Przegląd
Sprężarka podnosi ciśnienie i temperaturę pary z parownika, umożliwiając oddawanie ciepła w skraplaczu i obieg czynnika chłodniczego. Ten temat wspiera przygotowanie do egzaminu na unijny certyfikat A1 zgodnie z rozporządzeniem (UE) 2024/573 i rozporządzeniem wykonawczym (UE) 2024/2215.
Rodzaje sprężarek
- Tłokowe: tłoki napędzane wałem korbowym sprężają parę pulsacyjnie.
- Spiralne: jedna spirala pozostaje nieruchoma, a druga wykonuje ruch orbitalny, zapewniając płynne i ciche sprężanie.
- Śrubowe: zazębiające się wirniki śrubowe sprężają gaz w kolejnych przestrzeniach międzyzębnych, zapewniając ciągły przepływ przy dużych wydajnościach.
- Rotacyjne łopatkowe: mimośrodowy wirnik i przesuwne łopatki tworzą komory o malejącej objętości. Nadają się do pracy przy wysokich temperaturach parowania i niskich stopniach sprężania, między innymi w małych układach klimatyzacyjnych.
- Hermetyczne: spawana obudowa mieści silnik i sprężarkę; naprawy wewnętrzne są niepraktyczne. W tradycyjnych hermetycznych sprężarkach tłokowych para zasysana chłodzi silnik wewnątrz obudowy znajdującej się pod niskim ciśnieniem; gaz tłoczony wypływa osobnym przewodem.
- Półhermetyczne: skręcana śrubami obudowa umożliwia naprawę silnika, łożysk i zaworów; powracający czynnik chłodniczy zwykle chłodzi silnik.
- Otwarte: zewnętrzny silnik przekazuje napęd przez sprzęgło i wał z uszczelnieniem. Ciepło dopływające do zasysanej pary zmniejsza jej gęstość i wydajność chłodniczą. W dużych instalacjach stosuje się sprężarki śrubowe otwarte lub półhermetyczne; przy bardzo dużych wydajnościach stosuje się również sprężarki odśrodkowe.
Gospodarka olejowa
Olej smarowy zmniejsza tarcie, uszczelnia luzy i odprowadza ciepło. Stosuj olej zatwierdzony przez producenta i zgodny z czynnikiem chłodniczym; w układach z HFC i HFO powszechnie stosuje się olej POE.
- Wziernik: sprawdź, czy poziom oleju podczas pracy jest zgodny z wymaganiami. Niski poziom wskazuje na ubytek oleju lub jego niewystarczający powrót; nadmierne napełnienie może sprzyjać pienieniu.
- Pienienie oleju: rozpuszczony czynnik chłodniczy odparowuje przy spadku ciśnienia, pogarszając smarowanie i stwarzając ryzyko uszkodzenia łożysk.
- Grzałka karteru: utrzymuje olej w podwyższonej temperaturze podczas postoju, aby ograniczyć migrację czynnika chłodniczego i rozcieńczanie oleju. Przed uruchomieniem odczekaj wymagany czas nagrzewania.
- Oddzielacz oleju: usuwa mgłę olejową z przewodu tłocznego i kieruje olej z powrotem do karteru. Niezawodny powrót oleju zapobiega niedostatecznemu smarowaniu łożysk i gromadzeniu się oleju w parowniku, szczególnie przy długich rurociągach.
Zabezpieczenia sprężarki
- Presostat wysokiego ciśnienia: wyłącza sprężarkę przy nadmiernym ciśnieniu tłoczenia. Sprawdź, czy przyczyną jest zabrudzenie skraplacza, ograniczony przepływ powietrza, obecność gazów nieskraplających się lub wysoka temperatura otoczenia.
- Presostat niskiego ciśnienia: wyłącza sprężarkę przy zbyt niskim ciśnieniu ssania. Sprawdź, czy przyczyną jest niedobór czynnika chłodniczego, oblodzenie parownika, ograniczenia przepływu lub usterki elementu rozprężnego.
- Zabezpieczenie różnicowe ciśnienia oleju: monitoruje różnicę między ciśnieniem tłoczenia pompy oleju a ciśnieniem w karterze, porównując ją z minimalną wartością określoną przez producenta.
