Явление гидравлического удара

В.В.Шишов, главный инженер Группы компаний "Фармина"
(см. журнал "Холодильная техника" №9, 2013 г.)

Основными процессами в парокомпрессионной холодильной установке (ХУ), происходящими в испарителе и конденсаторе, являются фазовые превращения хладагента (ХА) из газообразного состояния в жидкое и обратно. Наличие жидкой фазы вызывает инженерные трудности: попадание в компрессор (КМ) капелек ХА и кипение его внутри полости сжатия вызывает влажный ход (ВХ), что можно наблюдать по обмерзанию картера КМ, если температура кипения ниже нуля. Признаками ВХ являются также уменьшение перегрева на всасывании и снижение температуры нагнетания. При большом количестве жидкого ХА может произойти гидравлический удар (ГУ), приводящий к аварии в КМ, поскольку жидкость несжимаема. ГУ предшествуют стуки в цилиндрах и повышенная вибрация КМ. При этом происходящие поломки в большинстве случаев таковы, что требуется полная замена или, как минимум, серьезный ремонт КМ.

Основные причины, вызывающие ВХ и ГУ - это перезаправка установки хладагентом, неправильное регулирование перегрева на терморегулирующем клапане (ТРВ), реверсирование цикла, обмерзание испарителя, оттайка горячими парами и т.д. Неприятности, связанные с жидким ХА, могут возникнуть при запуске (особенно зимой) или при изменении тепловой нагрузки.

Наилучшая защита от ВХ и ГУ: использование отделителя жидкости (ОЖ), способного вместить в себя не менее 50% ХА, заправленного в систему. "Регенеративный" теплообменник также защищает КМ от ВХ. Возможное решение для защиты КМ при запуске: "цикл с вакуумированием", использование ТРВ с функцией МОР.

В поршневых КМ для защиты от ГУ некогда предусматривались ложные крышки с буферными пружинами или дополнительные пружины для подъема нагнетательных клапанов, отсутствующие в современных коммерческих КМ, поэтому предупреждение ГУ в них особенно актуально. Следует обратить внимание на участившиеся прорывы прокладок в головках цилиндров между полостями нагнетания и всасывания. В этом случае температура нагнетания растет, что ведет при продолжении работы к заклиниванию поршней, а затем и к разрушению группы движения.

Обычно рассматриваются последствия ГУ только в КМ, но ГУ — это скачок давления во всей системе, заполненной жидкостью, и проявляется также, например, в трубопроводах, о чем очень мало информации в холодильной литературе (тогда как ГУ в тепловых и водопроводных сетях - очень злободневная тема).

ГУ представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение давления в трубопроводе при внезапном торможении двигавшегося по нему потока жидкости. Как правило, это явление возникает при закрытии или открытии запорной арматуры. Безусловно, ГУ происходит в жидкостных трубах ХУ, так как в них может находиться ХА и в газообразном состоянии (например, при неплотном закрытии ТРВ), что дает возможность жидкости набрать скорость при открытии соленоидного клапана (СК), а затем резко затормозиться перед ТРВ или различными переходниками трубопровода. Гидроудары приводят к раскачиванию и разрыву жидкостных труб, отрыву арматуры, нарушению паянных швов и утечке ХА.

Сообщения о таких ГУ отрывочны и скудны: в "Руководстве для монтажников Данфосс" имеется небольшая информация о том, что СК, устанавливаемый перед ТРВ, должен находиться как можно ближе к нему, что позволяет избежать ГУ при открытии СК. Если ГУ происходит при закрывании СК, то его можно скомпенсировать установкой вертикальной Т-образной трубки перед СК.

Одно из немногих сообщений - "Проблема гидроударов в холодильном контуре" имеется по ссылке http://www.krios.ru/forum/11--/4-----.html . При проведении пуско-наладочных работ, возникли ГУ в холодильном контуре низкотемпературных бонет, что привело к частым поломкам трубопроводов и утечкам ХА. Для устранения причин ГУ были произведены изменения в гидравлической схеме подключения морозильного острова. ГУ происходил при открытии СК с завышенной производительностью. Кроме того, проблемы крылись и в неправильно подобранной слишком большой производительности ТРВ (клапанный узел). ГУ в контуре низкотемпературных бонет исчезли, после уменьшения проходного сечения СК и клапанных узлов, что в очередной раз демонстрирует необходимость подбора СК и ТРВ в соответствии с мощностью испарителей.