Удаление воздуха из системы

Удаление воздуха из системы

При работе холодильной установки возможны различные отклонения от нормального режима, возникающие вследствие нарушения герметичности фреоновой системы и отдельных ее частей, появления в системе воды или воздуха, засорения системы или отдельных деталей, повреждения приборов автоматики, несоблюдения правильного режима эксплуатации оборудования и других причин.

Опыт эксплуатации показывает, что наиболее частыми неисправностями в работе холодильной установки следует считать:
– неправильное регулирование работы холодильной установки, при котором не достигается установившийся заданный режим. Не соответствующее теплопритоку открытие терморегулирующего вентиля вызывает влажный или излишне сухой ход компрессора;
– неправильное заполнение системы фреоном (недостаточное количество фреона или переполнение им системы). Эта неисправность обнаруживается мановакуумметром по пониженному давлению в случае недостаточного заполнения системы фреоном и по повышенному давлению в случае переполнения системы фреоном. Недостаточное количество фреона в системе сразу сказывается на понижении холодопроизводительности установки.
Переполнение системы фреоном часто приводит к влажному ходу компрессора;
– присутствие в системе воздуха, что вызывает повышение давления в конденсаторе и большой перегрев парообразного фреона; его обнаруживают по сильным и резким колебаниям стрелки мановакуумметра на нагнетательной стороне;
– засорение терморегулирующего вентиля, что приводит к повышению давления и сильному перегреву пара. При открытии терморегулирующего вентиля температура кипения фреона не повышается;
– неисправности отдельных частей компрессора — неплотности поршня, дефекты клапанов, износ подшипников, неудовлетворительная смазка трущихся частей компрессора.

Только опытный механик может быстро установить действительную причину неисправности холодильной установки, так как одни и те же признаки могут быть следствием различных причин. Например, повышенное давление является следствием переполнения системы холодильным. агентом, наличием в ней воздуха или засорения терморегулирующего вентиля.

Удаление воздуха из системы

Во время эксплуатации в систему холодильной установки попадает наружный воздух, проникающий через неплотности в соединениях, а также через сальники компрессора и запорной арматуры. Он может также попасть в установку при добавлении фреона и масла.

Некоторое количество воздуха остается в системе после монтажа и ремонта оборудования, несмотря на тщательное вакуумирование.

При нормальной эксплуатации на стороне высокого давления всегда имеется некоторый запас жидкого фреона, образующего гидравлический затвор, поэтому попадающий в систему воздух накапливается в основном в конденсаторе.

Давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений фреона и воздуха.

В связи с этим по мере накапливания воздуха, общее давление в конденсаторе повышается, что приводит к уменьшению холодопроизводительности установки.

В процессе эксплуатации необходимо поэтому следить за герметичностью системы и своевременно удалять из нее воздух.

Признаком наличия воздуха в системе является превышение давления фреона по показаниям мановакуумметров по сравнению с давлением насыщения для фреона-12 при соответствующей температуре. Проверка производится при неработающем компрессоре не менее чем через час после остановки компрессора, лучше после длительной стоянки компрессора, когда температура аппаратов сравнивается с температурой окружающего воздуха.

Если температура, отсчитанная по шкале мановакууммет-ра, показывающего давление нагнетания, будет заметно выше окружающей температуры,- это указывает на наличие воздуха в системе.

Выпуск воздуха из системы производится из точки, наиболее удаленной от места входа фреона в конденсатор через пробку на верхнем коллекторе конденсатора до достижения разности давления 0,1-0,2 кг/см2.

Лучшим способом определения присутствия воздуха является пробный выпуск его из системы.

Для выпуска воздуха из системы необходимо понизить давление паров фреона в воздухоохладителе до нуля. Для этого закрывается жидкостной вентиль между ресивером и теплообменником. Затем включается компрессор и закрывается нагнетательный вентиль. После одно-двухчасовой стоянки компрессора, заметив давление по мановакуумметру, медленно отвертывают на один-два оборота воздухоспускную пробку на верхнем коллекторе конденсатора и в течение двух-трех минут выпускают воздух из системы и вновь завинчивают пробку. Если давление снизилось, то выпуск воздуха повторяют еще один-два раза. Если снижения давления нет, то воздух в системе отсутствует.

Необходимо учитывать, что при слишком интенсивном выпуске воздуха может произойти снижение температуры жидкого фреона с временным падением Давления. Поэтому не следует отвертывать пробку больше чем на один-два оборота и надо выдержать время, необходимое для восстановления давления после затяжки пробки, иначе вместе с воздухом можно выпустить много фреона.

