Migrácia kvapalného chladiva
Migrácia chladiva sa vzťahuje na hromadenie kvapalného chladiva v kľukovej skrini kompresora, keď je kompresor vypnutý. Pokiaľ je teplota vo vnútri kompresora nižšia ako teplota vo vnútri výparníka, tlakový rozdiel medzi kompresorom a výparníkom bude tlačiť chladivo na chladnejšie miesto. Tento jav sa s najväčšou pravdepodobnosťou vyskytuje počas chladných zimných mesiacov. Avšak v prípade klimatizačných zariadení a tepelných čerpadiel, keď je kondenzačná jednotka ďaleko od kompresora, môže k migrácii dôjsť aj pri vysokej teplote.
Keď je systém vypnutý a nezapne sa do niekoľkých hodín, aj keď nie je žiadny tlakový rozdiel, môže dôjsť k migračnému javu v dôsledku priťahovania chladiaceho média k chladivu medzi chladiacim médiom a chladivom.
Ak sa nadmerné množstvo kvapalného chladiva dostane do kľukovej skrine kompresora, pri spustení kompresora dôjde k vážnemu kvapalinnému šoku, čo má za následok rôzne poruchy kompresora, ako je prasknutie ventilového kotúča, poškodenie piestu, porucha ložiska a erózia ložiska (chladivo zmýva vychladený olej z ložiska).
Pretečenie kvapalného chladiva
Keď expanzný ventil zlyhá, ventilátor výparníka zlyhá alebo je zablokovaný vzduchovým filtrom, kvapalné chladivo pretečie vo výparníku a cez saciu trubicu sa dostane do kompresora ako kvapalina, a nie ako para. Počas prevádzky jednotky pretečená kvapalina zriedi chladiaci olej, čo vedie k opotrebovaniu pohyblivých častí kompresora a zníženie tlaku oleja vedie k aktivácii bezpečnostného zariadenia na zníženie tlaku oleja, čo spôsobuje stratu oleja z kľukovej skrine. V takom prípade, ak sa stroj vypne, rýchlo dôjde k migrácii chladiva, čo pri opätovnom spustení spôsobí kvapalný šok.
Tekuté kladivo
Keď dôjde k nárazu kvapaliny, je počuť kovový nárazový zvuk vydávaný z kompresora a kompresor môže byť sprevádzaný silnými vibráciami. Hydraulický náraz môže spôsobiť prasknutie ventilu, poškodenie tesnenia hlavy kompresora, zlomenie ojnice, zlomenie hriadeľa a iné typy poškodenia kompresora. Keď kvapalné chladivo prenikne do kľukovej skrine, pri zapnutí kľukovej skrine dôjde ku kvapalnému nárazu. V niektorých jednotkách sa v dôsledku štruktúry potrubia alebo umiestnenia komponentov kvapalné chladivo počas prestoja jednotky hromadí v sacej trubici alebo výparníku a po zapnutí vstupuje do kompresora vo forme čistej kvapaliny obzvlášť vysokou rýchlosťou. Rýchlosť a zotrvačnosť hydraulického zdvihu sú dostatočné na to, aby zničili ochranu akéhokoľvek zabudovaného zariadenia proti hydraulickému zdvihu kompresora.
Činnosť bezpečnostného zariadenia na reguláciu tlaku oleja
V kryogénnej jednotke po období odmrazovania pretečenie kvapalného chladiva často spôsobí aktiváciu bezpečnostného zariadenia na reguláciu tlaku oleja. Mnohé systémy sú navrhnuté tak, aby umožnili chladivu kondenzovať vo výparníku a sacej trubici počas odmrazovania a potom pri spustení tieknúť do kľukovej skrine kompresora, čo spôsobí pokles tlaku oleja a následne aktiváciu bezpečnostného zariadenia na reguláciu tlaku oleja.
Občasné spustenie bezpečnostného regulátora tlaku oleja raz alebo dvakrát nemá vážny vplyv na kompresor, ale opakované spustenie bez dobrých podmienok mazania povedie k poruche kompresora. Bezpečnostný regulátor tlaku oleja je obsluhou často považovaný za malú poruchu, ale je to varovanie, že kompresor beží dlhšie ako dve minúty bez mazania a je potrebné včas prijať nápravné opatrenia.
Odporúčané nápravné opatrenia
Čím viac chladiva je v chladiacom systéme naplnené, tým väčšia je pravdepodobnosť poruchy. Maximálne a bezpečné množstvo chladiva je možné určiť až vtedy, keď sú kompresor a ďalšie hlavné komponenty systému prepojené na účely testovania systému. Výrobcovia kompresorov dokážu určiť maximálne množstvo kvapalného chladiva, ktoré sa má naplniť, bez poškodenia pracovných častí kompresora, ale v najextrémnejších prípadoch nedokážu určiť, aká časť celkovej náplne chladiva v chladiacom systéme sa v kompresore skutočne nachádza. Maximálne množstvo kvapalného chladiva, ktoré kompresor znesie, závisí od jeho konštrukcie, objemu obsahu a množstva naplneného chladiaceho oleja. Ak dôjde k migrácii kvapaliny, pretekaniu alebo klepaniu, musia sa prijať potrebné nápravné opatrenia, pričom typ nápravného opatrenia závisí od konštrukcie systému a typu poruchy.
