+7 495 487-27-87
info@frostsystems.ru
Обратный звонок
+7 495 487-27-87
info@frostsystems.ru

Воздушная пробка в чиллере: причины, признаки и методы удаления

Содержание:
  1. Что такое воздушная пробка в контуре чиллера
  2. Откуда берётся воздух
  3. Где скапливается воздух в гидравлическом контуре
  4. Признаки воздушной пробки
  5. Кавитация насоса от воздуха
  6. Роль расширительного бака
  7. Оборудование для удаления воздуха
  8. Правильный порядок заполнения контура
  9. Удаление воздуха из работающей системы
  10. Растворённый воздух
  11. Диагностическая таблица
  12. Типичные ошибки

Что такое воздушная пробка в контуре чиллера

Чиллер охлаждает хладоноситель — воду или гликолевый раствор — в испарителе и перекачивает его к потребителям: вентиляторным доводчикам, приточным установкам, технологическим теплообменникам. Этот гидравлический контур должен быть полностью заполнен жидкостью. Воздушная пробка — это застрявший в контуре объём воздуха или газа, который не может самостоятельно вытесниться потоком хладоносителя.

Воздух легче воды примерно в 800 раз. Он всплывает вверх и собирается в высших точках трубопровода, в верхних частях теплообменников, в застойных зонах и тупиковых ветвях. Движущийся поток жидкости не всегда способен вынести воздушный пузырь из высшей точки — при недостаточной скорости или при восходящей трубе воздух остаётся на месте.

Воздушная пробка в контуре чиллера — не редкость. Она возникает при первом заполнении, после любых ремонтных работ, при неправильно настроенном расширительном баке и при постепенном накоплении растворённого воздуха. Последствия варьируются от снижения производительности чиллера до аварийной остановки по реле протока и заморозки испарителя.

Откуда берётся воздух

  • Неполное удаление при заполнении. Самая распространённая причина. При заполнении гидравлического контура воздух вытесняется хладоносителем, но остаётся в высших точках, застойных зонах, тупиковых ветвях и верхних частях теплообменников. Если заполнение проводилось быстро или без открытия воздухоотводчиков в нужных точках — воздух остаётся навсегда, пока его не стравят.
  • При ремонтных работах. Любое вскрытие контура — замена насоса, теплообменника, арматуры, добавление ветви — сопровождается попаданием воздуха. Даже короткий разрез трубы с немедленной заваркой оставляет воздушный пузырь в месте разреза.
  • Через малые утечки на подсосе. Если насос создаёт разрежение на всасывающем патрубке (давление ниже атмосферного), воздух засасывается через малые неплотности в резьбовых соединениях, сальниках, прокладках. Такая система медленно, но постоянно набирает воздух.
  • Выделение растворённого воздуха. Вода при заполнении системы содержит растворённый воздух. При снижении давления или повышении температуры растворимость газов в воде уменьшается — пузырьки выходят из раствора. Этот процесс идёт непрерывно в первые недели работы и постепенно замедляется по мере дегазации контура.
  • Неправильное давление в расширительном баке. Если предзарядное давление в мембранном расширительном баке занижено, при остановке системы и снижении температуры хладоносителя давление в верхних точках контура падает ниже атмосферного — воздух всасывается через малые неплотности или выделяется из раствора.

Где скапливается воздух в гидравлическом контуре

Понимание того, где воздух накапливается, — ключ к правильной расстановке воздухоотводчиков и к диагностике.

