CO2-Jäähdytysyksikön ohjauksen rakenne ja vaatimukset

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli koota Huurteen jäähdytysyksiköiden säädinkehitykselle tarpeellinen pohjatieto yhteen tiiviiseen teokseen, sekä asettaa ohjauksen kannalta tärkeimmät vaatimukset säätimen alustan valinnalle ja ohjausten rakenteelle. Säädinkehityksen tarkoitus on lopulta tuottaa Huurteen käyttöön jäähdytysyksikkösäädin, jolla saadaan toteutettua toimintoja, joita ei kolmannen osapuolen yleismallisilla säätimillä saada tehtyä. Lisäksi kehitettävä säädin saadaan jo alusta asti rajapinnoiltaan Huurteen järjestelmäarkkitehtuuriin sopivaksi. Työ alkaa teoriaosuudella, jossa esitetään keskeinen kylmätekniikan teoria ja kuinka analysoida jäähdytysjärjestelmän toimintaa p-, h -diagrammista. Lisäksi teoriaosuudessa esitetään, mitä erityisiä yksityiskohtia hiilidioksidin käyttö kylmäaineena järjestelmän ohjaamiseen sekä analysointiin tuo. Hiilidioksidin normaalilla jäähdytysprosessin toiminta-alueella sijaitseva kriittinen piste aiheuttaa jäähdytysprosessissa muista kylmäaineista poikkeavia tilanteita, jotka on huomioitava prosessin ohjaamisessa. Säätimen alustavalinnan vaatimusten asettamiseksi käytiin jäähdytysyksikön keskeisimmät komponentit läpi yksityiskohtaisesti huomioiden niiden säädinkehitykseen tuomat erityisvaatimukset. Säädinalustan valintaan kerättiin eri ohjauskokonaisuuksien IO-pisteet ja niiden tyypit. Lisäksi tarkennettiin erityyppisten lähtöjen ja tulojen ominaisuuksien merkitystä jäähdytysyksiköiden säätämisessä. Jäähdytysyksikön eri osien ohjauksesta laadittiin toimintakuvaukset ja ohjauskokonaisuuksien kehityspotentiaali arvioitiin, jotta kehitystä voidaan jatkossa priorisoida ja resursseja kohdentaa sinne, missä pystytään saavuttamaan suurin hyöty. Säätöpiirien kehityksessä lämmöntalteenotolla, ja siihen liittyvillä lisätoiminnoilla todettiin olevan erityisen suuri kehityspotentiaali. Hiilidioksidin ominaisuudet mahdollistavat lämmöntalteenoton erityisen tehokkaan toteuttamisen, mikäli prosessin ohjaus suunnitellaan huolellisesti. Ohjausten ja mittausten ohjelmasyklin nopeuden vaatimusta arvioitiin teoreettisesti ja sille asetettiin alustava minimitaso. Tämän lisäksi olemassa olevia Huurteen käyttämiä säädinratkaisuja simuloitiin testipenkissä, jotta niiden mittausintervallista sekä hätäkatkaisujen reagointinopeudesta saatiin referenssitietoa säädinkehitykseen. Säädinkehitys jatkuu tuotekehitysprojektina uuden jäähdytysyksikkömallisarjan kehityksen rinnalla.