Znížte množstvo naplneného chladiva
Najlepším spôsobom, ako chrániť kompresor pred poruchou spôsobenou kvapalnými chladivami, je obmedziť množstvo chladiva na povolený rozsah kompresora. Ak to nie je možné, malo by sa množstvo náplne čo najviac znížiť. Za podmienky splnenia prietoku by sa mal kondenzátor, výparník a spojovacie potrubie použiť čo najmenšie a zásobník kvapaliny by sa mal zvoliť čo najmenší. Minimalizácia množstva náplne si vyžaduje správnu obsluhu, aby sa upozornilo na bubliny spôsobené malým priemerom kvapalinovej trubice a nízkym tlakom, čo môže viesť k vážnemu preplneniu.
Evakuačný cyklus
Najaktívnejšou a najspoľahlivejšou metódou regulácie kvapalného chladiva je evakuačný cyklus. Najmä pri veľkom náplni systému sa zatvorením solenoidového ventilu kvapalinového potrubia môže chladivo prečerpať do kondenzátora a zásobníka kvapaliny a kompresor beží pod kontrolou bezpečnostného regulačného zariadenia nízkeho tlaku, takže chladivo je izolované od kompresora, keď kompresor nebeží, čím sa zabráni migrácii chladiva do kľukovej skrine kompresora. Počas fázy vypínania sa odporúča použiť nepretržitý evakuačný cyklus, aby sa zabránilo úniku solenoidového ventilu. Ak ide o jediný evakuačný cyklus alebo sa to nazýva režim riadenia bez recirkulácie, dôjde k príliš veľkému poškodeniu kompresora únikom chladiva, keď je dlhší čas vypnutý. Hoci je nepretržitý evakuačný cyklus najlepším spôsobom, ako zabrániť migrácii, nechráni kompresor pred nepriaznivými účinkami pretečenia chladiva.
Ohrievač kľukovej skrine
V niektorých systémoch, prevádzkových prostrediach, nákladoch alebo preferenciách zákazníkov, ktoré môžu znemožniť cykly evakuácie, môžu ohrievače kľukovej skrine migráciu oneskoriť.
Funkciou ohrievača kľukovej skrine je udržiavať teplotu chladeného oleja v kľukovej skrini nad teplotou najnižšej časti systému. Vykurovací výkon ohrievača kľukovej skrine však musí byť obmedzený, aby sa zabránilo prehriatiu a zamrznutiu olejového uhlíka. Keď sa okolitá teplota blíži k -18° C alebo keď je sacia trubica odkrytá, úloha ohrievača kľukovej skrine bude čiastočne kompenzovaná a migračný jav sa môže stále vyskytnúť.
Ohrievače kľukovej skrine sa počas prevádzky zvyčajne ohrievajú nepretržite, pretože akonáhle chladivo vstúpi do kľukovej skrine a skondenzuje v ochladenom oleji, môže trvať až niekoľko hodín, kým sa dostane späť do sacej trubice. Ak situácia nie je obzvlášť vážna, ohrievač kľukovej skrine je veľmi účinný pri zabránení migrácie, ale nedokáže ochrániť kompresor pred poškodením spôsobeným spätným tokom kvapaliny.
Sacia trubica odlučovača plynu a kvapaliny
V systémoch náchylných na pretekanie kvapaliny by mal byť na sacom potrubí nainštalovaný odlučovač plynu a kvapaliny, ktorý dočasne uskladní kvapalné chladivo, ktoré uniklo zo systému, a vráti kvapalné chladivo do kompresora rýchlosťou, ktorú kompresor znesie.
K pretečeniu chladiva s najväčšou pravdepodobnosťou dochádza, keď sa tepelné čerpadlo prepne z režimu chladenia do režimu vykurovania a vo všeobecnosti je sací odlučovač plynu a kvapaliny nevyhnutným zariadením vo všetkých tepelných čerpadlách.
Systémy, ktoré na odmrazovanie používajú horúci plyn, sú tiež náchylné na pretekanie kvapaliny na začiatku a na konci odmrazovania. Zariadenia s nízkym prehriatím, ako sú mrazničky na kvapaliny a kompresory v nízkoteplotných vitrínach, môžu občas spôsobiť pretekanie v dôsledku nesprávnej regulácie chladiva. V prípade zariadení vo vozidlách, ktoré sú dlhodobo odstavené, je tiež náchylné na vážne pretekanie pri opätovnom spustení.
V dvojstupňovom kompresore sa sací prúd vracia priamo do spodného valca a neprechádza cez komoru motora. Na ochranu ventilu kompresora pred poškodením v dôsledku úniku kvapaliny by sa mal použiť odlučovač plynu a kvapaliny.
Keďže celkové požiadavky na náplň rôznych chladiacich systémov sú odlišné a metódy regulácie chladiva sú odlišné, potreba odlučovača plynu a kvapaliny a jeho veľkosť závisí do značnej miery od požiadaviek konkrétneho systému. Ak nie je množstvo spätného toku kvapaliny presne otestované, konzervatívnym prístupom k návrhu je stanoviť kapacitu odlučovača plynu a kvapaliny na úrovni 50 % celkovej náplne systému.
Odlučovač oleja
Odlučovač oleja nedokáže vyriešiť poruchu spätného toku oleja spôsobenú konštrukciou systému, ani poruchu regulácie kvapalného chladiva. Ak však poruchu regulácie systému nemožno vyriešiť inými spôsobmi, odlučovač oleja pomáha znížiť množstvo oleja cirkulujúceho v systéme, čo môže systému pomôcť prekonať kritické obdobie, kým sa regulácia systému neobnoví do normálu. Napríklad v jednotke s veľmi nízkou teplotou alebo v plne kvapalinovom výparníku môže byť spätný tok oleja ovplyvnený odmrazovaním, v takom prípade môže odlučovač oleja pomôcť udržať množstvo vychladeného oleja v kompresore počas odmrazovania systému.
Čas uverejnenia: 7. septembra 2023
