Оставьте заявку
Мы свяжемся с вами, чтобы обсудить детали
Возврат масла в компрессор холодильной установки: механизм, трассировка и устранение нарушений
Содержание:
Механизм выноса масла и необходимость возврата
Практически каждый компрессор выбрасывает часть масла вместе с газовым потоком в систему теплообменников. В нормально работающей системе выброшенное масло непрерывно возвращается в картер — баланс сохраняется. При нарушении возврата масло накапливается в испарителе и трубопроводах: уровень в картере падает, смазочная плёнка истончается, компрессор изнашивается вплоть до заклинивания.
В момент пуска компрессора давление в картере резко падает — растворённый в масле хладагент мгновенно закипает и выбрасывает масло в нагнетательный трубопровод. Именно при старте вынос масла максимален. В установившемся режиме интенсивность выноса зависит от типа компрессора: для герметичных центробежных — единицы ppm, для поршневых полугерметичных — десятые доли процента, для винтовых — до 2–4% масс. без маслоотделителя.
Frostsystems выполняет замену масла в компрессоре в Москве и МО — слив отработанного масла, анализ на кислотность и заправка полиэфирным маслом рекомендованной вязкости.
В момент пуска компрессора давление в картере резко падает — растворённый в масле хладагент мгновенно закипает и выбрасывает масло в нагнетательный трубопровод. Именно при старте вынос масла максимален. В установившемся режиме интенсивность выноса зависит от типа компрессора: для герметичных центробежных — единицы ppm, для поршневых полугерметичных — десятые доли процента, для винтовых — до 2–4% масс. без маслоотделителя.
Frostsystems выполняет замену масла в компрессоре в Москве и МО — слив отработанного масла, анализ на кислотность и заправка полиэфирным маслом рекомендованной вязкости.
Формы присутствия масла в контуре
В нагнетательном и всасывающем трубопроводах масло присутствует в двух формах одновременно.
Жидкая плёнка на стенках теплообменных поверхностей создаёт дополнительное термическое сопротивление. На каждый процент концентрации масла в испарителе холодопроизводительность снижается на 4–6%. При концентрации выше 5% деградация теплообмена становится ощутимой на практике.
- Мелкодисперсный туман — капли масла, взвешенные в потоке газа; они движутся вместе с хладагентом и при достаточной скорости газа беспрепятственно достигают картера.
- Жидкая плёнка — масло на внутренней поверхности трубы, движимое силой газового потока; именно эта фракция задерживается в нижних точках горизонтальных участков и в нижней части вертикальных подъёмов.
Жидкая плёнка на стенках теплообменных поверхностей создаёт дополнительное термическое сопротивление. На каждый процент концентрации масла в испарителе холодопроизводительность снижается на 4–6%. При концентрации выше 5% деградация теплообмена становится ощутимой на практике.
Скорости газового потока: минимальные требования
Скорость газа в трубопроводе — главный фактор, обеспечивающий захват и транспортировку масляной плёнки. В горизонтальных всасывающих магистралях минимально допустимая скорость составляет 3–5 м/с — при этом поток достаточно энергичен, чтобы сдвигать плёнку масла вдоль стенок. Оптимальный диапазон — 6–12 м/с.
В вертикальных восходящих участках гравитация противодействует движению масла. Для подъёма масляной плёнки вертикально вверх скорость газа должна быть не менее 8–10 м/с. При меньших скоростях масло стекает вниз против потока и накапливается в нижней части подъёма. Превышать 20 м/с нецелесообразно — гидравлические потери становятся неоправданными.
Завышенный диаметр всасывающего трубопровода — наиболее распространённая монтажная ошибка. Увеличение диаметра вдвое снижает скорость газа вчетверо — при той же объёмной производительности компрессора. Система, рассчитанная на скорость 8 м/с, при ошибочном увеличении диаметра на один типоразмер даёт 4–5 м/с, что уже недостаточно для подъёма масла по вертикали.
В вертикальных восходящих участках гравитация противодействует движению масла. Для подъёма масляной плёнки вертикально вверх скорость газа должна быть не менее 8–10 м/с. При меньших скоростях масло стекает вниз против потока и накапливается в нижней части подъёма. Превышать 20 м/с нецелесообразно — гидравлические потери становятся неоправданными.