После выпуска воздуха из системы добавляют необходимое количество фреона.

Очистка аммиачной системы от воды и воздуха

Когда воздух и вода загрязняют аммиак, эффективность системы резко падает. Влажный воздух может попасть в систему охлаждения следующим образом:

• во время технического обслуживания – если обслуживаемая часть системы не вакуумируется надлежащим образом до того, как система снова запустится, воздух остается в системе и накапливается в конденсаторе;
• при низких температурах всасывания — если система работает при вакууме (например, при температуре всасывания ниже -33°C в случае аммиака), воздух и, следовательно, вода (через влагу) могут поступать в систему через уплотнения вала компрессора, сальники клапанов и соединения труб ;
• множеством других способов.

Оказавшись в холодильной системе, воздух и другие неконденсируемые газы со временем скапливаются в конденсаторе. Это уменьшает площадь поверхности отвода теплоты, а давление нагнетания установки повышается для его компенсации, что приводит к увеличению потребления энергии.

Вода скапливается на стороне низкого давления системы и вызывает повышение температуры испарителя. Для поддержания требуемой температуры необходимо снизить соответствующую температуру всасывания компрессора, что приведет к снижению производительности компрессора. Для достижения той же производительности, что и система без содержания воды, компрессоры должны работать при более высокой нагрузке или должны работать дополнительные компрессора, что приводит к увеличению энергопотребления холодильной установкой.

На рис. 1 показана зависимость между эквивалентной температурой конденсации и увеличением потребляемой мощности. Потребляемая мощность установки увеличивается примерно на 3% при повышении эквивалентной температуры конденсации на о С. Чем больше количество неконденсирующихся газов в системе, тем больше увеличение эквивалентной температуры конденсации. Если не обратить на это внимание, это может привести к отключению установки при высоком давлении нагнетания и потере производительности компрессора.

Рисунок 1: Влияние воздуха в системе охлаждения аммиака

Рисунок 2 иллюстрирует влияние воды в аммиачной системе охлаждения на энергоемкость. По мере увеличения количества воды в аммиаке увеличивается потребление энергии, поскольку установка теряет мощность при снижении температуры всасывания.

Рисунок 2: Влияние воды в системе охлаждения аммиака

Преимущества для системы

Аммиачная система, которая регулярно и эффективно очищается от воды и воздуха:

• достигает оптимальные давление всасывания и нагнетания, что приводит к рациональному потреблению электроэнергии;
• поддерживает самую высокую доступную производительность, как для приборов охлаждения, так и для приборов отвода теплоты.

Кроме того, вода и воздух в системе вызывают проблемы технического обслуживания и эксплуатации, и решение этих проблем является очевидным преимуществом для работы системы.

Ожидаемое энергосбережение

Ожидаемое энергосбережение зависит от:

• эффективности систем, используемых для удаления воздуха и воды, а также процедур, позволяющих избежать попадания воды во внутрь;
• характера тепловой нагрузки;
• начального содержания воздуха и воды перед внедрением систем удаления;
• других факторов.

Фактическую экономию, достижимую на объекте, трудно предсказать, а в некоторых случаях измерить существующую концентрацию воздуха или воды в системе практически невозможно.

Ожидаемое энергосбережение

Ожидаемое енергосбережение зависит от:

• эффективность систем, используемых для удаления воздуха и воды, а также процедуры, позволяющие избежать попадания воды внутрь;
• характер тепловой нагрузки;
• начальное содержание воздуха и воды перед внедрением систем удаления.

Фактическую экономию, достижимую на объекте, трудно предсказать, а в некоторых случаях измерить концентрацию воздуха или воды в системе невозможно.

Внедрение технологии

Удаление воздуха из аммиака (продувка) может производиться автоматически или вручную.

Ручная продувка достаточна для одноступенчатых систем, которые не работают под вакуумом. Это делается с помощью продувочных точек, установленных при монтаже системы.

Справка

Как правило, эти точки продувки расположены на выходе жидкости из конденсаторов, где неконденсирующиеся газы имеют тенденцию накапливаться.

Там, где существует повышенная вероятность накопления воздуха, например в системах низкого давления, работающих под вакуумом, рекомендуется использовать автоматические воздухоотделители.

Рис. 3: Автоматический очиститель, который удаляет воздух и воду

Справка

Все двухступенчатые аммиачные установки должны иметь хорошо продуманную систему удаления воздуха. Тестирование содержания воды должно проводиться не реже одного раза в год.

