Как работают холодильные компрессоры

1.ГЕРМЕТИЧНЫЙ Холодильный компрессор или (компрессор холодильника)

Герметичные компрессоры в основном используются в бытовых холодильниках, и двигатель, и компрессор заключены в стальной корпус, также известный как герметичный контейнер, в который газ или жидкость не могут попасть или выйти из сварных уплотнений, приваренных вокруг контейнера.

Герметичный компрессор имеет прямой привод без муфты и механического уплотнения.

Герметичный компрессор имеет корпус низкого давления, что означает, что внутренняя часть корпуса компрессора подвергается воздействию только давления всасывания, в то время как нагнетание может вызвать опасность стресса внутри компрессора.

The хладагент и компрессорное масло внутри корпуса компрессора полностью соприкасаются с ротором двигателя и обмотками статора. Таким образом, чтобы избежать короткого замыкания в обмотке двигателя, используемый хладагент должен иметь высокую диэлектрическую прочность и быть полностью совместимым с изоляционным материалом.

Электродвигатель напрямую соединен с компрессором одним валом, что позволяет избежать использования какой-либо муфты или механического уплотнения и исключить возможность утечки хладагента в атмосферу.

The коленчатый вал предназначен для циркуляции смазочного масла от насоса ко всем поверхностям подшипников.

Типичный бытовой герметичный компрессор может непрерывно использоваться более 20 лет, но часто в конце срока службы его переводят на вторичную работу, например, после некоторой модификации его можно использовать в качестве насоса для откачки хладагента, продавать и перепродавать, или отброшен.

С двигатель, как и компрессор, недоступен для ремонта или обслуживания, отказ встроенной обмотки двигателя, такой как короткое замыкание, может вызвать разложение хладагента и серьезное загрязнение смазочного масла картера.

Поэтому, чтобы избежать такого повреждения, внутренние и внешние устройства защиты двигателя отключают питание двигателя в случае любой неисправности.

2. Коммерческий холодильный компрессор

Компрессор обычно поршневой или винтовой. Он обеспечивает перепад давления и необходимый поток в системе за счет повышения температуры и давления хладагента, тем самым обеспечивая желаемый массовый расход.

Целью компрессора в холодильном цикле является прием сухого газа низкого давления из испарителя и повышение его давления до давления в конденсаторе.

Скорость поглощения тепла испарителем различается в зависимости от перевозимых грузов и температуры наружного воздуха.

Иногда грузы/склады находятся недавно в теплом климате, охлаждающая нагрузка на систему значительно возрастает.

Следовательно, большинство крупных компрессоров представляют собой многоблочные компрессоры V-образного типа, оснащенные определенным устройством регулирования нагрузки или производительности.

Контроллер нагрузки определяет температуру и регулирует мощность компрессора, разгружая или отключая один из компрессорных агрегатов.

Для поршневых агрегатов это осуществляется с помощью нажимных штифтов разгрузки, удерживающих всасывающий клапан в поднятом положении.

2а. Вопрос: Зачем нужна муфта в коммерческом холодильном компрессоре и двигателе?

Муфты используются для соединения большого вала компрессора с валом двигателя компрессора, движущая сила в этих больших агрегатах очень высока.

• Муфта может обеспечить некоторую гибкость при несоосности валов.
• Это может спасти компрессор, когда возникает внезапный избыточный крутящий момент, допуская ограниченное проскальзывание или скручивание.

2б. Вопрос: Какова функция механического уплотнения в холодильном компрессоре?

Механическое уплотнение, навинченное на вращающийся вал компрессора, обеспечивает герметизацию картера, а также сдерживает давление в картере и предотвращает любое загрязнение извне.

3. Термостатический расширительный клапан (TEV или TXV)| Дозирующий клапан?

Термостатический расширительный клапан действует как регулятор, в котором хладагент дозируется от стороны высокого давления к стороне низкого давления системы.

• Расширительный клапан регулирует поток хладагента в испаритель в зависимости от нагрузки.
• Расширительный клапан предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор.
• Он поддерживает перегрев от 6°C до 7°C на выходе из испарителя.
• Расширительный клапан помогает поддерживать необходимое количество хладагента на стороне высокого и низкого давления системы.

4. Зачем нужна уравнительная линия в термостатическом расширительном клапане (ТРВ) или дозирующем клапане?

На практике всегда существует перепад давления на испарителе, а в больших испарителях он еще выше.

Таким образом, испаритель с перепадом давления 0,15 кг/см² и выше должны иметь уравнительную линию на выходе из испарителя. В противном случае испарителю не хватит хладагента.

