Устранение причин отказа компрессоров из-за влажного хода
Бороздин А.А.-Член-корреспондент Международной Академии Холода, Эксперт АПИМХ
Долгая и успешная деятельность холодильщиков-практиков в значительной степени обусловлена уровнем их технического мастерства. Согласитесь, что холодильщик-практик, кроме приличных знаний в области термодинамики, физики низких температур, понимания принципов получения холода, иными словами, имеющий соответствующее образование специалист, должен обладать еще как минимум пятью смежными профессиями:
• слесарь-монтажник со знанием правил и требований монтажа аппаратов и частей холодильных установок;
• пайщик-сварщик;
• электромеханик имеющий, как минимум 2-ю или 3-ю группу по электробезопасности;
• иметь водительское удостоверение;
• слесарь-ремонтник с умением пользования любым электроинструментом.
В Республике Беларусь ощущается дефицит квалифицированных специалистов-профессионалов, которые удовлетворяли бы вышеперечисленным требованиям, хотя учебных заведений, готовящих специалистов-холодильщиков высшего звена, а также механиков, сегодня достаточно.
Рассмотрим такую важную тему, как устранение причин отказа компрессоров из-за влажного хода. Основная причина уменьшения ресурса машины — влажный ход компрессора. Даже если в него поступает незначительное количество жидкого хладагента, он существенно ухудшает свойства смазочного масла. Важное значение для работы компрессоров на хладагентах, растворенных в маслах, имеет изменение объема масла во время поглощения хладагента. Это явление возникает, например, в картере компрессора. Во время остановки компрессора давление в картере повышается, вследствие чего увеличивается растворимость хладагента в объеме масла. Во время пуска компрессора давление в картере понижается. Это способствует испарению хладагента и вспениванию масла, что, в свою очередь, может стать причиной значительного уноса масла во всасывающую полость компрессора. А в случае большого количества отводимого масла может случиться гидравлический удар.
Переходные процессы в холодильных машинах, связанные с пуском, остановкой и изменением внешних условий, существенно влияют на работу компрессора, воздухоохладителя и конденсатора. Однако изучены они значительно меньше, чем стационарные режимы. Рассмотрим причины попадания жидкого хладагента на вход в компрессор в нестационарных режимах и возможные действия для исключения этого явления.
Появление жидкого хладагента в картере происходит в результате:
• выброса жидкого хладагента с воздухоохладителя в процессе работы холодильной машины, а также во время пуска компрессора;
• обратного перетока хладагента во время простоя компрессора;
• прямого перетекания хладагента во время простоя компрессора;
• абсорбции пара хладагента смазочным маслом, если длительность простоя компрессора исчисляется десятками часов.
Выброс жидкого хладагента в компрессор в процессе работы либо во время пуска
Основная причина выброса жидкого хладагента с воздухоохладителя в процессе работы холодильных машин — резкое падение тепловой нагрузки на воздухоохладитель, что приводит к нарушению теплового баланса холодильных машин. Такое может быть вызвано выходом из строя вентиляторов обдува теплообменной поверхности, засорением теплообменной поверхности охладителя либо ее обмерзанием, резким переключением режима работы холодильных машин. В тепловых насосах это может случиться при переключении четырехходового вентиля в низкотемпературных холодильных машинах с циклом оттайки снеговой шубы на воздухоохладителе горячим паром, а также при выходе из строя терморегулирующего вентиля (ТРВ). Если холодильная машина не оборудована системой предвакуумирования воздухоохладителей, подача горячего пара высокого давления при оттайке приводит к резкому выдавливанию жидкого хладагента во всасывающий трубопровод и, как следствие, — к влажному ходу, перегрузке электродвигателя, поломке клапанов и др.
В системах с капиллярной трубкой переполнение воздухоохладителя жидким хладагентом происходит из-за чрезмерной заправки холодильных машин холодильным агентом либо неправильного выбора длины капиллярной трубки. Необходимо, кроме всего прочего, учитывать и запаздывание срабатывания ТРВ при резких изменениях условий работы, что может способствовать выбросу жидкого хладагента во всасывающий трубопровод компрессора.
Вероятность выхода компрессора из строя во время выброса жидкого хладагента в период работы холодильной машины, а также при запуске после длительной остановки прямо зависит от его количества в системе. Чем больше хладагента заправлено, тем выше максимальный уровень жидкости в компрессоре, и, как следствие, — выше степень разжижения масла и вероятность гидроудара. В этом случае подогрев масла в картере не поможет, и способом защиты от выброса жидкости должен быть отделитель жидкости хладагента на линии всасывания.