  1. Высшие точки трубопровода. Воздух всплывает и скапливается в верхних точках любой конфигурации трассы: перевалы, петли, вертикальные подъёмы с переходом в горизонталь. Именно сюда монтируют автоматические воздухоотводчики.
  2. Верхние коллекторы фанкойлов и приточных установок. Теплообменники вентиляторных доводчиков (фанкойлов) — типичное место накопления воздуха. Подключение снизу, вход-выход в нижней части корпуса, горизонтальный теплообменник без воздухоотводчика сверху — воздух будет там всегда. Стандарт: кран Маевского или автоматический воздухоотводчик в верхней точке теплообменника каждого фанкойла.
  3. Пластинчатый испаритель чиллера. Если подключение хладоносителя к пластинчатому испарителю выполнено снизу, а воздухоотводчик в верхней точке отсутствует — при заполнении воздух остаётся в верхней части пакета пластин. Это прямой путь к аварийному срабатыванию реле протока при пуске.
  4. Тупиковые ветви. Участки, временно отключённые арматурой, заглушённые или редко используемые. Воздух в них не вымывается при работе системы.
  5. Место подключения расширительного бака. При неправильном монтаже расширительный бак подключён не к всасу насоса, а к нагнетанию — в этой точке давление максимальное, воздух из бака не выходит, но зато нагнетается в систему. Правильное место: на всасывающей стороне насоса.

Признаки воздушной пробки

  • Насос работает, но расход хладоносителя мал. Перепад давления на насосе нормальный или даже повышенный, но расходомер показывает значительно меньше расчётного. Насос «выбрасывает» давление на компрессию воздушного пузыря, а не на прокачку жидкости.
  • Чиллер уходит в аварию по реле протока. Реле протока (flow switch) на входе в испаритель фиксирует недостаточный расход и останавливает компрессор. Аварийная остановка «low flow» при внешне исправном насосе — один из наиболее частых признаков воздушной пробки именно в районе испарителя.
  • Чиллер останавливается по аварии «заморозка». При малом расходе через испаритель хладоноситель переохлаждается в испарителе до точки замерзания → датчик температуры на выходе из испарителя или LP-реле срабатывают. Чиллер останавливается с кодом «антизаморозка».
  • Нестабильное давление в системе. Стрелка манометра осциллирует — воздушная пробка сжимается и расширяется под давлением насоса. У систем без воздуха давление стабильно.
  • Бурление и клокотание у насоса или в трубопроводах. Характерный звук воздуха, проходящего через насос или движущегося в трубе вместе с жидкостью. В фанкойлах — слышно характерное шипение или плеск.
  • Зоны не охлаждаются. Ветвь с воздушной пробкой не получает расчётного расхода → фанкойлы в ней не охлаждают воздух. Другие ветви работают нормально — неравномерность по зонам.
  • Падение давления в контуре при остановке системы. Если после выключения насоса давление в системе быстро падает ниже 0,5 бар — либо утечка, либо неправильный расширительный бак (всасывает воздух при остановке).

Кавитация насоса от воздуха: механизм и последствия

Насос хладоносителя (Grundfos, Wilo, DAB) рассчитан на перекачку несжимаемой жидкости. При прохождении через насос воздушного пузыря рабочее колесо попадает в воздушную фазу — подъём давления резко падает, рабочая точка уходит за пределы рабочей кривой.

Звуки кавитации от воздуха — хлопки, щёлканье, треск — отличаются от «чистой» кавитации (непрерывного шипения). Хлопки возникают при схлопывании крупных пузырей на лопастях рабочего колеса.

Последствия длительной кавитации от воздуха:
  • Разрушение лопаток рабочего колеса (питтинг, каверны)
  • Повышенная вибрация → усталостное разрушение подшипников
  • Перегрев двигателя насоса: охлаждение двигателя частично обеспечивается прокачиваемой жидкостью; воздух вместо жидкости → перегрев
  • Срабатывание тепловой защиты насоса
Насос с хроническим воздухом в системе выходит из строя за 1–3 сезона вместо расчётных 10–15 лет.

Роль расширительного бака

Мембранный расширительный бак компенсирует изменение объёма хладоносителя при нагреве и охлаждении и поддерживает давление в контуре выше атмосферного во всех точках. Если бак настроен неправильно или неисправен, воздушные пробки будут возникать постоянно — даже в идеально заполненной системе.