В расширительном клапане давление, действующее на верхнюю часть диафрагмы (Pb), соответствует давлению насыщения плюс степень перегрева хладагента, выходящего из испарителя.

Таким образом, давление (Pb) пытается открыть клапан против силы пружины (Ps) из-под диафрагмы.

Уравнительная линия имеет давление насыщения (Po) хладагента, выходящего из испарителя и действующего ниже диафрагмы.

Таким образом, оба давления насыщения Pb и Po компенсируют друг друга, поэтому предполагается, что степень перегрева (Pb) открывает расширительный клапан для поддержания перегрева от 6° до 7° и предотвращения попадания жидкости на всасывание компрессора.

5. ФИЛЬТР-ОСУШИТЕЛЬ в холодильной системе

Фильтр-осушитель, установленный в жидкостной линии на выходе из змеевика конденсатора для фильтрации или улавливания мельчайших посторонних частиц и поглощать любую влагу или воду, присутствующую в системе.

Влага может вызвать выход из строя клапанов компрессора, в случае герметичного компрессора часто вызывает пробой изоляции обмотки двигателя, что приводит к короткому замыканию или заземлению двигателя.

Присутствие влаги может ухудшить свойства смазочного масла и вызвать образование металлического или другого кислого шлама. что может привести к засорению или закупорке клапанов и других масляных каналов.

Влага реагирует с хладагентом с образованием кислого раствора. Этот кислый раствор растворяет медные трубки и извлекает медь из сплавов на основе меди, таких как латунь или бронза, присутствующих в различных частях системы кондиционирования воздуха.

Эта медь осаждается в подшипниках и клапанах компрессора в виде «медного покрытия», что может привести к утечкам в системе, неправильному вакуумированию или вакуумированию системы, неисправности фильтра/осушителя, загрязнению масла и хладагента.

Осушитель поглощает влагу; осушающий материал может быть твердым или жидким.

Твердый осушитель представляет собой силикагель, активированный оксид алюминия, цеолиты, диоксид титана, тогда как промышленный твердый осушитель представляет собой активированный уголь, оксиды металлов и специально разработанные пористые гидриды металлов.

Силикагель является одним из наиболее эффективных и часто используемых материалов в осушителях, обладающих хорошей долговременной стабильностью.

Однако это не термостойкий материал и поэтому подходит только для низкотемпературных систем.

Современные осушители представляют собой капсулы с твердым осушителем, таким как активированный оксид алюминия или цеолит, обладающие способностью поглощать кислоту. и защитите отверстие клапана термостатического расширительного клапана от повреждения мелким мусором.

В настоящее время осушители совместимы со всеми коммерчески доступными хладагентами, включая r-410a.

Большие осушители сделаны таким образом, что их можно открыть, чтобы удалить использованный влагопоглотитель и заменить его новым, в то время как маленькие осушители заменяются целиком.

Фильтры-осушители на линии всасывания являются временной установкой для очистки системы, после обслуживания их необходимо выбросить, если давление упадет ниже заданного давления.

Забитый осушитель может лишить испаритель хладагента и может привести к увеличению времени работы компрессора.

6. Смотровое стекло|Индикатор влажности

Смотровое стекло дает более точные показания в горизонтальном положении и показывает пузырьки на верхней части смотрового стекла/индикатора влажности.

В вертикальном положении пузырьки газообразного хладагента попадают в любое место в смотровом стекле/индикаторе влажности.

Наличие пузырьков в смотровом стекле во время нормальной работы указывает на низкий уровень хладагента.

Смотровые стекла используются для индикации наличия паров хладагента в трубе, по которой должен проходить только жидкий хладагент.

The смотровое стекло установлено ближе всего к расширительному термостату клапан для определения того, сколько жидкости присутствует на расширительном клапане и вытягивается из фильтра-осушителя; его также можно использовать для индикации содержания влаги в хладагенте.

Индикация наличия только жидкости означает, что система работает правильно, а наличие пузырьков газа означает, что системе не хватает хладагента.

Смотровые стекла для индикации влажности имеют цветной индикатор, который меняет цвет, когда содержание влаги в хладагенте превышает критическое значение.

Обычно используемые материалы для смотровых стекол — это латунь, а для аммиака — сталь или чугун.

7. Теплообменники в холодильной системе

Холодный хладагент, выходящий из выпускного отверстия змеевика испарителя, можно использовать для переохлаждения теплого жидкого хладагента, выходящего из выпускного отверстия конденсатора, с помощью теплообменника, как показано на схеме, известной как всасывание жидкостного теплообменника.

Охлаждая и отводя энтальпию (тепло) от теплого жидкого хладагента, а затем выпуская его на вход расширительного клапана, обеспечивается более эффективное использование поверхности испарителя.

