Влага в поршневом компрессоре холодильника. что делатьфорум

Опубликовано: Июнь 28, 2011

При попадании влажного пара в цилиндр поршневого компрессора его температура при сжатии не повышается, а сжимаемая смесь, цилиндр, поршень и механизм движения охлаждаются. Охлаждение может быть настолько сильным, что вода в охлаждаемой рубашке может замерзнуть и разорвать блок цилиндров. При влажном ходе повышается вязкость масла, уменьшаются зазоры, что в итоге приводит к повышенному износу сопрягаемых деталей.

Нагнетательные клапаны поршневого компрессора оказывают большое сопротивление потоку жидкого хладагента. Если объем жидкости в цилиндре превышает объем мертвого пространства, происходит гидравлический удар, который приводит к разрушениям в кривошипно-шатунной группе и цилиндре из-за резкого повышения давления несжимаемой жидкости. Разрушение от гидравлического удара происходит мгновенно. Кроме того, резкое охлаждение цилиндра от 130 до -20 ч 30 °С может привести к разрыву нагнетательной полости цилиндра ( тепловому удару ). Разрыв цилиндра происходит при попадании холодной жидкости на разогретую поверхность металла при наличии концентраторов напряжения в литье (разнотолщинность отливки, микротрещины, шлаковые включения и пр.).

Признаками влажного хода являются следующие: отсутствует перегрев на всасывании; температура нагнетания снижается; звонкий, металлический стук клапанов становится глухим; появляются жесткие стуки в цилиндре; наблюдается обмерзание цилиндров и картера.

К влажному ходу могут привести следующие причины: конденсация пара во всасывающем трубопроводе при останове, отсутствие в нем уклона в сторону испарителя, избыточная подача жидкого хладагента в испарительную систему при неправильном регулировании режима, вскипание жидкости в затопленных испарителях при резком снижении в них давления или при резком повышении тепловой нагрузки, недостаточная вместимость ресиверов в системе, отсутствие контроля за работой отделителя жидкости и системы автоматической защиты.

Эксплуатация оборудования в режимах, отличных от оптимальных (например, в условиях повышенных температур окружающей среды), влияет на экономичность и безопасность работы холодильной установки.

В статье рассмотрены отклонения от оптимального режима работы установки, описаны условия их выявления и устранения.

Данный материал является в большей степени ответом на вопросы, поступающие в редакцию Холодильщик. RU. в частности: "На сколько процентов падает холодопроизводительность моей установки при такой жаре, и что делать? ".

Статья будет полезна специалистам, занятым на эксплуатации промышленного холодильного оборудования.

Регулирование режима работы холодильной установки достигается установлением и поддержанием оптимальных перепадов температур между средами в теплообменных аппаратах, оптимального перегрева пара на всасывающей стороне и определенной температуры на нагнетательной стороне компрессора.

Основные показатели работы холодильной установки - холодопроизводительность, расход электроэнергии, удельный расход электроэнергии, расход воды - зависят от температурного режима работы холодильной установки.

Наиболее часто встречающимися отклонениями, влияющими на экономичность и безопасность работы холодильной установки, являются:

• 
  

пониженная температура кипения хладагента в испарительной системе;

повышенная температура конденсации пара в конденсаторе;

повышенная или чрезмерно высокая температура пара на нагнетательной стороне компрессора.

Пониженная температура кипения*.

Работа холодильной установки при пониженной температуре кипения, кроме последствий, указанных выше, может вызвать замерзание хладоносителя в испарителе, подмерзание охлажденных грузов, находящихся около охлаждающих приборов, увеличение усушки продуктов, а также ухудшение смазки фреоновых компрессоров.

Температура кипения является самоустанавливающимся параметром. Величина ее определяется теплопритоком к испарителю, холодопроизводительностью компрессоров, интенсивностью теплообмена в испарителе и требуемой температурой охлаждаемого объекта.

