Проблема возврата масла в картер компрессора




Масло, применяемое для смазки холодильных компрессоров, очень хорошо смешивается сфреонами.

В процессе работы вместе со сжатыми газами из цилиндра в виде масляного тумана уносится какое-то очень небольшое количество масла. Дополнительно к этому в периоды, когда компрессор не работает, масло, находящееся в его картере, поглощает какое-то количество хладагента. Когда компрессор вновь запускается, резкое падение давления в картере вызывает вскипание хладагента, растворенного в масле, и образование газомасляной эмульсии. Такая эмульсия всасывается поршнями и нагнетается в конденсатор. В результате, в момент запуска из компрессора в контур уходит самое большое количество масла.

Поскольку масло предназначено для смазки подвижных узлов компрессора, оно должно находиться не в контуре, а в картере. В связи с этим, необходимо с одной стороны максимально ограничить выброс масла из компрессора, а с другой стороны, обеспечить, чтобы масло, которое ушло из компрессора, могло беспрепятственно обратно возвратиться в картер.

Если количество вышедшего через нагнетающий патрубок масла будет превышать количество масла, вернувшегося через всасывающий патрубок, то через какое-то время уровень масла в картере понизится до опасного предела, за которым нормальная смазка компрессора будет невозможной.

С другой стороны, если вместе с маслом в картер будет возвращаться аномально большое количество хладагента, его количество, растворенное в масле, может стать недопустимо большим.

При запуске бурная дегазация масла, обусловленная резким падением давления в картере, приведет к образованию большого количества газомасляной эмульсии, что может вызвать срыв подпитки масляного насоса.

 
 

Работа компрессора с повышенной частотой включений и выключений также создает угрозу опасного понижения уровня масла, поскольку при запусках оно выводится в контур наиболее интенсивно. Следует отметить, что в этом случае положение не спасет даже предохранительное реле контроля давления масла, поскольку оно очень медленно реагирует на изменение давления, а повреждения, обусловленные плохой смазкой при каждом очередном запуске, могут накапливаться, приводя к непоправимым механическим разрушениям подвижных деталей компрессора.

Другая проблема возникает при неудачно спроектированной конструкции или прокладке трубопроводов всасывания. Масло может накапливаться в застойных зонах или участках с отрицательным уклоном.

При опорожнении застойных зон масляная пробка может быть резко всосана компрессором, что приводит к гидроудару, порождающему те же повреждения, что и обычный гидроудар.

Так например, на рис.4.49 вверху показано, что слишком большая длина L застойной зоны приводит к тому, что в ней обязательно будет накапливаться значительное количество масла. По мере накопления масла в застойной зоне его уровень в трубе повышается, приводя к уменьшению проходного сечения для газа и, следовательно, повышению потерь давления (∆Р = Р1 - Р2).

Давление Р2 будет падать до тех пор, пока разность давлений Р1 и Р2 не окажется достаточной для того, чтобы протолкнуть масляную пробку во всасывающую полость головки блока. В этот момент в полость резко поступит большое количество масла, что и приведет к возникновению гидроудара.

Такие же проблемы могут возникнуть, если масло накапливается на участке трубопровода всасывания с отрицательным уклоном (рис.4.49 внизу).

Кроме того, присутствие масла внутри трубопроводов создает на их внутренней поверхности тонкую изолирующую масляную пленку, что препятствует нормальному теплообмену между воздухом и хладагентом и снижает коэффициенты теплопередачи в конденсаторе и испарителе.

Если в испарителе скапливается слишком много масла, то это может привести к снижению его холодопроизводительности.

Влияние скорости пара в трубопроводах на процесс возврата масла

В горизонтальных участках трубопровода основная часть масла течет естественным образом в направлении наклона (если он существует). В отсутствие наклона, если скорость в трубопроводе низкая, масло стремится под действием силы тяжести осесть на дно трубы и застаивается там. При скорости выше 2,5 м/с масло перемещается в направлении движении хладагента даже в отсутствии наклона. Для всех горизонтальных трубопроводов рекомендуется минимальный наклон 12 мм/м в направлении движения потока.

