Вспомогательное оборудование холодильной установки.

К вспомогательному оборудованию относятся дополнительные элементы (ап­параты и устройства), включаемые в схемы холодильных машин, в частности регенеративные теплообменники (в машинах, рабо­тающих по регенеративному циклу), переохладители, промежуточ­ные охладители и промежуточные сосуды (в машинах с двухсту­пенчатым сжатием), отделители жидкости, ресиверы, маслоотде­лители, воздухоотделители, осушители, фильтры и др.

3.4.1. Регенеративные теплообменники.

Они применяются для переохлаждения жидкого хладагента, выходящего из конденсатора, холодными парами, поступающими из испарителя. Это позволяет получить дополнительное увеличение холодопроизводительности. Из современных конструкций интерес представляют теплообменники типа HE фирмы «Данфосс» (рис.3.8).

а)

б)

Рис.3.8 . Общий вид а) и сечение б) регенеративного теплообменника HE фирмы «Данфосс». 1 – штуцеры линии всасывания; 2 – штуцеры жидкостной линии; 3 - внутренняя полость; 4 – внешняя полость.

По параллельным оребренным секциям, встроенным во внутреннюю полость 3 теплообменника, проходит турбулентный поток холодного пара из испарителя. Навстречу ему по проволочному змеевику, встроенному во внешнюю полость 4 теплообменника, движется жидкий поток из конденсатора, обеспечивая максимальный теплообмен. Движение теплого жидкого хладагента защищает корпус теплообменника от запотевания.

На судах более ранней постройки используются кожухозмеевиковые теплооб­менники (рис. 3.9), где для увеличения теплообмена переохлаждаемый жидкий хладагент и охлаждающий пар также движутся противотоком.

Рис. 3.9. Регенеративный теплообменник.

3.4.2. Маслоотделители.

Используются для отделения масла, уноси­мого паром хладагента из компрессора. Они устанавливаются на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором. Действие маслоотделителей со фторсодержащими хладагентами(рис. 3.10, а, б) основано на резком изменении направления и скорости движения пара, содержащего масло. В этих маслоотделителях отделение капель масла происходит в основном в сепараторах 1, которые заполнены беспорядочно переплетенной медной проволокой, соз­дающей лабиринт.

Подогрев масла, скапливающегося в поплав­ковых камерах 2, горячим паром, поступающим в маслоотдели­тель, уменьшает содержание хладагента в спускаемом масле. Спуск масла из маслоотделителей в картер компрессора осуще­ствляется с помощью поплавкового устройства с игольчатым клапаном 3.

а)

б)

Рис. 3.10 а), б). Маслоотделитель фирмы «Данфосс» типов OUB

В настоящее время также используются масло­отделители циклонного типа (рис. 3.11). Пар хладагента в смеси с маслом сначала проходит сетча­тую насадку, затем попадает в по­лость с винтовой поверхностью. Завихрение потока пара в винтовой поверхности способствует лучшему отделению капелек масла от пара хладагента. Масло стекает в ниж­нюю часть маслоотделителя и пере­пускается в картер компрессора.

Рис. 3.11 . Схема циклонного маслоотделителя.

Как правило, корпус 4 масло­отделителя винтовых маслозаполненных компрессоров служит рамой для компрессора и его электро­двигателя (рис. 3.12 ).

Рис.3.12 . Схема маслоотделителя для винтовых компрессоров.

Первоначально пар хладагента проходит сетчатую насадку 1, затем попадает в цик­лонную часть 2 маслоотделителя. Окончательное отделение масла от пара происходит в сетчатых фильт­рах 3. Масло собирается в сбор­нике и отводится к охладителю масла. Эффективность такого масло­отделителя достигает 99,9%.

3.4.3. Фильтры и осушители.

Для улавливания механических загряз­нений в системах хладагента используют паровые и жидкостные фильтры, а для поглощения воды, проникшей в систему вместе с влажным воздухом, обводненным хладагентом и маслом, а также для удаления кислоты — осу­шители.

