Běžné problémy a řešení kapalných chladiv v chladicích systémech
1. Migrace kapalného chladiva
Migrace chladiva se týká nahromadění kapalného chladiva v klikové skříni kompresoru, když je kompresor vypnut. Dokud je teplota uvnitř kompresoru nižší než teplota uvnitř výparníku, bude tlakový rozdíl mezi kompresorem a výparníkem tlačit chladivo na chladnější místo. Tento jev se s největší pravděpodobností vyskytuje v chladných zimách. U klimatizací a tepelných čerpadel však může, když je kondenzační jednotka daleko od kompresoru, k migraci dojít, i když je teplota vysoká.
Jakmile se systém vypne a nezapne se během několika hodin, i když není žádný tlakový rozdíl, může dojít k fenoménu migrace v důsledku přitahování chladiva v klikové skříni k chladivu.
Pokud přebytečné kapalné chladivo migruje do klikové skříně kompresoru, dojde při startu kompresoru k silnému jevu kapalného bouchnutí, který má za následek různé poruchy kompresoru, jako je prasknutí desky ventilu, poškození pístu, porucha ložisek a eroze ložisek (chladivo vypláchne olej z ložisek).
2. Přetečení kapalného chladiva
Když expanzní ventil selže nebo selže ventilátor výparníku nebo je zablokován vzduchovým filtrem, kapalné chladivo přeteče ve výparníku a vstoupí do kompresoru sacím potrubím spíše ve formě kapaliny než páry. Když je jednotka v chodu, v důsledku přetečení kapaliny ředící chladicí olej jsou pohyblivé části kompresoru opotřebované a tlak oleje klesá, což způsobí, že se spustí bezpečnostní zařízení tlaku oleje, což způsobí ztrátu oleje z klikové skříně. V tomto případě, pokud je stroj vypnut, dojde rychle k fenoménu migrace chladiva, což má za následek kapalné rázy při restartu.
3. Tekutý úder
Když dojde k rázu kapaliny, je slyšet zvuk kovového bouchnutí z vnitřku kompresoru, který může být doprovázen prudkými vibracemi kompresoru. Tekuté bouchnutí může způsobit prasknutí ventilu, poškození těsnění hlavy kompresoru, zlomení ojnice, zlomení klikového hřídele a poškození jiných typů kompresorů. Kapalné rázy nastanou, když kapalné chladivo migruje do klikové skříně a znovu se spustí. U některých jednotek se v důsledku konstrukce potrubí nebo umístění součástí kapalné chladivo hromadí v sacím potrubí nebo výparníku během odstávky jednotky a vstupuje do kompresoru jako čistá kapalina a zvláště vysokou rychlostí během spouštění. . Rychlost a setrvačnost kapalinového bouchnutí je dostatečná k tomu, aby porazila jakoukoli vestavěnou ochranu kompresoru proti bouchnutí kapaliny.
4. Činnost hydraulického bezpečnostního ovládacího zařízení
V sadě nízkoteplotních jednotek je po období odmrazování často nuceno fungovat bezpečnostní kontrolní zařízení tlaku oleje v důsledku přetečení kapalného chladiva. Mnoho systémů je navrženo tak, aby umožnilo chladivu kondenzovat ve výparníku a sacím potrubí během odmrazování a poté proudit do klikové skříně kompresoru při spuštění, což způsobuje pokles tlaku oleje, což způsobí činnost bezpečnostního zařízení tlaku oleje.
Příležitostně jedna nebo dvě činnosti bezpečnostního ovládacího zařízení tlaku oleje nebudou mít vážný dopad na kompresor, ale mnohokrát opakované bez dobrých podmínek mazání způsobí selhání kompresoru. Bezpečnostní zařízení pro kontrolu tlaku oleje je provozovatelem často považováno za drobnou závadu, ale je to varování, že kompresor běží déle než dvě minuty bez mazání a je třeba včas provést nápravná opatření.
5. Doporučené prostředky
Čím větší je náplň chladiva v chladicím systému, tím větší je pravděpodobnost jeho selhání. Maximální a bezpečnou náplň chladiva lze určit pouze tehdy, jsou-li kompresor a další hlavní součásti systému propojeny za účelem testování systému. Výrobci kompresorů mohou určit maximální náplň kapalného chladiva, která nezpůsobí poškození pracovních částí kompresoru, ale nemohou určit, kolik z celkové náplně chladicího systému je ve většině extrémních případů skutečně v kompresoru. Maximální náplň kapalného chladiva, kterou kompresor vydrží, závisí na jeho konstrukci, vnitřním objemu a náplni chladiva. Dojde-li k migraci kapaliny, přetečení nebo rázu kapaliny, je nutné provést nezbytná nápravná opatření. Typ nápravného opatření závisí na návrhu systému a typu poruchy.
