Жидкостями в холодильных установках и кондиционерах являются жидкие хладагенты и масла.
4.11.1. Проблема перетекания жидкого хладагента в конденсатор
Перетекание жидкого хладагента в конденсатор будет в том случае, когда конденсатор будет находиться при более низкой температуре, чем температура жидкостного ресивера после остановки компрессора. В этом случае жидкость из теплого ресивера также будет перемещаться в конденсатор. При последующем включении компрессора может оказаться, что ресивер не будет содержать жидкости, а если давление конденсации будет очень низким, то ТРВ и испаритель не смогут быть нормально запитанными, в связи, с чем компрессор быстро отключится по команде предохранительного реле НД.
4.11.2. Проблема перетекания жидкостей в нагнетающую полость головки блока компрессора при его остановках
Перетекание жидкого хладагента
Если жидкий хладагент накапливается в нагнетающей полости головки блока над клапаном, часть этой жидкости может проникать в цилиндры под действием разности между давлением нагнетания и давлением всасывания с обеих сторон клапана при условии, что клапан не вполне герметичен. При последующем запуске компрессора может возникнуть гидроудар, который может привести к поломке или разрушению клапана.
Опасность перетекания жидкого хладагента в полость нагнетания головки блока возникает каждый раз, когда температура компрессора оказывается ниже температуры конденсатора.
Если опасность такого перетекания очень велика, необходимо либо между компрессором и конденсатором установить обратный клапан, либо поставить на магистрали нагнетания простую лирообразную маслоподъемную петлю соответствующих размеров, поместив ее в непосредственной близости от компрессора (см. рис 4.31).
 |
Перетекание масла
При остановке компрессора масло под действием силы тяжести стекает вниз. Если конденсатор расположен над компрессором с разностью уровней (высота Н, рис. 4.44) более трех метров, то экспериментально установлено, что количество масла стекающего в полость нагнетания компрессора может оказаться достаточным для того, чтобы возник гидроудар при повторном запуске.
Опасность этого еще более усугубляется, если во время остановки компрессора в нагнетающем патрубке происходит конденсация хладагента, который также стекает в головку блока.
Таким образом, чтобы предотвратить возможный возврат жидкости (масла или хладагента) в компрессор при его остановке, необходимо внизу восходящего трубопровода, если его высота Н > 3 м, установить маслоподъемную петлю (поз. 1), а также соблюдать при монтаже горизонтальных трубопроводов уклон от компрессора не менее 12 мм/м.
4.11.3. Проблема перетекания жидкого хладагента в картер компрессора при остановках
Масло во время остановок может сильно разбавляться хладагентом, что приводит к потере маслом значительной части своих смазывающих свойств. Поскольку хладагент более плотный, чем масло, слой хладагента в картере всегда будет находиться под слоем масла.
Если количество жидкого хладагента в картере велико, отток масла при вскипании хладагента в момент запуска может стать значительным. При этом масло может также провоцировать очень сильные гидроудары. Кроме того, так как смазка поршневых компрессоров обеспечивается за счет масла, находящегося в картере, то присутствие в нем жидкого хладагента будет ухудшать смазку трущихся частей.
Когда смазка компрессора обеспечивается с помощью масляного насоса, масло отбирается со дна картера через масляный фильтр и потом нагнетается насосом в смазочные канавки.
При попадании в насос жидкого хладагента и масла могут произойти два следующих события:
1) разрежение в зоне заборника масляного насоса при его запуске приводит к вскипанию хладагента с последующей кавитацией на входе в насос и полным исключением подачи масла в смазочные канавки, а также создает опасность разрушения самого насоса;
 |
2) масло из насоса не вытекает, а хладагент поступает в масляный контур, смывая смазку со всех подвижных частей компрессора.
В обоих случаях компрессор работает без всякой смазки, так как жидкий хладагент совершенно нельзя удалить. Поэтому повторные запуски в этих случаях совершенно недопустимы, поскольку могут стать причиной многочисленных механических поломок в компрессоре.
Причины попадания жидкого хладагента в картер
Во время остановки компрессора жидкий хладагент, находящийся в испарителе, также может стекать в корпус компрессора.
Когда испаритель не запитывается снизу, для исключения стекания жидкости под действием силы тяжести в картер компрессора на всасывающей магистрали устанавливается лирообразный затвор с маслоподъемной петлей (поз. 2, рис. 4.45).
Верхняя точка затвора при этом должна оказаться выше уровня испарителя.
Однако затвор хотя и может помешать стеканию жидкости под действием силы тяжести в картер при остановках компрессора, тем не менее, иногда он может оказаться причиной огромного выброса жидкости во всасывающую магистраль в момент запуска, что порождает опасность возникновения гидроудара. Более того, лирообразный затвор не обеспечивает защиты от перетекания жидкости в картер в тех случаях, когда температура компрессора ниже температуры испарителя (так называемый эффект холодной стенки Ватта).
Следует также отметить, что большое количество хладагента в картере может искусственно поднимать уровень масла, создавая иллюзию благополучия при визуальном контроле уровня масла через смотровое стекло указателя уровня.
 |
Наилучшим решением проблемы предотвращения перетекания жидкого хладагента в картер компрессора во время его остановок является использование подогрева масла с помощью электронагревателя, устанавливаемого в картере. При этом тепловая мощность электронагревателя должна обеспечивать нагрев масла до температуры, примерно на 10…20 град., превышающей температуру окружающей среды, главным образом для того, чтобы предотвратить перетекание в картер жидкого хладагента, обусловленное эффектом холодной стенки Ватта.
Чтобы ограничить возможное стекание жидкости в картер компрессора при его остановках, на жидкостной линии как можно ближе к ТРВ устанавливают электромагнитный клапан VEM (рис.4.46).
Поскольку при каждой остановке компрессора этот клапан закрыт, количество жидкости, которое может стечь в картер, ограничено содержимым жидкостью в испарителе плюс жидкостью, содержащейся в заклапанном объеме VEM.
 |
Кроме того, при остановках компрессора рекомендуется обеспечивать подогрев масла с помощью картерного электронагревателя RC, который предназначен для испарения хладагента, который может попасть в картер. Одновременно электронагреватель, подогревая масло, во многом предотвращает возможность перемещения хладагента в картер, обусловленную эффектом холодной стенки Ватта.
При каждой остановке компрессора в испарителе остается хладагент и какое-то количество масла. В установках, где стекание масла в компрессор под действием силы тяжести невозможно (например, если испаритель расположен ниже компрессора), или когда масло в контуре накапливается в результате изменения массового расхода хладагента (например, если компрессор оборудован системой регулирования производительности), появляется необходимость возвращать это масло в картер компрессора при каждой остановке. Для возврата масла в картер необходимо перегнать в компрессор максимальное количество хладагента, но при этом перед каждой остановкой следует отвакуумировать испаритель. После вакуумирования испарителя при открытии клапана VEM испаритель резко заполняется потоком жидкого хладагента (рис. 4.47) и масло, накопленное в испарителе, вытесняется этим потоком в компрессор. Это позволяет перегнать максимальное количество масла перед повторным включением компрессора.
Вакуумирование перед остановкой обязательно для агрегатов, в которых предвидятся сложности с возвратом масла в компрессор.
Предотвращение перетекания жидкости при использовании маслоотделителя
В кондиционерах маслоотделители в холодильном контуре практически не используются. Однако в промышленном и торговом холодильном оборудовании, особенно при очень низких температурах кипения, маслоотделители применятся гораздо чаще.
 |
Маслоотделитель (поз. 1, рис.4.48) устанавливается на нагнетающей магистрали компрессора.
Горячие газы, выходящие из нагнетательного патрубка компрессора, поступают в накопительную камеру (поз. 2) маслоотделителя, снабженную поплавковым клапаном (поз. 3). Когда уровень масла в ней повышается, поплавок всплывает, открывая сливное отверстие, через которое масло под действием давления нагнетания может возвращаться в картер компрессора (поз .4).
Во время остановок компрессора часть пара высокого давления, находящаяся в маслоотделителе, может конденсироваться, так как температура воздуха, окружающего маслоотделитель, ниже температуры пара. Сконденсировавшаяся жидкость, попадая в накопительную камеру, поднимает уровень жидкости в ней и поплавковый клапан открывается, в результате чего жидкий хладагент может попасть в картер.
Возможные решения этой проблемы могут быть связаны, например, с теплоизоляцией маслоотделителя, подогревом маслоотделителя при остановке компрессора и др.
Вопросы к подразделу 4.11
1). В каком случае будет иметь место перетекание жидкого хладагента в конденсатор?
2). В каком случае может произойти отключение компрессора предохранительным реле НД при перетекании жидкого хладагента в конденсатор?
3). Когда возникает опасность перетекания жидкого хладагента в полость нагнетания головки блока компрессора?
4). Какие способы должны быть реализованы для предотвращения перетекания жидкого хладагента и масла в полость нагнетания компрессора?
5). В каких случаях возможен гидроудар в компрессоре при повторном запуске?
6). В каких случаях возможна работа компрессора без смазки?
7). Перечислить возможные причины попадания жидкого хладагента в картер компрессора.
8). В каких случаях лирообразный затвор не обеспечивает перетекание жидкости в картер компрессора?
9). Какое наилучшее решение проблемы предотвращения перетекания жидкого хладагента в картер компрессора во время его остановок?
10). В каких случаях возникает необходимость возврата масла в картер компрессора?
11). В каких случаях необходимо вакуумирование перед остановкой холодильной машины?
11). Есть ли необходимость установки маслоотделителя в кондиционере?
12). Где устанавливается маслоотделитель? Привести схему части холодильного контура с маслоотделителем.