Компрессор холодильной машины — единственная точка в контуре, где масло находится постоянно и выполняет свою функцию: смазывает трущиеся пары, уплотняет поршневые кольца, отводит тепло от подшипников. Но часть масла неизбежно уходит из картера вместе с хладагентом — захватывается потоком пара при каждом рабочем ходе и разносится по всей трассе.

В испарителе — самой холодной точке системы — концентрация масла в жидком хладагенте максимальна. На вертикальных восходящих участках всасывающего трубопровода масло, более вязкое и тяжёлое, чем пар, стремится стечь вниз под действием гравитации. Если скорость газового потока недостаточна для его захвата и подъёма, масло накапливается в нижних точках трубы.

Последствия нарастающего накопления масла в трассах:

Уровень масла в картере компрессора постепенно падает — смотровое стекло сигнализирует убылью
Масляная плёнка на теплообменной поверхности испарителя снижает коэффициент теплопередачи
Замасленный испаритель снижает холодопроизводительность системы
Масляное голодание подшипников ускоряет износ и в итоге приводит к задиру

Маслоподъёмные петли решают именно эту задачу: создают условия, при которых масло гарантированно возвращается в компрессор даже при минимальной производительности системы.

Frostsystems выполняет замену масла в компрессоре в Москве и МО по регламенту производителя — слив отработанного масла, промывка масляного контура, заправка свежим полиэфирным или алкилбензольным маслом рекомендованной вязкости с последующей проверкой давления и составлением акта выполненных работ.

Как масло перемещается по контуру

В нормально спроектированной системе масло не накапливается, а непрерывно циркулирует вместе с хладагентом. Механизм разный для разных участков трассы.

Горизонтальные участки. Масло движется в нижней части трубы в виде плёнки или капель. При уклоне трубы в нужном направлении (1% — 12 мм на 1 м) масло стекает самотёком. При отсутствии уклона или при уклоне в неверную сторону масло зависает в горизонтальных застойных зонах.
Вертикальные нисходящие участки. Масло стекает вниз под действием гравитации — возврат обеспечен при любой скорости газа.
Вертикальные восходящие участки. Масло движется вверх только за счёт захвата газовым потоком — силы трения и аэродинамического увлечения. Это возможно только при скорости газа выше определённого минимума. Если скорость ниже критической — масло течёт вниз навстречу газу и накапливается у основания стояка.

Принцип работы маслоподъёмной петли

Маслоподъёмная петля — U-образный изгиб трубы, установленный у основания каждого вертикального восходящего участка всасывающего трубопровода.

Механизм работы основан на эффекте самоочистки:

Масло, стекающее по стояку вниз (или поступающее из горизонтального участка), накапливается в нижней части петли
Образовавшийся масляный пробой уменьшает эффективное сечение трубы
Скорость газа в суженном сечении возрастает выше минимально необходимой для подъёма масла
Масляная пробка подхватывается ускоренным газовым потоком и выносится вверх
Цикл повторяется

Ключевое условие — размер петли должен быть минимальным: чем меньше объём петли, тем меньше масла требуется для создания пробки и тем меньше масла «хранится» вне компрессора. Большая петля — это масло, которое надолго задерживается в трассе.

Без петли масло накапливается в нижней точке стояка неограниченно, пробка становится слишком тяжёлой, газ её обходит — возврата масла нет.

Минимальные скорости газа для возврата масла

Минимальная скорость зависит от типа участка, диаметра трубы и температуры испарения:

Низкая температура испарения увеличивает минимально необходимую скорость по двум причинам: плотность пара хладагента снижается (разреженный пар хуже захватывает масло), а вязкость масла при низкой температуре возрастает (масло труднее сдвинуть).

Принципиально важно: диаметр стояка рассчитывается по скорости при минимальной производительности системы, а не при номинальной. Именно при малой нагрузке скорость газа наиболее низкая и риск масляного голодания максимален.

Где устанавливаются маслоподъёмные петли

Обязательные точки установки:

У основания каждого вертикального восходящего участка всасывающего трубопровода. Если трасса поднимается на любую высоту — петля у начала подъёма обязательна. Нет исключений для «небольшой» высоты подъёма.
Через каждые 6–7 м при высоте стояка более 7 м. На длинном стояке газ постепенно замедляется из-за потерь давления, а масло накапливается промежуточными порциями. Промежуточные петли каждые 6–7 м обеспечивают подъём масла поэтапно.
На выходе испарителя, расположенного выше компрессора. Если трасса от испарителя сначала спускается, а потом поднимается к компрессору — петля у основания восходящего участка обязательна. Дополнительно: в самой верхней точке нисходящего участка (сразу за испарителем) устанавливается обратный сифон, препятствующий затеканию масла и жидкого хладагента обратно в испаритель при остановке системы.
На выходе испарителя, расположенного ниже компрессора. Трасса сразу поднимается от испарителя к компрессору — петля в самом начале подъёма.

