Przegrzanie par, dochłodzenie cieczy, parametry pracy instalacji chłodniczej, temperatura tłoczenia, oszronienie przewodu ssącego i sprężarki, przepalony silnik sprężarki i wilgoć wpływają znacząco na pracę układu chłodniczego.

Zastanawiając się jak ująć tematykę eksploatacji i naprawy urządzeń chłodniczych handlowych, doszedłem do wniosku, że dobrą formą byłoby ujęcie tej tematyki w formie pytań i odpowiedzi. Chodziło mi o praktyczne podejście do eksploatacji i naprawy urządzeń chłodniczych handlowych, gdyż z reguły analizując system chłodniczy w przypadku jego awarii, zadajemy sobie pytanie: co jest przyczyną awarii? I staramy się na to pytanie znaleźć odpowiedź, zanim podejmiemy kroki zmierzające do usunięcia usterki. Ten artykuł został napisany właśnie na zasadzie pytań i odpowiedzi. Sądzę, że uznają Państwo ten rodzaj artykułu jako przydatny w zawodowej praktyce, szczególnie w przypadku naprawy i serwisu urządzeń chłodniczych handlowych.

Chciałbym wyraźnie podkreślić, że poniższa analiza awarii układów chłodniczych odnosi się tylko i wyłącznie do układów, które już wcześniej uległy awarii i były w ten czy inny sposób naprawiane. Projektant i producent urządzenia czy instalacji chłodniczej przed uruchomieniem produkcji miał dość czasu, aby dobrać i przebadać całe urządzenie, zapewniając mu optymalne warunki pracy.

Rys. 1. Przykład typowej instalacji chłodniczej

Wykrywanie i naprawa urządzenia chłodniczego (rys. 1.) niepracującego (awaria), wymaga od osoby naprawiającej dużej wiedzy z zakresu chłodnictwa a często i termodynamiki. Poza wiedzą teoretyczną, potrzebna jest również praktyka, którą nabywa się wraz ze stażem pracy w danej branży. Do tego należałoby dodać, że osoba obsługująca urządzenia chłodnicze musi być wyposażona we właściwe narzędzia i przyrządy pomiarowe, umożliwiające właściwą diagnostykę. Nie można tutaj pominąć umiejętności organizacyjnych, które pozwolą na właściwe i szybkie zdiagnozowanie i wykrycie usterki. Jak wiemy, w przypadku usterek urządzeń chłodniczych, czas jest bardzo ważny. Przed przystąpieniem do diagnozowania uszkodzonego urządzenia chłodniczego musimy zdać sobie sprawę z pewnych ograniczeń, w ramach których urządzenie chłodnicze handlowe powinno pracować:

Rys. 2. Termometr elektroniczny

• Temperatura tłoczenia (rys. 2.) mierzona około 10 cm od sprężarki nie może być wyższa od 110°C. Wynika to z faktu, że temperatura tłoczenia na wylocie przegrzanych par jest około 10÷20°C wyższa od mierzonej przez nas temperatury (10 cm od sprężarki).
• Jest to bardzo ważne, gdyż temperatura rozpadu większości olejów jest zawarta pomiędzy 135 a 150°C. Rozpad oleju powoduje zaburzenia smarowania sprężarki i jej zatarcie.
• Aby zapewnić sprężarce długą żywotność, należy utrzymać temperaturę tłoczenia czynnika chłodniczego poniżej 110°C.

Jaka powinna być pierwsza czynność przed przystąpieniem do naprawy urządzenia chłodniczego?

Najlepszą metodą szybkiego zdiagnozowania urządzenia i prawidłowego określenia miejsca usterki jest przygotowanie sobie tzw. listy sprawdzającej. Lista ta określi podstawowe czynności, jakie musimy wykonać, aby prawidłowo i szybko zlokalizować miejsce awarii (tabela 1.). Pamiętajmy o bardzo ważnej rzeczy – wartości mierzone w tabeli 1. będą rożne dla rożnych czynników chłodniczych. Znając temperaturę otoczenia i używając tabeli Ciśnienie/Temperatura dla zastosowanego w urządzeniu czynnika chłodniczego, wyliczymy wartości zalecane dla analizowanego urządzenia chłodniczego. Następnie musimy odpowiedzieć na dwa następujące pytania:

Rys. 3. Przykładowy zestaw, oprawa zaworowa testo 570 do pomiaru parametrów pracy układu, fot. Testo

1. Co to jest przegrzanie par czynnika chłodniczego?

Przegrzanie jest mierzone ilością stopni Celsjusza, jaką mają pary czynnika chłodniczego ponad temperaturę par nasyconych przy określonym ciśnieniu. Aby wyliczyć przegrzanie par, musimy zmierzyć ciśnienie ssania (rys. 3. i 4.) i bazując na tablicy Ciśnienie/Temperatura (dla danego czynnika chłodniczego), zamienić je na temperaturę. Będzie to temperatura nasycenia par czynnika chłodniczego.

