المشاكل الشائعة وحلولها المتعلقة بسائل التبريد في نظام التبريد

هجرة سائل التبريد

يشير مصطلح هجرة غاز التبريد إلى تراكم سائل التبريد في علبة المرافق للضاغط عند إيقاف تشغيله. طالما أن درجة الحرارة داخل الضاغط أقل من درجة الحرارة داخل المبخر، فإن فرق الضغط بين الضاغط والمبخر سيدفع غاز التبريد إلى مكان أكثر برودة. من المرجح أن تحدث هذه الظاهرة خلال أشهر الشتاء الباردة. مع ذلك، بالنسبة لأجهزة تكييف الهواء ومضخات التدفئة، عندما تكون وحدة التكثيف بعيدة عن الضاغط، قد تحدث ظاهرة الهجرة حتى في حال ارتفاع درجة الحرارة.

عند إيقاف تشغيل النظام، إذا لم يتم تشغيله في غضون بضع ساعات، حتى في حالة عدم وجود فرق في الضغط، فقد تحدث ظاهرة الهجرة بسبب انجذاب الزيت المبرد في علبة المرافق إلى مادة التبريد.

إذا تسربت كمية زائدة من سائل التبريد إلى علبة المرافق الخاصة بالضاغط، فسيحدث صدمة سائلة خطيرة عند بدء تشغيل الضاغط، مما يؤدي إلى أعطال مختلفة في الضاغط، مثل تمزق قرص الصمام، وتلف المكبس، وفشل المحمل وتآكل المحمل (يغسل سائل التبريد الزيت المبرد بعيدًا عن المحمل).

فيضان سائل التبريد

عندما يتعطل صمام التمدد، أو تتعطل مروحة المبخر، أو تُسد بفلتر الهواء، يفيض سائل التبريد في المبخر ويدخل الضاغط سائلاً بدلاً من بخار عبر أنبوب السحب. أثناء تشغيل الوحدة، يُخفف الفائض السائل زيت التبريد، مما يؤدي إلى تآكل الأجزاء المتحركة للضاغط، ويؤدي انخفاض ضغط الزيت إلى تفعيل جهاز أمان ضغط الزيت، وبالتالي فقدان الزيت من علبة المرافق. في هذه الحالة، إذا تم إيقاف تشغيل الجهاز، ستحدث ظاهرة هجرة سائل التبريد بسرعة، مما يؤدي إلى صدمة سائلة عند إعادة تشغيله.

مطرقة سائلة

عند حدوث اصطدام السائل، يُسمع صوت طرق معدني صادر من الضاغط، وقد يصاحبه اهتزاز عنيف. يمكن أن يتسبب الاصطدام الهيدروليكي في تمزق الصمامات، وتلف حشية رأس الضاغط، وكسر قضيب التوصيل، وكسر العمود، وأنواع أخرى من تلف الضاغط. عند تسرب سائل التبريد إلى علبة المرافق، تحدث صدمة سائلة عند تشغيلها. في بعض الوحدات، وبسبب تصميم الأنابيب أو موقع المكونات، يتراكم سائل التبريد في أنبوب السحب أو المبخر أثناء توقف الوحدة، ويدخل الضاغط كسائل نقي بسرعة عالية جدًا عند تشغيله. سرعة وقصور الشوط الهيدروليكي كافيان لتدمير أي جهاز حماية مدمج في الضاغط ضد الاصطدام الهيدروليكي.

آلية عمل جهاز التحكم الآمن في ضغط الزيت

في وحدة التبريد العميق، بعد فترة إزالة الصقيع، غالبًا ما يؤدي فيضان سائل التبريد إلى تشغيل جهاز التحكم في ضغط الزيت. صُممت العديد من الأنظمة للسماح بتكثف سائل التبريد في المبخر وأنبوب السحب أثناء إزالة الصقيع، ثم يتدفق إلى علبة المرافق للضاغط عند بدء التشغيل، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الزيت، وبالتالي تشغيل جهاز التحكم في ضغط الزيت.

