مشکلات و راه حل های رایج مبرد مایع در سیستم تبرید

مهاجرت مبرد مایع

مهاجرت مبرد به تجمع مبرد مایع در محفظه میل لنگ کمپرسور هنگام خاموش شدن کمپرسور اشاره دارد. تا زمانی که دمای داخل کمپرسور کمتر از دمای داخل اواپراتور باشد، اختلاف فشار بین کمپرسور و اواپراتور، مبرد را به مکانی سردتر هدایت می‌کند. این پدیده به احتمال زیاد در ماه‌های سرد زمستان رخ می‌دهد. با این حال، برای دستگاه‌های تهویه مطبوع و پمپ حرارتی، هنگامی که واحد کندانسور از کمپرسور دور است، حتی اگر دما بالا باشد، ممکن است پدیده مهاجرت رخ دهد.

وقتی سیستم خاموش است، اگر ظرف چند ساعت روشن نشود، حتی اگر اختلاف فشاری وجود نداشته باشد، ممکن است پدیده مهاجرت به دلیل جذب روغن مبرد موجود در محفظه میل لنگ به مبرد رخ دهد.

اگر مبرد مایع بیش از حد به داخل محفظه میل لنگ کمپرسور نفوذ کند، هنگام روشن شدن کمپرسور، شوک مایع جدی رخ می‌دهد و منجر به خرابی‌های مختلف کمپرسور، مانند پارگی دیسک سوپاپ، آسیب پیستون، خرابی یاتاقان و فرسایش یاتاقان می‌شود (مبرد، روغن سرد شده را از یاتاقان می‌شوید و دور می‌کند).

سرریز شدن مبرد مایع

وقتی شیر انبساط از کار بیفتد، یا فن اواپراتور از کار بیفتد یا توسط فیلتر هوا مسدود شود، مبرد مایع در اواپراتور سرریز شده و به جای بخار، به صورت مایع از طریق لوله مکش وارد کمپرسور می‌شود. هنگامی که دستگاه در حال کار است، سرریز مایع، روغن مبرد را رقیق می‌کند و در نتیجه باعث سایش قطعات متحرک کمپرسور می‌شود و کاهش فشار روغن منجر به عملکرد دستگاه ایمنی فشار روغن می‌شود و در نتیجه باعث می‌شود محفظه میل لنگ روغن از دست بدهد. در این حالت، اگر دستگاه خاموش شود، پدیده مهاجرت مبرد به سرعت رخ می‌دهد و در نتیجه هنگام روشن شدن مجدد، شوک مایع ایجاد می‌شود.

چکش مایع

هنگامی که برخورد مایع رخ می‌دهد، صدای ضربه فلزی که از کمپرسور ساطع می‌شود، شنیده می‌شود و کمپرسور ممکن است با لرزش شدید همراه باشد. ضربه هیدرولیکی می‌تواند باعث پارگی سوپاپ، آسیب واشر سر کمپرسور، شکستگی میله اتصال، شکستگی شفت و سایر انواع آسیب کمپرسور شود. هنگامی که مبرد مایع به داخل محفظه میل لنگ مهاجرت می‌کند، هنگام روشن شدن محفظه میل لنگ، ضربه مایع رخ می‌دهد. در برخی واحدها، به دلیل ساختار خط لوله یا محل قرارگیری قطعات، مبرد مایع در لوله مکش یا اواپراتور در زمان خاموشی واحد جمع می‌شود و هنگام روشن شدن کمپرسور، به شکل مایع خالص با سرعت بسیار بالایی وارد آن می‌شود. سرعت و اینرسی ضربه هیدرولیکی برای از بین بردن محافظت از هرگونه وسیله ضد ضربه هیدرولیکی کمپرسور داخلی کافی است.

عملکرد دستگاه کنترل ایمنی فشار روغن

در یک واحد کرایوژنیک، پس از دوره رفع یخ‌زدگی، سرریز مبرد مایع اغلب باعث می‌شود دستگاه کنترل ایمنی فشار روغن به کار بیفتد. بسیاری از سیستم‌ها طوری طراحی شده‌اند که اجازه دهند مبرد در طول یخ‌زدایی در اواپراتور و لوله مکش متراکم شود و سپس در هنگام راه‌اندازی به داخل کارتر کمپرسور جریان یابد و باعث افت فشار روغن و در نتیجه عملکرد دستگاه ایمنی فشار روغن شود.