Обратное перетекание жидкого хладагента в компрессор по нагнетательному трубопроводу
• Переток жидкого хладагента по нагнетательному трубопроводу системы — это просачивание его из трубопровода через нагнетательные клапаны в компрессор во время простоя. Жидкий хладагент под давлением медленно просачивается в местах неплотного прилегания клапанов к седлам — частично за счет сил капиллярности, частично за счет микроскопических каналов. Причины, которые вызывают аварийно-опасный переток хладагента по нагнетанию, таковы:
• отдельно стоящий конденсатор, установленный в таком месте, что его температура может быть выше, чем в месте установки компрессора;
• переменный режим работы (например, в системах кондиционирования воздуха), когда холодильная машина не работает в течение довольно длительного времени (часы, дни, месяцы);
• конденсатор и нагнетательный трубопровод расположены выше компрессора;
• образование существенного нагара на нагнетательных клапанах;
• количество хладагента в системе превышает граничное значение для компрессора.
Варианты действий по исключению выхода компрессора из строя в результате обратного перетока:
• максимально возможное уменьшение количества хладагента в системе;
• установка обратного клапана на нагнетательных линиях между компрессором и конденсатором;
• установка, если нет, подогревателя в картере компрессора и применение аккумулятора;
• исполнение на нагнетательном трубопроводе U-образного колена-уловителя;
• нагнетательный трубопровод не должен идти вертикально вверх. Лучшим считается размещение трубопроводов параллельно оси компрессора. Одновременно линия нагнетания сразу за компрессором должна направляться вниз. Расстояние от трубопровода до оси компрессора должно быть как можно меньше, а длина параллельного участка трубопровода — не менее половины длины компрессора. Заканчиваться параллельный отрезок должен изгибом вниз с большим радиусом. Недопустимо использовать короткий фитинг, чтобы избежать газового удара.
Попадание жидкого хладагента в компрессор вследствие прямого перетока во время простоя
В период простоя компрессора конденсатор может иметь температуру выше температуры компрессора (например, подача охлаждающей воды такой температуры, которая превышает температуру воздуха вокруг кондиционера). В этом случае пары хладагента из конденсатора поступают в воздухоохладитель, а из него — в компрессор, где конденсируются, смешиваясь с маслом. Прямой переток хладагента наблюдается также во время простоя, оттайки. Одновременно растет давление в воздухоохладителе, и часть его жидкой фазы выталкивается во всасывающий трубопровод, а из него — в компрессор.
Абсорбция паров хладагента смазочным маслом
Если простой компрессора длится несколько суток, происходит абсорбция паров хладагента смазочным маслом, причем наиболее интенсивно — в течение первых двух-трех суток. При температуре около 20 оС и длительном простое смесь в картере может состоять из 70 % хладагента и только из 30 % масла.
Оптимальный и надежный способ уменьшить переток хладагента от абсорбции — создание низкого давления в картере компрессора. Когда соленоидный вентиль на жидкостном трубопроводе закрывается, хладагент перекачивается в конденсатор и ресивер. Работа компрессора регулируется при помощи реле низкого давления. В этом случае во время простоя компрессора хладагент не поступает в другие узлы холодильной машины.
Выводы
Для того, чтобы избежать неправильного применения и отказа компрессора вследствие гидравлического удара, а также обеспечить надежность его работы, необходимо использовать компрессор в том диапазоне условий, при которых можно контролировать возникновение гидроудара. Во время проектирования холодильных систем необходимо реализовывать технические решения, делающие невозможной работу компрессора с жидкостью либо с парожидкостной смесью:
• на системах с герметичными либо полугерметичными компрессорами необходимо применять отделители жидкости;
• использование подогревателя картера обязательно для всех холодильных машин;
• в холодильной машине с капиллярной трубкой в качестве дроссельного органа применение ресивера не допускается;
• не допускать перезаправку холодильной машины хладагентом;
• предусмотреть отсос хладагента из воздухоохладителей в конденсатор перед выключением компрессора и поддержание низкого давления в системе охлаждения. Расстояние между соленоидным вентилем и ТРВ должно быть не более 10 диаметров трубопроводов во избежание гидроудара в трубопроводе во время открытия соленоидного вентиля.