Повышенный охлаждающий эффект и снижение массового расхода хладагента в компрессор.

Недостатком этой системы может быть то, что испаритель не может обеспечить необходимый перегрев хладагента, поступающего на всасывание компрессора.

Смесь пара и жидкого хладагента, попадающая на всасывание компрессора, может привести к серьезному повреждению компрессора.

Таким образом, общий эффект от установки такого теплообменника зависит от термодинамических свойств хладагента и условий его эксплуатации.

8. Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан представляет собой электромагнитный клапан для автоматического открытия и закрытия линий жидкости и газа.

Когда на катушку подается питание, пластина мембранного клапана поднимается в открытое положение и наоборот, когда катушка обесточивается.

Спускное отверстие позволяет хладагенту оказывать давление на верхнюю сторону диафрагмы, обеспечивая плотное закрытие, когда электромагнитный клапан находится в закрытом положении.

Электромагнитные клапаны используются в системах охлаждения и кондиционирования воздуха (HVAC) для изоляции термостатического расширительного клапана во избежание затопления испарителя.

Перегоревшая катушка, поврежденная диафрагма или засорение грязью приводят к неисправности электромагнитного клапана.

9. Обратный клапан

Иногда в систему может быть встроен обратный клапан для сдерживания высокого давления в испарителе, когда два-три выхода испарителя входят в общую линию всасывания компрессора.

Клапан обратного давления устанавливается на выходе из испарителя в многотемпературной зональной системе, как показано на схеме.

Клапаны обратного давления обычно устанавливаются в более теплых помещениях, где температура установлена ​​на уровне от 4°C до 5°C или выше, например, в теплицах. Овощехранилище или вестибюль.

Если нет обратного клапана, то это может привести к низким температурам или переполнению испарителя, что может вызвать такие проблемы, как замерзание в охладителях воды и порча скоропортящихся продуктов, таких как овощи и фрукты.

Он создает противодавление на змеевике испарителя и гарантирует, что большая часть жидкого хладагента будет доступна в зонах с более низкой температурой, таких как мясной или рыбный цех.

Клапаны обратного давления подпружинены и являются обратным клапаном.

10. Устройства безопасности компрессора:

а. Разгрузочное устройство холодильного компрессора Предохранительное устройство

Большие холодильные компрессоры работают от 2 до 3 агрегатов в V- или W-образной компоновке, снабженных разгрузочным механизмом.

Это позволяет компрессору легко запускаться без нагрузки по давлению паров в блоке цилиндров, что позволяет использовать электродвигатели с низким пусковым моментом.

Разгрузочный механизм работает, поднимая всасывающий клапан в открытое положение, так что газ свободно входит и выходит через клапан без сжатия.

Механизм разгрузки работает за счет сброса давления масла из масляного насоса картера компрессора через электромагнитный клапан на разгрузку компрессора. Электромагнитный клапан получает сигнал от системы управления нагрузкой.

Корпус нагнетательного клапана удерживается на месте предохранительной пружиной, как показано на рисунке, которая позволяет поднять весь нагнетательный клапан в случае попадания жидкости в компрессор.

Система разгрузки используется для контроля производительности путем последовательного включения или выключения цилиндров или групп цилиндров.

Другие методы управления производительностью включают изменение скорости компрессора и «перепускание горячего газа», при котором часть нагнетаемого газа из компрессора направляется непосредственно в испаритель и в обход конденсатора.

б. Компрессор Устройство отключения по высокому давлению Предохранительное устройство

Компрессор, оснащенный устройством отключения по высокому давлению нагнетания, предотвращает избыточное давление в системе и перегрузку двигателя компрессора.

Некоторые реле высокого давления автоматически контролируют перезапуск компрессора при падении давления; другие имеют механизм ручного сброса.

Выключатель высокого давления останавливает двигатель компрессора при давлении около 90% от максимального рабочего давления системы.

в. Компрессор Устройство отключения по низкому давлению Предохранительное устройство

Выключатель низкого давления используется для защиты от слишком низкого давления всасывания, которое обычно указывает на засорение грязью, образование льда при наличии воды в системе или утечку хладагента.

Регулятор обычно настроен на остановку компрессора при давлении, соответствующем температуре насыщения на 5°C или 41°F ниже самой низкой температуры кипения.

На некоторых небольших заводах он также используется в качестве регулятора температуры, т.е. остановка и запуск компрессора для поддержания заданного давления и температуры.

