Już na początku naszego cyklu mówiliśmy o linii olejowej. Czas powiedzieć coś więcej. Co to jest linia olejowa? Najprościej jest to ta część instalacji, w której głównym medium jest właśnie olej. To jest proste. Najprostsza linia olejowa? Tu odpowiedź już nie jest taka łatwa. Dlaczego? Bo nasuwają się dwie odpowiedzi. Jakie? Po kolei. Zacznijmy od tego, kiedy linia olejowa jest wymagana. 

Linia olejowa wymagana jest zawsze wtedy, gdy nasz układ składa się z co najmniej dwóch sprężarek. Zalecana jest, gdy długość instalacji jest znaczna oraz w przypadku, gdy mamy co najmniej dwa parowniki lub, co rzadziej bywa, co najmniej dwa skraplacze. Dlaczego?

Jak już mówiliśmy, olej wraca z instalacji do sprężarki – zawsze wraca do sprężarki, która pracuje. W trakcie postoju, mimo spadku linii ssawnej w kierunku sprężarki, nie powinien do niej wrócić. Powinien zatrzymać się na pułapkach olejowych i syfonach przed sprężarką. Dopiero po jej włączeniu powinien zostać zassany w sposób kontrolowany. W przypadku jednej sprężarki sprawa jest prosta. To co ona wypluje, musi do niej wrócić. A jak mamy dwie sprężarki? No, to już nie jest takie proste. Gdy pracuje sprężarka nr 1., olej z niej jest razem z czynnikiem tłoczony do instalacji. Jakaś część oleju trafi a do instalacji. Załącza się w tym momencie sprężarka nr 2. Ilość oleju trafi ająca do instalacji zwiększa się, ale po stronie wysokiej. Na ssaniu mamy olej tylko z pierwszej sprężarki, ale wraca on teraz do sprężarki nr 1. i nr 2 – czyli sprężarka nr 1. ma coraz mniej oleju, a sprężarka nr 2. coraz więcej. Wyłącza się sprężarka nr 1. Cały olej, który przed chwilą wypluwały razem sprężarka nr 1. i nr 2. powraca teraz do sprężarki nr 2. Jest bardzo duża szansa, że zaraz ten proces się zmieni, ale też może się powtórzyć. W jego efekcie może dojść do sytuacji, gdy jedna sprężarka będzie miała zbyt niski stan oleju, a druga zbyt wysoki. Może to być niebezpieczne dla każdej z nich. Co zrobić?

Wyrównanie oleju

Najprostszym rozwiązaniem jest wykonać wyrównanie oleju między miskami olejowymi sprężarek (schemat na rys. 9.). Niezależnie od tego, która sprężarka pracuje, a która stoi, a także niezależnie do której sprężarki wraca olej i w jakiej ilości, poziom oleju w obu sprężarkach jest zawsze taki sam.

Rys. 9. Wyrównanie oleju między sprężarkami

Wyrównanie zawsze wykonuje się poniżej poziomu minimalnego oleju w sprężarce lub na równi z nim, jak to zresztą widać na zdjęciu (rys. 10.).

Rys. 10. Wykonanie wyrównania oleju między sprężarkami

Należy również zwrócić uwagę, by nie tylko poziom oleju się wyrównywał, ale i ciśnienie czynnika w miskach olejowych sprężarek. Najczęściej ciśnienie wyrównuje się przez kolektor ssawny, jednak w przypadku, gdy między kolektorem a sprężarką mamy dodatkowe elementy automatyki, należy wyrównanie ciśnień wykonać dodatkowo – nawet w przypadku, gdy są to elementy, które nie powinny stanowić problemu, jak np. fi ltry ssawne. Jednak różny stopień ich zabrudzenia będzie wpływał na różnice ciśnień na ssaniu poszczególnych sprężarek, a sprężarka mająca niższe ciśnienie na ssaniu będzie miała wyższy poziom oleju. Sprężarka o wyższym ciśnieniu ssania może wręcz przepchnąć olej do sprężarki o niższym ciśnieniu ssania. Wyrównanie wtedy, zamiast ustabilizować poziom oleju na takim samym poziomie we wszystkich sprężarkach, spowoduje, że poziom oleju będzie różny. Często, jak to widzimy na choćby rys. 10., na ssaniu nie montuje się zaworów rotalock dla każdej sprężarki niezależnie, ale jeden wspólny przed kolektorem ssawnym. Pozwala to na wyrównanie ciśnienia na ssaniu każdej z nich. Czasem wyrównanie oleju ma średnicę na tyle dużą, by wyrównanie ciśnień na ssaniu sprężarek również odbywało się za pomocą wyrównania olejowego. W takim przypadku część przekroju wyrównania oleju musi być nad poziomem maksymalnym oleju. Przekrój takiego wyrównania też musi być odpowiednio większy. Jak dla wyrównania poniżej poziomu oleju wystarczy rurka o średnicy 10 mm, a czasem nawet 6 mm, tak w przypadku wyrównania oleju pełniącego równocześnie funkcję wyrównania ciśnień ssania na sprężarkach, średnica wyrównania powinna wynosić co najmniej 28 mm. Wyrównanie między sprężarkami jest jedną z dwóch najprostszych linii olejowych. A co z drugą?

