Sự di chuyển của chất làm lạnh lỏng
Hiện tượng di chuyển chất làm lạnh đề cập đến sự tích tụ chất làm lạnh dạng lỏng trong buồng máy nén khi máy nén ngừng hoạt động. Chỉ cần nhiệt độ bên trong máy nén thấp hơn nhiệt độ bên trong dàn bay hơi, sự chênh lệch áp suất giữa máy nén và dàn bay hơi sẽ đẩy chất làm lạnh đến nơi lạnh hơn. Hiện tượng này thường xảy ra nhất vào những tháng mùa đông lạnh giá. Tuy nhiên, đối với các thiết bị điều hòa không khí và bơm nhiệt, khi dàn ngưng tụ ở xa máy nén, ngay cả khi nhiệt độ cao, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh vẫn có thể xảy ra.
Khi hệ thống tắt, nếu không được khởi động lại trong vòng vài giờ, ngay cả khi không có sự chênh lệch áp suất, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh có thể xảy ra do lực hút giữa dầu làm lạnh trong hộp trục khuỷu với chất làm lạnh.
Nếu lượng chất làm lạnh dạng lỏng dư thừa tràn vào khoang trục khuỷu của máy nén, hiện tượng sốc chất lỏng nghiêm trọng sẽ xảy ra khi máy nén khởi động, dẫn đến nhiều sự cố khác nhau của máy nén, chẳng hạn như vỡ đĩa van, hư hỏng piston, hỏng ổ trục và mòn ổ trục (chất làm lạnh cuốn trôi dầu đã được làm lạnh ra khỏi ổ trục).
Tràn môi chất lạnh dạng lỏng
Khi van giãn nở không hoạt động, hoặc quạt dàn bay hơi bị hỏng hoặc bị tắc nghẽn bởi bộ lọc không khí, chất làm lạnh dạng lỏng sẽ tràn ra trong dàn bay hơi và đi vào máy nén dưới dạng chất lỏng thay vì hơi nước qua ống hút. Khi máy hoạt động, chất lỏng tràn ra sẽ làm loãng dầu làm lạnh, dẫn đến mài mòn các bộ phận chuyển động của máy nén, và sự giảm áp suất dầu dẫn đến kích hoạt thiết bị an toàn áp suất dầu, do đó làm cho hộp trục khuỷu bị mất dầu. Trong trường hợp này, nếu máy bị tắt, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh sẽ nhanh chóng xảy ra, dẫn đến hiện tượng sốc chất lỏng khi khởi động lại.
Búa lỏng
Khi xảy ra hiện tượng va đập chất lỏng, có thể nghe thấy tiếng va đập kim loại phát ra từ máy nén, và máy nén có thể kèm theo rung động mạnh. Va đập thủy lực có thể gây ra vỡ van, hư hỏng gioăng đầu máy nén, gãy thanh truyền, gãy trục và các loại hư hỏng khác cho máy nén. Khi chất làm lạnh dạng lỏng di chuyển vào buồng máy, hiện tượng va đập chất lỏng sẽ xảy ra khi khởi động buồng máy. Trong một số thiết bị, do cấu trúc đường ống hoặc vị trí của các bộ phận, chất làm lạnh dạng lỏng sẽ tích tụ trong ống hút hoặc dàn bay hơi trong thời gian ngừng hoạt động của thiết bị, và sẽ đi vào máy nén dưới dạng chất lỏng nguyên chất với tốc độ đặc biệt cao khi khởi động. Tốc độ và quán tính của va đập thủy lực đủ để phá hủy bất kỳ thiết bị chống va đập thủy lực nào được tích hợp trong máy nén.
Tác động của thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu
Trong một thiết bị làm lạnh bằng phương pháp đông lạnh, sau giai đoạn loại bỏ băng, sự tràn chất làm lạnh dạng lỏng thường khiến thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu hoạt động. Nhiều hệ thống được thiết kế để cho phép chất làm lạnh ngưng tụ trong dàn bay hơi và ống hút trong quá trình rã đông, sau đó chảy vào hộp trục khuỷu máy nén khi khởi động, làm giảm áp suất dầu, dẫn đến thiết bị an toàn áp suất dầu hoạt động.
