Оставьте заявку
Мы свяжемся с вами, чтобы обсудить детали
Соленоидный клапан в холодильном оборудовании: назначение, типы, монтаж и неисправности
Назначение соленоидного клапана
Соленоидный (электромагнитный) клапан — запорный элемент холодильного контура, открывающийся и закрывающийся по электрическому сигналу от контроллера. Электрическая катушка (соленоид) создаёт магнитное поле, которое перемещает сердечник и открывает или закрывает проходное сечение клапана. Без движущихся частей с внешним приводом — вся механика внутри герметичного корпуса, совместимого с хладагентом.
В холодильной системе соленоидный клапан решает несколько задач:
Frostsystems оказывает холодильный сервис в Москве и МО — ремонт, обслуживание и монтаж промышленного и коммерческого оборудования с выездом инженера.
В холодильной системе соленоидный клапан решает несколько задач:
- останавливает подачу хладагента в испаритель при выключении компрессора — предотвращает затопление испарителя и жидкий удар при следующем пуске
- изолирует отдельные испарители в многозональных системах — управляет работой каждой зоны независимо
- управляет горячим газом при оттайке или горячегазовом байпасе
- закрывает ECO-линию экономайзера при останове компрессора
Frostsystems оказывает холодильный сервис в Москве и МО — ремонт, обслуживание и монтаж промышленного и коммерческого оборудования с выездом инженера.
Принцип работы: прямого и пилотного действия
Клапан прямого действия (direct acting): катушка напрямую поднимает запорный элемент (конус, тарелку или шар) против усилия возвратной пружины. Клапан открывается при любом перепаде давления на нём, в том числе при нулевом. Применяется на трубопроводах малого диаметра — до 12–15 мм: усилие катушки ограничено, и для больших диаметров её мощности недостаточно.
Danfoss EVR3 — типичный представитель: при подаче напряжения сердечник из нержавеющей стали поднимается вверх, открывая проходное сечение 3 мм. При снятии напряжения пружина возвращает сердечник в исходное положение — клапан закрывается.
Клапан пилотного действия (servo-operated): в корпусе клапана есть главный запорный диск большого диаметра и маленький пилотный канал. При подаче напряжения открывается пилотный канал — давление над диском падает, и перепад давления на основном клапане поднимает диск. Требует минимального рабочего перепада давления — обычно 0,05–0,2 бар. Применяется для больших диаметров от 10 до 42 мм и выше.
Danfoss EVR10–EVR40 — серия пилотных клапанов. При пуске после длительного простоя, когда давления в системе выровнялись, пилотный клапан не откроет основной диск при нулевом перепаде. Это нужно учитывать при проектировании систем с длительными простоями.
Danfoss EVR3 — типичный представитель: при подаче напряжения сердечник из нержавеющей стали поднимается вверх, открывая проходное сечение 3 мм. При снятии напряжения пружина возвращает сердечник в исходное положение — клапан закрывается.
Клапан пилотного действия (servo-operated): в корпусе клапана есть главный запорный диск большого диаметра и маленький пилотный канал. При подаче напряжения открывается пилотный канал — давление над диском падает, и перепад давления на основном клапане поднимает диск. Требует минимального рабочего перепада давления — обычно 0,05–0,2 бар. Применяется для больших диаметров от 10 до 42 мм и выше.
Danfoss EVR10–EVR40 — серия пилотных клапанов. При пуске после длительного простоя, когда давления в системе выровнялись, пилотный клапан не откроет основной диск при нулевом перепаде. Это нужно учитывать при проектировании систем с длительными простоями.
Нормально закрытый и нормально открытый
Нормально закрытый (НЗ, Normally Closed, NC) — клапан закрыт без напряжения, открывается при подаче напряжения на катушку. Используется в большинстве позиций холодильных систем: жидкостная линия, всасывающая линия. При потере питания клапан автоматически закрывается — это безопасное состояние: хладагент не поступает в испаритель.
Нормально открытый (НО, Normally Open, NO) — клапан открыт без напряжения, закрывается при подаче напряжения. Применяется в специальных схемах: горячегазовый байпас на некоторых типах оборудования, вспомогательные линии разгрузки. Нормально открытый клапан опасен при потере питания — в ненужный момент открывает контур; применяется осознанно, не по умолчанию.
Нормально открытый (НО, Normally Open, NO) — клапан открыт без напряжения, закрывается при подаче напряжения. Применяется в специальных схемах: горячегазовый байпас на некоторых типах оборудования, вспомогательные линии разгрузки. Нормально открытый клапан опасен при потере питания — в ненужный момент открывает контур; применяется осознанно, не по умолчанию.
Жидкостная линия: основная позиция
Соленоидный клапан жидкостной линии — наиболее распространённая позиция в коммерческом холоде. Устанавливается на жидкостной трубе как можно ближе к ТРВ или ЭРВ.
Функция: при останове компрессора контроллер закрывает соленоид одновременно или чуть раньше снятия команды с контактора компрессора. Хладагент перестаёт поступать в испаритель; компрессор откачивает остатки газа из испарителя в ресивер. При следующем пуске испаритель пустой — жидкого удара нет.