گاهی اوقات یک یا دو بار عملکرد دستگاه کنترل ایمنی فشار روغن تأثیر جدی بر کمپرسور نخواهد داشت، اما تکرار آن در صورت عدم وجود شرایط روانکاری مناسب منجر به خرابی کمپرسور خواهد شد. دستگاه کنترل ایمنی فشار روغن اغلب توسط اپراتور به عنوان یک نقص کوچک در نظر گرفته می‌شود، اما این یک هشدار است که کمپرسور بیش از دو دقیقه بدون روانکاری کار کرده است و اقدامات اصلاحی باید به موقع اجرا شود.

راهکارهای پیشنهادی

هرچه سیستم تبرید بیشتر مبرد شارژ شود، احتمال خرابی بیشتر می‌شود. تنها زمانی که کمپرسور و سایر اجزای اصلی سیستم برای آزمایش سیستم به هم متصل شوند، می‌توان حداکثر و ایمن‌ترین میزان شارژ مبرد را تعیین کرد. تولیدکنندگان کمپرسور قادر به تعیین حداکثر مقدار مبرد مایع برای شارژ بدون آسیب رساندن به قطعات کاری کمپرسور هستند، اما در اکثر موارد نمی‌توانند تعیین کنند که چه مقدار از کل مبرد شارژ شده در سیستم تبرید در واقع در کمپرسور است. حداکثر مقدار مبرد مایعی که کمپرسور می‌تواند تحمل کند به طراحی آن، حجم محتوا و مقدار روغن مبرد شارژ شده بستگی دارد. هنگامی که مهاجرت مایع، سرریز یا ضربه رخ می‌دهد، باید اقدامات اصلاحی لازم انجام شود، نوع اقدامات اصلاحی به طراحی سیستم و نوع خرابی بستگی دارد.

کاهش میزان شارژ مبرد

بهترین راه برای محافظت از کمپرسور در برابر خرابی ناشی از مبردهای مایع، محدود کردن شارژ مبرد به محدوده مجاز کمپرسور است. اگر این امکان پذیر نیست، میزان پر شدن باید تا حد امکان کاهش یابد. در صورت رعایت سرعت جریان، کندانسور، اواپراتور و لوله رابط باید تا حد امکان کوچک باشند و مخزن مایع نیز باید تا حد امکان کوچک انتخاب شود. به حداقل رساندن میزان پر شدن مستلزم عملکرد صحیح برای هشدار دادن به عینک در مورد حباب‌های ناشی از قطر کوچک لوله مایع و فشار پایین هد است که می‌تواند منجر به سرریز شدن بیش از حد جدی شود.

چرخه تخلیه

فعال‌ترین و مطمئن‌ترین روش کنترل مبرد مایع، چرخه تخلیه است. به خصوص هنگامی که میزان شارژ سیستم زیاد است، با بستن شیر برقی لوله مایع، مبرد می‌تواند به کندانسور و مخزن مایع پمپ شود و کمپرسور تحت کنترل دستگاه کنترل ایمنی کم فشار کار می‌کند، بنابراین مبرد در هنگام خاموش بودن کمپرسور از کمپرسور جدا می‌شود و از مهاجرت مبرد به محفظه میل لنگ کمپرسور جلوگیری می‌شود. توصیه می‌شود در طول مرحله خاموشی از یک چرخه تخلیه مداوم استفاده شود تا از نشت شیر ​​برقی جلوگیری شود. اگر این یک چرخه تخلیه تکی باشد یا حالت کنترل غیر چرخشی نامیده شود، هنگام خاموشی طولانی مدت کمپرسور، آسیب نشت مبرد زیادی به آن وارد خواهد شد. اگرچه چرخه تخلیه مداوم بهترین راه برای جلوگیری از مهاجرت است، اما کمپرسور را از اثرات نامطلوب سرریز مبرد محافظت نمی‌کند.

بخاری محفظه میل لنگ

در برخی سیستم‌ها، محیط‌های عملیاتی، هزینه‌ها یا ترجیحات مشتری که ممکن است چرخه‌های تخلیه را غیرممکن کند، گرمکن‌های محفظه میل‌لنگ می‌توانند مهاجرت را به تأخیر بیندازند.