Thỉnh thoảng, việc kích hoạt thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu một hoặc hai lần sẽ không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến máy nén, nhưng nếu xảy ra nhiều lần trong điều kiện thiếu bôi trơn tốt sẽ dẫn đến hỏng máy nén. Người vận hành thường coi thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu là một lỗi nhỏ, nhưng nó là một cảnh báo rằng máy nén đã hoạt động hơn hai phút mà không có chất bôi trơn, và cần phải thực hiện các biện pháp khắc phục kịp thời.
Các biện pháp khắc phục được đề xuất
Lượng chất làm lạnh được nạp càng nhiều, nguy cơ hỏng hóc càng cao. Chỉ khi máy nén và các bộ phận chính khác của hệ thống được kết nối với nhau để kiểm tra hệ thống thì mới xác định được lượng chất làm lạnh tối đa và an toàn cần nạp. Các nhà sản xuất máy nén có thể xác định lượng chất làm lạnh dạng lỏng tối đa có thể nạp mà không làm hỏng các bộ phận hoạt động của máy nén, nhưng họ không thể xác định được bao nhiêu phần trăm tổng lượng chất làm lạnh trong hệ thống thực sự nằm trong máy nén trong hầu hết các trường hợp cực đoan. Lượng chất làm lạnh dạng lỏng tối đa mà máy nén có thể chịu được phụ thuộc vào thiết kế, thể tích chứa và lượng dầu làm lạnh được nạp. Khi xảy ra hiện tượng rò rỉ chất lỏng, tràn hoặc kích nổ, cần phải thực hiện các biện pháp khắc phục cần thiết, loại biện pháp khắc phục phụ thuộc vào thiết kế hệ thống và loại hỏng hóc.
Giảm lượng chất làm lạnh được nạp
Cách tốt nhất để bảo vệ máy nén khỏi hư hỏng do môi chất lạnh dạng lỏng gây ra là giới hạn lượng môi chất lạnh trong phạm vi cho phép của máy nén. Nếu không thể, lượng môi chất lạnh cần nạp phải được giảm thiểu tối đa. Trong điều kiện đáp ứng lưu lượng, dàn ngưng tụ, dàn bay hơi và ống nối nên được sử dụng với kích thước nhỏ nhất có thể, và bình chứa môi chất lạnh cũng nên được lựa chọn với kích thước nhỏ nhất có thể. Việc giảm thiểu lượng môi chất lạnh cần phải thao tác đúng cách để cảnh báo bằng kính quan sát về các bọt khí do đường kính ống dẫn môi chất lạnh nhỏ và áp suất đầu thấp gây ra, điều này có thể dẫn đến tình trạng nạp quá mức nghiêm trọng.
Chu kỳ sơ tán
Phương pháp kiểm soát môi chất lạnh dạng lỏng hiệu quả và đáng tin cậy nhất là chu trình hút chân không. Đặc biệt khi lượng môi chất lạnh trong hệ thống lớn, bằng cách đóng van điện từ của đường ống dẫn môi chất lạnh, môi chất lạnh có thể được bơm vào dàn ngưng và bình chứa môi chất lạnh, và máy nén hoạt động dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển an toàn áp suất thấp, do đó môi chất lạnh được cách ly khỏi máy nén khi máy nén không hoạt động, tránh hiện tượng môi chất lạnh di chuyển vào khoang trục khuỷu của máy nén. Nên sử dụng chu trình hút chân không liên tục trong giai đoạn tắt máy để ngăn ngừa rò rỉ ở van điện từ. Nếu chỉ sử dụng một chu trình hút chân không duy nhất, hay còn gọi là chế độ điều khiển không tuần hoàn, sẽ gây ra hiện tượng rò rỉ môi chất lạnh quá mức làm hư hại máy nén khi máy tắt trong thời gian dài. Mặc dù chu trình hút chân không liên tục là cách tốt nhất để ngăn ngừa sự di chuyển môi chất lạnh, nhưng nó không bảo vệ máy nén khỏi những tác hại của hiện tượng tràn môi chất lạnh.
Bộ sưởi vỏ trục khuỷu
Trong một số hệ thống, môi trường vận hành, chi phí hoặc sở thích của khách hàng có thể khiến chu trình hút chân không trở nên bất khả thi, bộ phận sưởi vỏ máy có thể trì hoãn quá trình di chuyển.
