Wysoka temperatura tłoczenia sprężarki jest jednym z parametrów, które mogą ostrzec przed poważną awarią chillera znacznie wcześniej niż całkowite zatrzymanie urządzenia. Sam wysoki odczyt temperatury nie wskazuje jednak jednej konkretnej usterki. Trzeba zestawić go z ciśnieniem ssania i tłoczenia, temperaturą parowania i skraplania, przegrzaniem, dochłodzeniem oraz aktualnym obciążeniem agregatu.
To ważne szczególnie w chillerach procesowych, które pracują przez wiele godzin bez przerwy. Sprężarka może jeszcze zapewniać chłodzenie, a jednocześnie pracować w warunkach powodujących degradację oleju, pogorszenie smarowania i przyspieszone zużycie elementów mechanicznych. Dlatego rosnącej temperatury tłoczenia nie powinno się traktować wyłącznie jako kolejnego parametru widocznego na sterowniku.
Spis treści:
Co oznacza temperatura tłoczenia sprężarki?
Temperatura tłoczenia opisuje temperaturę czynnika chłodniczego opuszczającego sprężarkę po procesie sprężania. W dokumentacji technicznej można spotkać oznaczenia DGT, czyli discharge gas temperature, oraz DLT, czyli discharge line temperature. Nie zawsze są to wartości identyczne.
Temperatura gazu wewnątrz sprężarki może być wyższa niż temperatura powierzchni rury tłocznej. Znaczenie ma również miejsce montażu czujnika, jego kontakt z rurą oraz izolacja od temperatury otoczenia. Z tego powodu dwóch odczytów wykonanych w różnych miejscach instalacji nie należy porównywać bez uwzględnienia sposobu pomiaru.
Przy diagnostyce trzeba najpierw ustalić, gdzie sterownik mierzy temperaturę tłoczenia i jaki limit przewidział producent konkretnej sprężarki. Dopiero później można oceniać, czy urządzenie rzeczywiście zbliża się do granicy bezpiecznej pracy.
Wykres pokazujący przykładowe poziomy temperatury tłoczenia sprężarki: 107°C, 121°C i 135°C.
Czy 120°C na tłoczeniu oznacza już awarię sprężarki?
Nie można przyjąć jednej temperatury alarmowej dla wszystkich chillerów. Dopuszczalna wartość zależy między innymi od konstrukcji sprężarki, czynnika chłodniczego, warunków pracy i sposobu pomiaru temperatury.
W dokumentacji producentów można znaleźć wartości w okolicach 125°C lub 135°C, ale nie oznacza to, że 135°C jest uniwersalnym ustawieniem zabezpieczenia. Niektóre sprężarki korzystają z wcześniejszej regulacji temperatury lub dodatkowego chłodzenia, zanim osiągnięty zostanie graniczny poziom ochronny.
Przykładowo w jednym z biuletynów technicznych Copeland temperatura linii tłocznej około 107°C lub niższa jest wskazywana jako korzystna z punktu widzenia trwałości, około 121°C jako poziom niebezpieczny, natomiast około 135°C jako warunki grożące uszkodzeniem. Są to wartości referencyjne, a nie nastawy, które można automatycznie przenieść do dowolnego chillera.
Najważniejszym dokumentem pozostaje mapa pracy i instrukcja konkretnego modelu sprężarki. Jeżeli sterownik regularnie dochodzi do fabrycznego limitu temperatury, problem wymaga diagnostyki nawet wtedy, gdy zabezpieczenie skutecznie wyłącza urządzenie.
Dlaczego temperatura tłoczenia rośnie?
Przegrzewanie sprężarki chillera może powstać po stronie wysokiego albo niskiego ciśnienia. Często kilka nieprawidłowości występuje jednocześnie, dlatego diagnozowanie wyłącznie na podstawie HP prowadzi do błędnych wniosków.
Zbyt wysoka temperatura i ciśnienie skraplania
Jeżeli sprężarka musi tłoczyć czynnik przeciwko coraz wyższemu ciśnieniu, rośnie obciążenie procesu sprężania. Przyczyną może być ograniczona możliwość oddawania ciepła przez skraplacz.
- zabrudzona powierzchnia skraplacza powietrznego,
- uszkodzony wentylator lub niewłaściwa prędkość jego pracy,
- ograniczony przepływ powietrza,
- zbyt mały przepływ wody przez skraplacz wodny,
- zanieczyszczenie wymiennika wodnego,
- obecność powietrza lub innych gazów nieskraplających w obiegu.