قد لا يؤثر تفعيل جهاز التحكم في ضغط الزيت بشكل خطير على الضاغط في بعض الأحيان، ولكن تكرار ذلك في غياب ظروف تزييت جيدة سيؤدي إلى تعطل الضاغط. غالبًا ما يعتبر المشغل جهاز التحكم في ضغط الزيت عطلًا بسيطًا، ولكنه في الواقع تحذير من أن الضاغط يعمل لأكثر من دقيقتين دون تزييت، مما يستدعي اتخاذ إجراءات تصحيحية فورية.

العلاجات الموصى بها

كلما زادت كمية غاز التبريد في نظام التبريد، زاد احتمال حدوث عطل. ولا يمكن تحديد الحد الأقصى الآمن لكمية غاز التبريد إلا عند توصيل الضاغط والمكونات الرئيسية الأخرى للنظام لإجراء اختبارات النظام. يستطيع مصنّعو الضواغط تحديد الحد الأقصى لكمية غاز التبريد السائل التي يجب شحنها دون الإضرار بأجزاء الضاغط، لكنهم لا يستطيعون تحديد كمية غاز التبريد الموجودة فعليًا في الضاغط من إجمالي شحنة غاز التبريد في نظام التبريد، وذلك في معظم الحالات القصوى. وتعتمد أقصى كمية من غاز التبريد السائل التي يتحملها الضاغط على تصميمه وحجمه وكمية زيت التبريد المستخدم. عند حدوث تسرب أو فيضان أو طرق في الضاغط، يجب اتخاذ الإجراءات التصحيحية اللازمة، ويختلف نوع هذه الإجراءات باختلاف تصميم النظام ونوع العطل.

قلل كمية غاز التبريد المستخدمة.

أفضل طريقة لحماية الضاغط من الأعطال الناتجة عن سائل التبريد هي تقليل كمية سائل التبريد ضمن النطاق المسموح به للضاغط. إذا تعذر ذلك، يجب تقليل كمية التعبئة قدر الإمكان. مع مراعاة معدل التدفق المطلوب، يُنصح باستخدام مكثف ومبخر وأنبوب توصيل بأصغر حجم ممكن، واختيار خزان سائل بأصغر حجم ممكن أيضًا. يتطلب تقليل كمية التعبئة التشغيل الصحيح لتنبيه الضاغط إلى الفقاعات الناتجة عن صغر قطر أنبوب السائل وانخفاض ضغط التشغيل، مما قد يؤدي إلى زيادة خطيرة في التعبئة.

دورة الإخلاء

تُعدّ دورة التفريغ الطريقة الأكثر فعالية وموثوقية للتحكم في سائل التبريد. خاصةً عند زيادة كمية شحنة النظام، يُمكن ضخ سائل التبريد إلى المكثف وخزان السائل عن طريق إغلاق الصمام اللولبي لأنبوب السائل، بينما يعمل الضاغط تحت سيطرة جهاز التحكم الآمن للضغط المنخفض. وبذلك، يُعزل سائل التبريد عن الضاغط عند توقفه، مما يمنع تسربه إلى علبة المرافق. يُنصح باستخدام دورة تفريغ مستمرة أثناء مرحلة الإيقاف لمنع تسرب الصمام اللولبي. أما في حالة استخدام دورة تفريغ واحدة، أو ما يُسمى بوضع التحكم غير الدائري، فقد يتسبب تسرب كمية كبيرة من سائل التبريد في تلف الضاغط عند إيقافه لفترة طويلة. على الرغم من أن دورة التفريغ المستمرة هي أفضل طريقة لمنع التسرب، إلا أنها لا تحمي الضاغط من الآثار السلبية لفيضان سائل التبريد.

سخان علبة المرافق

في بعض الأنظمة، أو بيئات التشغيل، أو التكاليف، أو تفضيلات العملاء التي قد تجعل دورات الإخلاء مستحيلة، يمكن لسخانات علبة المرافق أن تؤخر عملية الهجرة.