W układzie z jednym skraplaczem i jednym parownikiem czynnik chłodniczy i olej cały czas przepływają przez oba wymienniki. Pomijając błędy instalacji, olej cały czas wraca w sposób kontrolowany do sprężarki. Jednak w przypadku, gdy zamiast jednego parownika mamy co najmniej dwa, nie ma już takiej pewności. W danym momencie jeden z parowników może zostać wyłączony. Czynnik z takiego wymiennika i tak zostanie odessany. Wyłączenie danego parownika odbywa się w końcu przez zamknięcie elektrozaworu przed parownikiem. Od elektrozaworu aż do sprężarki cały czynnik zostanie odessany aż do ciśnienia ssania. Jedynie na odcinku od kolektora cieczowego do elektrozaworu będzie zalegał ciekły czynnik, ale jego ilość nie będzie znacząca dla całego układu.

A co z olejem?Większość oleju zostanie odessana razem z czynnikiem, ale nie wszystko. Część oleju w trakcie procesu odsysania odseparuje się od czynnika i pozostanie w parowniku oraz rurociągach między elektrozaworem a sprężarką. Nawet przy prawidłowo wykonanej instalacji nie unikniemy tego problemu. Im dłuższa instalacja, tym problem się będzie nasilał. Mało tego. Przy długich instalacjach ten problem będzie pojawiał się nawet w przypadku jednego parownika. Sprężarka nie powinna wyłączać się razem z elektrozaworem, lecz dopiero po odessaniu czynnika z parownika i ssania. Zapobiega to skraplaniu i zaleganiu ciekłego czynnika na ssaniu sprężarki, który mógłby ją uszkodzić przy ponownym załączeniu.

Odolejacz

W powyższy sposób zabezpieczamy sprężarkę przed zalaniem ciekłym czynnikiem, ale równocześnie zwiększamy ryzyko, że w sprężarce zabraknie oleju. Co zrobić? Wstawić odolejacz. A dokładniej powiedziawszy wstawić odolejacz wraz z zaworem zwrotnym. Po co zawór zwrotny? Zaraz powiemy. Najpierw odolejacz.

Wstawienie odolejacza za sprężarką pozwoli nam na odseparowanie oleju od czynnika. Czynnik z odolejacza idzie na skraplacz i resztę instalacji. Oczywiście, niewielka ilość oleju razem z nim. Jednak większość oleju nie krąży już po całej instalacji, lecz wraca z odolejacza bezpośrednio do sprężarki lub na korektor ssawny, jak to widać na schemacie na rys. 11.

Rys. 11. Sprężarka z odolejaczem, powrót oleju na karter sprężarki

O czym należy pamiętać? Przede wszystkim o tym, że część oleju i tak jest w całej instalacji. Należy instalację wykonać dokładnie tak samo, jakby nie było odolejacza – wszystkie spadki, syfony czy pułapki olejowe. Jeśli tego nie zrobimy, olej i tak się będzie gromadził w instalacji i może w sposób niekontrolowany wrócić do sprężarki. Może też nie wrócić w ogóle. Tylko mamy dużo więcej czasu zanim to nastąpi. Odolejacz działa z określoną skutecznością. Jeśli jest to 99%, to znaczy, że tylko 1% oleju idzie w układ, a reszta wraca do sprężarki. Minie więc 100 razy więcej czasu, zanim nastąpi sytuacja ekstremalna. Równocześnie mamy 100 razy więcej czasu, by mimo niekorzystnego rozkładu oleju w układzie, sytuacja okresowo się stabilizowała i olej powracał do sprężarki.