W takim przypadku często jednocześnie rośnie temperatura skraplania i ciśnienie HP. Jeżeli urządzenie przekroczy dopuszczalny poziom ciśnienia, może pojawić się alarm HP w chillerze. Temperatura tłoczenia i alarm wysokiego ciśnienia są jednak dwoma różnymi parametrami i nie zawsze występują razem.
Zbyt niskie ciśnienie ssania
Drugi scenariusz jest mniej oczywisty. Wysoka temperatura tłoczenia sprężarki może pojawić się przy normalnym lub tylko umiarkowanie podwyższonym HP, jeśli jednocześnie mocno spada ciśnienie ssania.
Powoduje to wzrost stopnia sprężania. Sprężarka pracuje wtedy pomiędzy coraz bardziej oddalonymi poziomami ciśnienia, a temperatura gazu na tłoczeniu rośnie.
Przyczyny niskiego ssania mogą obejmować:
- ubytek czynnika chłodniczego,
- nieszczelność instalacji,
- ograniczenie przepływu w przewodzie cieczowym,
- zanieczyszczony filtr osuszacz,
- nieprawidłową pracę zaworu rozprężnego,
- częściowo zamknięty zawór serwisowy,
- zbyt małe zasilanie parownika czynnikiem.
W takim układzie można nie zobaczyć alarmu HP, mimo że sprężarka pracuje w niebezpiecznych warunkach termicznych.
Zbyt wysokie przegrzanie na ssaniu
Temperatura gazu dopływającego do sprężarki ma bezpośredni wpływ na późniejszą temperaturę tłoczenia. Jeżeli czynnik trafia do sprężarki już mocno przegrzany, sprężanie rozpoczyna się z wyższego poziomu temperatury.
Duże przegrzanie może pojawić się przy niedostatecznym zasilaniu parownika czynnikiem, niewłaściwej regulacji zaworu rozprężnego albo przy dużym przyroście temperatury gazu w przewodzie ssawnym.
Dlatego sama temperatura tłoczenia chiller nie wystarcza do diagnozy. Technik powinien sprawdzić także przegrzanie przy sprężarce, a nie wyłącznie przy wyjściu z parownika.
Zbyt mały strumień czynnika chłodniczego
Czynnik powracający do sprężarki uczestniczy również w odprowadzaniu ciepła z jej elementów. Przy niedoborze czynnika lub ograniczeniu jego przepływu zmniejsza się masa gazu przepływającego przez sprężarkę.
W rezultacie mogą jednocześnie pojawić się niskie ciśnienie ssania, duże przegrzanie i rosnąca temperatura tłoczenia. Jest to jeden z powodów, dla których samo uzupełnienie czynnika bez znalezienia przyczyny nieszczelności nie jest prawidłową naprawą.
Stopień sprężania pokazuje więcej niż samo HP
Przy analizie wysokiej temperatury tłoczenia bardzo przydatny jest stopień sprężania. W uproszczeniu określa on stosunek bezwzględnego ciśnienia tłoczenia do bezwzględnego ciśnienia ssania.
Stopień sprężania = ciśnienie bezwzględne tłoczenia / ciśnienie bezwzględne ssania
Do obliczenia trzeba używać ciśnień bezwzględnych, a nie samych wartości manometrycznych.
Duży stopień sprężania może wynikać z wysokiego HP, niskiego LP albo z obu zjawisk jednocześnie. Właśnie dlatego agregat może mieć niepokojącą temperaturę tłoczenia nawet wtedy, gdy ciśnienie skraplania nie osiągnęło jeszcze poziomu powodującego wyłączenie przez zabezpieczenie HP.
Jak czytać temperaturę tłoczenia razem z innymi parametrami?
Najwięcej informacji daje zestawienie kilku pomiarów wykonanych w tym samym czasie i przy ustabilizowanej pracy urządzenia.
- Wysoka temperatura tłoczenia i wysokie HP: w pierwszej kolejności należy sprawdzić skraplacz, przepływ powietrza lub wody, pracę wentylatorów i temperaturę skraplania.
- Wysoka temperatura tłoczenia i niskie LP: trzeba szukać przyczyny dużego stopnia sprężania, niedoboru czynnika lub ograniczenia przepływu.
