What is Chiller Surge?

Chiller Surge représente un défi opérationnel important dans les systèmes de réfrigération, en particulier dans les applications CVC et industrielles à grande échelle. Cette section fournit un examen complet de la surtension de refroidisseur, de ses causes, des effets et des stratégies de prévention, s'appuyant sur des informations détaillées pour assurer une compréhension approfondie des professionnels et des amateurs.

Définition et mécanisme de la surtension du refroidissement

La surtension du refroidisseur est définie comme une condition où la pression du condenseur dépasse la capacité de pression maximale du compresseur, conduisant à un renversement de l'écoulement réfrigérant. Plus précisément, lorsque la pression du condenseur dépasse la capacité du compresseur à maintenir le débit vers l'avant - illustrée par un exemple où un lifting du compresseur de 600 kPa (avec une pression maximale de 900 kPa et un minimum de 300 kPa) est dépassé par une pression de condenseur de 1000 kPa - les écoulements de réduction dans la ligne de décharge dans le compresseur, puis sur la ligne d'opinion. Ce phénomène est audiblement évident comme un bruit fort, gémissant ou grinçant du compresseur, accompagné de grandes oscillations dans les amplis dessinés, indiquant l'instabilité électrique.

Cette surtension perturbe le cycle de compression normal de vapeur, ce qui est essentiel pour maintenir l'efficacité de refroidissement. Il peut se produire dans les refroidisseurs refroidis et refroidis par eau, avec des risques particuliers dans les systèmes opérant dans des différentiels à haute pression ou des conditions de charge partielle.

Causes de la montée en flèche

Plusieurs facteurs contribuent à l'apparition de la surtension du refroidisseur, chacune liée à la conception du système, à la maintenance ou aux conditions opérationnelles:

1. Blocage partiel dans la ligne de retour du condenseur: Une restriction dans la ligne de retour du condenseur réduit le débit de réfrigérant en dessous du minimum requis, provoquant une augmentation de la pression dans le condenseur. Cela peut résulter de débris, d'échelle ou de conception du système incorrect, ce qui a un impact direct sur la capacité du compresseur à gérer la pression.
2. Problèmes de tour de refroidissement: L'incapacité de la tour de refroidissement à rejeter efficacement la chaleur est une cause courante. Les problèmes spécifiques comprennent:
   • Ceintures d'entraînement cassées ou défauts de moteur, interrompant le fonctionnement du ventilateur.
   • Accumulation de feuilles ou débris réduisant la distribution de l'eau à travers la tour.
   • Réciples de pompe bloquées ou échelle / débris dans des plateaux de distribution, entraver l'écoulement de l'eau et la dissipation de la chaleur. Ces échecs entraînent des températures et des pressions élevées du condenseur, poussant le système dans des conditions de surtension.
3. Encrasse dans les tubes du condenseur: Au fil du temps, les tubes du condenseur peuvent accumuler la saleté, l'échelle ou d'autres contaminants, réduisant la surface de transfert de chaleur. Cela diminue la capacité du condenseur à rejeter la chaleur, à augmenter la pression et à risquer une augmentation.
4. Opération de charge partielle: Faire fonctionner un refroidisseur à une capacité réduite, en particulier lorsque la charge baisse en dessous d'un seuil critique, peut provoquer des températures et des pressions non durables. Sans un débit de gaz suffisant à travers le compresseur, le système peut entrer dans une surtension, en particulier dans les systèmes non équipés de mécanismes de contrôle de la capacité.

Effets de la surtension du refroidisseur

Les effets de la surtension du refroidisseur sont significatifs et peuvent compromettre l'intégrité du système:

• Dommages mécaniques: Le débit arrière de réfrigérant soumet le compresseur à une contrainte mécanique, potentiellement endommageant des composants internes comme les roulements, les impulseurs ou les scellés, conduisant à des réparations ou des remplacements coûteux.
• Perturbation opérationnelle: Le bruit fort - décrit comme gémissant ou grinçant - et de grandes balançoires dans les amplis dessinées indiquent une instabilité opérationnelle, ce qui peut entraîner des arrêts et des temps d'arrêt du système, affectant la productivité.
• Efficacité réduite: La montée en puissance perturbe le cycle de réfrigération normal, réduisant l'efficacité du refroidissement et augmentant la consommation d'énergie, car le compresseur a du mal à maintenir le débit vers l'avant, ce qui pourrait augmenter les coûts opérationnels.

Stratégies de prévention et d'atténuation

La prévention de la surtension du refroidisseur nécessite des approches de conception et de maintenance proactives, avec plusieurs méthodes efficaces identifiées:

1. Drives à vitesse variable (VSD) ou entraînements de fréquences variables (VFD):
   • Ces dispositifs modulent la vitesse de rotation du compresseur pour correspondre à la demande de refroidissement, garantissant un fonctionnement efficace à travers des charges variables. En réduisant la vitesse pendant la faible demande, les VSD / VFD empêchent la pression du condenseur de dépasser la capacité du compresseur, atténuant le risque de surtension.
2. Contournement de gaz chaud:
   • Ce système détourne une partie du gaz de réfrigérant chaud de la décharge du compresseur à l'entrée de l'évaporateur. Il maintient un débit minimum à travers le compresseur pendant des conditions de faible charge, garantissant un fonctionnement continu et empêchant la montée en puissance en stabilisant le débit de gaz.
3. Diffuseurs variables:
   • Installés dans les compresseurs, les diffuseurs variables ajustent l'espace pour le flux de réfrigérant dans la volute (le tuyau de décharge incurvé). Cette optimisation maintient la vitesse du gaz et l'équilibre de la pression, réduisant la probabilité de surtension, en particulier dans les compresseurs centrifuges.
4. Maintenance régulière:
   • Vérification de routine pour les blocages dans les lignes de retour du condenseur, assurant l'efficacité de la tour de refroidissement en nettoyant les débris et en maintenant le fonctionnement de la pompe, et en nettoyant les tubes à condenseur pour éviter l'encrassement est essentiel. Les pressions et les températures du système de surveillance peuvent détecter les premiers signes de surtension, permettant une intervention en temps opportun.

Implications pratiques et contexte de l'industrie

Chiller Surge est un problème évitable avec des implications importantes pour la fiabilité du système et les coûts opérationnels. Par exemple, une brasserie utilisant un refroidisseur de 30 tonnes pour maintenir la fermentation à 55 ° F (13 ° C) pourrait faire face à une surtension si la tour de refroidissement échoue en raison des débris, entraînant des problèmes de qualité d'arrêt et de qualité du produit. La mise en œuvre de VSD ou de contournement de gaz chaud dans de tels systèmes assure la stabilité, tandis que l'entretien régulier empêche la violation de la poussée liée à des milieux industriels comme les installations de stockage à froid.

Les tendances actuelles, comme indiqué dans les directives de l'ASHRAE et les ressources scolaires HVAC, mettent l'accent sur les contrôles intelligents et la maintenance prédictive pour améliorer la prévention des surtensions, s'alignant sur les objectifs de l'efficacité énergétique. À mesure que les systèmes de refroidisseurs évoluent, la compréhension et la lutte contre la surtension restent essentielles pour optimiser les performances et prolonger la durée de vie des équipements.

Tableau de comparaison: aspects de surtension de refroidisseur