Chức năng của bộ gia nhiệt hộp trục khuỷu là giữ cho nhiệt độ dầu đã được làm lạnh trong hộp trục khuỷu cao hơn nhiệt độ của phần thấp nhất trong hệ thống. Tuy nhiên, công suất gia nhiệt của bộ gia nhiệt hộp trục khuỷu phải được giới hạn để tránh quá nhiệt và đóng băng cacbon trong dầu. Khi nhiệt độ môi trường xung quanh gần -18°C° C, hoặc khi ống hút bị hở, vai trò của bộ phận gia nhiệt hộp trục khuỷu sẽ bị giảm bớt một phần, và hiện tượng di chuyển vẫn có thể xảy ra.
Bộ gia nhiệt vỏ máy nén thường được làm nóng liên tục trong quá trình sử dụng, bởi vì một khi chất làm lạnh đi vào vỏ máy nén và ngưng tụ trong dầu đã được làm lạnh, có thể mất đến vài giờ để nó quay trở lại ống hút. Khi tình huống không quá nghiêm trọng, bộ gia nhiệt vỏ máy nén rất hiệu quả trong việc ngăn chặn sự di chuyển chất làm lạnh, nhưng nó không thể bảo vệ máy nén khỏi hư hỏng do dòng chất lỏng chảy ngược gây ra.
Bộ tách khí-lỏng dạng ống hút
Đối với các hệ thống dễ bị tràn chất lỏng, cần lắp đặt bộ tách khí-lỏng trên đường ống hút để tạm thời chứa chất làm lạnh dạng lỏng bị tràn ra khỏi hệ thống và đưa chất làm lạnh dạng lỏng trở lại máy nén với tốc độ mà máy nén có thể chịu được.
Hiện tượng tràn môi chất lạnh thường xảy ra nhất khi chuyển đổi máy bơm nhiệt từ chế độ làm mát sang chế độ sưởi ấm, và nhìn chung, bộ tách khí-lỏng ở ống hút là thiết bị cần thiết trong tất cả các máy bơm nhiệt.
Các hệ thống sử dụng khí nóng để rã đông cũng dễ bị tràn chất lỏng ở đầu và cuối quá trình rã đông. Các thiết bị có độ quá nhiệt thấp như tủ đông chất lỏng và máy nén trong tủ trưng bày nhiệt độ thấp đôi khi có thể gây tràn do điều khiển chất làm lạnh không đúng cách. Đối với các thiết bị trên xe, khi trải qua giai đoạn tắt máy kéo dài, cũng dễ xảy ra hiện tượng tràn nghiêm trọng khi khởi động lại.
Trong máy nén hai cấp, khí hút được dẫn trực tiếp về xi lanh dưới và không đi qua buồng động cơ, và cần sử dụng bộ tách khí-lỏng để bảo vệ van máy nén khỏi hư hại do khí lỏng thổi vào.
Do yêu cầu về tổng lượng chất làm lạnh của các hệ thống làm lạnh khác nhau là khác nhau, và phương pháp điều khiển chất làm lạnh cũng khác nhau, nên việc có cần thiết sử dụng bộ tách khí-lỏng hay không và kích thước của bộ tách khí-lỏng cần thiết phụ thuộc phần lớn vào yêu cầu của hệ thống cụ thể. Nếu lượng chất lỏng chảy ngược không được kiểm tra chính xác, một cách tiếp cận thiết kế thận trọng là xác định công suất của bộ tách khí-lỏng ở mức 50% tổng lượng chất làm lạnh của hệ thống.
Bộ tách dầu
Bộ tách dầu không thể giải quyết lỗi hồi dầu do thiết kế hệ thống gây ra, cũng như không thể giải quyết lỗi điều khiển môi chất lạnh dạng lỏng. Tuy nhiên, khi lỗi điều khiển hệ thống không thể được giải quyết bằng các biện pháp khác, bộ tách dầu giúp giảm lượng dầu tuần hoàn trong hệ thống, giúp hệ thống vượt qua giai đoạn nguy cấp cho đến khi hệ thống điều khiển được khôi phục bình thường. Ví dụ, trong một thiết bị nhiệt độ cực thấp hoặc dàn bay hơi hoàn toàn bằng chất lỏng, dầu hồi có thể bị ảnh hưởng bởi quá trình rã đông, trong trường hợp đó, bộ tách dầu có thể giúp duy trì lượng dầu lạnh trong máy nén trong quá trình rã đông hệ thống.
Thời gian đăng bài: 07/09/2023