- Wysoka temperatura tłoczenia i duże przegrzanie: podejrzenie pada na niedostateczne zasilanie parownika, zawór rozprężny albo zbyt gorący gaz powrotny.
- Wysoka temperatura tłoczenia bez alarmu HP: konieczna jest analiza strony ssawnej i stopnia sprężania. Samo ciśnienie wysokie nie wyjaśnia problemu.
- Nagły skok temperatury bez zmiany innych parametrów: trzeba również sprawdzić czujnik, jego mocowanie, izolację i poprawność odczytu.
Co dzieje się ze sprężarką przy długotrwałym przegrzewaniu?
Wysoka temperatura nie niszczy sprężarki wyłącznie przez samo rozszerzanie cieplne elementów. Dużym zagrożeniem jest pogorszenie warunków smarowania.
Wraz ze wzrostem temperatury spada lepkość oleju. Przy dalszym przeciążeniu termicznym może dojść do degradacji środka smarnego i powstawania osadów. W sprężarkach typu scroll skutkiem mogą być problemy na powierzchniach współpracujących spiral, uszkodzenia uszczelnień i łożysk. Zagrożone są również elementy silnika.
Przy bardzo wysokich temperaturach i obecności wilgoci lub innych zanieczyszczeń mogą powstawać produkty rozkładu oleju i czynnika. Jeżeli dojdzie do przepalenia uzwojeń sprężarki, problem nie kończy się w momencie zamontowania nowej części.
Przykład takiej naprawy pokazaliśmy przy realizacji wymiana sprężarki w chillerze po awarii. Po uszkodzeniu sprężarki trzeba ocenić stan całego obiegu, usunąć zanieczyszczenia, wilgoć i produkty powstałe podczas awarii oraz dopiero później przygotować instalację do pracy z nowym podzespołem.
Jak diagnozujemy wysoką temperaturę tłoczenia w chillerze?
Prawidłowa diagnostyka powinna odtworzyć warunki, w których temperatura zaczyna rosnąć. Sam pomiar wykonany kilka minut po ponownym uruchomieniu chillera może nie pokazać przyczyny wcześniejszego alarmu.
1. Odczyt historii alarmów i trendów
Najpierw sprawdzamy, przy jakim obciążeniu pojawia się problem, czy występuje po długiej pracy, podczas wysokiej temperatury otoczenia, po zmianie stopnia wydajności albo podczas pracy konkretnego obiegu chłodniczego.
2. Identyfikacja sprężarki i jej mapy pracy
Model sprężarki, czynnik chłodniczy i zakres zastosowania decydują o dopuszczalnych warunkach pracy. Bez tych danych nie powinno się oceniać temperatury wyłącznie na podstawie jednej uniwersalnej wartości znalezionej w internecie.
3. Kontrola sposobu pomiaru temperatury
Sprawdzamy miejsce montażu czujnika, jego kontakt z przewodem tłocznym oraz izolację. Odczyt temperatury gazu wewnątrz sprężarki może różnić się od temperatury powierzchni rury.
4. Jednoczesny pomiar LP i HP
Ciśnienie ssania i tłoczenia pozwala określić temperaturę parowania, temperaturę skraplania oraz stopień sprężania. Przy czynnikach zeotropowych trzeba dodatkowo prawidłowo interpretować temperatury nasycenia.
5. Kontrola przegrzania i dochłodzenia
Przegrzanie pokazuje, w jakich warunkach gaz wraca do sprężarki. Dochłodzenie pomaga natomiast ocenić stronę cieczową i pracę układu przed zaworem rozprężnym. Dopiero zestaw tych parametrów pozwala odróżnić problem ze skraplaczem od niedoboru czynnika lub niewłaściwego zasilania parownika.
6. Sprawdzenie skraplacza
W chillerze powietrznym kontrolujemy stan lameli, wentylatory, kierunek i swobodę przepływu powietrza. Przy skraplaczu wodnym trzeba ocenić przepływ, temperatury wody i stan powierzchni wymiany ciepła.
7. Kontrola ilości czynnika i szczelności
Jeżeli pomiary wskazują na niedoładowanie układu, trzeba znaleźć przyczynę ubytku. Samo dopełnienie instalacji może chwilowo zmienić parametry, ale nie usuwa nieszczelności.
Dlaczego nie powinno się wielokrotnie resetować alarmu temperatury?