Где маслоподъёмные петли не нужны

На горизонтальных участках — при соблюдении уклона 12 мм на 1 м в сторону компрессора масло стекает самотёком.
На нисходящих вертикальных участках — масло стекает под действием гравитации в направлении движения газа.
Когда испаритель расположен выше компрессора и трасса непрерывно нисходит — всасывающий трубопровод идёт сверху вниз от испарителя к компрессору без подъёмов. Масло самотёком. Но в этом случае обязателен обратный сифон у испарителя, чтобы предотвратить затекание масла и жидкого хладагента в испаритель при остановке.

Конструкция петли: размеры и ориентация

Маслоподъёмная петля — компактный U-образный изгиб того же диаметра, что и основной стояк.

Принципиальные требования:

Петля направлена вниз. U-образный изгиб открыт вниз — масло собирается в нижней точке. Петля, направленная вверх (Ω-образная), для этой цели не работает.
Минимальный объём. Высота петли — 100–200 мм. Ширина — минимальная, определяется диаметром трубы и допустимым радиусом изгиба. Использование готовых фитингов 180° предпочтительнее, чем изгиб на горелке — меньше объём и аккуратнее геометрия.
Тот же диаметр, что и стояк. Увеличивать диаметр в петле нельзя — скорость газа в петле упадёт, масло не будет подниматься. Сужать тоже не рекомендуется — избыточные потери давления.
Монтаж строго вертикально. Перекошенная петля нарушает равномерное накопление масла в нижней точке и снижает эффективность самоочистки.

Два стояка при переменной производительности

Системы с регулируемой производительностью — инверторные компрессоры, системы с несколькими компрессорами, которые включаются по одному — создают особую проблему: при минимальной нагрузке газовый поток уменьшается, скорость в стояке падает ниже критической.

Решение — два параллельных восходящих стояка, соединённых маслоподъёмной петлей у основания:
Малый стояк рассчитывается на обеспечение минимально необходимой скорости при минимальной производительности системы.

Большой стояк рассчитывается так, чтобы в паре с малым обеспечивать нормальную скорость при полной производительности.

Логика работы:

При минимальной нагрузке: масло накапливается в петле у основания и образует пробку в большом стояке. Весь газ течёт через малый стояк — скорость достаточна для подъёма масла.
При полной нагрузке: масляная пробка в большом стояке выносится, оба стояка работают параллельно — суммарная скорость нормальная.

Диаметр малого стояка — обычно около 0,7 от диаметра большого (в зависимости от диапазона регулирования). Точный расчёт — через скоростные условия при минимальной нагрузке.

Два стояка применяются в системах с компрессорами Bitzer, Copeland, Danfoss Maneurop при регулировании производительности в диапазоне более 1:2.

Уклоны горизонтальных участков

Горизонтальные участки всасывающего трубопровода прокладываются с постоянным уклоном 12 мм на 1 м (1,2%) в сторону компрессора. Этот уклон обеспечивает самотёчный возврат масла даже при скорости газа ниже минимальной — например, при кратковременном снижении нагрузки.

Горизонтальные участки нагнетательного трубопровода прокладываются с уклоном 12 мм на 1 м в сторону конденсатора — масло и конденсирующийся хладагент движутся в нужном направлении.
Уклон в обратном направлении — одна из наиболее частых ошибок монтажа. Визуально разница незаметна, но за несколько недель масло накапливается в нижних точках горизонтальной трассы и не возвращается в компрессор.

При скорости газа на горизонтальном участке выше 2,5 м/с уклон 1,2% не является критическим — газ переносит масло. Уклон становится решающим при работе системы на малых нагрузках, когда скорость газа снижается.

Маслоподъёмные петли на нагнетательном трубопроводе

На нагнетательном (discharge) трубопроводе петли также необходимы на вертикальных восходящих участках, хотя здесь задача несколько иная.