Ile oleju będzie znajdowało się w instalacji? Będzie go mniej niż w przypadku instalacji bez odolejacza. Będzie go głównie mniej w samym czynniku chłodniczym, a zatem będzie miał też mniejszą tendencję do oddzielania się z tego czynnika. Jednak w pewnych miejscach instalacji, podatnych na odkładanie się oleju, ilość oleju odkładającego się praktycznie będzie taka sama. Czas, w jakim będzie się odkładał, będzie jednakże znacznie dłuższy. Już mówiliśmy, że jeśli 1% oleju płynie z czynnikiem, to tylko z tego powodu mamy 100 razy większy czas na odkładanie oleju. Jeśli odkładanie oleju w danym miejscy wynika ze specyfi cznych sytuacji, np. jest związane z mniejszym obciążeniem czy też wyłączeniem któregoś parownika, dana sytuacja musi nieprzerwanie trwać 100 razy dłużej, by olej mógł się odłożyć.

Ale to nie wszystko. Skoro oleju jest mniej w czynniku chłodniczym, będzie on miał mniejszą tendencję do wytrącania się z czynnika chłodniczego, a to również znacząco wydłuży czas osadzania się oleju w instalacji. Pamiętajmy, że gdy instalacja pracuje pod pełnym obciążeniem, większość oleju wraca do sprężarek.

Zamontowanie odolejacza powoduje, że większość oleju krąży w krótkim obiegu. Sprężarka – odolejacz – rurka olejowa z odolejacza do kolektora ssawnego lub bezpośrednio do sprężarki. Właściwie dwa elementy: odolejacz i rurka powrotu oleju. Bardzo prosty układ. I jest to ta druga linia olejowa, którą należy uznać za najprostszą.

Co jest prostsze: wyrównanie czy odolejacz z linią olejową do sprężarki? Dla układów wielosprężarkowych wyrównanie, a dla układów wieloparownikowych odolejacz. A dla układów wielosprężarkowych i wieloparownikowych? Wtedy musimy co najmniej połączyć oba rozwiązania, ale o tym za chwilę. Wróćmy jeszcze tylko do układów z co najmniej dwoma skraplaczami. Co do linii olejowej, montaż odolejacza jest równie zalecany, co dla układów z co najmniej dwoma parownikami. Ale dlaczego? Czynnik chłodniczy w tego typu układach płynie albo przez jeden skraplacz, albo przez dwa. Gdy płynie przez jeden ze skraplaczy, drugi jest na obejściu. W przypadku wyłączonego parownika, czynnik chłodniczy jest z niego odsysany. W przypadku skraplacza nie ma takiej możliwości. Odpowiednie rozwiązania w układzie sterowania i automatyki wprawdzie pozwalają zredukować ilość czynnika w skraplaczu, jednak i tak czynnik pozostanie w odłączonym skraplaczu, a razem z nim olej. Często spora część czynnika chłodniczego pozostanie w stanie skroplonym, szczególnie, gdy zastosujemy standardowe metody sterowania, a w ciekłym czynniku będzie też olej – i to w niemałej ilości. Zastosowanie odolejacza spowoduje, że sam czynnik będzie zawierał mniej oleju w swojej objętości, a więc i mniej oleju będzie w ciekłym czynniku w odłączonym skraplaczu. Dzięki temu unikniemy ryzyka, że odłączając jeden ze skraplaczy odetniemy z obiegu instalacji znaczną część oleju.

Zawór zwrotny

(...)

Jak zbudowany jest odolejacz?

(...)

Dobór odolejacza

(...)

Wyrównanie oleju w układach z wieloma sprężarkami

Jak ma jednak wyglądać linia olejowa dla układów z wieloma parownikami i wieloma sprężarkami? Co zrobić, gdy instalacja jest na tyle rozległa i/lub pojemna, że istnieje ryzyko, że w pewnych momentach, mimo zastosowania odolejacza, może zabraknąć oleju w obiegu linii olejowej? Dolać oleju do instalacji? dobre rozwiązanie, ale… jak ten olej wróci, to czy nie będzie go za dużo? Ano będzie… Jak to więc wszystko połączyć? Dwa najprostsze rozwiązania już znamy, czas na kolejne.