- Zabezpieczenie termiczne: odłącza przegrzewający się silnik.
- Oddzielacz cieczy na ssaniu: zatrzymuje ciecz przed sprężarką, umożliwiając jej stopniowe odparowanie i kontrolowany powrót oleju.
Przed ponownym uruchomieniem ustal przyczynę zadziałania zabezpieczeń.
Typowe usterki i diagnostyka
- Uderzenia cieczowe: niedostateczne przegrzanie, rozruch z nagromadzoną cieczą lub wadliwe zawory rozprężne powodują przedostawanie się cieczy do sprężarki, co uszkadza zawory, tłoki i korbowody. Utrzymuj prawidłowe napełnienie i przegrzanie.
- Wysoka temperatura tłoczenia: nadmierne przegrzanie, wysoki stopień sprężania lub niewystarczające oddawanie ciepła mogą powodować degradację oleju i uszkodzenie silników.
- Praca w krótkich cyklach: częste rozruchy obciążają uzwojenia i łożyska oraz powodują straty energii. Sprawdź dobór wydajności, napełnienie, układ sterowania i przepływ powietrza.
- Nieszczelne zawory: przepływ wsteczny i ponowne rozprężanie gazu zmniejszają sprawność objętościową, wydłużają czas pracy i mogą zwiększać pobór prądu.
- Prąd roboczy: niski pobór prądu może wskazywać na zbyt małe napełnienie; wysoki pobór prądu może wskazywać na przepełnienie. Potwierdź diagnozę pomiarami ciśnienia i temperatury.
- Usterki elektryczne: po odłączeniu zasilania sprawdź ciągłość uzwojeń i rezystancję izolacji. Po spaleniu silnika wyłącz układ i oczyść wspólny obieg przed ponownym uruchomieniem; kwasy i zanieczyszczenia zagrażają pozostałym sprężarkom.
Regulacja wydajności
- Napędy falownikowe: zmieniają prędkość obrotową odpowiednio do zapotrzebowania, zmniejszają prąd rozruchowy i ograniczają częstotliwość załączeń. Bezszczotkowe silniki prądu stałego z wirnikami wyposażonymi w magnesy neodymowe mogą współpracować z elektronicznymi zaworami rozprężnymi.
- Odciążanie cylindrów: utrzymuje wybrane zawory ssawne w pozycji otwartej, zmniejszając efektywną wydajność objętościową sprężarki podczas pracy silnika.
- Suwaki regulacyjne sprężarek śrubowych: zmieniają efektywną objętość sprężania, umożliwiając płynną lub stopniową regulację wydajności.
- Zespoły sprężarkowe: załączają stopniowo kilka sprężarek we wspólnym obiegu, dostosowując wydajność do obciążenia i zachowując część wydajności po awarii jednej z nich.
- Obejście gorącego gazu: kieruje gaz tłoczony z powrotem na stronę ssawną; powoduje straty energii w porównaniu ze skutecznym zmniejszeniem wydajności.
Sprawność i warunki pracy
Stopień sprężania = bezwzględne ciśnienie tłoczenia ÷ bezwzględne ciśnienie ssania. Wyższe stopnie sprężania zwiększają pracę sprężania i temperaturę tłoczenia oraz zmniejszają sprawność objętościową wskutek ponownego rozprężania gazu z przestrzeni szkodliwej.
Utrzymuj stosunkowo wysokie ciśnienie ssania, niskie ciśnienie skraplania i minimalne bezpieczne przegrzanie. Izoluj przewody ssawne, aby ograniczyć dopływ ciepła i kondensację wilgoci.
W przykładowych warunkach znamionowych przyjmuje się przegrzanie 18 K, przechłodzenie 6 K i górną granicę przegrzania 20 K ze względu na chłodzenie silnika. Stosuj wartości graniczne i korekty parametrów znamionowych określone przez producenta.
Wskazówka egzaminacyjna: Rozróżniaj uszkodzenia spowodowane cieczą przy zbyt niskim przegrzaniu od przegrzewania przy zbyt wysokim przegrzaniu. Przy obliczaniu stopnia sprężania używaj ciśnień bezwzględnych.