Механические загряз­нения в системе холодильной уста­новки могут быть результатом не­качественной очистки внутренней поверхности аппаратов и трубопро­водов. Кроме того, загрязнения в системе могут образоваться в ре­зультате коррозии. Некоторые ра­бочие вещества, в частности все современные синтетические хладагенты в смеси с маслом, обладают свойством смывать различные за­грязнения с поверхности труб и аппа­ратов. Наибольшую опасность ме­ханические загрязнения создают в компрессоре и регулирующих устрой­ствах. Для очистки хладагента в процессе работы установки мон­тируют фильтры на всасывающей линии перед компрессором и перед дросселирующими и автоматически­ми устройствами на жидкостной линии. Для фильтрации жидкого и парообразного аммиака исполь­зуют стальные сетки с ячейками диаметром 0,4 мм, устанавливаемые в 2—3 слоя, для фильтрации паров фреона — латунные сетки с ячейка­ми диаметром 0,2 мм, жидкого фреона — диаметром 0,1 мм. Жид­кий фреон перед автоматическими приборами нередко пропускают че­рез ткани — асбестовую АТ-2 и фетр. Поверхность фильтра выбирают ис­ходя из допустимых скоростей: для паровых сетчатых фильтров 1 —1,5 м/с, жидкостных сетчатых 0,7—0,1 м/с, жидкостных матерчатых 0,08—0,05 м/с.

Фильтры грубой очистки (грязеуловители) устанавли­вают во всасывающей магистрали компрессора. На рис. 3. 13 показаны общий вид и разрез прямых и угловых фильтров грубой очистки типа FIA фирмы «Данфосс». Фильтры снабжены фильтрующей сеткой из нержавеющей стали с размером ячеек 100, 150, 250 и 500 мкм.

5

Рис. 3.13 . Фильтры грубой очистки FIA фирмы «Данфосс».

1 – корпус; 2 – прокладка; 3 – крышка; 4 – болты; 5 – маркировочная метка; 6 – элемент фильтра; 7 – заглушка для предохранительного клапана; 8 - уплотнительная шайба.

В судовых холодильных установках получили широкое распространение фильтры – осушители с фильтрующим картриджем в разборном корпусе. В зависимости от их наполнения адсорбирующим (поглощающим) веществом, различают фильтры – осушители с молекулярным ситом, служащими для эффективного удаления из системы только влаги и твердых частиц и антикислотные фильтры, заполненные на 70% оксидом алюминия и 30% молекулярным ситом. В последнее время ведущие производители холодильных компрессоров склоняются к применению фильтров – осушителей со 100% молекулярным ситом. ASERCOM, Всемирная ассоциация производителей холодильных компрессоров, рекомендует состав фильтров-осушителей с минимальным составом 70% молекулярного сита и не более 30% активированного оксида алюминия. Использование для этих целей силикатного геля не рекомендуется.

Рис. 3. 14. Фильтр – осушитель DCR фирмы «Данфосс»

К особенностям этой конструкции относится возможность использования четырех типов сердечников:

сердечник 48 – DM имеет в своем составе 100% материала типа «молекулярное сито» и полностью подходит для работы с современными синтетическими хладагентами для поглощения влаги. Одновременно защищает холодильную систему от посторонних частиц;

сердечник 48 – DCсостоит из 80% материала типа «молекулярное сито» и 20% активированного оксида алюминия. Эффективно поглощает как влагу, так и кислоту в холодильной системе;

сердечник 48 – DA изготовлен из 30% материала типа «молекулярное сито» и 70% активированного алюминия. Предназначен для очистки холодильной системы от продуктов сгорания электродвигателя компрессора. Совместим с любыми хладагентами;

сердечник сетчатый 48 – DA предназначен для защиты компрессора от грязи.

Конструкцию антикислотного фильтра рассмотрим на примере фильтра - осушителя DAS фирмы «Данфосс» (рис.3. 15).

Рис. 3.15 . Антикислотный фильтр DAS фирмы «Данфосс».

Твердый сердечник фильтра на 70% состоит из активированного оксида алюминия и на 30% из материала типа «молекулярное сито» и служит для очистки холодильных систем от продуктов сгорания электродвигателя компрессора и поглощает кислоту и влагу. Сетка фильтра удерживает твердые частицы размером более 125 мкм. Фильтры могут устанавливаться в любом положении и работать с любым видом хладагента. Направление потока указано стрелкой на корпусе. Войлок защищает сердечник от повреждений при вибрации. Два клапана Шредера позволяют измерять перепад давления на фильтре.

3.4.4. Индикатор влажности.

Для определения влажности хладагента, между фильтром-осушителем и ТРВ устанавливается индикатор влажности (рис.3. 16 ). Зеленый цвет индикатора влажности означает отсутствие опасных загрязнений в хладагенте. Желтый цвет индикатора влажности указывает на избыток влаги в системе. Коричневое стекло индикатора влажности означает наличие грязи в системе, которое приведет к повышенному износу деталей, засорению клапанов и фильтров.

Рис. 3. 16. Индикаторы влажности SGN/H и SGRN/H фирмы «Данфосс».

Предназначены для контроля насыщенностью влагой современными хладагентами ГФУ, а также выполняют роль смотровых стекол для контроля степени заправки холодильной системы жидким хладагентом или загрязнения фильтра – осушителя (см. п.7.6.7).

3.4.5. Арматура.

Неотъемлемой частью холодильной установки, связывающая воедино все механизмы, аппараты и устройства, является система трубопроводов с арматурой.

Запорные и регулирующие устрой­ства.К запорной арматуре отно­сятся в основном запорные про­ходные вентили (рис. 3.17, а, в, г) и задвижки (рис. 3.17,6).

Регулирующий вентиль отличается от запорного только устройством клапа­на. Клапан имеет хвостовое устрой­ство, позволяющее плавно изменять проходное сечение вентиля. Кроме того, на шпинделе регулирующего вентиля нарезается мелкая резьба, чтобы уменьшить ход шпинделя. Вентили, как правило, имеют на крышках уплотняющие .пояски, что позволяет, не отключая участок трубопровода от общей системы, заменить сальниковую набивку. Для этого вентиль открывается до от­каза, чем перекрывается сальниковая набивка. Клапан вентиля раньше выпол­нялся с кольцевой баббитовой за­ливкой, которая вминается в коль­цевой выступ седла клапана и уплот­няет его (см. рис. 3.17, а). Вместо баббитовой заливки в настоящее время применяется кольцевая фторопластовая вставка. Вентили условным прохо­дом более 15 мм выполняют, как правило, с фланцами. Фланцы в холодильных установках применяются парные: выступ — впадина. На фланцах вентилей делается впадина. Материал сальниковой набивки — хлопчатобумажный шнур, пропи­танный маслом и смазанный графи­том. В качестве набивки успешно используются кольца из маслостойкой резины и из фторопласта. Вентили и другую арматуру в су­довых холодильных установках для аммиака изготовляют только сталь­ные. Для хладоновых установок до­пускают бронзовую арматуру.

Рис. 3.17. Запорная арматура:

а) — вентиль запорный проходной; 1 — колпак-махови­чок; 2 — головка шпинделя; 3 — шпиндель; 4 —саль­ник; 5 — крышка; 6 — золотник; 7— корпус; б) — за­движка рассольная: 1 — корпус; 2 — щеки; 3 — клин; 4 — шток; 5 — сальник; 6 — маховик; в) — трехходовой запорный хладоновый вентиль: 1 — корпус; 2 — шпин­дель; 3 — набивка; 4 — гайка; 5 — прокладка; 6 — колпачок; 7 — патрубок; 8 — тройник; 9 — накидная гайка; г) — мембранный вентиль: 1 — маховик; 2 — шпиндель; 3 — крышка; 4 — мембрана; 5 — шток; б — штуцер; 7 — корпус.