д. Дифференциал компрессора Давление смазочного масла Предохранительное устройство

Дифференциальное реле давления смазочного масла используется для защиты от слишком низкого давления масла в системах принудительной смазки. Это дифференциальное управление с использованием двух сильфонов. Одна сторона реагирует на низкое давление всасывания, а другая — на давление масла.

Давление масла должно быть выше давления всасывания, чтобы масло вытекало из подшипников. Если давление масла выходит из строя или падает ниже минимального значения, дифференциальное реле давления смазочного масла останавливает компрессор по истечении нескольких секунд.

В картере холодильного компрессора хладагент находится под давлением всасывания.

Давление смазочного масла должно быть больше, чем давление всасывания, чтобы смазочное масло вытекало из подшипников.

Давление смазочного масла должно быть выше давления всасывания картера, иначе подшипники могут быть повреждены из-за потери смазки.

Давление смазочного масла устанавливается на 2 бар выше давления всасывания.

11. Как удалить масло из холодильной системы?

Некоторое количество масла всегда уносится сжатым газообразным хладагентом и должно быть удалено.

Функция маслоотделителя:

1. Для предотвращения попадания масла и загрязнения внутренних поверхностей испарителя и других теплообменников важно, чтобы возврат масла в холодильном компрессоре.
2. Для обеспечения возврата масла в картер компрессора, предотвращения любого выхода из строя движущихся механических частей из-за нехватки масла.

Маслоотделитель, установленный между компрессором и конденсатором, с внутренними перегородками и сетками для удаления масла из смеси масло/хладагент.

Отделение нефти происходит механически за счет замедления и изменения направления газово-нефтяного потока.

Масло, отделенное от хладагента, собирается на дне сепаратора и снова возвращается в картер или ресивер через автоматический поплавковый клапан.

12. Почему холодильный компрессор всасывает из картера?

Выход змеевика испарителя ведет в картер компрессора, и преимуществами такой конструкции являются:

• Поскольку картер находится под давлением, воздух не может попасть в систему.
• Помогает в смазке поршня компрессора, гильзы и других движущихся металлических частей.
• Газообразный хладагент смешивается с маслом; это свойство помогает газу возвращать масло в систему через маслоотделитель.

13. Термостаты

Термостаты представляют собой электрические переключатели с регулируемой температурой, используемые как для обеспечения безопасности, так и для функций управления. При установке на линии нагнетания компрессора они настроены на остановку компрессора, если температура нагнетания слишком высока.

Термостаты также используются для контроля температуры в охлаждаемом помещении путем циклического включения и выключения компрессора и путем «открытия и закрытия» электромагнитного клапана на жидкостной линии.

Три типа элементов используются для определения и передачи изменений температуры на электрические контакты.

1. Заполненная жидкостью колба соединена через капилляр с сильфоном.
2. Термистор.
3. Биметаллический элемент.

Вышеупомянутые элементы управления установлены в руководстве по эксплуатации установки и должны регулярно проверяться на наличие утечек хладагента из сильфонов и соединительных трубок. Электрические контакты следует проверить на наличие признаков износа и искрения.

14. Предохранительное устройство сброса давления

Холодильные системы спроектированы таким образом, чтобы выдерживать максимальное рабочее давление (МРД), превышение которого в результате пожара, экстремальных температурных условий или неисправного электрического управления может привести к взрыву какой-либо части системы.

Во избежание взрыва или резкого повышения давления компрессоры и сосуды под давлением снабжены устройством сброса давления.

Существует три типа разгрузочных устройств

1. Подпружиненные предохранительные клапаны остаются открытыми при максимальном рабочем давлении и закрываются, когда давление падает до безопасного уровня. Предохранительные клапаны не должны подвергаться вмешательству во время работы и должны быть заблокированы или опломбированы для предотвращения несанкционированной регулировки.
2. Разрывные мембраны, состоящие из тонких металлических диафрагм, предназначенных для разрыва при давлении, равном максимально допустимому рабочему давлению.
3. Плавкие пробки, в состав которых входит металлический сплав, плавятся при температуре в системе, соответствующей ПДК.

Обычно выброс из предохранительного устройства выбрасывался прямо в атмосферу.

На некоторых заводах устроены предохранительные устройства для сброса в сторону низкого давления системы.

15. Система охлаждения: перепускной клапан горячего газа

Клапаны перепуска горячего газа, используемые в компрессорах, не имеют устройства снижения производительности, такого как разгрузочное устройство компрессора.

Байпасный клапан регулирует холодопроизводительность, впрыскивая нагнетаемый газ обратно на всасывание.

Он поддерживает постоянное давление в испарителе независимо от нагрузки. Это клапан постоянного давления, балансирующий между давлением всасывания и предварительно установленным усилием пружины.