تتمثل وظيفة سخان علبة المرافق في الحفاظ على درجة حرارة الزيت المبرد في علبة المرافق أعلى من درجة حرارة أدنى جزء في النظام. ومع ذلك، يجب الحد من قدرة التسخين لسخان علبة المرافق لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتجمد الكربون في الزيت. عندما تقترب درجة الحرارة المحيطة من -18 درجة مئوية° ج، أو عندما يكون أنبوب الشفط مكشوفًا، سيتم تعويض دور سخان علبة المرافق جزئيًا، وقد تحدث ظاهرة الهجرة.

تُسخّن سخانات علبة المرافق بشكل مستمر أثناء التشغيل، لأنه بمجرد دخول غاز التبريد إلى علبة المرافق وتكثفه في الزيت المبرد، قد يستغرق الأمر عدة ساعات ليعود إلى أنبوب السحب. في الحالات غير الخطيرة، يكون سخان علبة المرافق فعالاً للغاية في منع تسرب غاز التبريد، ولكنه لا يحمي الضاغط من التلف الناتج عن ارتداد السائل.

فاصل الغاز والسائل ذو أنبوب الشفط

بالنسبة للأنظمة المعرضة لفيضان السائل، يجب تركيب فاصل غاز-سائل على خط السحب لتخزين سائل التبريد الذي انسكب من النظام مؤقتًا وإعادة سائل التبريد إلى الضاغط بمعدل يمكن للضاغط تحمله.

من المرجح أن يحدث فيضان غاز التبريد عند تحويل المضخة الحرارية من حالة التبريد إلى حالة التدفئة، وبشكل عام، يعد فاصل الغاز والسائل في أنبوب السحب من المعدات الضرورية في جميع المضخات الحرارية.

تُعدّ الأنظمة التي تستخدم الغاز الساخن لإزالة الصقيع عرضةً أيضًا لفيضان السائل في بداية عملية إزالة الصقيع ونهايتها. كما أن الأجهزة ذات درجة التسخين المنخفضة، مثل المجمدات السائلة والضواغط في خزائن العرض ذات درجات الحرارة المنخفضة، قد تتسبب أحيانًا في فيضان السائل نتيجةً لعدم التحكم السليم في غاز التبريد. أما بالنسبة لأجهزة المركبات، فعند توقفها لفترة طويلة، تكون عرضةً أيضًا لفيضان خطير عند إعادة تشغيلها.

في الضاغط ثنائي المراحل، يتم إرجاع السحب مباشرة إلى الأسطوانة السفلية ولا يمر عبر حجرة المحرك، ويجب استخدام فاصل الغاز والسائل لحماية صمام الضاغط من تلف نفخ السائل.

نظراً لاختلاف متطلبات الشحن الإجمالية لأنظمة التبريد المختلفة، واختلاف طرق التحكم في غاز التبريد، فإن الحاجة إلى فاصل غاز-سائل وحجمه يعتمدان إلى حد كبير على متطلبات النظام المحدد. إذا لم يتم اختبار كمية التدفق العكسي للسائل بدقة، فإن النهج التصميمي الأمثل هو تحديد سعة فاصل الغاز-السائل عند 50% من إجمالي شحنة النظام.

فاصل الزيت

لا يُمكن لفاصل الزيت معالجة عطل عودة الزيت الناتج عن تصميم النظام، ولا يُمكنه معالجة عطل التحكم في سائل التبريد. مع ذلك، عندما يتعذر حل عطل التحكم في النظام بوسائل أخرى، يُساعد فاصل الزيت على تقليل كمية الزيت المتداول في النظام، مما يُساعد النظام على تجاوز فترة حرجة إلى حين استعادة التحكم فيه إلى وضعه الطبيعي. على سبيل المثال، في وحدة ذات درجة حرارة منخفضة للغاية أو مبخر سائل بالكامل، قد يتأثر زيت العودة بعملية إزالة الصقيع، وفي هذه الحالة يُمكن لفاصل الزيت المساعدة في الحفاظ على كمية الزيت المبرد في الضاغط أثناء عملية إزالة الصقيع.