Problèmes courants et solutions des réfrigérants liquides dans les systèmes de réfrigération
1. Migration du réfrigérant liquide
La migration du réfrigérant fait référence à l'accumulation de réfrigérant liquide dans le carter du compresseur lorsque le compresseur est arrêté. Tant que la température à l'intérieur du compresseur est inférieure à la température à l'intérieur de l'évaporateur, la différence de pression entre le compresseur et l'évaporateur entraînera le réfrigérant vers un endroit plus frais. Ce phénomène est plus susceptible de se produire pendant les hivers froids. Cependant, pour les climatiseurs et les pompes à chaleur, lorsque l'unité de condensation est éloignée du compresseur, une migration peut se produire même si la température est élevée.
Une fois le système arrêté, s'il n'est pas allumé dans les heures qui suivent, même s'il n'y a pas de différence de pression, le phénomène de migration peut se produire en raison de l'attraction du fluide frigorigène dans le carter vers le fluide frigorigène.
Si l'excès de réfrigérant liquide migre dans le carter du compresseur, un phénomène de claquement de liquide sévère se produira au démarrage du compresseur, entraînant diverses défaillances du compresseur, telles que la rupture de la plaque de soupape, des dommages au piston, une défaillance des roulements et une érosion des roulements (Le réfrigérant chasse l'huile des roulements).
2. Trop-plein de réfrigérant liquide
Lorsque le détendeur tombe en panne, ou que le ventilateur de l'évaporateur tombe en panne ou est bloqué par le filtre à air, le réfrigérant liquide déborde dans l'évaporateur et pénètre dans le compresseur par le tuyau d'aspiration sous forme de liquide plutôt que de vapeur. Lorsque l'unité est en marche, en raison du trop-plein de liquide diluant l'huile de réfrigération, les pièces mobiles du compresseur sont usées et la pression d'huile diminue, provoquant l'action du dispositif de sécurité de pression d'huile, provoquant ainsi une perte d'huile du carter. Dans ce cas, si la machine est arrêtée, le phénomène de migration du fluide frigorigène se produira rapidement, entraînant un coup de liquide au redémarrage.
3. Frappe liquide
Lorsque le coup de bélier se produit, le bruit de claquement du métal provenant de l'intérieur du compresseur peut être entendu, et il peut être accompagné par la vibration violente du compresseur. Un claquement de liquide peut provoquer une rupture de soupape, des dommages au joint de culasse du compresseur, une rupture de bielle, une rupture de vilebrequin et des dommages à d'autres types de compresseurs. Le coup de bélier se produit lorsque le réfrigérant liquide migre dans le carter et redémarre. Dans certaines unités, en raison de la structure de la tuyauterie ou de l'emplacement des composants, le réfrigérant liquide s'accumule dans le tuyau d'aspiration ou l'évaporateur lors de l'arrêt de l'unité et entre dans le compresseur sous forme de liquide pur et à une vitesse particulièrement élevée lors du démarrage. . La vitesse et l'inertie du slam liquide sont suffisantes pour vaincre toute protection intégrée du compresseur contre le slam liquide.
4. Action du dispositif de commande de sécurité hydraulique
Dans un ensemble d'unités à basse température, après la période de dégivrage, le dispositif de contrôle de la pression d'huile est souvent amené à agir en raison du débordement de fluide frigorigène liquide. De nombreux systèmes sont conçus pour permettre au réfrigérant de se condenser dans l'évaporateur et la conduite d'aspiration pendant le dégivrage, puis de s'écouler dans le carter du compresseur au démarrage, provoquant une chute de la pression d'huile, provoquant le fonctionnement du dispositif de sécurité de pression d'huile.
Parfois, une ou deux actions du dispositif de contrôle de la pression d'huile n'auront pas d'impact sérieux sur le compresseur, mais répétées plusieurs fois sans de bonnes conditions de lubrification entraîneront une panne du compresseur. Le dispositif de contrôle de la pression d'huile est souvent considéré comme un défaut mineur par l'opérateur, mais il s'agit d'un avertissement indiquant que le compresseur a fonctionné pendant plus de deux minutes sans lubrification et que des mesures correctives doivent être mises en œuvre à temps.
5. Remèdes recommandés
Plus la charge de réfrigérant dans le système de réfrigération est élevée, plus le risque de défaillance est grand. La charge de réfrigérant maximale et sûre ne peut être déterminée que si le compresseur et les autres composants principaux du système sont connectés ensemble pour les tests du système. Les fabricants de compresseurs peuvent déterminer la charge maximale de réfrigérant liquide qui n'endommagera pas les pièces de travail du compresseur, mais ne peuvent pas déterminer quelle quantité de la charge totale du système de réfrigération se trouve réellement dans le compresseur dans les cas les plus extrêmes. La charge maximale de réfrigérant liquide qu'un compresseur peut supporter dépend de sa conception, de son volume interne et de la charge d'huile réfrigérante. En cas de migration de liquide, de débordement ou de coup de bélier, les mesures correctives nécessaires doivent être prises. Le type d'action corrective dépend de la conception du système et du type de défaillance.