Правильное предзарядное давление бака (давление воздуха в мембранной камере при отключённой системе):
Минимальное предзарядное давление = статическое давление столба хладоносителя от точки подключения бака до высшей точки контура + 0,2–0,3 бар запаса.
Пример: высшая точка контура на 5 м выше точки подключения бака. Статическое давление = 0,5 бар. Предзарядное давление бака = 0,5 + 0,3 = 0,8 бар.

Если предзарядное давление занижено (например, бак никогда не проверяли и воздух в газовой камере вышел через ниппель), при остановке системы давление в верхних точках падает ниже атмосферного → воздух всасывается.

Точка подключения расширительного бака — к всасывающей магистрали насоса (нейтральная точка). При подключении к нагнетанию насос избыточно давит в бак — в нейтральной точке давление равно предзарядному давлению независимо от работы насоса.

Оборудование для удаления воздуха

  1. Автоматический воздухоотводчик (Автоотводчик воздуха, automatic air vent) — поплавковый клапан, самостоятельно открывающийся при накоплении воздуха. Закрывается при заполнении жидкостью. Устанавливается вертикально вверх в высших точках трубопровода, на коллекторах, на выводах фанкойлов. Марки: Caleffi, Watts, Honeywell, Herz. Важно: у автоотводчика должен быть запорный клапан под ним — для замены без слива системы.
  2. Кран Маевского (ручной воздухоотводчик) — ключевой клапан ручного стравливания воздуха. Устанавливается в тех же точках, что и автоотводчик. Требует ручного обслуживания, но надёжнее в загрязнённых системах (автоотводчик может засориться). Обязательно — на каждом фанкойле, на коллекторах разводки, в верхних точках трасс.
  3. Сепаратор воздуха и шлама (деаэратор-сепаратор) — устанавливается на возвратной трубе к чиллеру (давление минимальное, растворённые газы выходят из раствора лучше). Принцип: хладоноситель проходит через сепарирующий элемент (рёбра, сетку), пузырьки собираются в верхней части корпуса и автоматически стравливаются. Одновременно задерживает магнетит и мелкий шлам. Марки: Spirovent (Spirotherm), Caleffi Discal, Grundfos. Деаэратор-сепаратор — наиболее эффективное средство поддержания чистоты и отсутствия воздуха в контуре на постоянной основе.
  4. Грязевик с магнетитовым сепаратором и воздухоотводчиком — комбинированный элемент для защиты насоса от шлама с функцией отвода воздуха. Устанавливается на обратке перед насосом.

Правильный порядок заполнения контура

Правильное первичное заполнение — главная профилактика воздушных пробок. 80% воздушных пробок в новых системах — следствие неправильного заполнения.
  1. Подача хладоносителя снизу вверх. Заполнение подключить к нижней точке системы. Хладоноситель движется снизу вверх, вытесняя воздух к высшим точкам.
  2. Открыть все воздухоотводчики. Перед заполнением открыть краны Маевского на всех фанкойлах, коллекторах и высших точках.
  3. Заполнять медленно. Быстрый поток создаёт турбулентность и разбивает воздух на мелкие пузырьки, которые захватываются потоком в закоулки контура. Скорость заполнения — не более 0,5–1 м³/ч.
  4. Заполнять ветвь за ветвью. В многозонных системах заполнять не весь контур сразу, а последовательно — ветвь за ветвью, открывая каждую после полного заполнения предыдущей.
  5. Закрывать воздухоотводчики после появления жидкости. Когда из крана Маевского появится ровная струя без воздуха — закрыть. Перемещаться к следующей точке.
  6. Запустить насос, выдержать 30–60 минут. Насос перемешивает хладоноситель и сдвигает воздушные пузырьки к высшим точкам. После работы насоса — повторно стравить воздух из всех точек.
  7. Повторить через 24 часа. В первые сутки работы из раствора выделяется дополнительный растворённый воздух. Повторное стравливание обязательно.
  8. Проверить давление расширительного бака. Предзарядное давление — по расчёту статического столба. Давление в системе при холодном состоянии — предзарядное + 0,2 бар.