A. Snižte náplň chladiva
Nejlepší způsob, jak chránit kompresor před selháním způsobeným kapalným chladivem, je omezit náplň chladiva na povolený rozsah kompresoru. Pokud to není možné, měl by být poplatek co nejvíce snížen. Kondenzátor, výparník a připojovací potrubí by za předpokladu dodržení průtoku měly používat potrubí co možná nejmenších průměrů a také zásobník kapaliny volit co nejmenší. Po minimalizaci plnicího objemu je vyžadován správný provoz a ostražitost proti vzduchovým bublinám v průhledítku způsobeným příliš tenkým průměrem kapaliny a příliš nízkým tlakem hlavy může vést k vážnému přeplnění.
B. Cyklus odčerpávání
Nejagresivnější a nejspolehlivější metodou kontroly kapalného chladiva je cyklus odčerpání. Zejména když je náplň systému velká, uzavřením solenoidového ventilu kapalinového potrubí může být chladivo čerpáno do kondenzátoru a akumulátoru a kompresor je provozován pod kontrolou nízkotlakého bezpečnostního řídicího zařízení, takže chladivo je v kompresoru. Je izolován od kompresoru, když není v provozu, a zabraňuje tak migraci chladiva do klikové skříně kompresoru. Během vypínání se doporučuje nepřetržitý cyklus odčerpávání, aby se zabránilo úniku elektromagnetického ventilu. Pokud se jedná o cyklus odčerpávání nebo nazývaný metoda řízení bez recirkulace, dojde během dlouhodobého odstavení k nadměrnému poškození kompresoru únikem chladiva. Zatímco nepřetržitý cyklus odčerpávání je nejlepším způsobem, jak zabránit migraci, nechrání kompresor před škodlivými účinky zaplavení chladivem.
C. Ohřívač klikové skříně
Ohřívače klikové skříně mohou zpozdit migraci v situacích, kdy určité systémy, provozní podmínky, náklady nebo preference zákazníka mohou znemožnit odčerpávací cykly.
Funkcí ohřívače klikové skříně je udržovat teplotu chladicího oleje v klikové skříni nad teplotou nejchladnější části systému. Topný výkon ohřívače klikové skříně však musí být omezen, aby se zabránilo přehřátí a zuhelnatění chlazeného oleje. Když je okolní teplota blízká -18 stupňům nebo když je sací potrubí odkryté, účinek ohřevu klikové skříně bude částečně kompenzován a stále může docházet k migraci.
Ohřívače klikové skříně se obecně při používání ohřívají nepřetržitě, protože jakmile chladivo vstoupí do klikové skříně, zkondenzuje v chlazeném oleji a trvá až několik hodin, než se opět vrátí do sacího potrubí. Ohřívače klikové skříně jsou velmi účinné při zabránění migraci, když situace není zvlášť vážná, ale ohřívače klikové skříně nemohou ochránit kompresor před poškozením vracením kapaliny.
D. Odlučovač plynu a kapaliny na sacím potrubí
U systémů náchylných k přetečení kapaliny by měl být na sací trubce instalován odlučovač plyn-kapalina, který dočasně uloží přetékající kapalné chladivo v systému a vrátí kapalné chladivo do kompresoru rychlostí, kterou kompresor vydrží.
Přetečení chladiva s největší pravděpodobností nastane, když se tepelné čerpadlo přepne z chlazení na topení. Obecně jsou odlučovače plynu a kapaliny na sacím potrubí požadovaným vybavením všech tepelných čerpadel.
Systémy, které využívají odmrazování horkým plynem, jsou také náchylné k přetečení kapaliny na začátku a na konci odmrazování. Jednotky s nízkým přehřátím, jako jsou kapalinové chladiče a nízkoteplotní kompresory vitrín, občas přetečou kvůli nesprávné regulaci chladiva. U instalací vozidel je také náchylné k silnému zaplavení při opětovném spouštění po dlouhé době odstávky.
U dvoustupňového kompresoru se sání vrací přímo do válce spodního stupně a neprochází motorovou místností. K ochraně ventilu kompresoru před nárazem kapaliny by měl být použit separátor plyn-kapalina.
Vzhledem k různým celkovým požadavkům na plnění různých chladicích systémů a různým metodám řízení chladiva závisí to, zda je zapotřebí separátor plyn-kapalina a jaká velikost separátoru plyn-kapalina je požadována, do značné míry na požadavcích konkrétního systému. Bez přesného testování množství vracené kapaliny je konzervativním konstrukčním přístupem dimenzovat separátor plyn-kapalina na 50 procent celkové náplně systému.
E. Odlučovač oleje
Odlučovače oleje nedokážou vyřešit poruchy vracení oleje z důvodu konstrukce systému ani nemohou vyřešit poruchy řízení kapalného chladiva. Odlučovače oleje však pomáhají snižovat množství oleje cirkulujícího v systému, když nelze selhání řízení systému vyřešit jinak, a mohou pomoci systému překonat kritické období, dokud se ovládací prvky systému nevrátí do normálu. Například v jednotkách s velmi nízkou teplotou nebo zaplavených výparnících může být zpětný tok oleje ovlivněn odmrazováním, v takovém případě může odlučovač oleje pomoci udržet množství chladicího oleje v kompresoru během odmrazování systému.