Требование по расположению: клапан устанавливается как можно ближе к ТРВ — на расстоянии не более 150–200 мм. При большом расстоянии жидкость в трубе между клапаном и ТРВ при открытии «вскипает» из-за падения давления (паровая пробка) и ТРВ получает вместо жидкости смесь жидкости и пара — производительность системы резко падает на несколько минут.
В многозональных системах каждый испаритель или ветка испарителей оснащается собственным соленоидным клапаном — контроллер включает и выключает подачу хладагента в каждую зону независимо по показаниям датчика температуры этой зоны.
Функция: при останове компрессора контроллер закрывает соленоид одновременно или чуть раньше снятия команды с контактора компрессора. Хладагент перестаёт поступать в испаритель; компрессор откачивает остатки газа из испарителя в ресивер. При следующем пуске испаритель пустой — жидкого удара нет.
Требование по расположению: клапан устанавливается как можно ближе к ТРВ — на расстоянии не более 150–200 мм. При большом расстоянии жидкость в трубе между клапаном и ТРВ при открытии «вскипает» из-за падения давления (паровая пробка) и ТРВ получает вместо жидкости смесь жидкости и пара — производительность системы резко падает на несколько минут.
В многозональных системах каждый испаритель или ветка испарителей оснащается собственным соленоидным клапаном — контроллер включает и выключает подачу хладагента в каждую зону независимо по показаниям датчика температуры этой зоны.
Pump-down: откачка хладагента в ресивер
Pump-down (пампдаун, откачка) — схема управления, при которой перед каждой остановкой компрессора выполняется принудительная откачка хладагента из испарителя в ресивер.
Алгоритм:
Pump-down обязателен в следующих случаях:
Алгоритм:
- Контроллер получает сигнал остановки (температура достигнута или внешняя команда)
- Соленоидный клапан жидкостной линии закрывается
- Компрессор продолжает работать, откачивая хладагент из испарителя
- Давление всасывания падает до уставки реле низкого давления (РНД)
- РНД отключает компрессор
Pump-down обязателен в следующих случаях:
- испаритель расположен ниже компрессора — жидкость стекает в картер при простое
- длинная всасывающая трасса без маслоподъёмных петель
- системы с частыми пусками-остановами (ночной режим, пиковые нагрузки)
- низкотемпературные камеры −18 °C и ниже
Всасывающая линия
Соленоид всасывающей линии применяется для изоляции испарителей с разными температурами кипения в одной системе. При останове компрессора испарители с более высокой температурой кипения (более высоким давлением) начинают «перекачивать» пар в испарители с более низкой температурой кипения — те затапливаются жидким хладагентом.
Соленоид на всасывании каждого холодного испарителя (перед его подключением к общему коллектору) блокирует этот процесс: при останове компрессора все клапаны закрыты, хладагент не мигрирует.
Для всасывающей линии используют клапаны с минимальным сопротивлением — NZ (нормально закрытый, малое давление открытия). Дополнительное гидравлическое сопротивление на всасывании снижает давление всасывания и уменьшает холодопроизводительность — поэтому клапан подбирается с минимальным перепадом давления при рабочем расходе.
Соленоид на всасывании каждого холодного испарителя (перед его подключением к общему коллектору) блокирует этот процесс: при останове компрессора все клапаны закрыты, хладагент не мигрирует.
Для всасывающей линии используют клапаны с минимальным сопротивлением — NZ (нормально закрытый, малое давление открытия). Дополнительное гидравлическое сопротивление на всасывании снижает давление всасывания и уменьшает холодопроизводительность — поэтому клапан подбирается с минимальным перепадом давления при рабочем расходе.
Нагнетательная линия: горячий газ
На нагнетательной линии соленоидные клапаны применяются в двух схемах.
- Горячегазовая оттайка: клапан открывает байпасный трубопровод от нагнетания компрессора непосредственно к испарителю. Горячий газ при высоком давлении поступает в испаритель и тает лёд снаружи. При завершении оттайки соленоид закрывается, цикл охлаждения возобновляется.
- Горячегазовый байпас (HGB): клапан периодически открывает перепуск горячего газа от нагнетания ко всасыванию — для поддержания минимальной холодопроизводительности при малой нагрузке. Без байпаса при минимальной нагрузке компрессор слишком часто включался бы и выключался.
- Клапаны для нагнетательных линий работают при температурах горячего газа 80–130 °C. Стандартные катушки рассчитаны на +50…+60 °C окружающей среды — для нагнетательных линий применяют специальные высокотемпературные катушки Danfoss серии 018F (диапазон до +90 °C) или Castel HTA с теплозащитными кожухами.
ЭКО-контур экономайзера
На жидкостной ветке ЭКО-контура (от конденсатора к пластинчатому теплообменнику экономайзера) устанавливается соленоидный клапан с управлением от контроллера агрегата. При останове компрессора соленоид ЭКО закрывается одновременно с отключением компрессора — жидкий хладагент не стекает в паровую линию ЭКО и не попадает через ECO-порт в компрессор при следующем пуске.
