Компресор є однією з головних частин систем охолодження, тривала експлуатація якого в значній мірі залежить від ефективності мастила його труться. В даний час труться деталі компресорів холодопроизводительностью менше 10 кВт смазива- ються простим розбризкуванням масла, а в компресорах холодопродуктивністю більш рівною 10 кВт передбачається примусова мастило за допомогою насосів, як правило, шестеренчатого типу, що встановлюються в картері. У деяких випадках для дуже великих компресорів масляний насос встановлюють зовні, а система змащення іноді буває змішаною, тобто крапельної (розбризкуванням) і примусової (насосної).
Додаткові функції масла в холодильному компресорі:
o винесення абразивних частинок;
o герметизація ущільнень;
o згладжування пульсацій і зниження рівня шуму.
Таким чином, наявність масла в холодильній системі позитивно впливає на роботу компресора. У той же час присутність масла знижує інтенсивність теплообміну в випарнику і конденсаторі. Тому важливим є забезпечення найбільш раціональної циркуляції масла, що забезпечує надійну роботу всіх технічних пристроїв, що входять в холодильну систему. Визначальна роль в істотному зниженні процентного вмісту олії в контурі відводиться Масловідділювач.
Особливості систем змащення поршневих компресорів
Змащувати необхідно все труться деталі: підшипники колінчастого вала, шатунні шийки, поршневі пальці, циліндри, сальникові ущільнення. Простий варіант мастила - розбризкування масла, налитого до певного рівня в картер, при обертанні колінчастого вала. Більш надійною є примусова мастило за допомогою масляного насоса. При цьому, нагнітається масло через канали, просвердлені в колінчастому валу подається до шатунним шийок. Іноді в великих поршневих компресорах шлях масла продовжується по свердлінням в шатунах до поршневими пальцями.
Мастило, що заливається в картер, частково несеться холодоагентом, через що при тривалій роботі компресора може виникнути небезпека сухого тертя в тертьових парах. Щоб уникнути цього, в холодильній машині після компресора встановлюють маслоотделитель, з якого масло періодично повертається назад в картер.
4.2.1. Масловіддільники холодильних машин
При віднесенні масла з компресора необхідна часта дозаправка масла в картер або слід передбачати спеціальні пристрої для повернення масла в компресор.
Вплив олії на роботу холодильної машини залежить від виду холодильного агента. У рідкому аміаку мінеральні масла розчиняються в дуже невеликій кількості. При цьому аміак не змішується з маслом, а так як щільність масла більша за густину аміаку, то масло накопичується в нижніх точках різних вузлів і агрегатів, звідки воно може бути повернуто в компресор за допомогою зливних кранів. Плинність масла з падінням температури знижується, отже, для установок на аміаку, що працюють при низьких температурах, має бути передбачено використання масел, що залишаються текучими в цих умовах. Якщо ж забезпечити це неможливо, слив масла повинен проводиться після виключення установки і підйомі температури до такої величини, при якій масло знову стане текучим. Встановлено, що тільки незначна частка масла надходить в аміачний конденсатор з нагнітається паром. Тому на трубках конденсатора масло практично не осідає. У той же час, в аміачних випарнику масло накопичується і, осідаючи на трубках, погіршує теплопередачу.
Відділення масла від парів аміаку
Для кращого відділення крапель олії їх змушують стикатися з твердою поверхнею, від якої масло вже не може відірватися істекаетнадно апарату. З метою збільшення поверхні холодильний агент можна пропускати через шар кілець Рашига або іншу насадку.
Хороші результати досягаються також в Масловідділювач типу «Циклон» (рис.4.6, а), в яких пару повідомляється інтенсивне обертальний рух і масло відкидається до стінок апарату.
Для аміачних установок досить ефективним виявився аміачний маслоотделитель з подвійною промиванням рідким аміаком конструкції Яковлєва (рис.4.6, б). Цей маслоотделитель відокремлює 98 - 99% масла. При цьому найвищі швидкості руху пара в кільцевих перетинах 1, 2 і 3 складають відповідно 3,85; 1,23 і 0,86 м / с. Рівень рідкого аміаку в маслоотделителе поддержіваетсяпоплавковим клапаном. Наявність рідкого аміаку над маслом ускладнює автоматизацію випуску масла з масловіддільника. Масло з масловіддільника випускають вручну.
Інші можливі конструктивні схеми аміачних масловіддільників наведені на рис.4.7. На цьому малюнку в схемі "в" передбачається охолодження пари холодоагенту водяним змійовиком з подальшим відділенням крапель олії в насадці. У схемі "г" встановлено найбільш поширений варіант конструкції маслоотделітеляс промиванням парів в жідкомамміаке і відбиванням крапель за допомогою похилих відбійників.