Запорные и регулирующие вен­тили устанавливают так, чтобы на­правление движения хладагента совпадало с направлением подъема клапана. Перед каждым регулирующим вентилем обычно монти­руют запорный вентиль, так как регулирующий вентиль нельзя ис­пользовать в качестве запорного устройства.

На рис. 3.17, в) показан вентиль небольшого проходного сечения. Этот вентиль позволяет в рабочем состоянии отключить один из про­ходов или соединить оба прохода одновременно. В хладоновых ком­прессорах часто используют вентиль такой конструкции для зарядки или добавления хладагента в систему (см. п.7.7.4). Для этого сначала до отказа открывают запорный вентиль, отсекая тем самым вспомогательный канал и соединяют трубкой с баллоном. Затем запорный вентиль вращением штока на 1 – 1,5 оборота ставят в промежуточное положение и открытием клапана на баллоне начинают зарядку. Работу вентиля поясняет рис. 3.18 .

Рис. 3.18 . Работа запорного трехходового вентиля компрессора:

а — клапан открыт и сообщает компрессор и вспомогательный канал (например, на приборы) со всасывающим (нагнетательным) трубопроводом: рабочее положение клапана; б — клапан закрыт, приборы сообщены со всасывающим (нагнетательным) трубопроводом; в — клапан открыт, доступ хладагента на приборы закрыт;

1 — к штуцеру вакуумметра, манометра, прессостата или баллона с хладагентом; 2 — всасывающий (нагнетатель­ный) трубопровод; 3 — всасывающая (нагнетательная) сторона компрессора.

Задвижка для воды или рассола (см. рис. 3.17 , б) отличается от вен­тиля формой проходного канала, конструкцией уплотнительных ра­бочих частей. При полном закры­вании задвижки клин прижимает щеки к рабочим поверхностям. Рабочие поверхности должны быть взаимно притерты. Направление дви­жения среды в задвижке не изме­няется, как в запорном вентиле, поэтому сопротивление проходу рас­сола или воды в задвижке по срав­нению с вентилем в несколько раз меньше. Сальник вентиля является местом возможной утечки хладаген­та и требует постоянного внима­ния при обслуживании. При вра­щении маховика нажимную гайку сальника надо ослабить во избежание порчи сальниковой набивки. Для устра­нения утечек вентили иногда из­готовляют с колпачками 6 (см. рис. 3.17, в). Колпачком 6 за­жимается прокладка 5, предотвра­щая выход в атмосферу (см. рис. 3.17 , а).

В хладоновых, а в последнее время и в аммиачных установках стали применять бессальниковые сильфонные или мембранные вен­тили. У таких вентилей при движе­нии шпинделя растягивается или сжимается уплотняющий сильфон или прогибается диафрагма. До­стоинством таких вентилей является простота обслуживания. Однако в случае неисправности мембраны или сильфона возможен внезапный про­рыв хладагента (для устранения его надо отключить участок трубо­провода или открыть вентиль до отказа). На рис. 3.17, г) показан хладоно­вый бессальниковый мембранный вентиль.

Представляют интерес запорные вентили с наклонным посадочным седлом, обеспечивающее минимальные потери давления при течении хладагента. На рис 3.19 . показана конструкция подобного вентиля типа GVC фирмы «Данфосс».

Рис. 3.19 . Запорный вентиль GVC фирмы «Данфосс»

1 – шпиндель; 2 – уплотнительный колпачок; 3 – сальник; 4 – крышка; 5 – втулка сальника; 6 – клапан; 7 – корпус вентиля; 8 – прокладка; 9 – уплотнительное кольцо; 10 - уплотнительное кольцо; 11 – прокладка; 12 – уплотнительное кольцо; 13 – посадочное место из тефлона; 14 – пластина из тефлона на клапане.