Если соленоид ЭКО отсутствует или не закрывается при останове — жидкость накапливается в ECO-линии и при следующем пуске поступает в промежуточную точку сжатия спирального блока компрессора. Для Copeland ZF EVI — немедленное разрушение спиральных элементов.
Если соленоид ЭКО отсутствует или не закрывается при останове — жидкость накапливается в ECO-линии и при следующем пуске поступает в промежуточную точку сжатия спирального блока компрессора. Для Copeland ZF EVI — немедленное разрушение спиральных элементов.
Подбор клапана
Диаметр (Kv-значение). Подбор выполняется по расчётному расходу хладагента через данную линию и допустимому перепаду давления на клапане. Перепад давления на жидкостном соленоиде не должен превышать 0,3–0,5 бар — это снижает подпор жидкости перед ТРВ и может вызвать паровую пробку.
Ориентировочный подбор по диаметру трубы:
Ориентировочный подбор по диаметру трубы:
- Давление. Максимальное рабочее давление клапана должно превышать максимальное давление в данной точке контура. Для R410A (нагнетание до 50 бар) применяются клапаны с Pmax ≥ 52 бар.
- Совместимость с хладагентом. Стандартные латунные клапаны EVR и Castel совместимы с R404A, R448A, R449A, R452A, R134a, R513A, R410A, R290. Для аммиака — стальные клапаны.
- Напряжение катушки. Наиболее распространённые варианты: 220–230 В, 50 Гц (промышленные щиты); 24 В, 50 Гц (цепи управления чиллеров и контроллеров). Универсальные катушки (200–240 В AC) упрощают складское хранение. Постоянный ток (DC 24 В) — для щитов на DC-питании.
Марки и типоразмеры
Катушки Danfoss снимаются и устанавливаются без вскрытия контура — замена катушки при сгоревшей обмотке не требует рекуперации хладагента.
Монтаж
- Направление потока. Стрелка на корпусе клапана указывает направление рабочего потока хладагента. Установка против стрелки недопустима — пилотный клапан не откроется (давление подаётся на неверную сторону диска). Прямого действия, установленный против стрелки, может открыться, но не будет надёжно закрываться.
- Ориентация катушки. Большинство катушек Danfoss EVR допускают монтаж в любом положении (горизонтально, вертикально вверх или вниз) — это указано в маркировке. Старые модели требуют вертикального расположения катушки — проверять паспорт.
- Расположение относительно ТРВ. На жидкостной линии клапан устанавливается непосредственно перед ТРВ — расстояние не более 150 мм. Если клапан удалён, жидкость в участке трубы между клапаном и ТРВ при закрытии соленоида охлаждается и частично конденсируется при открытии — возникает «хлопок» и паровая пробка.
- Электрическое подключение. Соленоид не имеет полярности для переменного тока. Для постоянного тока — соблюдать полярность согласно маркировке катушки. Защита катушки от конденсата — при монтаже в зонах с высокой влажностью применяются катушки IP65; в стандартных машинных залах достаточно IP54.
- Паяное соединение. Медный корпус клапана паяется так же, как трубопровод: пламя горелки направляют на трубу, а не на корпус клапана. Избыточный нагрев корпуса повреждает уплотнения. Катушку перед пайкой снимают — высокая температура разрушает изоляцию обмотки.
Диагностическая таблица
Типичные ошибки
- Устанавливают клапан задом наперёд. Стрелка на корпусе не всегда хорошо видна, особенно при монтаже в стеснённых условиях. Пилотный клапан против стрелки — открытие невозможно: давление подаётся на ту сторону диска, которую нужно приподнять, а не на разгрузочную. Проверить направление стрелки до пайки — после намного сложнее.
- Не снимают катушку при пайке. Температура трубы при пайке достигает 650–800 °C. Тепло передаётся через корпус к катушке; изоляция обмотки оплавляется. Через несколько недель работы обмотка замыкает. Катушка снимается перед пайкой — это занимает 5 секунд.
- Применяют клапан с неверным напряжением. На складе одна позиция — 220 В, другая — 24 В; внешне одинаковы. Подача 220 В на 24-вольтовую катушку — немедленное сгорание. Подача 24 В на 220-вольтовую — клапан не открывается. Перед монтажом сверить напряжение катушки с напряжением управляющей цепи щита.
- Не устанавливают соленоид на ЭКО-линии при монтаже экономайзера. Без этого клапана при каждой остановке компрессора жидкость из теплообменника стекает в ECO-порт. Следующий пуск — жидкий удар в промежуточную точку спирального блока. Последствия — замена компрессора Copeland ZF EVI стоимостью в разы дороже соленоидного клапана.
Frostsystems выполняет монтаж, замену и диагностику соленоидных клапанов на жидкостных, всасывающих и нагнетательных линиях холодильных агрегатов — серии Danfoss EVR и Castel — с пуско-наладочными работами в Москве и Московской области.
Не знаете с чего начать?
Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.