W pierwszej części artykułu (CH&K 1-2/2012 str. 54) omówiono najczęściej stosowane czynniki chłodnicze oraz opisano zjawisko obiegu oleju w instalacjach chłodniczych.

W tej części zaprezentuję dalszy ciąg problematyki z awariami sprężarek chłodniczych pod kątem braku oleju do smarowania ruchomych części oraz po spaleniu się silnika. Omówię również układy jedno- i wielosprężarkowe oraz wyrównanie poziomu oleju.

Rys. 1. Poprawnie wytyczony rurociąg ssawny

Układy chłodnicze jednosprężarkowe
Jak powszechnie wiadomo poprawnie zaprojektowana i wykonana instalacja chłodnicza daje pewność długofalowej bezawaryjności pracy urządzenia chłodniczego. I tak dla nowego obiegu z pojedynczą sprężarką nie ma problemu, o ile zachowa się podstawowe wytyczne dla rurociągów. Na rysunku 1. przedstawione zostały zalecenia odnoszące się do instalacji rurociągu ssawnego sugerowane przez firmę Danfoss [4].

Jeśli skraplacz jest usytuowany powyżej sprężarki, konieczne jest zamontowanie syfonu w celu zabezpieczenia powrotu oleju do karteru sprężarki przy postoju urządzenia. Eliminuje to również zassanie ciekłego czynnika przy starcie sprężarki. Na rysunku 2. pokazane jest przykładowe rozwiązanie rurociągu tłocznego.

W większości instalacji ilość oleju, jaką jest napełniona sprężarka jest wystarczająca. Jednak gdy: długość rurociągów przekracza 20 m, znajduje się odolejacz lub jest zamontowanych kilka syfonów, niezbędne jest sprawdzenie poziomu oleju i ewentualne dolanie go do instalacji. Zwykle ilość dolanego oleju nie przekracza 2% napełnienia czynnikiem (nie dotyczy to oleju w odolejaczu, syfonach itp.). Jeśli taka ilość jest dolana, a poziom oleju w sprężarce nadal spada, oznacza to, że powrót oleju z instalacji jest niewystarczający. W instalacjach z kilkoma parowaczami lub skraplaczami sugerowane jest zastosowanie odolejacza. Zgodnie z prawidłową procedurą monterską sprężarkę (agregat skraplający) powinniśmy zamontować na samym końcu. Aby zapobiec przedostaniu się powietrza oraz wykroplenia wilgoci zawartej w powietrzu, należy przedmuchać instalację azotem lub dwutlenkiem węgla. Następnie należy wykonać próbę ciśnieniową gazem obojętnym np. azotem. Prawidłową próbę ciśnieniową należy wykonać, pozostawiając azot pod ciśnieniem na 24 godziny.

Zanieczyszczenia w układzie to jeden z głównych czynników wpływających na obniżenie niezawodności układu i skrócenie czasu eksploatacji sprężarki. Dlatego ważne jest, aby zachować czystość instalacji w czasie montażu. Zanieczyszczenia układu to zazwyczaj:
• tlenki powstałe przy lutowaniu lub spawaniu,
• opiłki i fragmenty pochodzące z usuwania pozostałości z zakończeń rur,
• topnik,
• wilgoć i powietrze.

Rys. 3. Podłączenie butli z gazem obojętnym

Należy używać tylko czystych i osuszonych rur miedzianych przeznaczonych do instalacji chłodniczych, a do lutowania stopu srebra. Należy oczyścić każdą część przed lutowaniem, a dodatkowo można jeszcze przedmuchać azotem lub CO₂ lutowaną rurę (o ile nie zabezpieczyło się końców rur przed wykropleniem wilgoci na wewnętrznych ściankach) w celu uniknięcia powstawania tlenków. Jeśli stosowany jest topnik zachować szczególną uwagę na zachowanie szczelności rurociągu. Po zakończeniu i napełnieniu instalacji nie należy w niej wiercić otworów (np. do zaworu Schrädera), ponieważ powstałe w ten sposób opiłki nie mogą być usunięte z układu. Ostrożnie, zgodnie z instrukcją, wykonać lutowanie, badanie szczelności, próby ciśnieniowe i usunięcie wilgoci.

Gdy instalacja nie pracuje, a ciśnienia są wyrównane, czynnik będzie się skraplał w najzimniejszej części układu. Sprężarka także może być najzimniejszym elementem układu np. umieszczona na zewnątrz przy niskiej temperaturze otoczenia. Po pewnym czasie cały ładunek czynnika może ulec skropleniu w karterze sprężarki, a duża jego ilość rozpuści się w oleju, aż do jego nasycenia. Proces ten będzie zachodził szybciej, jeśli inne elementy układu będą umieszczone na wyższym poziomie niż sprężarka. W momencie uruchomienia sprężarki ciśnienie w skrzyni korbowej gwałtownie spada. Przy niskim ciśnieniu mniejsza jest rozpuszczalność czynnika w oleju, następuje więc jego gwałtowne odparowanie z całej objętości oleju, które powoduje wrażenie wrzenia oleju i powstanie dużej ilości piany.

Negatywnymi efektami przemieszczania się czynnika do sprężarki są:
• powstanie roztworu czynnika i oleju,
• piana olejowa może być porwana przez tłoczony gaz i usunięta ze sprężarki, a w skrajnych przypadkach może to spowodować uderzenie hydrauliczne olejem,
• w wyjątkowych przypadkach przy dużej ilości czynnika w sprężarce może nastąpić uderzenie cieczowe, co spowoduje uszkodzenie tłoków i ewentualnie korbowodów.