Обратные клапаны.В холодиль­ных установках они служат для пред­отвращения движения хладагента в системе в обратном направлении. Конструкция клапана такова, что он пропускает хладагент только в одном направлении — от компрессора к конденсатору.

В винтовых компрессорах обрат­ный клапан служит для предотвра­щения перетечек хладагента из на­гнетательной во всасывающую полость. Устанавливается обратный клапан на нагнетательной полости компрессора.

Современные обратные клапаны работают бесшумно и имеют мягкую посадку на седло в момент закрытия и на ограничитель подъема в момент открытия.

Корпус 2 (рис. 3.20, а) клапана сварной. Между корпусом и крышкой 4 зажата стальная направляющая 3, внутри которой ходит демпфер 1. Уплотнительное кольцо 7 выполнено из фторопласта. Пружина 6 способ­ствует опусканию клапана на седло. Пар подается под клапан. Благо­даря разности давлений до и после клапана демпферное устройство вме­сте с уплотнительным кольцом под­нимается до упора во фторопласто­вую прокладку 5. При обратном потоке пара демпфер 1 под дейст­вием массы и силы пружины 6 са­дится на седло, перекрывая поток пара.

В процессе эксплуатации необ­ходимо регулярно проверять герме­тичность клапана, неполное закры­тие которого может быть вызвано заеданием демпфера в направляю­щей. Легкости хода можно добить­ся путем взаимной притирки сочлененных деталей.

б)

Рис. 3.20 . Обратные клапаны.

а —с демпферными устройствами: 1 — демпфер; 2—корпус; 3 — направляющая; 4 — крышка; 5 — прокладка; 6 — пружина; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — гайка; б — пластинчатого исполнения: 1 — клапанная пластина; 2 — ограничитель подъема пластины; 3 — седло

Конструкция обратного пластин­чатого клапана (рис. 3.20, б) сходна с конструкцией клапанов компрес­сора — она не имеет тяжелых по­движных частей. Такой клапан мо­жет быть установлен и на горизонтальном участке трубопровода, что особенно удобно при эксплуа­тации судовых холодильных уста­новок.

В современных холодильных установках находят широкое применение обратные клапаны типа NRV и NVRH фирмы «Данфосс», показанные на рис. 3. 21.

Рис.3. 21. Обратный клапан NRV фирмы «Данфосс»

Их отличительной чертой является встроенная демфирующая полость, которая позволяет их использовать в часто встречающихся случаях в линии нагнетания за компрессором.

Кроме рассмотренных запорных клапанов получили распространение шаровые клапаны, обеспечивающие максимальный расход хладагента при полностью открытом положении клапана. Подобный тип клапанов показан на рис. 3. 22.

а)

б)

Рис. 3.22 . Шаровый клапан GBC фирмы «Данфосс», а) общий вид; б) разрез.

1. Герметичный колпачок, служащий также для открытия и закрытия вентиля. 2.Прокладка колпачка. 3.Двойное уплотнительное кольцо. 4.Шпиндель. 5. Кольцо скольжения 6. Хромированный шар. 7. Посадочное седло. 8. Корпус вентиля. 9. Удлиненный штуцер 10. Штуцер для измерения давления

Открытое и закрытое положение клапана указывает стрелка на хвостовике шпинделя.

Предохранительные клапаны. При эксплуатации холодильных устано­вок возможно создание опасных давлений. Для их защиты от высо­ких давлений устанавливают предо­хранительные клапаны. В судовых производственных холодильных уста­новках предохранительные клапаны монтируют на всех аппаратах, в ко­торых возможно скапливание жид­кого хладагента.

Предохранительный клапан по­казан на рис. 3.21 , а. С помощью штока 10 регулируют натяжение пружины 6 и тем самым — начало открытия клапана. Предохранитель­ные клапаны при работе установки с аммиаком и R22 на аппаратах нагнетательной стороны настраива­ют на начало открытия при избыточ­ном давлении 2,1 МПа, а на аппа­ратах всасывающей стороны — на 1,6 МПа.

