Даная статья является расширением ранее рассмотренной темы «Как работает центробежный насос. Что такое кавитация», в которой анонсировалась тема подбора компонентов гидравлического контура систем кондиционирования воздуха и холодоснабжения. В связи с объемностью этой темы, она будет разделена на две части. В первой части будет рассмотрена обвязка испарителя чиллера.
Видео, охватывающее эту тему полностью:
Ниже представлена наиболее полная типовая схема системы холодоснабжения, включающая элементы необходимые для правильного монтажа и пуско-наладки, а также для безопасной и безаварийной работы чиллера и системы в целом. В частных случаях схема может быть упрощена за счет исключения отдельных компонентов, но принцип устройства контура хладоносителя остается прежним.
На схеме можно выделить следующие группы компонентов.
⦁ Чиллер и обвязка испарителя чиллера, которая включает в себя: антивибрационные вставки, манометры и термометры, реле протока и балансировочный вентиль, расходомер, дренажный вентиль и воздухоотводчик, сетчатый фильтр, Запорные вентили на входе и выходе, а также на байпасной линии.
⦁ Буферный бак с запорными вентилями.
⦁ Насосная группа с обвязкой.
⦁ Заправочная линия, включающая запорный вентиль, фильтр и обратный клапан.
⦁ Потребитель холода с обвязкой.
Начнем с обвязки испарителя чиллера.
Антивибрационные вставки служат для подключения испарителя к контуру хладоносителя и благодаря своей конструкции обеспечивают:
⦁ Предотвращение передачи вибрации от чиллера в трубопровод хладоносителя.
⦁ Компенсацию несоосности патрубков чиллера и трубопровода хладоносителя.
⦁ Разъёмное соединение для отсоединения чиллера при проведении сервисных работ.
С помощью показывающих термометров может быть осуществлен быстрый и простой мониторинг температуры хладоносителя на входе и выходе из испарителя малоквалифицированным персоналом, без использования цифрового дисплея контроллера чиллера, к которому должен иметь доступ, только специально обученный персонал.
Обязательный мониторинг давлений хладоносителя на входе и выходе из испарителя чиллера с помощью показывающих манометров необходим для постоянного контроля гидравлического сопротивления испарителя, а, соответственно степени загрязненности теплообменной поверхности, а также для контроля расхода хладоносителя через испаритель при проведении пуско-наладочных работ и эксплуатации чиллера.
Увеличение гидравлического сопротивления испарителя будет свидетельствовать о загрязнении испарителя . Загрязнение теплообменной поверхности приводит к снижению производительности установки, а также к снижению расхода хладоносителя через испаритель. Снижение расхода может вызвать аварийный останов чиллера по реле протока.
Манометры и запорные вентили необходимо устанавливать на прямолинейных участках трубопроводов. Нельзя их устанавливать вблизи отводов и гибов трубы.
Для исключения возможности загрязнения испарителя при первом пуске насоса после монтажа системы следует предусмотреть байпасную линию с запорным вентилем, а также запорные вентили на входе и выходе испарителя. Перед пуском чиллера в обязательном порядке следует выполнять промывку системы, чтобы исключить засорения испарителя загрязнениями , находящимися в трубопроводе после монтажа. При этом вентили на входе и выходе испарителя должны быть закрыты, а вентиль байпасной линии - открыт. Таким образом, испаритель чиллера исключается из гидравлического контура.
Также запорные вентили на входе и выходе испарителя позволяют отключать чиллер от системы для проведения технического обслуживания без полного слива хладоносителя из системы.
Следующие элементы обвязки испарителя- это реле протока и балансировочный вентиль.
Реле протока устанавливается на трубопроводе выхода хладоносителя из чиллера.Данное реле предназначено для защиты испарителя чиллера от разрыва вследствие замерзания хладоносителя при отсутствии протока или значительном снижении расхода.
Обычно в чиллерах используется следующий алгоритм управления. Сначала выдается управляющий сигнал на пуск насоса. После истечения установленной задержки отдается управляющий сигнал на пуск компрессоров чиллера. Если реле протока замкнуто (то есть расход хладоносителя в допустимых пределах), запускаются компрессоры чиллера.
Если при работе чиллера расход хладоносителя снижается ниже номинального значения на величину дифференциала реле протока, реле размыкается и происходит аварийный останов чиллера. При этом на контроллере чиллера отображается соответствующая аварийная сигнализация.