Вітчизняні промивні (барботажні) масловіддільники позначають ОММ, а інерційні - М або МО.
Відділення масла від парів фреону
Для холодильних установок, працюючих не на аміаку, а на інших холодильних агентах, наприклад, на фреонах, в яких масло добре розчиняється і змішується з'являється ймовірність розподілу масла по всьому контуру.
При позитивних температурах і невеликих концентраціях все мінеральні масла розчиняються у фреоні-22. Тому відокремити масло в конденсаторі або ресівері неможливо, і все масло, викрадають компресором, потрапляє в випарник. При низьких температурах розчин фреону з мінеральним маслом розділяється на дві фази, і фаза з високою концентрацією масла спливає на поверхню. При -30 ... -50 ° С ця фаза застигає.
У испарителях з кипінням всередині труб масло, застигаючи, забиває прохідні перетини. Тому для низькотемпературних випарників такого типу мінеральні масла незастосовні. При температурах кипіння нижче (-) 40 ° С краще синтетичне масло ХФ22с-16.
Для роботи на фреоні-13 застосовують масло ФМ5,6-АП, яке при концентрації 9% і нижче повністю розчиняється у фреоні. У испарителях з кипінням всередині труб, які частіше застосовують на фреоні-13, концентрація масла в кінці випарника зростає, і воно виділяється з розчину. Завдяки низькій температурі застигання (-110 ° С) масло не забиває трубки, а тільки погіршує теплопередачу.
Щоб уникнути попадання рідкого фреону в картер компресора масло з фреоном (рис.4.6, в) попередньо підігрівають в спеціальному ректіфікаторе 3 при низькому тиску, який зазвичай розташовують у верхній частині масловіддільника. Масло, осіли на кільцях Рашига 2, стікає по конічної сітці і стінок масловіддільника вниз і, пройшовши поплавковий клапан 1, подається в ректіфікатор 3. Просуваючись по спіральному каналу, масло сопрікасаетсяс дном ректіфікатора, яке знизу підігрівається гарячими парами холодильного агента. За рахунок відводу пара у всмоктувальну лінію цього ж компресора в ректіфікаторе підтримується низький тиск, і фреон википає. Масло, що стікає в картер внаслідок різниці рівнів.
При інтенсивної конденсації ректіфікатор може не забезпечити випаровування всього рідкого фреону. Тому в маслоотделітеліследует подавати охлаждающуюводу, попередньо підігріту в конденсаторі, а потім в сорочці компресора.
В інших конструктивних схемах фреонових масловіддільників використовують попереднє охолодження водою, що нагнітаються компресором гарячих парів холодоагенту, з подальшим їх пропусканням через шар керамічних кілець, що затримують масло. Масло, обложене на керамічних кільцях, потім стікає вниз і періодично по мірі накопичення перепускается в картер компресора.
4.2.2. Способи повернення масла в компресор
Як уже зазначалося, масло, що потрапило в аміачний випарник, при низьких температурах застигає в ньому, осідаючи на теплопередающей поверхні і в нижній частині апарату (так як масло важче аміаку). Тому для видалення масла з аміачного випарника необхідно випарник вимкнути з роботи і відігріти.
У фреонових испарителях масло розчинено в рідкому холодильному агента або плаває на його поверхні. Зазвичай масло з фреонового випарника можна видалити і повернути в компресор разом з фреоном, не вимикаючи випарник з роботи.
Найпростіше повернути масло з прямоточних випарників, розташованих вище компресора. Для цього горизонтальні ділянки трубопроводів роблять з ухилом по ходу пара, і масло стікає в компресор самопливом.
При необхідності в підйомі всасиваемогопара разом з маслом роблять петлю на початку вертикального ділянки трубопроводу для створення гідравлічного затвора (рис.4.8, а). Скупчуються в петлі масло періодично перекриває прохід пару, а потім тиском пара викидається вгору. У трубопроводах великого діаметру такі петлі неефективні і створюють небезпеку гідравлічного удару. Щоб забезпечити підйом масла разом з парою, вибирають підвищені швидкості руху пара. При кипінні рідини у великому обсязі і вільному видаленні пара (що має місце в Кожухотрубний випарник) масло не може разом з парою піднятися з розчину і накопичується в ньому. Тому для повернення масла з кожухотрубного випарника необхідно відбирати з нього частину рідкого холодильного агента.
Найпростіше забирати рідину (у вигляді піни ілібризг) разом з парою, підтримуючи в випарнику відповідно високий рівень рідини.