Завышенный диаметр всасывающего трубопровода — наиболее распространённая монтажная ошибка. Увеличение диаметра вдвое снижает скорость газа вчетверо — при той же объёмной производительности компрессора. Система, рассчитанная на скорость 8 м/с, при ошибочном увеличении диаметра на один типоразмер даёт 4–5 м/с, что уже недостаточно для подъёма масла по вертикали.
Маслоподъёмные петли: конструкция и расположение
Маслоподъёмная петля — сифон на всасывающем трубопроводе у основания каждого вертикального подъёма. Петля создаёт локальное сужение потока, при котором скорость газа временно возрастает — этого достаточно, чтобы захватить скопившееся масло и поднять его вверх. Диаметр петли подбирается таким образом, чтобы обеспечить скорость не менее 10 м/с при минимальной производительности компрессора.
Расположение петель: при высоте вертикального подъёма до 3 м — одна петля у основания подъёма при высоте более 3 м — дополнительная петля через каждые 3–4 м по высоте на нагнетательном трубопроводе — аналогичные петли у каждого восходящего участка в направлении маслоотделителя
Горизонтальные участки трубопровода выполняются с уклоном 1–2% в сторону компрессора. При простое масло скапливается в петлях; на нагнетательном трубопроводе пробка масла в петле при повторном пуске поступает в компрессор единым объёмом и вызывает гидравлический удар с разрушением клапанной группы.
Расположение петель: при высоте вертикального подъёма до 3 м — одна петля у основания подъёма при высоте более 3 м — дополнительная петля через каждые 3–4 м по высоте на нагнетательном трубопроводе — аналогичные петли у каждого восходящего участка в направлении маслоотделителя
Горизонтальные участки трубопровода выполняются с уклоном 1–2% в сторону компрессора. При простое масло скапливается в петлях; на нагнетательном трубопроводе пробка масла в петле при повторном пуске поступает в компрессор единым объёмом и вызывает гидравлический удар с разрушением клапанной группы.
Двухтрубная схема для установок с регулируемой производительностью
При регулировании производительности компрессора (ступенчатое или инверторное) объёмный расход газа изменяется в широком диапазоне. При малой нагрузке скорость газа в одиночной всасывающей трубе падает ниже минимально допустимой — возврат масла нарушается.
Решение — двухтрубная схема восходящего участка всасывания: основная труба и параллельная труба меньшего диаметра. При полной нагрузке газ идёт по обеим трубам, при частичной — по одной малой, в которой скорость остаётся достаточной.
Основная труба замыкается петлёй снизу с маслосборником, из которого масло забирается только при достаточном газовом потоке. Диаметры труб рассчитываются под конкретный диапазон регулирования: как правило, малая труба обеспечивает нормальный возврат при нагрузке 25–50%, основная — при нагрузке 50–100%.
Решение — двухтрубная схема восходящего участка всасывания: основная труба и параллельная труба меньшего диаметра. При полной нагрузке газ идёт по обеим трубам, при частичной — по одной малой, в которой скорость остаётся достаточной.
Основная труба замыкается петлёй снизу с маслосборником, из которого масло забирается только при достаточном газовом потоке. Диаметры труб рассчитываются под конкретный диапазон регулирования: как правило, малая труба обеспечивает нормальный возврат при нагрузке 25–50%, основная — при нагрузке 50–100%.
Маслоотделители
Маслоотделитель устанавливается на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором. Его задача — перехватить максимум масла на выходе из компрессора и вернуть его в картер, не допустив накопления в теплообменниках.
Типы по принципу действия: инерционный — резкое изменение направления потока, тяжёлые капли выпадают в сборник циклонный (центробежный) — наиболее распространён в промышленных установках; газ закручивается по спирали, масло центробежными силами отбрасывается к стенке, стекает в сборник; эффективность 95–98% сетчатый (коалесцентный) — микрокапли сливаются на высокодисперсной насадке; применяется как вторая ступень барботажный (промывной) — газ барботирует через масляную ванну; встречается в старых установках
Масло из сборника маслоотделителя возвращается в картер через поплавковый или соленоидный клапан слива. Засорение линии слива полностью нивелирует работу маслоотделителя — уровень масла в картере падает, несмотря на внешне исправный сепаратор. Клапан слива и линию проверяют при каждом плановом ТО.