Rys. 4. Przykład połączeń w manometrze

W następnym kroku musimy pomierzyć aktualną temperaturę w punkcie pomiaru ciśnienia (biedzie ona zawsze wyższa od temperatury nasycenia par mierzonej przy użyciu manometru). Odejmując od temperatury aktualnej temperaturę nasycenia par czynnika chłodniczego, otrzymujemy wartość przegrzania par czynnika chłodniczego (rys. 5.). Znajomość przegrzania par pozwoli nam w następnym kroku określić, czy parownik jest właściwie zasilany czynnikiem chłodniczym. Właściwe przegrzanie par czynnika chłodniczego zależy od rodzaju czynnika chłodniczego jak i przeznaczenia i warunków pracy urządzenia chłodniczego. Mniejsze przegrzanie jest wymagane dla urządzeń mroźniczych (w granicach 2÷4°C), natomiast większe jest wymagane dla urządzeń chłodniczych (w granicach 5÷7°C).

Rys. 5. Pomiar przegrzania par czynnika chłodniczego

Jakie są przyczyny zbyt wysokiego przegrzania par czynnika chłodniczego? Główne przyczyny wysokiego przegrzania to:

• zbyt mała wydajność sprężarki chłodniczej lub agregatu skraplającego (rys. 6.),
• przewymiarowany parownik, za mała ilość czynnika chłodniczego w układzie,
• źle ustawione przegrzanie na elemencie rozprężnym lub za długa / za cienka rurka kapilarna,
• źle dobrany element rozprężny,
• wilgoć, brud i parafina blokujące przepływ czynnika chłodniczego przez element rozprężny lub filtro-osuszacz,
• niewłaściwie ulokowana końcówka rurki termostatycznego zaworu rozprężnego z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia,
• niewłaściwe ulokowanie czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego,
• niska temperatura skraplania.

Rys. 6 Typowy agregat skraplajacy

Jakie są powody zbyt małego przegrzania par czynnika chłodniczego? Przeciwieństwem do wysokiego przegrzania, jest zbyt małe przegrzanie par czynnika, czego powodem może być:

• przewymiarowana sprężarka,
• za mały parownik,
• źle ustawione przegrzanie na zaworze rozprężnym,
• źle dobrany element rozprężny (np. za krótka rurka kapilarna lub za duża jej średnica),
• niewłaściwie ulokowana rurka zewnętrznego wyrównania ciśnienia zaworu rozprężnego,
• zły przepływ powietrza przez parownik,
• niewłaściwa dystrybucja czynnika chłodniczego w parowniku,
• za małe obciążenie cieplne parownika,
• zalodzony parownik.

Rys. 7. Pomiar dochłodzenia ciekłego czynnika chłodniczego

2. Co to jest dochłodzenie czynnika chłodniczego?

Dochłodzenie czynnika chłodniczego określa parametry, o jakich ciekły czynnik chłodniczy opuszcza skraplacz. Jeżeli czynnik jest dochłodzony w skraplaczu, jego temperatura jest niższa od temperatury cieczy nasyconej pod danym ciśnieniem. Tak wiec, wartością dochłodzenia ciekłego czynnika jest różnica pomiędzy temperaturą nasycenia cieczy i aktualną temperaturą ciekłego czynnika (rys. 7.). Tak jak dla przegrzania, tak i dla dochłodzenia, jego wartość zależy głównie od zastosowanego czynnika chłodniczego i przeznaczenia urządzenia chłodniczego. Dochłodzenie ciekłego czynnika chłodniczego powinno zawierać się tak dla urządzeń mroźniczych jak i chłodniczych w granicach od 2 do 5°C.

Jakie są przyczyny zbyt małego dochłodzenia czynnika chłodniczego? Główne przyczyny zbyt niskiego dochłodzenia ciekłego czynnika chłodniczego to: zbyt

• mała ilość czynnika w systemie chłodniczym,
• zbyt mała sprężarka,
• przewężenie lub załamanie przewodów tłocznych systemu chłodniczego (tak za sprężarką jak i za skraplaczem),
• zbyt małe masowe natężenie przepływu powietrza przez skraplacz (zbyt mały wentylator skraplacza lub zabrudzony skraplacz),
• zablokowany przepływ czynnika chłodniczego przez filtroosuszacz.

Jakie są powody zbyt dużego dochłodzenia czynnika chłodniczego? Może się zdarzyć przypadek, że dochłodzenie ciekłego czynnika jest zbyt duże. Powodem tego może być:

• przewymiarowany skraplacz,
• przewymiarowana sprężarka,
• zbyt duża ilość czynnika w systemie chłodniczym.

Bazując na informacjach zawartych w tabeli 1. i 2., możemy przystąpić do analizy układu chłodniczego.

Jakie inne parametry pracy układu chłodniczego powinniśmy zmierzyć?

(...)

Jakie są objawy pracy instalacji elektrycznej i sprężarki?

(...)

Dlaczego temperatura tłoczenia czynnika chłodniczego przez sprężarkę jest ważnym wskaźnikiem pracy instalacji chłodniczej?

(...)

Co jest powodem wyżej wymienionych objawów?

(...)