Понижение температуры кипения происходит в том случае, когда при снижении тепловой нагрузки производительность включенных в работу компрессоров оказывается больше производительности охлаждающих приборов. В этом случае надо выключить часть компрессоров. При работе компрессоров с регулируемой производительностью необходимо включить автоматическую систему регулирования холодопроизводительности и следить за исправностью ее работы.

Понижение температуры кипения, вызванное ухудшением интенсивности теплообмена в испарителе, объясняется многими причинами.

При недостатке хладагента в системе происходит неполное заполнение испарителя, и часть его теплопередающей поверхности не используется. Основными признаками недостаточного количества хладагента являются низкий его уровень в линейном ресивере (или конденсаторе), а также периодическое оттаивание регулирующего вентиля при увеличении степени его открытия. В таком случае система должна быть пополнена хладагентом. Недостаточное количество хладагента в испарительной системе может явиться следствием неправильной регулировки его подачи. В этом случае необходимо обеспечить требуемое заполнение испарительной системы путем большего открытия регулирующего вентиля или соответствующей настройкой приборов автоматики.

Снеговая шуба, оседающая на наружной поверхности охлаждающих приборов, а также замасливание их внутренней поверхности значительно ухудшают теплообмен и приводят к пониженной температуре кипения. Проведение периодических оттаиваний охлаждающих приборов позволяет не только освобождать их от снеговой шубы, но и выпускать скопившееся масло. Причиной значительного ухудшения теплообмена воздухоохладителей может быть уменьшение скорости циркулирующего воздуха или полное прекращение его циркуляции из-за зарастания воздухоохладителя или воздуховодов снеговой шубой, неудачной конструкции системы циркуляции воздуха, неисправности вентиляторов или их электродвигателей.

При затопленных аммиачных испарителях (кожухотрубные, панельные испарители, коллекторные батареи и т. п.) температура кипения может понизиться в случае скопления в их нижней части большого количества масла, которое, занимая часть аппарата, уменьшает активную теплопередающую поверхность.

В аппаратах для охлаждения хладоносителя при недостаточной его концентрации на трубах испарителя происходит намерзание ледяной корочки, которая, являясь термическим сопротивлением, служит причиной понижения температуры кипения. Уменьшение циркуляции хладоносителя из-за значительного засорения трубопроводов, фильтров, выхода из строя насосов, мешалок или их электродвигателей также понижает температуру кипения.

Повышенная температура конденсации**.

Повышенная температура конденсации приводит к уменьшению холодопроизводительности установки, увеличению потребляемой мощности и снижению технико-экономических показателей ее работы.

Температура конденсации является самоустанавливающимся параметром. Величина температуры конденсации, при которой происходит самоустановление, зависит от производительности включенных компрессоров, теплопередающих свойств конденсатора и средней температуры охлаждающей среды. Снижение повышенной температуры конденсации может быть осуществлено способами, описанными выше. В некоторых случаях для снижения температуры конденсации у холодильной установки с воздушными конденсаторами при высоких температурах воздуха целесообразно производить разбрызгивание воды.

Повышенная температура конденсации при оборотном водоснабжении может быть вызвана неудовлетворительной работой водоохладительного устройства (градирни). Мероприятия, направленные на улучшение его работы, сводятся к увеличению подачи циркулирующей воды и улучшению ее распределения, а также к увеличению количества воздуха, проходящего через градирню.

Повышение давления конденсации может быть вызвано ухудшением теплопередачи в конденсаторах в результате:

• 
  

исключения из активного теплообмена части поверхности конденсаторов из-за их переполнения жидким хладагентом (недостаточная емкость линейных ресиверов, переполнение системы или малая подача в испарительную систему);

наличия в конденсаторе неконденсирующихся примесей (воздух и продукты разложения масла);

уменьшения поверхности конденсаторов, по причине неправильно проведенного ремонта прохудившихся труб (заглушение их вместо замены новыми);

ухудшения теплообмена в связи с загрязнением поверхности труб водяным камнем, отложением ила, водорослей;

ухудшения распределения охлаждающей воды из-за загрязнения форсунок и распределителей у вертикальных, оросительных н испарительных конденсаторов.