Маслоотделитель устанавливают в месте, где его температура при выключенной машине будет не ниже температуры жидкостного ресивера. Иначе при простое хладагент конденсируется в маслоотделителе и при пуске поступает в картер — вспенивание масла гарантировано.
Типы по принципу действия: инерционный — резкое изменение направления потока, тяжёлые капли выпадают в сборник циклонный (центробежный) — наиболее распространён в промышленных установках; газ закручивается по спирали, масло центробежными силами отбрасывается к стенке, стекает в сборник; эффективность 95–98% сетчатый (коалесцентный) — микрокапли сливаются на высокодисперсной насадке; применяется как вторая ступень барботажный (промывной) — газ барботирует через масляную ванну; встречается в старых установках
Масло из сборника маслоотделителя возвращается в картер через поплавковый или соленоидный клапан слива. Засорение линии слива полностью нивелирует работу маслоотделителя — уровень масла в картере падает, несмотря на внешне исправный сепаратор. Клапан слива и линию проверяют при каждом плановом ТО.
Маслоотделитель устанавливают в месте, где его температура при выключенной машине будет не ниже температуры жидкостного ресивера. Иначе при простое хладагент конденсируется в маслоотделителе и при пуске поступает в картер — вспенивание масла гарантировано.
Возврат масла из испарителя
В затопленном кожухотрубном испарителе масло не испаряется вместе с хладагентом и постепенно концентрируется. Накопление происходит на «тёплом» конце корпуса — там, где разница температур воды и кипящего хладагента максимальна: интенсивное кипение удерживает хладагент в газовой фазе, масло остаётся. Жидкий хладагент от холодного конца медленно течёт к тёплому под действием осевого потока и уносит с собой масло, которое концентрируется именно там.
Масловозвратная линия (трубка отбора жидкой смеси из испарителя с редуктором давления или эжектором) должна забирать жидкость с «тёплого» конца корпуса. Если точка отбора расположена на холодном конце или по центру — система возврата работает вхолостую. Отбираемая там жидкость почти не содержит масла, тогда как на тёплом конце концентрация может достигать 8–12%.
Производительность масловозвратной линии должна обеспечивать расход жидкости, при котором скорость удаления масла из испарителя не ниже скорости его поступления. Засорение линии или недостаточный перепад давлений для эжектора — наиболее частые причины хронического масляного голодания при исправном маслоотделителе.
Масловозвратная линия (трубка отбора жидкой смеси из испарителя с редуктором давления или эжектором) должна забирать жидкость с «тёплого» конца корпуса. Если точка отбора расположена на холодном конце или по центру — система возврата работает вхолостую. Отбираемая там жидкость почти не содержит масла, тогда как на тёплом конце концентрация может достигать 8–12%.
Производительность масловозвратной линии должна обеспечивать расход жидкости, при котором скорость удаления масла из испарителя не ниже скорости его поступления. Засорение линии или недостаточный перепад давлений для эжектора — наиболее частые причины хронического масляного голодания при исправном маслоотделителе.
Нагреватель картера и минимальное время работы
При длительном простое хладагент мигрирует в картер и растворяется в масле. При пуске давление резко падает, хладагент вскипает — масло вспенивается и выбрасывается в нагнетательный трубопровод целыми порциями. Нагреватель картера поддерживает температуру масла выше температуры насыщения хладагента, препятствуя его растворению при простое.
Нагреватель должен быть включён непрерывно при выключенном компрессоре — особенно в периоды длительных простоев. При отключении нагревателя обязательно выдерживают прогрев картера не менее 2–4 ч перед пуском.
Минимальное время непрерывной работы компрессора — не менее 180–240 с — задаётся в контроллере (Danfoss AK-CC, Carel pRack, Dixell XC645, Eliwell EW974). При более коротких циклах масло не успевает вернуться в картер за время работы и постепенно накапливается в системе.
