοφορεί μέσα στον εξατμιστή, το νερό που παραμένει ακίνητο εκεί κινδυνεύει να παγώσει, με αποτέλεσμα να σπάσει ο εξατμιστής — μία σοβαρή και δαπανηρή βλάβη, η οποία θα μπορούσε εύκολα να αποφευχθεί με ένα λειτουργικό flow switch.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Κλείνουμε τη βάνα της εξόδου του εξατμιστή ενός υδρόψυκτου συστήματος. Υποθέστε ότι όλα τα όργανα λειτουργούν σωστά. Ποιες αναμένετε ότι θα είναι οι διαδοχικές αντιδράσεις του ψυκτικού και του ηλεκτρικού συστήματος αυτοματισμού;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Με το κλείσιμο της βάνας εξόδου του εξατμιστή, η ροή του νερού μέσα στο δίκτυο του εξατμιστή σταματά σχεδόν αμέσως. Το flow switch, που παρακολουθεί συνεχώς αυτή τη ροή, το ανιχνεύει και αλλάζει κατάσταση (ανοίγει την επαφή του). Αυτή η μεταβολή μεταφέρεται στον ηλεκτρικό αυτοματισμό, ο οποίος —εφόσον όλα τα όργανα λειτουργούν σωστά— δίνει άμεσα εντολή διακοπής της λειτουργίας του συμπιεστή, πριν προλάβει το ακίνητο νερό μέσα στον εξατμιστή να παγώσει και να προκαλέσει ζημιά. Επειδή πρόκειται για κύκλωμα ασφαλείας ανοικτού βρόχου, η διακοπή αυτή δεν αναστρέφεται αυτόματα μόνη της — το σύστημα παραμένει σταματημένο μέχρι να γίνει χειροκίνητη παρέμβαση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Αν στο παραπάνω κύκλωμα ανοίξουμε μετά από 5 λεπτά τη βάνα που κλείσαμε, θα ξεκινήσει αυτόματα; Αν όχι, τι ενέργειες θα πρέπει να προηγηθούν;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Όχι, το σύστημα δεν θα ξεκινήσει αυτόματα μόνο και μόνο επειδή ξανανοίξαμε τη βάνα και αποκαταστάθηκε η ροή νερού. Τα ασφαλιστικά λειτουργίας (όπως το κύκλωμα του flow switch) είναι συστήματα ανοικτού βρόχου: μόλις δώσουν εντολή διακοπής, «δεν ενδιαφέρονται για τίποτε περισσότερο» — δεν παρακολουθούν συνεχώς αν οι συνθήκες αποκαταστάθηκαν ώστε να ξαναδώσουν αυτόματα εντολή εκκίνησης. Πριν ξαναλειτουργήσει το μηχάνημα, χρειάζεται χειροκίνητη επαναφορά (reset) του συστήματος από τον τεχνικό/χειριστή — συνήθως ξαναπατώντας το μπουτόν ΟΝ-OFF (ή τον διακόπτη reset), ώστε να επανοπλιστούν τα σχετικά ρελέ ασφαλείας και να ξαναρχίσει κανονικά η ακολουθία εκκίνησης (χρονοδιακόπτης, έλεγχος θερμοστάτη κ.λπ.).
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Γιατί το λάδι δεν πρέπει να κυκλοφορεί σε μεγάλες ποσότητες στο ψυκτικό κύκλωμα; Με ποιον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται;
Απάντηση:
Σύνοψη: Το λάδι δεν πρέπει να κυκλοφορεί σε μεγάλες ποσότητες μαζί με το ψυκτικό ρευστό γιατί είναι κακός αγωγός της θερμότητας: αν επικαθίσει στα τοιχώματα του εξατμιστή ή του συμπυκνωτή, δυσχεραίνει την εναλλαγή θερμότητας εκεί και μειώνει την απόδοση ολόκληρου του συστήματος. Γι' αυτό η παρουσία του στο ψυκτικό κύκλωμα πρέπει να ελαχιστοποιείται. Αυτό εξασφαλίζεται μέσω του διαχωριστή λαδιού, στο κοινό σημείο όπου συναντώνται το κύκλωμα του ψυκτικού ρευστού και το κύκλωμα κυκλοφορίας του λαδιού: εκεί το λάδι απομακρύνεται από το ψυκτικό ρευστό και επιστρέφει σε ένα δοχείο λαδιού, από όπου στη συνέχεια τροφοδοτούνται —μέσω ρυθμιστών στάθμης και φίλτρου λαδιού— μόνο οι απολύτως απαραίτητες ποσότητες προς τους συμπιεστές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Ποιος είναι ο ρόλος του χρονοδιακόπτη καθυστέρησης της εκκίνησης σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αυτοματισμού;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο χρονοδιακόπτης καθυστέρησης εκκίνησης, μόλις πατηθεί το μπουτόν ΟΝ-OFF, καθυστερεί επίτηδες για λίγα δευτερόλεπτα/λεπτά την πραγματική εκκίνηση του συμπιεστή. Ο σκοπός αυτής της καθυστέρησης είναι να δοθεί αρκετός χρόνος ώστε να εξισωθούν οι πιέσεις χαμηλής και υψηλής πλευράς του ψυκτικού κυκλώματος (κάτι που συμβαίνει φυσικά μόλις σταματήσει προηγουμένως το μηχάνημα ή κατά την πρώτη εκκίνηση). Έτσι αποφεύγεται η εκκίνηση του συμπιεστή «υπό φορτίο», δηλαδή με μεγάλη διαφορά πίεσης ανάμεσα στην αναρρόφηση και την κατάθλιψη, κάτι που θα καταπόνιζε υπερβολικά τον ηλεκτροκινητήρα του συμπιεστή κατά την εκκίνηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Τι είναι τα PLC και ποιος ο ρόλος τους στους ηλεκτρικούς πίνακες αυτοματισμού;
Απάντηση:
Σύνοψη: Τα PLC (Programmable Logic Controllers) είναι προγραμματιζόμενοι ηλεκτρονικοί ελεγκτές με μικροεπεξεργαστή, οι οποίοι προγραμματίζονται ώστε να εκτελούν συγκεκριμένες, προκαθορισμένες οδηγίες — δεν έχουν σχέση με τους ελεγκτές διαμορφωμένης (αναλογικής) λειτουργίας τύπου P, PI ή PID. Ο ρόλος τους μέσα σε έναν ηλεκτρικό πίνακα αυτοματισμού είναι να κάνουν ακριβώς τους ίδιους ελέγχους που θα έκανε ένας καθαρά ηλεκτρικός πίνακας (με ρελέ, χρονοδιακόπτες κ.λπ.), αλλά με ηλεκτρονικό, προγραμματιζόμενο τρόπο. Το βασικό πλεονέκτημά τους είναι ότι είναι πολύ πιο συμπαγή και καταλαμβάνουν σαφώς λιγότερο χώρο μέσα στον πίνακα σε σχέση με τα πολλά ξεχωριστά ηλεκτρομηχανικά εξαρτήματα (ρελέ, χρονοδιακόπτες) ενός κλασικού ηλεκτρικού πίνακα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Γιατί σε ένα μηχάνημα με PLC δεν υπάρχει χρονοδιακόπτης καθυστέρησης της εκκίνησης;
Απάντηση:
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σε ένα μηχάνημα με PLC δεν χρειάζεται ξεχωριστός φυσικός χρονοδιακόπτης καθυστέρησης εκκίνησης, γιατί η ίδια λειτουργία —η καθυστέρηση της εκκίνησης του συμπιεστή για όσο χρόνο χρειάζεται να εξισωθούν οι πιέσεις— μπορεί να «προγραμματιστεί» απευθείας μέσα στο λογισμικό/πρόγραμμα του PLC, ως μία απλή λογισμική εντολή χρονισμού (timer) πριν την ενεργοποίηση της εξόδου που εκκινεί τον συμπιεστή. Το PLC δέχεται τα ίδια σήματα εισόδου (π.χ. πάτημα ΟΝ-OFF) που θα δεχόταν και ένας κλασικός πίνακας, αλλά η αντίδρασή του καθορίζεται εξ ολοκλήρου από τον προγραμματισμό του — άρα ο χρονοδιακόπτης δεν χρειάζεται πια ως ξεχωριστό υλικό (hardware) εξάρτημα, αφού η καθυστέρηση γίνεται «εικονικά» μέσα στο πρόγραμμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Ερώτηση: Τι είναι οι ηλεκτρονικές συσκευές αναγνώρισης βλαβών και ποιον ρόλο επιτελούν;
Απάντηση:
Σύνοψη: Οι ηλεκτρονικές συσκευές αναγνώρισης βλαβών είναι ελεγκτές τύπου PID, ικανοί να πραγματοποιούν όλους τους ελέγχους λειτουργίας ενός ψυκτικού συστήματος και να υποκαθιστούν πλήρως τους ελέγχους ενός συμβατικού ηλεκτρικού πίνακα. Ο ρόλος τους δεν περιορίζεται όμως μόνο στον έλεγχο λειτουργίας: διαθέτουν επιπλέον σύστημα διάγνωσης βλαβών και ιστορικό αρχείο. Όταν προκύψει βλάβη, την αναγνωρίζουν και εμφανίζουν στην οθόνη τους έναν αντίστοιχο κωδικό· ο τεχνικός, συνδυάζοντας τον κωδικό αυτό με το manual του μηχανήματος, μπορεί να εντοπίσει άμεσα το είδος της βλάβης, χωρίς να χρειάζεται να ελέγξει ένα-ένα όλα τα πιθανά σημεία του κυκλώματος. Ορισμένες μορφές τους χρησιμοποιούνται ειδικά και σε συστήματα κλειστού ελέγχου, όπως σε χώρους Η/Υ.
Κριτήρια αξιολόγησης: