Migracja ciekłego czynnika chłodniczego
Migracja czynnika chłodniczego odnosi się do gromadzenia się ciekłego czynnika chłodniczego w skrzyni korbowej sprężarki po jej wyłączeniu. Dopóki temperatura wewnątrz sprężarki jest niższa niż temperatura wewnątrz parownika, różnica ciśnień między sprężarką a parownikiem będzie powodować przemieszczanie się czynnika chłodniczego w chłodniejsze miejsce. Zjawisko to występuje najczęściej w chłodnych miesiącach zimowych. Jednak w przypadku urządzeń klimatyzacyjnych i pomp ciepła, gdy agregat skraplający znajduje się daleko od sprężarki, nawet przy wysokiej temperaturze, zjawisko migracji może wystąpić.
Gdy układ jest wyłączony i nie zostanie ponownie uruchomiony w ciągu kilku godzin, nawet jeśli nie ma różnicy ciśnień, może wystąpić zjawisko migracji spowodowane przyciąganiem schłodzonego oleju w skrzyni korbowej do czynnika chłodniczego.
Jeżeli do skrzyni korbowej sprężarki przedostanie się nadmierna ilość ciekłego czynnika chłodniczego, to podczas uruchamiania sprężarki nastąpi poważny wstrząs hydrauliczny, który może spowodować różne awarie sprężarki, takie jak pęknięcie tarczy zaworowej, uszkodzenie tłoka, awarię i erozję łożyska (czynnik chłodniczy wypłukuje schłodzony olej z łożyska).
Przepełnienie ciekłego czynnika chłodniczego
W przypadku awarii zaworu rozprężnego, awarii wentylatora parownika lub jego zablokowania przez filtr powietrza, ciekły czynnik chłodniczy przeleje się przez parownik i przedostaje się do sprężarki w postaci cieczy, a nie pary, przez rurę ssącą. Podczas pracy urządzenia nadmiar cieczy rozcieńcza schłodzony olej, co powoduje zużycie ruchomych części sprężarki, a spadek ciśnienia oleju powoduje zadziałanie zabezpieczenia ciśnienia oleju, powodując utratę oleju w skrzyni korbowej. W takim przypadku, po wyłączeniu urządzenia, szybko nastąpi zjawisko migracji czynnika chłodniczego, co spowoduje szok hydrauliczny po ponownym uruchomieniu.
Młot płynny
W przypadku uderzenia cieczy, słychać metaliczny odgłos wydobywający się ze sprężarki, a sprężarce mogą towarzyszyć silne wibracje. Uderzenie hydrauliczne może spowodować pęknięcie zaworu, uszkodzenie uszczelki głowicy sprężarki, pęknięcie korbowodu, pęknięcie wału i inne uszkodzenia sprężarki. Gdy ciekły czynnik chłodniczy przedostaje się do skrzyni korbowej, po jej uruchomieniu następuje uderzenie cieczy. W niektórych urządzeniach, ze względu na konstrukcję rurociągu lub rozmieszczenie podzespołów, ciekły czynnik chłodniczy gromadzi się w rurze ssącej lub parowniku podczas przestoju urządzenia i przedostaje się do sprężarki w postaci czystej cieczy ze szczególnie dużą prędkością po jej uruchomieniu. Prędkość i bezwładność skoku hydraulicznego są wystarczające, aby zniszczyć zabezpieczenie każdego wbudowanego urządzenia antyhydraulicznego skoku sprężarki.
Działanie urządzenia zabezpieczającego ciśnienie oleju
W agregacie kriogenicznym, po okresie usuwania szronu, nadmiar ciekłego czynnika chłodniczego często powoduje zadziałanie zabezpieczenia ciśnienia oleju. Wiele systemów jest zaprojektowanych tak, aby umożliwić skraplanie się czynnika chłodniczego w parowniku i rurze ssącej podczas odszraniania, a następnie przepływ do skrzyni korbowej sprężarki podczas rozruchu, powodując spadek ciśnienia oleju i uruchomienie zabezpieczenia ciśnienia oleju.
Czasami jedno lub dwukrotne zadziałanie zabezpieczenia ciśnienia oleju nie będzie miało poważnego wpływu na sprężarkę, ale powtarzające się przypadki przy braku odpowiednich warunków smarowania doprowadzą do awarii sprężarki. Operator często uważa, że zabezpieczenie ciśnienia oleju to drobna usterka, ale jest to ostrzeżenie, że sprężarka pracuje bez smarowania dłużej niż dwie minuty i należy niezwłocznie podjąć działania naprawcze.
Zalecane środki zaradcze
Im więcej czynnika chłodniczego znajduje się w układzie chłodzenia, tym większe ryzyko awarii. Maksymalny i bezpieczny ładunek czynnika chłodniczego można określić dopiero po połączeniu sprężarki i innych głównych podzespołów układu w celu przeprowadzenia testów. Producenci sprężarek są w stanie określić maksymalną ilość ciekłego czynnika chłodniczego, jaką należy wprowadzić bez uszkodzenia części roboczych sprężarki, ale nie są w stanie określić, jaka część całkowitego ładunku czynnika chłodniczego w układzie chłodzenia faktycznie znajduje się w sprężarce w najbardziej ekstremalnych przypadkach. Maksymalna ilość ciekłego czynnika chłodniczego, jaką sprężarka może przepuścić, zależy od jej konstrukcji, objętości i ilości oleju chłodniczego. W przypadku migracji cieczy, przepełnienia lub spalania stukowego należy podjąć niezbędne działania naprawcze, a ich rodzaj zależy od konstrukcji układu i rodzaju awarii.
Zmniejsz ilość ładowanego czynnika chłodniczego
Najlepszym sposobem zabezpieczenia sprężarki przed awarią spowodowaną ciekłymi czynnikami chłodniczymi jest ograniczenie ilości czynnika chłodniczego do dopuszczalnego zakresu sprężarki. Jeśli nie jest to możliwe, ilość czynnika powinna być maksymalnie zredukowana. Aby spełnić wymagania dotyczące przepływu, skraplacz, parownik i rura przyłączeniowa powinny być jak najmniejsze, a zbiornik cieczy jak najmniejszy. Minimalizacja ilości czynnika wymaga prawidłowej obsługi, aby ostrzec okulary przed pęcherzykami powietrza spowodowanymi małą średnicą rurki z cieczą i niskim ciśnieniem, co może prowadzić do poważnego przepełnienia.
Cykl ewakuacji
Najbardziej aktywną i niezawodną metodą kontroli ciekłego czynnika chłodniczego jest cykl opróżniania. Zwłaszcza przy dużej ilości czynnika w układzie, poprzez zamknięcie zaworu elektromagnetycznego przewodu cieczowego, czynnik chłodniczy może zostać przepompowany do skraplacza i zbiornika cieczy, a sprężarka pracuje pod kontrolą urządzenia zabezpieczającego niskiego ciśnienia. Dzięki temu czynnik chłodniczy jest odizolowany od sprężarki, gdy nie pracuje, co zapobiega jego przedostawaniu się do skrzyni korbowej sprężarki. Zaleca się stosowanie ciągłego cyklu opróżniania podczas fazy wyłączania, aby zapobiec wyciekowi z zaworu elektromagnetycznego. W przypadku pojedynczego cyklu opróżniania, czyli trybu sterowania bez recyrkulacji, wystąpią nadmierne wycieki czynnika chłodniczego, które mogą uszkodzić sprężarkę po jej długotrwałym wyłączeniu. Chociaż ciągły cykl opróżniania jest najlepszym sposobem zapobiegania migracji, nie chroni on sprężarki przed niekorzystnymi skutkami przelewania się czynnika chłodniczego.
Grzałka karteru
W niektórych systemach, środowiskach operacyjnych, kosztach lub preferencjach klientów, które mogą uniemożliwiać cykle ewakuacji, grzałki karteru mogą opóźniać migrację.
Funkcją grzałki karteru jest utrzymanie temperatury schłodzonego oleju w karterze powyżej temperatury najniższej części układu. Jednakże moc grzewcza grzałki karteru musi być ograniczona, aby zapobiec przegrzaniu i zamarzaniu oleju. Przy temperaturze otoczenia bliskiej -18°C.° C lub gdy rura ssąca jest odsłonięta, rola grzałki karteru będzie częściowo zniwelowana i zjawisko migracji może nadal występować.
Grzałki karteru są zazwyczaj podgrzewane w sposób ciągły podczas pracy, ponieważ po dostaniu się czynnika chłodniczego do karteru i skropleniu się go w schłodzonym oleju, jego powrót do przewodu ssącego może zająć nawet kilka godzin. W przypadku niegroźnych sytuacji grzałka karteru jest bardzo skuteczna w zapobieganiu migracji, jednak nie chroni sprężarki przed uszkodzeniami spowodowanymi cofaniem się cieczy.
Rura ssąca separatora gazu i cieczy
W przypadku układów podatnych na przelewanie się cieczy, na przewodzie ssawnym należy zainstalować separator gazu i cieczy, który będzie tymczasowo magazynował wyciekający z układu czynnik chłodniczy i zwracał go do sprężarki z szybkością, którą sprężarka może wytrzymać.
Do przelania czynnika chłodniczego najczęściej dochodzi, gdy pompa ciepła jest przełączana z trybu chłodzenia na tryb grzania. Zasadniczo separator gazu i cieczy w rurze ssącej jest niezbędnym elementem wyposażenia wszystkich pomp ciepła.
Systemy wykorzystujące gorący gaz do odszraniania są również podatne na przelewanie się cieczy na początku i na końcu odszraniania. Urządzenia o niskim przegrzaniu, takie jak zamrażarki cieczy i sprężarki w witrynach chłodniczych, mogą czasami powodować przelewanie się cieczy z powodu nieprawidłowej kontroli czynnika chłodniczego. W przypadku urządzeń samochodowych, podczas długiej fazy wyłączenia, istnieje również ryzyko poważnego przelewania się cieczy podczas ponownego uruchamiania.
W sprężarce dwustopniowej ciśnienie ssania jest kierowane bezpośrednio do dolnego cylindra, a nie do komory silnika. W celu ochrony zaworu sprężarki przed uszkodzeniem wskutek wydmuchu cieczy należy zastosować separator gazu i cieczy.
Ponieważ całkowite zapotrzebowanie na czynnik chłodniczy w różnych systemach chłodniczych jest zróżnicowane, a metody kontroli czynnika chłodniczego różnią się, to, czy potrzebny jest separator gazowo-cieczowy, a także jego rozmiar, w dużej mierze zależą od wymagań konkretnego systemu. Jeśli ilość cofającej się cieczy nie zostanie dokładnie sprawdzona, konserwatywnym podejściem projektowym jest określenie wydajności separatora gazowo-cieczowego na poziomie 50% całkowitego napełnienia systemu.
Separator oleju
Oddzielacz oleju nie jest w stanie rozwiązać problemu powrotu oleju spowodowanego konstrukcją systemu ani problemu sterowania ciekłym czynnikiem chłodniczym. Jednakże, gdy problemu z układem sterowania nie da się rozwiązać innymi metodami, oddzielacz oleju pomaga zmniejszyć ilość oleju krążącego w układzie, co może pomóc układowi przetrwać krytyczny okres, aż do przywrócenia normalnego działania układu. Na przykład, w urządzeniu o bardzo niskiej temperaturze lub w parowniku z pełnym odszranianiem, olej powrotny może ulec uszkodzeniu w wyniku odszraniania. W takim przypadku oddzielacz oleju może pomóc utrzymać odpowiednią ilość schłodzonego oleju w sprężarce podczas odszraniania układu.
Czas publikacji: 07.09.2023