В автоматизированных холодильных установках повышенное давление конденсации может быть вызвано дефектами работы водорегуляторов.

Повышенная температура пара после его сжатия в компрессоре.

Превышение действительной температуры нагнетаемого пара по сравнению с ее оптимальными значениями может явиться следствием повышенного перегрева*** всасываемого пара, чрезмерного понижения температуры кипения, плохого охлаждения и неисправностей компрессора, наличия в системе неконденсирующихся газов. Повышенный перегрев пара на всасывании зависит от недостаточной подачи хладагента в систему, большой протяженности всасывающих трубопроводов и плохого качества их теплоизоляции.

Наиболее часто встречаются следующие неисправности компрессора, вызывающие повышенную температуру нагнетания:

• 
  

значительный износ цилиндра компрессора, вызывающий большой пропуск пара через поршневые кольца, а также неплотности нагнетательных или всасывающих клапанов;

недостаточная подача воды в охлаждающую рубашку компрессора или отложение водяного камня на его стенках, ухудшающее теплообмен через стенки рубашки;

нарушение смазки поверхности цилиндра и разогрев ее из-за повышенного трения поршневых колец о его стенки.

У компрессоров с обильной циркуляционной смазкой (винтовые и ротационные) температура пара после его сжатия зависит не столько от температуры всасываемого пара, сколько от температуры и количества впрыскиваемого масла.

Влажный ход компрессора.

Влажный ход компрессора происходит при сжатии влажного пара. Это одна из наиболее опасных ненормальностей работы холодильных установок.

Температура жидкого хладагента при сжатии не повышается, поэтому происходит сильное охлаждение сжимаемой смеси, а также цилиндров и всей группы движения компрессора.

Первым признаком влажного хода компрессора является резкое снижение температуры конца сжатия. Сильное охлаждение компрессора может привести к замерзанию воды в охлаждающей рубашке и разрыву блока цилиндров. Повышение вязкости масла и уменьшение зазоров приводит к интенсивному износу компрессора. Резкое охлаждение цилиндра с температур около 130-150 °С до -20 ÷ -30 °С (при попадании в разогретый компрессор порции жидкого хладагента) может служить причиной так называемого теплового удара, в результате которого при наличии трещин в металле разрушается нагнетательная полость компрессора. Если количество жидкого хладагента превышает объем мертвого пространства компрессора, то возникает опасность гидравлического удара. Нагнетательные клапаны поршневого компрессора оказывают значительное сопротивление потоку жидкого хладагента, что приводит к чрезмерному повышению давления в цилиндре компрессора и возникновению разрушающих усилий на шатуннокривошипный механизм. Относительная величина мертвого объема поршневых компрессоров составляет около 2-4%. Геометрическое изменение объема пара винтовых и ротационных компрессоров находится в пределах 2,6-5,0. Поэтому к моменту соединения нагнетательной полости компрессора с выпускным окном объем этой полости составляет примерно 20-40% от первоначального. Кроме того, у винтовых и ротационных компрессоров сечение выпускных окон имеет большую площадь, чем сечение нагнетательных клапанов поршневых компрессоров. Поэтому они менее чувствительны к влажному ходу.

Признаки влажного хода компрессора:

• 
  

отсутствие перегрева всасываемого пара;

снижение температуры нагнетаемого пара;

изменение звука работающего компрессора: звонкий стук клапанов переходит в глухой и в цилиндре появляются стуки;

обмерзание цилиндров и картера компрессора.

Основные причины, вызывающие попадание в компрессор влажного пара:

• 
  

избыточная подача жидкого хладагента в испарительную систему;

вскипание жидкости в затопленных испарителях при резком снижении в них давления или при резком повышении тепловой нагрузки;

конденсация пара во всасывающем трубопроводе при длительной стоянке или низкой температуре воздуха и плохой теплоизоляции трубопровода.