وظیفه گرمکن محفظه میل لنگ، حفظ دمای روغن سرد شده در محفظه میل لنگ بالاتر از دمای پایین ترین قسمت سیستم است. با این حال، قدرت گرمایش گرمکن محفظه میل لنگ باید محدود شود تا از گرم شدن بیش از حد و انجماد کربن روغن جلوگیری شود. هنگامی که دمای محیط نزدیک به -18 باشد° C، یا هنگامی که لوله مکش در معرض دید قرار گیرد، نقش گرمکن محفظه میل لنگ تا حدی جبران می‌شود و پدیده مهاجرت ممکن است هنوز رخ دهد.

گرمکن‌های محفظه میل‌لنگ معمولاً در حین استفاده به طور مداوم گرم می‌شوند، زیرا به محض ورود مبرد به محفظه میل‌لنگ و تقطیر آن در روغن سرد، بازگشت آن به لوله مکش می‌تواند تا چند ساعت طول بکشد. هنگامی که وضعیت چندان جدی نباشد، گرمکن محفظه میل‌لنگ برای جلوگیری از مهاجرت بسیار مؤثر است، اما گرمکن محفظه میل‌لنگ نمی‌تواند کمپرسور را از آسیب ناشی از جریان برگشتی مایع محافظت کند.

جداکننده گاز-مایع لوله مکش

برای سیستم‌هایی که مستعد سرریز مایع هستند، باید یک جداکننده گاز-مایع روی خط مکش نصب شود تا مبرد مایعی که از سیستم سرریز شده است را موقتاً ذخیره کند و مبرد مایع را با نرخی که کمپرسور می‌تواند تحمل کند، به کمپرسور برگرداند.

سرریز مبرد به احتمال زیاد زمانی رخ می‌دهد که پمپ حرارتی از حالت سرمایش به حالت گرمایش تغییر وضعیت می‌دهد و به طور کلی، جداکننده گاز-مایع لوله مکش یک تجهیز ضروری در تمام پمپ‌های حرارتی است.

سیستم‌هایی که از گاز داغ برای یخ‌زدایی استفاده می‌کنند نیز مستعد سرریز مایع در ابتدا و انتهای یخ‌زدایی هستند. دستگاه‌های با سوپرهیت پایین مانند فریزرهای مایع و کمپرسورها در ویترین‌های دمای پایین می‌توانند گاهی اوقات به دلیل کنترل نامناسب مبرد باعث سرریز شوند. برای دستگاه‌های خودرو، هنگامی که یک مرحله خاموشی طولانی را تجربه می‌کنند، هنگام راه‌اندازی مجدد نیز مستعد سرریز جدی هستند.

در کمپرسور دو مرحله‌ای، مکش مستقیماً به سیلندر پایینی برگشت داده می‌شود و از محفظه موتور عبور نمی‌کند و باید از جداکننده گاز-مایع برای محافظت از سوپاپ کمپرسور در برابر آسیب ناشی از ضربه مایع استفاده شود.

از آنجا که الزامات کلی شارژ سیستم‌های تبرید مختلف متفاوت است و روش‌های کنترل مبرد نیز متفاوت است، اینکه آیا به جداکننده گاز-مایع نیاز است یا خیر و اینکه چه اندازه‌ای از جداکننده گاز-مایع مورد نیاز است، تا حد زیادی به الزامات سیستم خاص بستگی دارد. اگر میزان جریان برگشتی مایع به طور دقیق آزمایش نشده باشد، یک رویکرد طراحی محافظه‌کارانه، تعیین ظرفیت جداکننده گاز-مایع در 50٪ از کل شارژ سیستم است.

جداکننده روغن

جداکننده روغن نمی‌تواند خطای برگشت روغن ناشی از طراحی سیستم و همچنین خطای کنترل مبرد مایع را حل کند. با این حال، هنگامی که خرابی کنترل سیستم با روش‌های دیگر قابل حل نباشد، جداکننده روغن به کاهش مقدار روغن در گردش در سیستم کمک می‌کند، که می‌تواند به سیستم در یک دوره بحرانی تا زمان بازیابی کنترل سیستم به حالت عادی کمک کند. به عنوان مثال، در یک واحد دمای بسیار پایین یا اواپراتور مایع کامل، روغن برگشتی ممکن است تحت تأثیر یخ‌زدایی قرار گیرد، در این صورت جداکننده روغن می‌تواند به حفظ مقدار روغن سرد در کمپرسور در طول یخ‌زدایی سیستم کمک کند.