Jeżeli zabezpieczenie temperatury tłoczenia wyłącza sprężarkę, reset bez znalezienia przyczyny naraża ją na kolejne cykle pracy w tych samych warunkach.
Po każdym ponownym uruchomieniu temperatura może ponownie dojść do granicy ochronnej. Zabezpieczenie chroni sprężarkę przed skutkiem problemu, ale nie naprawia zabrudzonego skraplacza, nieszczelności, zaworu rozprężnego ani zbyt dużego stopnia sprężania.
Powtarzający się alarm DGT, DLT lub wysoka temperatura tłoczenia widoczna w trendach sterownika jest podstawą do rozpoczęcia diagnostyki.
Kiedy wysoka temperatura tłoczenia grozi realną awarią?
Sytuacja wymaga szybkiej reakcji, gdy temperatura stale rośnie wraz z czasem pracy, zbliża się do ograniczenia producenta, zabezpieczenie termiczne wyłącza sprężarkę albo równocześnie pojawia się bardzo niskie ssanie, wysokie ciśnienie tłoczenia lub duże przegrzanie.
Szczególnie niebezpieczna jest praca poza dopuszczalną mapą sprężarki. Nawet jeśli chiller nadal osiąga temperaturę wody lodowej, jego sprężarka może być poddawana obciążeniu termicznemu skracającemu jej żywotność.
Awaria sprężarki chillera często jest końcowym skutkiem problemu, który wcześniej można było zauważyć w ciśnieniach, temperaturach i historii alarmów.
CoolingFlow diagnozuje przyczynę, nie tylko kasuje alarm
Jeżeli temperatura tłoczenia w Twoim chillerze zaczęła rosnąć, pojawiają się alarmy DGT, DLT lub HP albo sprężarka pracuje w nietypowych warunkach, potrzebna jest analiza całego obiegu chłodniczego.
W ramach serwisu chillerów sprawdzamy ciśnienia, temperatury, przegrzanie, dochłodzenie, pracę sprężarki, skraplacz, zawór rozprężny, automatykę i warunki pracy instalacji. Dzięki temu można ustalić, czy przyczyną jest problem po stronie skraplania, zbyt niskie ssanie, ubytek czynnika, ograniczony przepływ czy sam podzespół.
Przy zgłoszeniu przygotuj model chillera i sprężarki, rodzaj czynnika chłodniczego, zdjęcie tabliczki znamionowej oraz dostępne alarmy lub pomiary ze sterownika. Takie informacje znacznie ułatwiają przygotowanie diagnostyki.
CoolingFlow, serwis chillerów przemysłowych w całej Polsce. Telefon: +48 501 179 381. E-mail: info@coolingflow.pl
Najczęstsze pytania o temperaturę tłoczenia sprężarki
Czy wysoka temperatura tłoczenia zawsze oznacza wysokie ciśnienie HP?
Nie. Temperatura tłoczenia może rosnąć również przy niskim ciśnieniu ssania, dużym stopniu sprężania albo nadmiernym przegrzaniu gazu powracającego do sprężarki. Dlatego HP i temperatura tłoczenia powinny być analizowane razem z LP oraz przegrzaniem.
Czy brak alarmu HP oznacza, że sprężarka pracuje bezpiecznie?
Nie. Jeżeli ciśnienie ssania jest zbyt niskie, sprężarka może pracować z dużym stopniem sprężania i wysoką temperaturą tłoczenia, mimo że zabezpieczenie wysokiego ciśnienia jeszcze nie zadziałało.
Czy po przegrzaniu sprężarki wystarczy ją wymienić?
Nie zawsze. Przy poważnej awarii trzeba ustalić jej przyczynę i ocenić stan całego układu. Po przepaleniu sprężarki konieczna może być kontrola oleju, oczyszczenie i osuszenie obiegu, wymiana elementów filtracyjnych oraz sprawdzenie zaworu rozprężnego przed uruchomieniem nowej sprężarki.
Jaką temperaturę tłoczenia można uznać za bezpieczną?
Nie istnieje jeden bezpieczny limit dla wszystkich sprężarek. Granicę należy sprawdzić w dokumentacji konkretnego modelu i uwzględnić miejsce pomiaru temperatury. Ogólne wartości podawane przez producentów mogą służyć do oceny ryzyka, ale nie powinny zastępować mapy pracy sprężarki.