Наличие мешков во всасывающих трубопроводах повышает опасность, при скапливании в них жидкого хладагента и масла в компрессор может попасть большая порция жидкости, приводящая к гидравлическому удару.

При возникновении влажного хода немедленно закрывают всасывающий вентиль компрессора и прекращают подачу жидкого хладагента в испарительную систему. Приоткрывать всасывающий вентиль следует так, чтобы в компрессоре не было стуков. Если в компрессор попало значительное количество жидкого хладагента и компрессор сильно обмерз, то в некоторых случаях целесообразно приоткрыть байпас, соединяющий всасывающую и нагнетательную линии. В этом случае в цилиндры будет поступать пар с более высокой температурой, чем из всасывающего трубопровода, и компрессор может быть быстрее приведен в рабочее состояние. Закрывать нагнетательный вентиль в этом случае категорически запрещается.

Фото 1. Фрагмент варианта внешнего вида фреоновой промышленной холодильной установки

на винтовом компрессоре "Bitzer" (Германия): (холодопроизводительность Q₀ = 229 кВт при температуре кипения t₀ = +5 °С и температуре конденсации t_к = 45 °С)

* Температура кипения. Температуру кипения t₀ определяют по мановакуумметру, присоединенному к всасывающему трубопроводу компрессора. При снижении температуры кипения холодопроизводительность установки снижается. Мощность, потребляемая компрессором, а зависимости от температуры кипения - может как увеличиваться, так и снижаться. В условиях, обычных для холодильных установок (t₀ ≤ 10 °С, t_к > 25 °С) с понижением температуры кипения мощность понижается, а в установках кондиционирования воздуха - повышается. Максимумы мощности соответствуют примерно P_k /p₀ =3 [1].

Изменение температуры кипения на 1°С в среднем приводит к изменению холодопроизводительности компрессора на 4-5%, изменению потребляемой мощности на 2% и изменению удельного расхода электроэнергии на 2-3%.

Температурный напор, т. е. разность между температурой воздуха в охлаждаемом объекте и температурой кипения или хладоносителя, принимается в пределах 7-10 °C. Однако в некоторых случаях экономически оправданными являются как напоры 5 °С (камеры для фруктов), так и 12-20 °С (судовые и бытовые установки). Для испарителей, в которых производится охлаждение жидкостей, разность между средней температурой охлаждаемой жидкости и температурой кипения принимается в пределах 4-6 °С. Наиболее целесообразным с экономической точки зрения является температурный напор для аммиачных испарителей 3-4 °С, для фреоновых 4-5 °С [1].

** Температура конденсации. Температура конденсации tк определяется по температурной шкале манометра, измеряющего давление в конденсаторе.

Увеличение температуры конденсации на 1 °С приводит к снижению холодопроизводительности на 1-2%, увеличению мощности на 1-1,5% и возрастанию удельного расхода электроэнергии на 2-2,5%.

Разность между температурой конденсации и средней температурой воды принимается в пределах 4-6 °С, что соответствует температуре конденсации на 2-4 °С, превышающей температуру отходящей из конденсатора воды. Имеется тенденция к снижению температурного перепада; в аммиачных кожухотрубных конденсаторах этот перепад следует принимать равным от 2 до 3 °С.

Нагрев воздуха в воздушных конденсаторах принимается равным 5-6 °С, а температурный перепад в пределах от 6 до 9 °С. Меньшее значение этого перепада соответствует большей стоимости электроэнергии, и наоборот.

*** Во фреоновых холодильных установках, оборудованных теплообменниками, перегрев пара на всасывающей стороне находится в пределах от 10 до 45 °С. Для низкотемпературных холодильных установок, снабженных несколькими теплообменниками, этот перегрев может быть значительно выше. Перегрев пара хладагента в испарителе в большинстве случаев нежелателен, однако в испарителях с ТРВ (в малых холодильных машинах) устанавливается минимальный перегрев, необходимый для работы ТРВ (3-4 °С) [1].

Литература

1. Эксплуатация холодильников. Быков А. В. Изд-во "Пищевая промышленность", 1977 г.