A. Réduire la charge de réfrigérant
La meilleure façon de protéger le compresseur contre les pannes causées par le réfrigérant liquide est de limiter la charge de réfrigérant à la plage autorisée du compresseur. Si cela n'est pas possible, la charge doit être réduite autant que possible. À condition que le débit soit satisfait, le condenseur, l'évaporateur et les tuyaux de raccordement doivent utiliser autant que possible des tuyaux de petit diamètre, et l'accumulateur de liquide doit également être sélectionné aussi petit que possible. Un fonctionnement correct est nécessaire après la minimisation du volume de remplissage, et la vigilance contre les bulles d'air dans le voyant causées par un diamètre de liquide trop mince et une pression de refoulement trop faible peut entraîner un surremplissage important.
B. Cycle de pompage
La méthode la plus agressive et la plus fiable de contrôle du réfrigérant liquide est le cycle de pompage. Surtout lorsque la charge du système est importante, en fermant l'électrovanne du tuyau de liquide, le réfrigérant peut être pompé dans le condenseur et l'accumulateur, et le compresseur fonctionne sous le contrôle du dispositif de contrôle de sécurité basse pression, de sorte que le réfrigérant est dans le compresseur. Il est isolé du compresseur lorsqu'il n'est pas en fonctionnement, empêchant le réfrigérant de migrer dans le carter du compresseur. Un cycle de pompage continu est recommandé pendant l'arrêt pour éviter les fuites de l'électrovanne. S'il s'agit d'un cycle de pompage, ou d'une méthode de contrôle sans recirculation, il y aura des dommages excessifs dus à une fuite de réfrigérant sur le compresseur lors d'un arrêt à long terme. Bien qu'un cycle de pompage continu soit le meilleur moyen d'empêcher la migration, il ne protège pas le compresseur des effets néfastes de l'inondation de réfrigérant.
C. Résistance de carter
Les résistances de carter peuvent retarder la migration dans des situations où certains systèmes, conditions de fonctionnement, coûts ou préférences des clients peuvent rendre les cycles de pompage impossibles.
La fonction de la résistance de carter est de maintenir la température de l'huile réfrigérante dans le carter au-dessus de la température de la partie la plus froide du système. Cependant, la puissance de chauffage de la résistance de carter doit être limitée afin d'éviter la surchauffe et la carbonisation de l'huile réfrigérée. Lorsque la température ambiante est proche de -18 degré, ou lorsque le tuyau d'aspiration est exposé, l'effet du réchauffeur de carter sera partiellement compensé et une migration peut encore se produire.
Les résistances de carter sont généralement chauffées en continu en cours d'utilisation, car une fois que le réfrigérant pénètre dans le carter, il se condense dans l'huile réfrigérée et il faut plusieurs heures pour qu'il retourne à nouveau dans la conduite d'aspiration. Les résistances de carter sont très efficaces pour empêcher la migration lorsque la situation n'est pas particulièrement grave, mais les résistances de carter ne peuvent pas protéger le compresseur contre les dommages de retour de fluide.
D. Séparateur gaz-liquide du tuyau d'aspiration
Pour les systèmes sujets au débordement de liquide, un séparateur gaz-liquide doit être installé sur le tuyau d'aspiration pour stocker temporairement le réfrigérant liquide qui déborde dans le système et renvoyer le réfrigérant liquide au compresseur à un débit que le compresseur peut supporter.
Un débordement de réfrigérant est le plus susceptible de se produire lorsque la pompe à chaleur passe du refroidissement au chauffage. En général, les séparateurs gaz-liquide des tuyaux d'aspiration sont des équipements obligatoires dans toutes les pompes à chaleur.
Les systèmes qui utilisent le dégivrage au gaz chaud sont également sujets au débordement de liquide au début et à la fin du dégivrage. Les unités à faible surchauffe telles que les refroidisseurs de liquide et les compresseurs de vitrine à basse température débordent parfois en raison d'un contrôle incorrect du réfrigérant. Pour les installations de véhicules, de graves inondations sont également susceptibles de se produire lors du redémarrage après une longue période d'arrêt.
Dans le compresseur à deux étages, l'aspiration retourne directement au cylindre de l'étage inférieur et ne traverse pas la salle des moteurs. Un séparateur gaz-liquide doit être utilisé pour protéger la soupape du compresseur des chocs liquides.
En raison des différentes exigences de charge globale des différents systèmes de réfrigération et des différentes méthodes de contrôle du réfrigérant, la nécessité d'un séparateur gaz-liquide et la taille du séparateur gaz-liquide dépendent largement des exigences du système spécifique. Sans tester avec précision la quantité de retour de liquide, une approche de conception prudente consiste à dimensionner le séparateur gaz-liquide à 50 % de la charge globale du système.
E. Séparateur d'huile
Les séparateurs d'huile ne peuvent pas résoudre les problèmes de retour d'huile en raison de la conception du système, ni résoudre les problèmes de contrôle du réfrigérant liquide. Cependant, les séparateurs d'huile aident à réduire la quantité d'huile circulant dans le système lorsque les défaillances de contrôle du système ne peuvent pas être résolues autrement, et peuvent aider le système à traverser une période critique jusqu'à ce que les contrôles du système reviennent à la normale. Par exemple, dans les unités à très basse température ou les évaporateurs noyés, le retour d'huile peut être affecté par le dégivrage, auquel cas un séparateur d'huile peut aider à maintenir la quantité d'huile réfrigérante dans le compresseur pendant le dégivrage du système.