Цель петли на нагнетании — предотвратить стекание масла из длинного вертикального нагнетательного стояка обратно в компрессор при остановке. Масло на нагнетании горячее и менее вязкое, чем на всасывании, поэтому стекает быстрее. При запуске компрессора после стоянки большой объём масла из стояка может поступить в цилиндры — гидроудар.

Где устанавливаются:

У основания каждого вертикального восходящего участка нагнетательного трубопровода
Каждые 6–7 м на длинных стояках
При высоте стояка более 2–3 м — обязательно

Дополнительный элемент на нагнетании — обратный сифон (инвертированная петля, открытая вверх) в верхней точке нисходящего участка после вертикального стояка. Он препятствует стеканию масла обратно по стояку при остановке компрессора.

Диагностическая таблица

Уровень масла в смотровом стекле компрессора постепенно снижается без видимых утечек;Масло накапливается в трассе: нет маслоподъёмных петель или они неправильно расположены;Ревизия трассы, проверка наличия и правильности расположения петель, при необходимости — дозаправка маслом Холодопроизводительность системы снижается постепенно при нормальном давлении хладагента;Масляная плёнка на теплообменной поверхности испарителя нарушает теплообмен;Промывка испарителя, проверка возврата масла, ревизия трассы Компрессор при пуске издаёт гидравлические удары (характерный стук);Масло из нагнетательного стояка стекло в компрессор при простое;Установить обратный сифон в верхней точке нагнетательного стояка или маслоподъёмную петлю у его основания Масло «пропадает» из системы при работе на малых нагрузках инвертора;Скорость газа в стояке ниже критической при частичной нагрузке, масло не поднимается;Реализовать схему с двумя параллельными стояками (малым и большим) На горизонтальных участках трассы видны масляные застои при вскрытии;Горизонтальная трасса проложена без уклона или с уклоном в неверном направлении;Переложить горизонтальные участки с уклоном 12 мм на 1 м в сторону компрессора После длительной стоянки компрессор пускается нормально, затем через несколько минут масло кончается;Масло накопилось в трассе за время простоя, при пуске вернулось быстро, но дальше в трассе нет петель;Установить маслоподъёмные петли на всех вертикальных восходящих участках Маслоподъёмные петли установлены, но масло всё равно не возвращается;Петли установлены у вершины стояка вместо основания, или диаметр петли больше диаметра стояка (скорость газа в петле ниже критической);Перенести петли к основанию каждого восходящего участка, привести диаметр петли в соответствие с диаметром трубопровода

Типичные ошибки монтажа

Не устанавливают петли вообще. Монтажник считает, что для небольшой разности высот петли излишни. При разности высот 3 м и выше возврат масла без петель не гарантирован — особенно при температуре испарения ниже −10 °C. Последствия проявляются через несколько месяцев: снижение уровня масла, wear компрессора.
Устанавливают петлю в верхней точке стояка, а не у основания. Петля у вершины подъёма не создаёт масляной пробки в нужном месте — масло накапливается у основания стояка и в петлю не попадает. Петля работает только у основания восходящего участка.
Делают петлю из трубы большего диаметра. Казалось бы, запас по сечению не помешает. Но в более широкой петле скорость газа ниже — масляная пробка не выносится. Петля должна быть того же диаметра, что и стояк.
Не учитывают переменную производительность. Проектируют стояк под номинальную нагрузку — скорость газа при полной мощности нормальная. Но инвертор работает на 30% нагрузки 70% времени — скорость падает до 1,5–2 м/с, масло не поднимается. Через полгода — масляное голодание компрессора.
Горизонтальные участки прокладывают строго горизонтально или с уклоном к испарителю. При строительных работах уклоны часто игнорируются: «трубу положили ровно». При скорости газа ниже 2,5 м/с масло застаивается. При уклоне к испарителю — масло медленно стекает прочь от компрессора.
Устанавливают одну петлю на стояк высотой 12–15 м. По мере подъёма давление газа снижается, масло промежуточными порциями оседает по всей длине стояка. Одна петля у основания справляется с подъёмом масла только до следующей порции осевшего масла. Правило: петля каждые 6–7 м при высоте стояка более 7 м.

Frostsystems проектирует и монтирует холодильные трассы с правильным расположением маслоподъёмных петель, прокладкой горизонтальных участков с нормативными уклонами и реализацией двустояковых схем для систем с переменной производительностью — Москва и Московская область.

Не знаете с чего начать?

Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.

Маслоподъёмные петли в холодильном оборудовании: принцип работы, расположение и расчёт

Зачем нужны маслоподъёмные петли