37. Проблема возврата масла.
Масло, применяемое для смазки холодильных компрессоров, очень хорошо смешивается с обычными хладагентами.Сильная близость свойств масла и хладагентов является причиной многочисленных и, как правило, малоизученных проблем, которые могут вызывать механические (разрушение клапанов, заклинивание компрессора. ), электрические (перегорание двигателя) и термодинамические (недостаток холодопроизводительности, нежелательные срабатывания предохранительных систем. ) неисправности и поломки.Предметом настоящего раздела является получение ответов на многочисленные вопросы, встающие перед большинством ремонтников.
А) Почему масло увлекается хладагентом?
Все подвижные части поршневого компрессора (кривошипы, шатуны, цапфы, поршни. ) требуют постоянной смазки, в противном случае они прижигаются друг к другу, вызывая полное заклинивание.
В частности, в смазке нуждаются трущиеся между собой поршни и цилиндры (точнее, поршневые кольца и цилиндры). Напомним, что при скорости двигателя 1450 об/мин поршни совершают более 24 возвратно-поступательных движений в секунду. При этом внутри цилиндров, вместе с хладагентом, обязательно должно находиться масло.В процессе нормальной работы, даже если компрессор новый или имеет безупречное механическое состояние, это неизбежно приводит к тому, что каждый раз вместе со сжатыми газами из цилиндра в виде масляного тумана, состоящего из мельчайших капелек уходит какое-то очень небольшое количество масла (си. рис. 37.1)Дополнительно к этому, в периоды, когда компрессор стоит, масло, находящееся в его картере, неизбежно поглощает какое-то количество хладагента в зависимости от температуры масла и процедуры остановки компрессора.Когда компрессор вновь запускается, резкое падение давления в картере вызывает быстрое вскипание хладагента, растворенного в масле и, следовательно, образование газомасляной эмульсии (т.н. эффект "вспенивания").Такая эмульсия всасывается поршнями и нагнетается в конденсатор. В результате, в момент запуска из компрессора в контур уходит самое большое количество масла.
Б) Какие проблемы возникают из-за увлечения масла хладагентом?Прежде всего, поскольку масло предназначено для смазки подвижных узлов компрессора, оно должно находиться не в контуре, а в картере.
Однако из-за большой схожести свойств масла и хладагента невозможно воспрепятствовать тому, что какое-то количество масла регулярно проходит в нагнетающий патрубок компрессора. Таким образом, с одной стороны, необходимо, по возможности, максимально ограничить выброс масла из компрессора, а с другой стороны, обеспечить, чтобы масло, которое ушло из компрессора, могло беспрепятственно возвратиться в картер для выполнения своих функций смазывающего агента.В самом деле, если количество вышедшего через нагнетающий патрубок масла будет превышать количество масла, вернувшегося через всасывающий патрубок (масло будет задерживаться в неудачно спроектированном контуре), то через какое-то время уровень масла в картере понизится до опасного предела, за которым нормальная смазка компрессора будет невозможной.С другой стороны, если вместе с маслом в картер будет возвращаться аномально большое количество хладагента, его количество, растворенное в масле, может стать очень большим.При запуске бурная дегазация масла, обусловленная резким падением давления в картере, приведет к образованию большого количества газомасляной эмульсии, что может вызвать срыв подпитки масляного насоса.Кроме того, образование большого количества эмульсии может привести к такому интенсивному выходу масла из компрессора, что к концу пускового режима картер окажется совершенно "пустым" и в течение более или менее продолжительного периода компрессор будет оставаться без нормальной смазки (характерное "вспенивание", которое сопровождает образование эмульсии, легко наблюдается в стекле указателя уровня масла).
Поэтому настройка ТРВ на небольшой перегрев угрожает возможностью появления не только периодических гидроударов (самых легких), но и опасностью аномальных выбросов масла в контур. Работа компрессора с повышенной частотой включений и выключений (либо в результате срабатывания предохранительных систем, либо по командам от системы регулирования) также создает угрозу опасного понижения уровня масла, поскольку при запусках оно выводится в контур наиболее интенсивно, а короткое время работы не дает ему возможности нормального возврата.Заметим, что в этом случае положение не спасет даже предохранительное реле контроля давления масла, которое может быть установлено в компрессоре, поскольку оно очень медленно реагирует на изменение давления (собственне время его инерционности составляет около 2 минут, см. раздел 101), и повреждения, обусловленные плохой смазкой при каждом очередном запуске, могут накапливаться, приводя через более или менее длительный промежуток времени к непоправимым механическим разрушениям подвижных деталей компрессора.Другая проблема возникает при неудачно спроектированной конструкции или прокладке трубопроводов, главным образом, всасывания. Действительно, вместо того, чтобы регулярно возвращаться в картер компрессора, масло может накапливаться в застойных зонах или участках с отрицательным уклоном.
При опорожнении застойных зон масляная пробка может быть резко всосана компрессором, что приводит к сильному гидроудару, порождающему те же повреждения, что и обычный гидроудар.
Так например, на рис. 37.2 вверху показано, что слишком большая длина L застойной зоны, в основном на всасывающей магистрали, приводит к тому, что в ней обязательно будет накапливаться значительное количество масла.По мере накопления масла в застойной зоне его уровень в трубе повышается, приводя к уменьшению проходного сечения для газа и, следовательно, повышению потерь давления (Р1 > Р2).Давление Р2 будет падать до тех пор, пока разность давлений Р1 и Р2 не окажется достаточной для того, чтобы протолкнуть масляную пробку во всасывающую полость головки блока.В этот момент в полость резко поступит большое количество масла. Такой прилив масла создает опасность возникновения сильного гидроудара, последствия которого строго идентичны последствиям обычного гидроудара.Очевидно, точно такие же проблемы могут возникнуть, если масло накапливается на участке трубопровода всасывания с отрицательным уклоном (см. рис. 37.2 внизу).Заметим, однако, что опасность возникновения перечисленных проблем снижается, если трубопровод оборудован эффективным устройством демпфирования гидроударов (отделителем жидкости).
Наконец, присутствие масла внутри трубопроводов создает на их внутренней поверхности тонкую изолирующую масляную пленку, что препятствует нормальному теплообмену между воздухом и хладагентом и снижает коэффициент теплоотдачи для конденсатора и испарителя.Такое снижение интенсивности теплообмена особенно заметно в испарителе, где масло и хладагент легко разделяются из-за низкой температуры.Если в результате каких-то проблем в холодильном контуре в него попадает слишком много масла, это может повлечь за собой снижение холодопроизводительности испарителя.Причем потери холодопроизводительности могут быть столь значительными, что окажутся достаточными для того, чтобы появились признаки неисправности типа "слишком слабый испаритель"