В вертикальных участках трубопроводов проблема возврата масла осложняется действием силы тяжести, которая заставляет масляную пленку двигаться вниз.

Масло легко поднимается в вертикальных трубопроводах, как всасывания, так и нагнетания, если скорость пара в них превышает 5 м/с. Если диаметр вертикальной трубы больше 2 дюймов или если температура кипения ниже - 100С, минимальная скорость пара для подъема во всасывающих вертикальных трубопроводах должна быть не менее 8…9м /с.

Кроме того, чтобы сохранить в разумных пределах потери давления и уровень шума, скорость пара в трубопроводах не должна превышать 20 м/с.

 
 

Влияние разности уровней на возврат масла

Если высота конденсатора над компрессором превышает 3 метра (рис. 4.50), количество масла, которое может скопиться в конденсаторе становится значительным. При этом, движение масла при каждой остановке компрессора

 
 

прекращается, а масло, находящееся в вертикальных участках, под действием силы тяжести стекает вниз, создавая опасность его накопления в нагнетающей полости головки блока. Дополнительно к этому, из-за того, что окружающая температура ниже температуры нагнетания, то при остановке компрессора может сконденсироваться значительное количество находящихся в магистрали нагнетания паров хладагента, и образовавшаяся жидкость также может стечь в полость нагнетания головки блока компрессора. Скопление там жидкого хладагента и масла создает опасность того, что при очередном запуске компрессора произойдет сильный гидроудар.

Точно такая же проблема возникает, если испаритель расположен ниже компрессора, поскольку при остановках последнего, масло находящееся в восходящем трубопроводе стекает в нижнюю часть (рис.4.51). Как и в случае нагнетающего трубопровода, количество накапливающегося внизу масла становится значительным, если высота Н трубопровода превышает 3 метра.

Ситуация может еще больше ухудшиться, если в застойную зону в нижней части восходящего трубопровода будет стекать масло, выходящее из испарителя.


При запуске компрессора образовавшаяся в застойной зоне масляная пробка может попасть во всасывающую полость головки блока и спровоцировать возникновение сильного гидроудара.

Во избежание подобных гидроударов в тех случаях, когда разность уровней превышает 3 метра, необходимо в нижней части каждой восходящей трубы устанавливать маслоподъемную петлю, а горизонтальные участки прокладывать с наклоном в направлении движения потока.

На выходе из испарителя может возникнуть еще одна проблема, если жидкость, находящаяся в застойной зоне, представляет собой смесь масла с хладагентом. В момент запуска резкое падение давления во всасывающей магистрали вызывает вскипание хладагента, растворенного в масле, что приводит к заметному снижению температуры в зоне крепления термобаллона. Тогда в момент запуска может произойти резкое закрытие ТРВ, хотя в этот период необходимо полное его открытие. В этом случае происходит отключение компрессора предохранительным реле НД.

Чтобы избежать таких проблем рекомендуется внизу любой восходящей магистрали всасывания, высота которой превышает 3 метра, устанавливать не только жидкостную ловушку (маслоподъемную петлю), но и на участке размещения термобаллона соблюдать уклон в направлении движения потока.

Как уже указывалось, что для обеспечения подъема масла по вертикальным участкам трубопроводов, скорость пара в них должна быть выше 5 м/с.

Однако, если разность уровней превышает 7,5 м (высота Н, рис.4.52), то на магистралях всасывания и нагнетания масляная пленка разрушается и от-

рывается от стенок, падая вниз под действием силы тяжести, даже если скорость пара выше 5 м/с.

При большой разности уровней количество масла, стекающее вниз при каждой остановке, может оказаться настолько значительным, что полностью зальет маслоподъемную петлю, расположенную в нижней части восходящей трубы.

На восходящем трубопроводе нагнетания наплыв масла при остановке компрессора создает опасность возврата масла в нагнетающую полость головки блока, если маслоподъемная петля окажется переполненной (рис. 4.53). Попадание масла в полость головки блока при очередном запуске компрессора может вызвать гидроудар, причем, если существует опасность конденсации хладагента внутри трубопровода во время остановки компрессора, ситуация еще более ухудшается.