Układ jedno sprężarkowy mamy już omówiony. Odolejacz i powrót oleju na ssanie sprężarki lub do karteru sprężarki, jak to widzimy na schemacie na rys. 11. A jak mamy więcej sprężarek? Wyrównanie oleju już omówiliśmy. Ale co z obiegiem oleju? Czy też nie byłoby wskazane, by też większość oleju nie krążyła po całej instalacji? Jak najbardziej wskazane. Więc łączymy te dwa rozwiązania w jedno. Dokładamy odolejacz i mamy prostą linię olejową dla układu wielosprężarkowego, jak to widzimy na schemacie na rys. 17. Pojawia się w tym momencie pytanie – ile odolejaczy?

Rys. 17. Linia olejowa dla układu wielosprężarkowego – 2 x sprężarka + odolejacz + wyrównanie oleju

Możemy zastosować jeden odolejacz centralny, jak to mamy na rysunku 17. Za każdą sprężarką powinniśmy zamontować zawór zwrotny. Zabezpiecza nam to sprężarki przed wysokim ciśnieniem wywołanym pracą pozostałych sprężarek, gdy dana sprężarka nie pracuje. Jest jeszcze jedna funkcja tych zaworów. Jeśli któraś ze sprężarek będzie miała nieszczelność wewnętrzną, np. płytki zaworowe nie do końca przylegające i zamykające się, to w trakcie jej postoju część czynnika tłoczonego przez pozostałe pracujące sprężarki wracać będzie na ssanie. Obniża to efektywność układu. Zawór zwrotny za każdą ze sprężarek eliminuje ten problem. Nawet, jeśli sprężarka będzie przepuszczać czynnik, to właśnie zawór zwrotny to wyeliminuje. Wiadomo, przy nowej sprężarce to nie stanowi problemu, ale po kilku latach eksploatacji, szczególnie gdy dochodziło w tym czasie do np. zalewania sprężarki ciekłym czynnikiem, takie nieszczelności mogą się pojawić. Za zaworami zwrotnymi montujemy kolektor wysokiego ciśnienia, a następnie odolejacz centralny z zaworem zwrotnym. Powrót oleju z odolejacza kierujemy na kolektor ssawny. Między sprężarkami montujemy wyrównanie oleju. Przy tym rozwiązaniu nie ma znaczenia, czy zastosujemy odolejacz z zaworem pływakowym, czy też z kapilarnym powrotem oleju.

Drugim rozwiązaniem jest zastosowanie do każdej sprężarki oddzielnego odolejacza, jak to widać na schemacie na rys. 18. W tym przypadku odolejacz montujemy zaraz za sprężarką, a zawór zwrotny dopiero za odolejaczem. Tym sposobem jeden zawór zwrotny spełnia dwa zadania: zabezpiecza sprężarkę przed wysokim ciśnieniem oraz zabezpiecza odolejacz przed cofnięciem się ciekłego czynnika. Powrót oleju z każdego z odolejaczy najlepiej podłączyć pod miskę olejową każdej ze sprężarek oddzielnie. Pozwoli to na uzupełnianie oleju w pierwszej kolejności do sprężarki, z której ten olej pochodzi. Oczywiście między sprężarkami należy wykonać wyrównanie. W tym przypadku również nie ma znaczenia, czy zastosujemy odolejacz z zaworem pływakowym, czy też z kapilarnym powrotem oleju. Każde z tych rozwiązań spełni swoje zadanie.

Rys. 18. Układ dwóch sprężarek z dwoma oddzielnymi odolejaczami + wyrównanie oleju

Jakie są wady tych dwóch rozwiązań? Dokładnie takie same, jak w przypadku samego wyrównania oleju. Nie mamy żadnej kontroli poziomu oleju w sprężarkach. Wiemy tylko, że w każdej z nich poziom powinien być taki sam. Olej będzie powracał do sprężarek, ale tylko w przypadku, gdy ten olej zostanie wyłapany przez odolejacz, lub gdy wróci z instalacji. Gdy go zabraknie, gdy utknie gdzieś w instalacji, nie będziemy mieli jak uzupełnić oleju, a sprężarki, mimo linii olejowej, mogą się zatrzeć. Jak się zabezpieczyć? – o tym w kolejnej części naszego cyklu.

 Bartosz NOWACKI – PPHU ReBaNo, Ekspert
z ramienia Krajowej Izby Gospodarczej
Chłodnictwa i Klimatyzacji oraz Rzeczoznawca
z ramienia Krajowej Izby Rzeczoznawców
Chłodnictwa, Klimatyzacji i Pomp Ciepła