Предполагаемая финансовая прибыль

Таблица 1а: Затраты на внедрение воздухоотделителя

Таблица 2b: Экономия энергии и окупаемость затрат – отделитель воздуха

1. Оборудование в данном расчете включает стандартный промышленный автоматический многоточечный воздухоотделитель. Для системы, работающей при температуре всасывания выше минус 33°C, может быть достаточно ручной продувки и капитальные затраты будут соответственно ниже.
2. Предполагается, что средняя стоимость электроэнергии составляет 0,15 доллара за кВт*ч.
3. Экономия энергии рассчитывается исходя из предположения, что температура конденсации установки повышается примерно на 5°С из-за наличия воздуха и других неконденсирующихся газов.

Таблица 3a: Затраты на внедрение отделителя воды

Таблица 3b: Экономия энергии и окупаемость затрат – отделитель воды

1. Оборудование в данном расчете включает стандартную промышленную автоматическую очистку от воды.
2. Предполагается, что средняя стоимость электроэнергии составляет 0,15 доллара за кВт*ч.
3. Экономия энергии рассчитывается исходя из того, что система содержит 5% воды.

Источник: NSW Department of Planning, Industry and Environment environment.nsw.gov.au

• 02.05.2020
• Статьи

Вам также может понравиться

Системы адиабатического охлаждения

21.03.2020

Автоматизированный контроль производительностью компрессора

29.04.2020

Влияние влаги и воздуха на работу холодильных установок

Влага, попавшая в систему фреоновой холодильной установки, ухудшает ее работоспособность.

Вода растворяется в фреонах в небольших количествах, поэтому нерастворившаяся вода при температурах ниже 0°С замерзает. Как правило, ледяные пробки образуются в дроссельных отверстиях ТРВ, где температура фреона резко снижается. Подобные пробки уменьшают либо полностью прекращают подачу жидкого хладагента в испаритель, нарушают нормальный возврат масла в компрессор.

Внешними признаками замерзания влаги в ТРВ являются: повышенные температуры в охлаждаемой кладовой, постоянное открытие соленоидного вентиля. Возобновляется работа испарительной батареи после прогрева ТРВ горячей водой.

Для осушения фреонов лучше всего применять осушители. В установках средней и большой производительности осушители монтируют на обводной линии и включают в работу при первичной зарядке машины фреоном, после каждой дозарядки, а также при появлении признаков наличия влаги в системе и выключают его не ранее чем через 4 часа полного исчезновения признаков наличия влаги. В таких установках производят периодическую разборку осушителя с заменой адсорбента и его регенерацией: поглотителем влаги в нем служит силикагель с размерами гранул от 3 до 7 мм, либо цеолит. Отечественный цеолит типа NaA-2MШ и NaA-2KT имеет строго постоянный размер пор, равный 4 х 10-7 мм. Благодаря этому в поры проникают и удерживаются молекулы воды, а более крупные молекулы фреонов и смазочных масел практически не поглощаются. Важным преимуществом цеолита является то, что одновременно с влагой он поглощает кислоты из маслофреонового раствора. Цеолит NaA-2MШ выпускают в виде сферических или овальных гранул размером 1,5-3,0 мм. Регенерацию силикагеля осуществляют с помощью горячего воздуха или азота (температура 190÷200°С), продуваемого сквозь гранулы силикагеля, либо путем его вакуумирования при температуре 100÷110°С. При этом происходит процесс десорбции влаги, масла и других газов и сорбционная способность силикагеля восстанавливается.

Воздух в систему холодильной установки попадает в основном во время ремонта компрессоров, аппаратов и трубопроводов, при зарядке системы хладагентом. Возможен подсос воздуха и при работе компрессора с давлением ниже атмосферного. Независимо от места проникновения воздух скапливается в конденсаторе (или ресивере), поскольку имеющийся в последнем гидравлический затвор препятствует проникновению воздуха в испарители.

Наличие в системе воздуха повышает давление в конденсаторе, что уменьшает холодопроизводительность компрессора и увеличивает подводимую мощность. Прямой метод определения присутствия воздуха в системе заключается в следующем. При неработающем компрессоре конденсатор прокачивают забортной водой до тех пор, пока температуры воды на входе и выходе не сравняются. Чем больше разность между показанием манометра конденсатора или манометра на нагнетальной стороне компрессора и табличным давлением насыщенных паров хладагента для данной температуры охлаждаемой воды, тем больше в системе воздуха. При разности давлений больше 0,03-0,04 МПа требуется удаление воздуха. Для этого следует продолжить прокачку конденсатора забортной водой и через 3-4 ч. осторожно приоткрыть воздушный кран в верхней части конденсатора. Выпуск воздуха (вместе с парами хладагента) производят медленно и прекращают, когда давление в конденсаторе станет близким давлению насыщенных паров хладагента при температуре охлаждающей воды. При выпуске воздуха неизбежны значительные потери хладагента, составляющие не менее 70 % выпускаемой смеси.