Rys. 5. Przykładowy tandem ze statycznym wyrównaniem oleju

Wilgoć utrudnia prawidłowe funkcjonowanie sprężarki i całej instalacji chłodniczej. Powietrze i wilgoć obniżają trwałość i podnoszą ciśnienie skraplania. Powodują też podwyższenie temperatury na tłoczeniu, co może spowodować pogorszenie własności smarnych oleju. Powietrze i wilgoć podnoszą ryzyko powstania kwasów, które mogą prowadzić do uszkodzenia elektrycznego i mechanicznego sprężarki oraz do postawania zjawiska platerowania (utleniania) części sprężarki miedzią z rurociągów.

Powszechnie stosowaną metodą unikania tych problemów jest odessanie powietrza i pary wodnej w sposób opisany poniżej:
1. Jeśli to możliwe (zastosowano zawory) odizolować sprężarkę od układu.
2. Po sprawdzeniu szczelności odpompować układ do 500 mikronów (jednostka imperialna [0,67 mBar]. Używać dwustopniowej pompy próżniowej o wydajności odpowiedniej do objętości układu. Zaleca się stosowanie dużych rozmiarów przyłączy serwisowych a nie zaworów Schroedera, które powodują duże spadki ciśnienia.
3. Po osiągnięciu próżni 500 mikronów odciąć układ od pompy próżniowej. Odczekać 30 min., w czasie których ciśnienie nie powinno wzrosnąć. Jeśli ciśnienie rośnie gwałtownie układ nie jest szczelny. Musi być wykonane ponowne badanie szczelności i odpompowanie od początku. Jeśli wzrost ciśnienia jest powolny, oznacza to wilgoć w układzie. W tym przypadku należy powrócić do drugiego kroku.
4. Podłączyć sprężarkę do układu przez otwarcie zaworów serwisowych. Powtórzyć kroki 2 i 3.
5. Zrobić lekkie nadciśnienie azotem lub docelowym czynnikiem. Powtórzyć punkty 2 i 3 dla całego układu. Przy uruchomieniu wilgotność może być na poziomie 100 ppm (ppm – części na milion). W czasie pracy filtr osuszacz musi ją zredukować do poziomu poniżej 20 ppm.

Uwaga: Nie wolno używać megaomomierza (omomierza indukcyjnego) ani zasilać sprężarki, gdy jest w niej próżnia, gdyż może to spowodować uszkodzenie uzwojeń silnika. Nigdy nie należy uruchamiać sprężarki pod próżnią, gdyż może to spowodować spalenie uzwojeń silnika sprężarki.

Napełnianie instalacji czynnikami zeotropowymi i bliskoazeotropowymi takimi jak R407C i R404A musi odbywać się zawsze cieczą. Pierwsza porcja czynnika powinna być wtłoczona przy zatrzymanej sprężarce i zamkniętych zaworach serwisowych. Ilość czynnika, którą napełnimy w tym etapie powinna być maksymalnie zbliżona do ilości nominalnej. Potem uzupełniać czynnik cieczą na stronę ssawną bardzo wolno przy pracującej sprężarce. Ilość czynnika powinna być odpowiednia zarówno dla okresu letniego jak i zimowego. Przy napełnianiu czynnikiem w instalacjach z zaworem elektromagnetycznym na linii cieczowej, przed uruchomieniem sprężarki należy podnieść ciśnienie (z próżni) po stronie ssawnej.

Poziom oleju w sprężarce musi być sprawdzony przed uruchomieniem (od 0,25 do 0,75 poziomu wziernika oleju). Następna kontrola poziomu powinna nastąpić po 2 godzinach pracy instalacji w nominalnych warunkach.

Wykonując wszystkie powyższe czynności, możemy być pewni, ze instalacja chłodnicza jest prawidłowo wykonana i z pewnością będzie pracować prawidłowo przez długie lata.

Układy chłodnicze wielosprężarkowe [6] (...)

Sposoby wyrównania poziomu oleju [6], [7]
Układ statyczny [6] (...)

Układ dynamiczny [6] (...)

Zasada działania układu dynamicznego wyrównania oleju w układach tandemowych (...)

Rys. 8. Idea dynamicznego wyrównania oleju

Podsumowanie
W trzeciej części artykułu opiszę uszkodzenia elektryczne sprężarki związane ze spaleniem się silnika elektrycznego oraz przedstawię wytyczne, co zrobić, jeżeli już dojdzie do takiej usterki. Zajmę się także ustaleniem wystąpienia oraz neutralizacją kwasów wydzielonych podczas spalenia się z użyciem środków RECTROSEAL® ACID-DETECTOR i ACID-AWAY.

LITERATURA:
[1] L. CANTEK, M. BIAŁAS: Sprężarki chłodnicze. Wydawnictwo PG. Gdańsk, 2003 r.
[2] COOLPACK. Technical University of Denmark 2000 r.
[3] Z. BONCA, D. BUTRYMOWICZ, W. TARGAŃSKI, T. HAJDUK: Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. IPPU MASTA. Gdańsk, 2009 r.
[4] Praca zbiorowa: Poradnik Chłodnictwa. WNT. Warszawa, 1968 r.
[5] Danfoss. Sprężarki tłokowe Maneurope MTZ. Dobór i zastosowanie. 2006 r.
[6] H. J. ULLRICH: Poradnik Chłodnictwa. T.2 wyd. I. IPPU MASTA. 1999 r.
[7] Danfoss. Sprężarki spiralne Performer w zastosowaniach wielosprężarkowych. Dobór i zastosowanie. 2005 r.

Sławomir NOWAK