Рис. 3.23. Устройства аварийного выпуска хладагента:

а — предохранительный клапан; 1 — перовое на­правляющее; 2 — резиновое уплотнительное коль­цо; 3 — клапан; 4 — направляющий стакан; 5 — корпус; 6 — пружина; 7— нажимная гайка; 8 — гайка; 9 — колпачок; 10—шток; б —смотровое устрой­ство; в — предохра­нительная плавкая пробка;

Для контроля неисправно­стей предохранительных клапанов на отводящем трубопроводе уста­навливают смотровое устройство (рис. 3.23, б). Смотровое стекло наполовину заполнено маслом, при неплотности предохранительного клапана аммиак будет в виде пу­зырьков проходить через слой масла. Выход аммиака при срабатывании предохранительного клапана произ­водится через аварийный коллектор в забортную воду. В хладоновых установках смотровые стекла запол­няются водой.

Помимо защиты аппаратов от недопустимого повышения давления предусмотрена возможность аварий­ного выпуска холодильного агента из системы. Для этой цели жид­костная часть каждого аппарата соединена самостоятельным трубо­проводом с аварийным коллектором. При необходимости холодильный агент из каждой части системы может быть выпущен за борт.

Аварийный коллектор устанавли­вают у главного входа в компрес­сорное отделение под застекленным ограждением. Каждый вентиль ава­рийного выпуска закрыт и заплом­бирован.

В конденсаторах малых хладоно­вых установок устанавливают проб­ки (рис. 3.23 ,в), которые должны плавиться при температуре 65 °С.

3.4.6. Трубопроводы и соединения.

Тру­бопроводы холодильного оборудо­вания должны изготовляться из стальных бесшовных труб. Хладоно­вые трубопроводы с условным про­ходом до 20 мм изготовляются из медных труб.

Наиболее распространены бес­шовные стальные трубы с наружным диаметром и толщиной стенки в мил­лиметрах: 14X3; 18X3; 25X3; 32X3,5; 38X4; 45X4; 57X3,5; 76X4; 89X4,5; 108X4; 133X4; 159X4,5; 219X7; 273X7; медные трубы: 6X1; 8X1; 10X1; 12X1; 14X1; 16X1; 18X1,5; 18x1; 20X1,5; 20X1.

Рассольные трубопроводы в со­ответствии с Правилами Регист­ра изготовляют обычно из стальных бесшовных труб. Соединения сталь­ных трубопроводов выполняются сваркой, а медных — сваркой или пайкой с твердым припоем. Приме­няется также фланцевое соединение. Для труб с условным проходом до 20 мм применяются штуцерные соединения. Фланцы применяют парные с канавкой и выступом, между которыми устанавливается про­кладка.

В качестве прокладок применяют современные виды прокладочных мате­риалов.

Клингерсил (рис. 3.24) выпускается в виде листового материала габаритами 1000х1500 мм и 1500х2000 мм, толщиной от 05 мм до 3 мм, изготовлен­ного из безасбестового материала (комбинация из синтетических волокон и бутадиен-нитрильных каучуков).

Для фланцевых соединений приме­няют С-4304, характеризующийся низкой газонепроницаемостью, а также С-4430 и С-4500.

Рис. 3.24. Клингерсил.

Фторопласт-4 (Ф-4) явля­ется хорошим уплотнительным мате­риалом. Так как он имеет свойство хладотекучести, то прокладки из него рекомендуется применять только в соединениях канавки с выступом.

Прокладки, пригодные для применения в сочетании с многими хладагентами, изготовляют также из полиэтиленовой ткани (EFDM) или хлорсодержащего полиэтилена, который характеризуется высокой стойкостью в среде полимерных масел и альтернативных хладагентов. Достаточно стойким считается также материал на основе полихлорпренов