Выпуск воздуха из аммиачной системы производят с помощью воздухоотделителя при работающей холодильной установке или через воздухоспускной клапан в верхней части конденсатора при неработающей холодильной установке в емкость с водой до прекращения выхода пузырьков воздуха из воды. Перед этим максимально заполняют линейный ресивер хладагентом для вытеснения возмож¬но большей массы воздуха из ресивера в конденсатор.

Воздух из рассольных батарей и испарителей выпускают при работающем рассольном насосе через воздухоспускные клапаны и краны. Клапан открывают (пробки откручивают) осторожно и сразу же закрывают его при появлении рассола. Выпуск воздуха повторяют несколько раз до полного его удаления.

Признаки наличия воздуха в системе: срывы потока жидкости, при этом наблюдаются резкие колебания стрелок манометров; отсутствие обмерзания части охлаждающих батарей или неравномерное покрытие их инеем; повышение уровня рассола в расширительном баке при пуске насоса и снижение его при остановке насоса.

Проектирование, подбор, поставка, монтаж холодильного и кондиционирующего оборудования

Особенности эксплуатации воздухоотделителей и отделителей жидкости аммиачных холодильных машин

Воздух проникает в систему холодильной установки через неплотности на стороне низкого давления при работе с давлением кипения ниже атмосферного, а также при проведении ремонтных и профилактических работ. Накопление воздуха происходит в конденсаторе и паровой части линейного ресивера. Наличие воздуха в конденсаторе приводит к следующим негативным явлениям:

– уменьшение коэффициента теплопередачи со стороны хладагента;

– увеличения давления конденсации;

– повышение энергозатрат холодильной машины, связанных с компримированием хладагента.

Удаление воздуха из конденсатора и линейного ресивера ХМ осуществляется с помощью воздухоотделителя, а при их отсутствии – непосредственно из конденсатора. Второй способ характеризуется высокими потерями хладагента. Для уменьшения этих потерь и используют воздухоотделители. Точки отбора воздушно-аммиачной смеси для отделения воздуха следует выбирать в зависимости от конструкции конденсаторов, а также с учетом схемных решений обвязки конденсаторов и линейных ресиверов. Принцип действия всех воздухоотделителей состоит в конденсации аммиака, содержащегося в воздушно-аммиачной смеси, при как можно более низкой температуре.

Наиболее распространенным среди отечественных воздухоотделителей является двухтрубный аппарат ВТ-1. Паровоздушная смесь поступает в кольцевое межтрубное пространство аппарата, где смесь охлаждается и значительная часть аммиака конденсируется. Оставшаяся часть паровоздушной смеси, с незначительной концентрацией хладагента, выпускается из воздухоотделителя. Охлаждение паровоздушной смеси осуществляется за счет кипения хладагента, который подается во внутреннюю трубу аппарата от регулирующей станции.

Иностранные производители представлены моделями «Automatic Air Purger» фирмы GEA Grasso, GP-2 фирмы Johnson Controls Refrigeration (бывшая YorkRefrigerationLtd) и др. Принципиальным отличием модели фирмы GEA Grasso является то, что данный воздухоотделитель представляет собой отдельный холодильный блок, работа которого независима от параметров работы основной холодильной системы. Внешний вид воздухоотделителя представлен на рис. 4.1.

Рис. 4.1 Воздухоотделитель фирмы GEA Grasso. Внешний вид.

Воздухоотделитель GP-2 является частью холодильной системы и представляет собой сосуд с размещенным внутри змеевиком. Охлаждение паровоздушной смеси и конденсация аммиака осуществляется за счет испарения хладагента, происходящего внутри змеевика.

5. Отделители жидкости.

Отделитель жидкости представляет собой сварной вертикальный цилиндрический сосуд, имеющий патрубки и штуцера для подключения жидкостной и паровых линий аммиака, уравнительной линии, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации. При повышении уровня жидкости в сосуде до опасного значения происходит выключение компрессора холодильной установки.

Жидкость отделяется от пара вследствие резкого изменения скорости и направления движения хладагента. Максимальная скорость пара в сосуде должна составлять не более 0,5 м/с.

Отечественной промышленностью выпускаются отделители жидкости рассчитанные на рабочее давление не более 1,5 МПа. Рабочий диапазон температур составляет +40…–50 0 С. Схема и общий вид отделителя жидкости представлены на рис. 5.1.