В теплообміннику, через який проходить пар (рис.4.8, б), рідина доіспаряется, і масло виділяється майже в чистому вигляді. При проходженні через вертикальний теплообмінник масло не може повернутися назад у випарник через високу швидкість пара. За такою схемою з випарника може віддалятися і нерозчинний масло.
Схема повернення масла з парою має такі недоліки:
· Потрібно точне регулювання ступеня заповнення випарника, так як при перегріві пара на виході з випарника більше 2 ° С повернення масла порушується, а при перегріванні менше 1 ° С можливий вологий хід;
· Система працездатна тільки при достатньо високих швидкостях руху пара в трубопроводі. При зменшенні холодопроизводительности компресора швидкість пара може виявитися недостатньою для повернення масла.
Значно більш надійна схема повернення масла з горизонтальним теплообмінником конструкції Шапошникова і Галежі [3] (рис. 4.8, в). Після перегріву пара в теплообміннику відокремилося в ньому масло направляють по окремій трубці в картер компресора, розташованого нижче теплообмінника. При такій схемі стійкість повернення масла не залежить від швидкості пара у всмоктуючому трубопроводі, однак для підйому масла з парою з випарника в теплообмінник необхідно точно регулювати подачу рідкого холодильного агента в випарник.
Щоб надійність повернення масла не залежала від рівня рідини в випарнику можна частину рідкого холодоагенту безпосередньо перепускати з випарника у всмоктуючий трубопровід перед теплообмінником. Подолати різниця тисків для транспортування рідкого масла можна за допомогою петлі (рис.4.8, г) ежектора (рис.4.8, д) або насоса, що застосовується в установках з рециркуляцією рідини в випарнику (рис.4.8, е). У кожній із цих схем масло після теплообмінника можна направляти до компресора разом з парою, як показано рис. 4.8, г, д (при підйомі пара його скоростьдолжна бути не нижчу від визначеної величини), або за окремою трубці (рис. 4.8, е).
Додаткові труднощі з поверненням масла виникають в тому випадку, якщо кілька компресорів працюють на одну випарну систему. Для рівномірного розподілу повертається масла картери компресорів необхідно при цьому об'єднувати як сполучені посудини, тобто і в нижніх і верхніх частинах. Верхня вирівнююча трубка повинна забезпечити достатньо швидке вирівнювання тисків в картерах в разі потрапляння в один з компресорів рідкого фреону.
Розміщення масловіддільника в схемах і інші можливі способи повернення масла в компресор
Розміщення масловіддільника в схемах холодильної системи залежить від ступеня взаємної розчинності холодоагенту з маслами.
Так для аміачних систем, в яких холодоагент не змішується з маслами, ефективність масловіддільника підвищується при його розміщенні якнайдалі від компресора. Навпаки, для кращого відділення масла у фреонових системах маслоотделитель повинен бути розміщений відразу після компресора.
Застосовуються схеми повернення масла в компресор як з окремими, так і з загальним масловідділювачем. У першому випадку кожен компресор має власний маслоотделитель, з якого масло повертається в компресор. Однак, якщо в складі установки є кілька компресорів, що працюють паралельно із загальним колектором як всмоктування, так і нагнітання, необхідно передбачати:
Ø єдиний сепаратор масла для групи компресорів, або в деяких випадках сепаратор масла для кожного компресора окремо;
Ø буферну масляну ємність для всіх або групи компресорів;
Ø регулятор рівня масла для кожного компресора;
Ø масляний фільтр для кожного компресора;
Ø обратнийклапан в кожному компресорі.
Кількість масловіддільників і масляних буферних ємностей залежить від типу установки. Так, наприклад, одного масловіддільника і однієї буферної ємності іноді цілком достатньо для установок великої і середньої потужності, в яких не передбачається зниження навантаження. Однак для установок, які передбачають можливість роботи на зниженій потужності, масловіддільник і буферна ємність будуть Переразмер і перестануть нормально виконувати свої функції.
Питання до підрозділу 4.2
1). Коли застосовують мастило розбризкуванням?
2). Коли застосовують примусову мастило?
3). Перерахувати основні функції масла в холодильному компресорі.
4). Призначення масловіддільника в холодильній машині.
5). Яким чином здійснюється відділення масла в аміачних холодильних установках?
6). Яким чином здійснюється відділення масла у фреонових холодильних установках?
7). Перерахувати можливі способи повернення масла в картер компресора.
8). Місце розміщення масловіддільника в аміачних і фреонових холодильних установках.
9). Перерахувати можливі технічні пристрої повернення масла в холодильних установках з декількома компресорами, що працюють паралельно із загальним колектором нагнітання і всмоктування.