Нагреватель должен быть включён непрерывно при выключенном компрессоре — особенно в периоды длительных простоев. При отключении нагревателя обязательно выдерживают прогрев картера не менее 2–4 ч перед пуском.
Минимальное время непрерывной работы компрессора — не менее 180–240 с — задаётся в контроллере (Danfoss AK-CC, Carel pRack, Dixell XC645, Eliwell EW974). При более коротких циклах масло не успевает вернуться в картер за время работы и постепенно накапливается в системе.
Диагностическая таблица
Порядок восстановления возврата масла
- Диагностика. Снимают данные контроллера: частота срабатываний OPS, время работы, уровень масла по смотровому стеклу. Проверяют уровень масла при работающем компрессоре. Осматривают конденсатор на замасленность, маслоотделитель — на наличие масла в сборнике, масловозвратную линию испарителя — на засорение.
- Локализация масла. При низком уровне в картере без внешних утечек масло сосредоточено в системе. Последовательно проверяют испаритель (анализ жидкости из масловозвратной линии), петли трассы, сборник маслоотделителя.
- Устранение нарушения трассировки. Проверяют уклоны горизонтальных участков (1–2% в сторону компрессора). При недостаточной скорости газа на подъёмах — добавляют петли или переходят на двухтрубную схему. Диаметр всасывающей трубы проверяют расчётом скорости при минимальной производительности компрессора.
- Ревизия маслоотделителя. Проверяют клапан слива и масловозвратную линию. Прочищают линию слива. При необходимости заменяют поплавковый или соленоидный клапан — запасные части и принадлежности (ЗИП) подбирают по модели маслоотделителя.
- Коррекция точки отбора масловозвратной линии испарителя. Переносят точку отбора на «тёплый» конец корпуса кожухотрубного теплообменника. Промывают линию азотом.
- Проверка нагревателя картера и уставок контроллера. Убеждаются в исправности нагревателя — контроль омметром и по температуре масла при простое. Устанавливают минимальное время работы компрессора 180–240 с в контроллере.
- Долив масла. При подтверждённой потере масла — долив через всасывающую полость компрессора порциями до среднего уровня в смотровом стекле. Тип масла — строго по спецификации производителя: POE ISO VG 32–68 для контуров на R134a, R513A, R407C, R410A, R32, R404A, R507A, R452A.
- Пуско-наладочные работы. Запуск компрессора с контролем уровня масла каждые 30 мин в течение первых 3 ч, проверкой давления масляного насоса, температуры нагнетания и параметров контроллера. Подтверждение стабильного уровня масла в смотровом стекле после выхода системы на установившийся режим.
Типичные ошибки
- Увеличивают диаметр всасывающего трубопровода «с запасом». Логика «больше — надёжнее» здесь обратная: увеличенный диаметр снижает скорость газа, возврат масла нарушается. Диаметр подбирается строго под расчётную скорость 6–12 м/с в горизонтали и 8–10 м/с в вертикали.
- Не устанавливают петли на вертикальных подъёмах. Подъём без петли при скорости газа ниже 8 м/с — масло стекает вниз и накапливается у основания. При накоплении более 0,5–1 л масла в петле нагнетательного трубопровода последующий пуск вызывает гидравлический удар с разрушением нагнетательных клапанов.
- Переносят точку отбора масловозвратной линии на холодный конец испарителя. При монтаже кажется логичным — там жидкости больше. На деле концентрация масла на холодном конце близка к нулю, система возврата гоняет чистый хладагент и не возвращает масло.
- Отключают нагреватель картера для экономии электроэнергии. Экономия — несколько Вт·ч в сутки. Цена ошибки — выброс масла при пуске, заклинивание компрессора и его замена.
- Не проверяют минимальное время работы компрессора в контроллере. Частые короткие циклы по 30–60 с при неправильно настроенном гистерезисе температуры — масло физически не успевает пройти по контуру и вернуться в картер.
Frostsystems выполняет диагностику системы масловозврата, коррекцию трассировки трубопроводов, установку маслоотделителей и масловозвратных линий, долив и замену масла с пуско-наладочными работами — Москва и Московская область.
Не знаете с чего начать?
Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.