Co powoduje oszronienie przewodu ssącego sprężarki hermetycznej lub zaworu ssącego sprężarki półhermetycznej?

(...)

Jak postąpić w przypadku zidentyfikowania awarii sprężarki?

(...)

Jakie czynności muszą być wykonane przed demontażem sprężarki?

• musimy usunąć z układu chłodniczego cały czynnik chłodniczy (rys. 12.) do wcześniej przygotowanej specjalnej butli. Czynnik ten nie może być powtórnie użyty;
• musimy odlutować przewody rurowe (przewód ssący i przewód tłoczny) od sprężarki (rys. 13.). Aby uniknąć tworzenia się wewnątrz rur miedzianych tlenków miedzi, powinniśmy w czasie procesu odlutowywania sprężarki, przedmuchiwać układ chłodniczy neutralnym gazem, najlepiej azotem (rys. 14.); następnie możemy
• przystąpić do usunięcia sprężarki z układu chłodniczego. Usuwając sprężarkę z układu chłodniczego, musimy to robić bardzo ostrożnie, gdyż resztki czynnika chłodniczego rozpuszczone w oleju mogą zawierać w sobie bardzo agresywne kwasy – kwas chlorowodorowy i kwas fl uorowodorowy;
• jeżeli przewód ssący i przewód tłoczny układu są chłodne, musimy zabezpieczyć je przed napływem wilgoci z otoczenia jak i przed zanieczyszczeniem mechanicznym.

(...)

Jaki jest wpływ wilgoci w układzie chłodniczym na jego pracę?

(...)

Z czym woda zawarta w układzie chłodniczym może wchodzić w reakcje?

(...)

Jaki jest inny negatywny wpływ wilgoci w układzie chłodniczym?

(...)

Jak wyeliminować wilgoć z układu chłodniczego?

(...)

Jak dobrać właściwy filtro-osuszacz?

Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta i łatwa. Chcę zaznaczyć, że cały czas omawiamy układ chłodniczy naładowany czynnikiem chłodniczym z grupy HFC i olejem POE. Pamiętajmy o tym przy doborze filtro-osuszacza. Filtro-osuszacz wykonany z sita molekularnego zapewni nam bardzo dobre usuniecie wilgoci z układu chłodniczego. Ten typ filtro-osuszacza pod względem pochłaniania wilgoci jest dużo korzystniejszy od filtro-osuszacza wykonanego z tlenku glinu. Dobierając filtro-osuszacz, pamiętajmy, że powinien on być wystarczająco duży, aby w razie dostania się do układu chłodniczego wilgoci, cała jej ilość została pochłonięta. Z drugiej jednak strony, jeżeli mamy filtro-osuszacz wykonany z sita molekularnego, musimy pamiętać, że nie usunie nam on z układu kwasów. Dobierając filtro-osuszacz (dla oleju POE), musimy również zdać sobie sprawę z faktu, że filtro-osuszacz wykonany z tlenku glinu pochłonie nam dużo mniej wilgoci, gdyż tlenek glinu bardzo łatwo pochłania POE olej i ewentualne kwasy pozostałe w układzie chłodniczym. Wynika to z budowy molekularnej oleju POE. Jak dotąd, producenci urządzeń chłodniczych nie są w 100% zdecydowani, który typ filtro-osuszacza jest lepszy i rekomendują oni filtro-osuszacze, bazując na własnych badaniach. W związku z powyższym, zalecałbym, przy wymianie filtro-osuszacza skontaktować się z producentem urządzenia, co do jego doboru.

Rys. 18. Przykład jak nie należy postępować przy wymianie filtro-osuszacza

Zalecenia

Jak w każdym przypadku naprawy uszkodzonych urządzeń, tak i w przypadku usuwania usterek instalacji chłodniczej, powinniśmy w pierwszej kolejności, być wyposażeni we właściwe narzędzia. Po drugie, powinniśmy podejść do procesu naprawy instalacji chłodniczej w sposób bardzo usystematyzowany, co zdecydowanie skróci proces przywrócenia instalacji chłodniczej do pełnej sprawności. Po trzecie, pamiętajmy, że producent urządzenia chłodniczego wyposażył je we właściwe elementy, które zapewniają urządzeniu chłodniczemu sprawne i długotrwale działanie. W czasie procesu naprawy instalacji chłodniczej, nie starajmy się poprawić i zmienić elementów układu chłodniczego. Najważniejszym zadaniem osoby usuwającej usterkę, jest jej szybka lokalizacja i jej usuniecie.

Na zakończenie tej części, chcę pokazać Państwu, jak niektórzy starają się „usprawnić” swoją pracę (rys. 18.), poprzez zespawanie dwóch osuszaczy, zamiast zainstalowanie filtro-osuszcza o właściwych wymiarach. Przypadek ten miał miejsce przy naprawie instalacji klimatyzacyjnej ze sprężarką firmy Bristol (czynnik R22). Unikajmy takich przypadków.

Część 2. W kolejnym wydaniu

Andrzej WESOŁOWSKI
były pracownik Carrier, York i Embraco, USA

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 08/2013