 
 

В восходящих трубопроводах всасывания, имеющих большую высоту, значительное количество масла, скапливающееся в маслоподъемной петле при остановке компрессора, во время очередного запуска может быть засосано в компрессор в виде масляной пробки и тоже привести к возникновению сильного гидроудара.

Во избежание перечисленных неприятностей, способных спровоцировать серьезные механические повреждения компрессора, в том случае, когда разность уровней очень большая, маслоподъемные петли необходимо устанавливать не более, чем через каждые 7,5 метров восходящих трубопроводов как на всасывающей, так и на нагнетающей магистралях (рис. 4.54). Такая конструкция позволяет маслу при работе установки подниматься от петли к петле и исключает возможность возврата масла из верхней маслопоподъемной петли в нижнюю.

 
 

Во время остановки в каждой маслопоподъемной петле масло накапливается в разумных пределах, не переполняя ее.

Разность уровней более 30 м не рекомендуется, так как потери давления в трубопроводах такой высоты с 4 -мя последовательно установленными маслоподъемными петлями становится совершенно неприемлемыми.

Следует отметить, что установка маслоотделителя в нагнетающем трубопроводе компрессора полностью не решает проблему возврата масла. Поэтому даже при установке маслоотделителя все равно необходимо обеспечивать возврат масла в компрессор с помощью описанных выше требований к подбору и прокладке трубопроводов.

Проблема установок с переменной холодопроизводительностью

Эта проблема относится к установкам, в которых в процессе эксплуатации расход хладагента может меняться, например, когда имеется несколько параллельно работающих компрессоров, или когда может меняться число оборотов компрессора, или если регулирование производительности осуществляется за счет исключения из работы отдельных цилиндров путем воздействия на всасывающие клапаны. Когда установка имеет несколько ступеней производительности, обуславливающих изменение расхода, то диаметр трубопроводов, в которых хладагент циркулирует снизу вверх, должен подбираться таким образом, чтобы обеспечить минимальную скорость пара не ниже 5 м/с при наименьшем расходе хладагента.

Когда установка будет работать при максимальной холодопроизводительности необходимо обеспечивать следующие условия:

· полные потери давления в трубопроводах не должны превышать значений, соответствующих эквивалентному перепаду температуры на

1 град;

· скорость пара не должна превышать 20 м/с, так как это создает опасность возникновения в трубопроводах очень сильного шума.

Если диаметр трубопровода, выбранный исходя из условия обеспечения минимальной скорости пара не ниже 5 м/с при наименьшей мощности, становится слишком малым и приводит к значительным потерям давления при работе на полной мощности, то тогда возникает необходимость использования сдвоенных трубопроводов для того, чтобы обеспечить бесперебойный подъем масла при любых условиях работы и при любом расходе хладагента (рис.4.55).

При монтаже сдвоенных трубопроводов диаметр малой трубы выбирается из условия обеспечения в ней скорости выше 5 м/с для минимального расхода хладагента. Диаметр большой трубы выбирается таким образом, чтобы в обеих трубах скорость пара была выше 5 м/с (но ниже 20 м/с) при работе установки на полной мощности.

 
 

При пониженной мощности скорость пара в обеих трубах настолько мала, что масло не может подниматься и накапливаться в маслоподъемной петле вплоть до полного перекрытия большой трубы. С этого момента пар начинает проходить через малую трубу со скоростью достаточной для нормального подъема масла. Обратная петля в верхней части трубопровода (поз. 1) предотвращает проход масла, поднявшегося по малой трубе, в большую трубу.

Когда мощность установки возрастет, повышение расхода хладагента протолкнет масло, собравшееся в нижней петле, и пар вновь начнет циркулировать по обеим трубам.

Следует помнить, что емкость маслоподъемной петли должна быть как можно меньше, чтобы избежать прохождения больших масляных пробок в момент, когда петля опорожняется, особенно на всасывающей магистрали компрессора.

Кроме того, перед каждой остановкой компрессора необходимо каждый раз возвращать накопившееся в испарителе масло. При этом остановка компрессора должна производиться с использованием предварительного вакуумирования, т.е. перед каждой остановкой следует отвакуумировать испаритель и тем самым перегнать в компрессор максимальное количество масла и хладагента с растворенным в нем маслом.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: