كنترل برگشت مبرد مایع در سیستم تبرید تراكمی

سه شنبه, 20 مهر 1400
121

يکی از عمده‌ترين دلايل صدمه ديدن كمپرسورهای تبرید برگشت مقدار زياد مبرد مایع به داخل كمپرسور است. از آنجایی كه وجود مبرد مایع در كمپرسور باعث كاهش خاصيت روغنكاری روغن می‌شود، اكثر تعميركاران اين تصور را دارند كه كمپرسور از كمبود روغن صدمه ديده است، در حالی كه مشكل اصلی برگشت مايع است.

كمپرسورهای سیستم تبرید اساسا برای تراكم گاز طراحی و ساخته شده‌اند و وجود مايع اختلال شديدی در كاركرد آنها به وجود می‌آورد. صرف نظر از نوع طراحی، كمپرسورها در برابر حضور مبرد مايع محدوديت‌هایی دارند. اين محدوديت‌ها شامل حجم كارتر، حجم روغن، نوع سیستم تبرید و كنترل‌ها و شرايط كاركرد سيستم است.

مشكل اصلی برگشت مبرد به كمپرسور با افزايش مقدار مبرد موجود در كل سیستم تبرید تشديد می‌شود. عوامل زير از دلايل اصلی برگشت مايع در سیستم تبرید تراکمی هستند:

  • مقدار اضافی مبرد در كل سیستم تبرید
  • برفک زدن اواپراتور
  • کثیف شدن فيلتر هوای روی اواپراتور
  • خرابی فن يا فن‌های اواپراتور
  • انتخاب نادرست لوله مویی
  • انتخاب يا تنظيم نادرست شير انبساط ترموستاتيكی
  • مهاجرت مبرد (Refrigerant Migration)

رابطه مبرد مایع و روغن در سیستم تبرید

درک درست رابطه بين روغن و مبرد به منظور بررسی دقيق كاركرد نادرست سیستم تبرید در نتیجه برگشت مبرد مايع و برای پيشگيری از آن الزامی است.

در يک سیستم تبرید بسته، مبرد هميشه توسط روغن جذب شده و در محفظه ميل‌لنگ تبخير می‌شود، حتی اگر اختلاف فشاری وجود نداشته باشد. وقتی گاز مبرد به محفظه ميل‌لنگ می‌رسد، به مايع تبدیل شده و با روغن مخلوط می‌شود. اين امر تا اشباع كامل روغن ادامه خواهد يافت.

مقدار مبردی كه روغن جذب می‌كند، اساسا به فشار و دما بستگی دارد و با افزايش فشار و دما شديدا افزايش پيدا می‌كند. در محدوده دمایی محيط، مقدار مبردی كه روغن جذب می‌كند به حداكثر می‌رسد.

وقتی كه فشار روی مخلوط مبرد و روغن كاهش می‌يابد یعنی همان اتفاقی كه در لحظه استارت كمپرسور  می‌افتد، مقدار مبرد مایعی كه برای اشباع كردن روغن مورد نياز است، به شدت كاهش می‌يابد و بقيه مبرد مایع تبخير شده و به گاز تبديل می‌شود. اين عمل باعث کف کردن شديد مخلوط روغن و مبرد می‌شود كه به Foaming معروف است. اين امر در استارت كمپرسور اتفاق می‌افتد و از سایت گلاس روغن كمپرسور به صورت كف مشاهده می‌شود. اگر شدت اين امر بالا باشد، حتی باعث تخليه شدن كارتر از روغن در زير يک دقيقه می‌شود.

پديده‌ای كه باعث تعجب اكثر تكنيسين‌ها می‌شود اين است كه وجود مبرد مایع در كارتر باعث پایین آمدن فشار روغن و حتی باعث قطع كنترل فشار روغن می‌شود، حتی اگر مقدار روغن در كارتر به اندازه باشد. ورود مقدار زياد مبرد مايع  به كارتر نه تنها باعث كاهش قدرت روغن‌كاری روغن می‌شود، بلكه با ورود مبرد مایع به داخل پمپ و تبخیر شدن آن، راه ورود روغن به پمپ مسدود می‌شود. بنابراین، روغن پمپ نمی‌شود و فشار روغن به شدت كاهش می‌يابد.

مهاجرت مبرد در سیستم تبرید

مهاجرت مبرد اصطلاحی است كه به منتقل شدن مبرد از محلی به محل ديگر در سیستم تبرید گفته می‌شود. مهاجرت مبرد بدون وجود اختلاف فشار انجام می‌گیرد. در زمان خاموش بودن كمپرسور، مبرد از اواپراتور به كارتر كمپرسور مهاجرت می‌كند. اين اتفاق زمانی می‌افتد كه كمپرسور از اواپراتور سردتر شود. در اثر اختلاف فشار، مبرد به داخل كارتر منتقل می‌شود. اين مهاجرت مبرد حتی بدون وجود اختلاف فشار نيز اتفاق می‌افتد که نتیجه جذب شدن مبرد توسط روغن است.

خطر: وجود بيش از حد مبرد مايع در محفظه ميل‌لنگ باعث صدمات شديد به كمپرسور می‌شود. صدماتی مانند شكستن سوپاپ‌ها، صدمه دیدن پيستون و صدمه به ياتاقان‌ها در اثر شستن روغن.