Для настройки реле протока, а также для настройки расчетного расхода через чиллер предназначен балансировочный вентиль. С помощью регулирования балансировочного вентиля необходимо настроить расход через испарителя равным номинальному на расчетном режиме.При настройке реле протока с помощью балансировочного вентиля необходимо снижать расход через чиллер и фиксировать по расходомеру при каком расходе размыкается реле(срабатывает аварийный останов чиллера по протоку.) Эта величина должна быть ниже расчетного расхода на величину дифференциала реле.Если срабатывание реле протока происходит при другом значениях расхода, требуется регулировка реле.
После завершения настройки реле необходимо с помощью балансировочного вентиля настроить расход равным расчетному расходу чиллера.
О принципе действия лепесткового реле протока, а также об особенностях его подбора , монтажа и настройки вы можете узнать из видео:
Балансировочный вентиль имеет свою гидравлическую характеристику: зависимость расхода от перепада давления на вентиле, который устанавливается поворотом рукоятки.
Цифровая шкала вентиля показывает величину настройки. При вращении рукоятки по часовой стрелке пропускная способность клапана уменьшается вплоть до полного прекращения протока хладоносителя через вентиль. Вращение рукоятки против часовой стрелки увеличивает пропускную способность вентиля. Индекс “0” на шкале настройки соответствует закрытому положению золотника вентиля, а максимальный индекс – полностью открытому положению.
Сетчатый фильтр предотвращает попадание грязи, продуктов коррозии и шлама трубной системы в испаритель. Фильтр следует устанавливать в непосредственной близости от входа испарителя.
Загрязнение испарителя приводит к ухудшению процессов теплообмена и снижению холодопроизводительности чиллера вплоть до аварийной остановки. С другой стороны увеличение гидравлического сопротивления испарителя приводит к снижению расхода хладоносителя вплоть до аварийной остановки чиллера.
Особо необходимо подчеркнуть обязательность установки сетчатого фильтра тонкой очистки перед паянным пластинчатым испарителем. Теплообменные аппараты данного типа обладают высокой эффективностью теплообмена при небольших массогабаритных характеристиках по сравнению с кожухотрубными теплообменниками. Пластинчатые теплообменники имеют узкие каналы и очень критичны к наличию загрязнений и воздуха, в том числе возможно локальное замораживание каналов и их разрыв.
При монтаже чиллеров необходимо предусматривать возможность слива хладоносителя. Для этого предусматривают дренажные вентили в нижних точках трубопровода, в частности – для слива хладоносителя из испарителя.
Чтобы обеспечить полный слив хладоносителя и исключить образование вакуума при дренаже, обеспечить полную заливку испарителя жидкостью при последующем заполнении системы, в верхней точке трубной системы вблизи испарителя необходимо предусмотреть воздухоотводчик. Воздухоотводчики бывают ручными и автоматическими. Здесь приведена конструкция автоматического воздухоотводчика .
Корпус воздухоотводчика состоит из двух деталей 1 и 2, соединенных между собой по резьбе с уплотнительным кольцом. Внутри корпуса свободно перемешается поплавок 3, который своей скобой воздействует на держатель золотника 5. Золотник 6 связан при помощи пружины 7 с жиклером 4. При осушении корпуса поплавок опускается воздействуя на держатель золотника. При этом золотник открывает отверстие жиклера, воздух и газы по каналу жиклера удаляются наружу.
Наличие воздуха в контуре хладоносителя недопустимо. По этому помимо воздухоотводчика вблизи испарителя, следует предусмотреть также воздухоотводчики в верхних точках трубопровода вблизи ответственных узлов: например, вблизи насоса.
Воздухоотводчики обеспечивают удаление воздуха из контура хладоносителя и предотвращают возможные негативные последствия такие как:
-ухудшение теплообмена испарителя – снижение производительности вплоть до аварийного останова чиллера;
-пульсации давления в контуре хладоносителя, кавитация в насосе – повышенный износ и преждевременный выход из строя.
-закупоривание воздушными пробками каналов испарителя, их замораживание и разрыв.
Об обвязке насосной группы, потребителя холода, расчете объема расширительного и аккумулирующего баков - читайте в следующей публикации.