Стоимость компрессора составляет большую часть стоимости всего кондиционера, поэтому за его состоянием нужно тщательно следить. Как правило, отказы компрессоров связаны с нарушением правил монтажа и эксплуатации кондиционеров. Значительная часть компрессоров, применяемых в кондиционерах, не подлежит ремонту, и их требуется заменять.

Автор А. В. Петров. United Elements

Компрессоры кондиционеров Назначение компрессоров

Компрессор кондиционера всасывает пары хладагента из испарителя, сжимает их и нагнетает в конденсатор, обеспечивая кипение жидкого хладона в испарителе, конденсацию пара в конденсаторе и циркуляцию хладагента по трубкам холодильного контура. Из испарителя в компрессор поступает газообразный хладон низкого давления 3…5 бар, где он сжимается до давления 15…25 бар, после чего поступает в конденсатор.

Какие бывают компрессоры?

Компрессоры делятся на два типа: объёмные и динамические. В компрессорах объёмного типа рабочие процессы — всасывание, сжатие, расширение и др. — происходят благодаря периодическому изменению объёма рабочих полостей. К этому типу относятся поршневые, ротационные, спиральные и винтовые компрессоры. В компрессорах динамического типа рабочие процессы осуществляются за счёт преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. К этому типу относятся центробежные и осевые компрессоры. Их использование эффективно в холодильных машинах большой производительности от 5…10 тыс. кВт и более, поэтому в бытовых системах кондиционирования центробежные и осевые компрессоры не встречаются.

По исполнению компрессоры делятся на герметичные, полугерметичные и открытые. Герметичные компрессоры вместе с электродвигателем располагаются в герметичном сварном неразборном кожухе, по причине чего они являются неремонтопригодными и при отказе подлежат только замене. Всасывающий и нагнетательный патрубки, а также контакты для подключения электродвигателя расположены на внешней стороне кожуха, а его днище выполняет функцию масляной ванны. В полугерметичных компрессорах привод расположен в блок-картере компрессора, что при необходимости позволяет обслуживать внутренние узлы компрессора с приводом. Открытые компрессоры имеют внешний электродвигатель, соединённый с компрессором напрямую или через трансмиссию. В большинстве кондиционеров используются герметичные компрессоры, которые не подлежат ремонту.

Поршневые компрессоры

В поршневых компрессорах рабочие процессы обуславливаются изменением объёма рабочих полостей при возвратно-поступательном движении поршней в цилиндрах. В кондиционерах чаще используются герметичные компрессоры с небольшой холодопроизводительностью от 1,5 до 50 кВт. Поршневые компрессоры относительно просты в изготовлении и дешёвы, но наличие в их конструкции поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, является причиной таких трудно устранимых недостатков, как неуравновешенность, пульсации потока хладагента в магистралях и вследствие этого повышенный шум и вибрации. В последнее время поршневые компрессоры вытесняются ротационными, спиральными и винтовыми.

Ротационные компрессоры

Изменение объёма полостей и рабочие процессы происходят при вращении ротора. Существуют две модификации ротационных компрессоров: с вращающимся ротором и с катящимся ротором, причём в кондиционерах встречаются только компрессоры с катящимся ротором. Основными элементами ротационного компрессора с катящимся ротором являются ротор и прижимная пластина, разделяющая области высокого и низкого давления. Ротационные компрессоры имеют достаточно простую конструкцию, низкие пульсации давления и хорошую уравновешенность, но большие потери мощности на преодоление сил трения позволяют эффективно использовать их только в бытовых кондиционерах малой холодильной мощности — до 10 кВт. Небольшие габариты ротационных компрессоров и надёжность в эксплуатации предопределили их герметичную конструкцию с отделителем жидкости непосредственно на внешней стенке кожуха, а небольшая мощность — использование однофазных электродвигателей для привода.

Спиральные компрессоры

Спиральный компрессор — это одновальный компрессор объёмного типа. Его рабочими органами являются две спиральные пластины (подвижная и неподвижная спирали), которые вставлены одна в другую. При работе компрессора подвижная спираль перемещается по круговой орбите относительно оси неподвижной спирали, но вокруг своей оси подвижная спираль не вращается. Такое движение обеспечивается с помощью специального противоповоротного устройства и вала с эксцентриком, который вращается только в одном определённом направлении. Это обеспечивает непрерывное уменьшение объёма рабочих полостей, а, следовательно, равномерное нагнетание пара и постоянный момент на валу двигателя (что способствует увеличению его срока службы). Для уменьшения пускового момента имеется плавающее уплотнение. Спиральные компрессоры полностью уравновешены, но очень трудны в изготовлении и дороги. Они имеют герметичную конструкцию и применяются в холодильных машинах малой и средней мощности.

Винтовые компрессоры

Существуют две модификации винтовых компрессоров: двухвинтовые и одновинтовые.

Двухвинтовой компрессор

В корпусе двухвинтового компрессора помещаются ведущий и ведомый роторы, вращающиеся в опорных подшипниках качения. На средней части роторов нарезаны зубья ведущего и ведомого винтов, входящих во взаимное зацепление подобно зубчатым колесам. Роль цилиндра — рабочего объёма — выполняют полости между зубьями винтов, прикрытыми стенками корпуса. Повышение давления газа достигается за счёт уменьшения замкнутого (в конце процесса всасывания) объёма газа.

Одновинтовой компрессор

Основными конструктивными элементами одновинтового компрессора являются расположенный на одном валу с электродвигателем ведущий ротор с винтами-канавками и два ведомых затворных ротора, выполненных в форме звезды с зубцами. Ведомые роторы точно размещены напротив друг-друга с противоположных сторон от основного ротора таким образом, что оси вращения затворов и винта строго перпендикулярны.

Винтовые компрессоры полностью уравновешены, имеют высокую эффективность и надёжность, а также простую и эффективную регулировку производительности, но сложность изготовления винтов обуславливает их высокую стоимость. Винтовые компрессоры используются в холодильных машинах средней и большой мощности от 50 до 5000 кВт, например, в чиллерах.

Неисправности компрессоров и их причины

Стоимость компрессора составляет большую часть стоимости всего кондиционера, поэтому за его состоянием необходимо тщательно следить. Как правило, замена отказавшего компрессора кондиционера связана с нарушением правил монтажа и эксплуатации кондиционера. Зачастую недостаточно квалифицированные или ответственные работники сервисной службы не проводят необходимые работы, даже обнаружив потемнение теплоизоляции, утечку хладагента либо срабатывания температурной защиты компрессора. Если они ограничиваются установкой фильтра на жидкостную линию или устранением течи и дозаправкой кондиционера, то, вероятно, вскоре произойдет отказ компрессора. Расскажем, что нужно делать в таких случаях, когда компрессор кондиционера еще можно спасти.

Необходимость ремонта или замены компрессора может выясниться не только в том случае, если компрессор уже не работает, но и раньше по ряду признаков. Например:

по результатам анализа масла компрессора;

при выявлении нарушения герметичности хладонового контура;

при обнаружении влаги (молекул H 2 O) в хладоновом контуре;

«Влажный» ход в поршневом компрессоре

Причины

• Полезный перегрев в испарителе меньше 5К


• Перегрев на нагнетании (Тс – Тнагн) меньше 30К


• Значительные колебания тепловой нагрузки на испаритель


• Неисправна система ‛CIC“, ТРВ переохладителя для двухступенчатых компрессоров.

Признаки

• Интенсивное вспенивание масла


• Развинчивание винтов в сборных шатунах


• Износ (неравномерный) поршневых колец


• Износ подшипников, шеек коленвала и шатунов. Убывание износа – от маслонасоса к мотору


• Отсутствие следов перегрева


• Масло с большим содержанием механических примесей


• Сгорание мотора

style="display:inline-block;width:300px;height:250px"
data-ad-client="ca-pub-6667286237319125"
data-ad-slot="5736897066">