Удаление воздуха из работающей системы

Если воздушная пробка обнаружена в процессе эксплуатации:
  1. Найти расположение пробки. Прощупать трубопровод на подозрительных участках: воздушный пузырь даёт характерное бульканье при простукивании или слышен при прослушивании. Высшие точки — проверять в первую очередь.
  2. Снизить скорость насоса. На частотном преобразователе снизить обороты до 50–60% от номинала. При меньшей скорости потока крупные пузыри всплывают к воздухоотводчикам быстрее, чем захватываются потоком.
  3. Открыть воздухоотводчики в найденных высших точках. Стравливать до появления ровной струи жидкости без воздуха. Сразу закрыть.
  4. Подпитать систему до рабочего давления после стравливания: воздух занимал объём, при его удалении давление в системе снизится.
  5. При труднодоступных точках — временно создать повышенное давление в системе подпиточным насосом (до 2,5–3 бар), затем открыть воздухоотводчик. Повышенное давление уменьшает объём пузыря и помогает продавить его к отводчику.

Растворённый воздух: отдельная проблема

Растворённый воздух — газ, находящийся в хладоносителе в растворённом состоянии и невидимый невооружённым глазом. По закону Генри растворимость газа в жидкости пропорциональна давлению и обратно пропорциональна температуре.

Когда растворённый воздух становится проблемой:
  • В точках с пониженным давлением (высшие точки, всасывание насоса) газ выходит из раствора
  • При нагреве хладоносителя (в режиме теплового насоса) растворимость падает
  • При снижении давления в системе (неправильный расширительный бак)
Растворённый воздух вызывает постоянное образование новых пузырей в работающей системе. Обычные краны Маевского помогают только с крупными пузырями. Деаэратор-сепаратор — единственное эффективное средство против растворённого воздуха: он обеспечивает условия для выхода газа из раствора и непрерывно его отводит.

Кислород из растворённого воздуха — главная причина коррозии стальных компонентов контура. В системах с деаэратором содержание кислорода снижается до 0,1 мг/л и ниже — коррозия практически прекращается.

Диагностическая таблица

Типичные ошибки

  • Заполняют контур сверху через расширительный бак. Кажется логичным — бак сверху, заливают сверху. Но жидкость стекает вниз, загоняя воздух в нижние закоулки, тупиковые ветви и теплообменники. Правильно — только снизу вверх.
  • Заполняют быстро. Высокая скорость заполнения разбивает воздух на мелкие пузыри, которые захватываются потоком жидкости и разносятся по всему контуру. Их потом крайне сложно удалить. Заполнение — только медленно.
  • Не открывают краны Маевского на фанкойлах при заполнении. Фанкойл заполнили «как попало», кран Маевского оставили закрытым. Воздух в верхней части теплообменника остался навсегда. Через месяц жалоба: одна зона не охлаждает.
  • Не проверяют предзарядное давление расширительного бака при вводе. Бак поставили на склад с заводским давлением 1,5 бар. За год хранения воздух вышел из ниппеля — давление 0. При запуске системы давление в высших точках при остановке уходит в минус, воздух засасывается. Каждый пуск после простоя сопровождается появлением новых пробок.
  • Устанавливают расширительный бак на нагнетание насоса. В этой точке давление максимальное при работающем насосе — давление в баке постоянно повышается сверх предзарядного. Газовая камера бака работает неправильно, защита контура нарушена. Правильно — только на всасывающей линии насоса (нейтральная точка системы).
  • Не повторяют стравливание через 24 часа. Первое заполнение удалило крупные пузыри. За сутки работы из раствора вышел растворённый воздух, собрался в высших точках. Второй цикл стравливания через 24 часа — стандартная часть процедуры ввода в эксплуатацию, которую часто пропускают.
Frostsystems выполняет диагностику и удаление воздушных пробок в гидравлических контурах чиллеров, корректную первичную прокачку при вводе в эксплуатацию, установку деаэраторов-сепараторов, настройку расширительных баков — Москва и Московская область.

Не знаете с чего начать?

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