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 температурой 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.

* 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].

Теплотехническая величина	Расчетная формула или способ определения, еденица измерения	Числовое значение и сравнение реальной и нормально-допустимой величин	Числовое значение и вектор отклонения реальной величины
Давление всасывания компрессора (Рвс)=(Р0).	Измеряется на всасыв. линии компрессора, бар.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Давление нагнетания компрессора (Рн)=(Рк).	Измеряется на нагн. линии компрессора, бар.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура всасывания компрессора (Твс)=(Т1)	Измеряется на всасыв. линии компрессора, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура нагнетания компрессора (Тн)=(Т2)	Измеряется на нагн. линии компрессора, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура ХА перед ТРВ (Т5)	Измеряется на жидкостной линии перед ТРВ, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура забортной воды на входе в конд. (tw1).	Измеряется на линии подачи забортной воды в конденсатор, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура забортной воды на выходе из конд.(tw2).	Измеряется на линии выхода забортной воды из конденсатора, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура кипения хол.агента (Т0).	Измеряется на ребре испарителя, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура воздуха в холодильной камере (tкам)	Измеряется в воздушном пространстве камеры, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Давление кипения (Р0).	Из построенного цикла Р0=f(T0), бар.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Давление конденсации (Рк).	Из построенного цикла Рк=f(Tк); Tк= tw2+ 3, бар.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура кипения (T0).	Из постр. цикла Т0=f(Р0), ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Температура конденсации (Tк).	Из постр. цикла Тк=f(Рк), ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Величина перегрева перед компрессором	SH .= t1- t7, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Величина переохлаждения за конденсатором	SC .= t4- t5, ˚ С.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Удельная массовая холодопроизводитель-ность.	q = h 7 - h 6, кДж/кг.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Удельная объемная холодопроизводитель-ность.	qv=q0/v1, кДж/м3.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Удельная работа сжатия в компрессоре	Aw =h 2 -h 1, кДж/кг.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Массовая подача хладагента	G0=3600·Q0/q0 = α Pвал. / l, кг/час.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Часовой объем пара хладагента всасываемого компрессором	V=G0·n1, м3/час.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Часовой объем описанный поршнями компрессора	Vh=V0/l, м3/час.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Степень сжатия в компрессоре	Рк / Р0	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Коэффициент подачи компрессора	l=[1-C(Pк/P0 -1)]·T0 /Tк C=0, 015…0, 05	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓
Холодопроизводительность	Q0 = G0 · q0, кВт.	- ≥ ≤ -	- ↑ ↓

Таблица 1. - О пределение изменений теплотехнических характеристик реального цикла СХУ

 

Далее приведены отклонения lg P-h диаграммы от нормы на основных элементах СХУ и причины этих отклонений (неисправностей):

1. «Слабый» компрессор.

На рис. 2 представлен случай, когда давление конденсации ниже нормы, в то время как давление кипения превышает допустимое значение. Подобное может происходить из-за неисправности клапанов на нагнетательной или на всасывающей линии компрессора.

Рис. 2. lg P-h диаграмма при неисправности компрессора

 

Р0 ↑

Рк ↓

Твс ↑

Тн ↑

SH ↑

SC = const

q ↑

Aw ↓

Рк / Р0 ↓

V ↓

 

Таблица 2. Изменение параметров при неисправности компрессора

Несмотря на то, что степень сжатия понижается, холодопроизводительность увеличивается благодаря тому, что цикл сжатия в компрессоре сокращается.

 

2. «Слабый» конденсатор.

Причинами «слабого» конденсатора могут быть: недостаточное количество охлаждающей воды; высокая температура охлаждающей воды; загрязнение или частичная закупорка; наличие в системе воздуха или неконденсирующихся газов; перезаправка хладагентом.

Рис.3. Цикл в lg P-h диаграмме при «слабом» конденсаторе

Р0 ↑

Рк ↑

Твс ↑

Тн ↑

SH = const

SC = const

q ↓

Aw ↑

Рк / Р0 ↑

V ↑

Таблица 3. Изменение параметров при «слабом» конденсаторе

Неисправности, которые могут возникнуть при «слабом» конденсаторе: срабатывание реле высокого давления; увеличение рабочего тока, перегрев, и отказ компрессора; появление пузырьков газа в жидкой фракции хладагента (наблюдается в смотровом стекле на жидкостной линии); пульсации температуры на выходе ТРВ; снижение холодопроизводительности.