Причины возникновения влажного хода в холодильной установке

В.В. Шишов, главный инженер группы компаний "Фармина"
(см. журнал "Холодильная техника" №7, 2008 г.)

Фазовые превращения хладагента из газообразного в жидкое и обратно, происходящие в испарителе и конденсаторе, являются основными процессами в парокомпрессионной холодильной установке. Поскольку эти процессы энергоемки, то они обеспечивают высокую эффективность цикла по сравнению с другими способами охлаждения.

Наличие жидкой фазы вызывает инженерные трудности, так как компрессор (КМ) смазывается маслом. Низкотемпературная жидкость, попадая из испарителя в КМ, вымывает масло в парах трения, способствуя увеличению его вязкости, что приводит к задирам и заклиниванию. Попадание в КМ капелек хладагента и кипение его внутри полости сжатия вызывает влажный ход (визуально это можно наблюдать по обмерзанию картера КМ, если температура кипения ниже нуля). При большом количестве жидкого хладагента может произойти гидравлический удар в КМ, поскольку жидкость несжимаема. Гидравлическому удару предшествуют стуки в цилиндрах и повышенная вибрация КМ.

Анализ причин выхода из строя полугерметичных КМ показывает, что на первом месте находится влажный ход, на втором - недостаточный возврат в КМ масла из системы или неравномерное его распределение между ними (от влажного хода КМ выходят из строя приблизительно в 2 раза больше, чем от недостатка масла). И предельный случай – разрушение КМ от гидравлического удара составляет менее 1% от числа вышедших из строя машин.

Основные причины, вызывающие влажный ход и возможный гидравлический удар, - перезаправка установки хладагентом, неправильная регулировка перегрева на терморегулирующем вентиле, чрезмерное открытие вентиля для впрыска жидкости в КМ, реверсирование цикла в кондиционерах типа "тепловой насос", большая снеговая шуба на испарителе при эксплуатации, оттайка горячими парами хладагента или горячей водой, прямое попадание солнечных лучей на испаритель теплового насоса.

Неприятности, связанные с жидким хладагентом, могут возникнуть при эксплуатации холодильной установки зимой. Если компрессорно – конденсаторный агрегат расположен на улице, возможна конденсация хладагента в КМ во время остановки, когда он является самой холодной точкой системы. Хладагент может сконденсироваться как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания КМ. При попадании в картер КМ со стороны всасывания, хладагент конденсируется и попадает в масло. В момент запуска КМ в подшипники поступает не масло, а жидкий хладагент, что приводит к выходу их из строя. Конденсирующийся на стороне нагнетания хладагент попадает в глушители и цилиндры КМ. При его включении может произойти гидравлический удар, что приводит к разрушению прокладки между полостью нагнетания и всасывания, клапанов, поршня, шатуна, глушителя. Часто гидравлический удар происходит в холодильной установке прилавков, когда их заносят в помещение с мороза и тут же запускают, не дав им принять температуру помещения.

Поскольку жидкий хладагент может оказаться в КМ в результате не только конденсации, но и перетекания, то этому должен препятствовать монтаж трубопроводов (уклон трубопровода должен быть в сторону конденсатора).

Необходимо отдельно рассмотреть циклы с хладагентами RC318 и R218, которые часто используются в холодильных установках с турбокомпрессорами. Свойства этих хладагентов таковы, что если перегрев пара на всасывании в КМ недостаточен, то в его рабочей полости при сжатии начинается конденсация хладагента, вызывающая гидравлический удар и выход КМ из строя.

Этот процесс хорошо виден на диаграмме i-lg p, когда линия постоянной изоэнтропии (линия сжатия) пересекает пограничную кривую и попадает в зону пар - жидкость.