برگشت مبرد مایع به كمپرسور در سیستم تبرید

اگر شير انبساط درست كار نكند يا فن اواپراتور از كار بيفتد يا فيلتر هوا گرفته باشد، مبرد مایع ممكن است وارد كمپرسور شود. در زمانی كه كمپرسور كار می‌كند، برگشت مبرد مايع باعث رقيق شدن روغن ، کاهش قدرت روغن‌كاری و استهلاک قطعات در حال حرکت می‌شود. بعد از اينكه كمپرسور در اين شرايط فعالیت كرد و خاموش شد، مبرد مايع به كارتر بازمی‌گردد و مشكلاتی كه توضيح داده شد تكرار می‌شوند.

اگر مبرد مايع وارد سيلندر كمپرسور شود، به دليل غير قابل تراكم بودن مايع، فشار بسيار بالایی در مرحله تراكم در سيلندر ايجاد می‌شود. اين امر باعث شكستن سوپاپ‌ها، سرسيلندر، شاتون و حتی ميل‌لنگ می‌شود. در نتیجه، صدای كمپرسور عوض شده و گاهی اوقات لرزش شديدی پيدا می‌كند. ورود مبرد مایع به كمپرسور به Slugging معروف است. معمولا اين برگشت مایع در زمان استارت كمپرسور و زمانی كه مبرد به كارتر كمپرسور مهاجرت كرده باشد، اتفاق می‌افتد. در بعضی از مواقع، به دليل لوله‌كشی نادرست، مبرد مايع با سرعت بسيار زيادی وارد كمپرسور می‌شود كه حتی محافظ‌های پيش‌بينی شده در داخل كمپرسور نيز قادر به جلوگيری از ورود مايع به سيلندرها نیستند.

پيشگيری از بازگشت مبرد در سیستم تبرید

  1. همواره حداقل مقدار مبرد لازم را در سیستم تبرید شارژ كنيد. مقدار بيش از حد مبرد باعث ايجاد مشكلاتی می‌شود که در بالا به آنها اشاره کردیم.
  2. در سیستم تبریدی كه مقدار  زیادی مبرد نیاز است، حتما از سيكل Pump Down استفاده كنيد.

هنگام استفاده از سیکل Pump Down در سیستم تبرید، ابتدا شير برقی خط مايع بسته شده و كمپرسور تمام مبرد موجود در اواپراتور را مكش كرده و به كندانسور و ريسيور هدايت می‌كند. با كاهش فشار در داخل اواپراتور، كنترل فشار پایين (Low pressure control) كمپرسور را قطع می‌كند. در اين حالت چون مبردی در داخل اواپراتور نيست، مهاجرت مبرد به كمپرسور در حالت خاموش بودن كمپرسور انجام نمی‌شود.

تذکر: در بعضی از سيستم‌ها شرايط كاركرد و حتی نظر مشتری باعث می‌شود كه استفاده از سيستم Pump Down مناسب ديده نشود. در اين صورت حتما از هيتر داخل كارتر استفاده كنيد.

نکته: وظيفه هيتر اين است كه دمای روغن را در كارتر از سردترين قسمت سيستم بالاتر نگه دارد. به ياد داشته باشيد كه هيتر فقط مايع مبرد در روغن را تبخير می‌كند و مانعی برای برگشت مايع نيست.

        3. نصب مايع شكن در خط مكش Suction Accumulator.

در سيستم‌هایی كه احتمال برگشت مايع وجود دارد، حتما بايد از مايع‌شكن استفاده شود. مايع‌شكن يك مخزن ذخيره مبرد مایع اضافی است كه مانع ورود آن به كمپرسور می‌شود. مثلا در سيستم هيت پمپ (Heat Pump)، در زمان تغيير نوع كاركرد (از گرمايش به سرمايش يا برعكس) احتمال برگشت مايع وجود دارد و در اين سيستم‌ها حتما بايد از مايع‌شكن استفاده شود. در سيستمی كه از ديفراست با گاز داغ استفاده می‌كند نيز برگشت مايع معمولا در شروع ديفراست و يا در پايان آن اتفاق می افتد .

نقش جداكننده روغن در بازگشت مبرد در سیستم تبرید

مشكل برگشت روغن به كارتر كه به دليل اشتباه طراحی صورت گرفته باشد، با استفاده از جداكننده روغن حل نمی‌شود. از طرف ديگر، جدا كننده روغن مشكل برگشت مايع را نيز حل نمی‌كند ولی در بعضی مواقع می‌تواند نقش كمک‌كننده‌ داشته باشد. مثلا در سيستم‌های دمای پایين و يا اواپراتورهای Flooded، برگشت روغن به كارتر بستگی به سيكل ديفراست با گاز داغ دارد. لذا وجود جدا كننده روغن كمک زيادی به برگشت روغن در سيكل كاری معمولی خواهد كرد.

مهندس زاره انجرقلی در این مقاله تمام نکات لازم در مورد برگشت مبرد مایع در سیستم تبرید تراکمی را متذکر شدند. اگر می‌خواهید بیشتر از دانش این استاد بزرگ استفاده کنید و اطلاعات بیشتری نسبت به سیستم تبرید به دست آورید، دوره آموزش سیستم تبرید (سردخانه و چیلر) را در سامانه رهجو از دست ندهید.