Практическое занятие № 14. Анализ характерных неисправностей судовых холодильных установок

Цель занятия:

- изучить признаки неисправной работы СХУ;

- изучить характерные неисправности в работе СХУ.

Используемые источники: [2, с. 345-362], интернет.

Формируемые общие и профессиональные компетенции: ОК 1, ОК 2, ОК 3, ОК 4, ОК 5, ОК 6, ОК 7, ОК 8, ОК 9, ОК 10, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.3, ПК 1.4, ПК 1.5.

Теоретическая часть:

В данной работе рассматриваются не полный круг возможных неисправностей в работе СХУ, а только наиболее часто встречаемые. О неисправной работе СХУ свидетельствует следующее:

1). Понижение температуры кипения.

2). Повышение температуры кипения.

3). Повышение давления конденсации.

Понижение температуры кипения может наблюдаться при пониже­нии тепловой нагрузки потребителей холода, обслуживаемых опреде­ленным генератором холода (холодильной маминой или группой холо­дильных мамин) или же при подключении к заданным потребителям холода дополнительных холодильных машин. Понижение тепловой нагрузки Q_o мо­жет быть также связано с недостаточным заполнением испарительной системы хладагентом. В этом случае существенно возрастает перег­рев пара СНД из-за увеличения паровой зоны испарительной систе­мы. Недостаточное заполнение испарительной системы может быть связано как с недостатком хладагента в системе, так и с уменьше­нием подачи его через регулирующие клапаны (вентили). Последствия понижения Р_о в этом случае аналогичны предыдущему случаю. Снижение тепловой нагрузки с понижением t_o может быть также свя­зано с уменьшением теплопередачи в воздухоохладителях вследствие образования снеговой шубы, отключения; вентиляторов или замасли­вания теплопередающих поверхностей. Такая же картина наблюдается в рассольных испарителях при отключении рассольных насосов. Пос­ледний случай особенно опасен тем, что наряду с другими описан­ными последствиями при неблагоприятном стечении обстоятельств может произойти замерзание рассола в испарителе из-за чрезмерно­го понижения t_o. Образовавшийся т.н. монолит замерзшего рассола может вызвать разрушение испарителя. В этом случае наб­людается резкое уменьшение перепада температур рассола между входом и выходом его из испарителя и резкое снижение перегрева пара СНД.

Для предотвращения чрезмерного понижения давления кипения Р_о. чреватого аварийной ситуацией, в холодильных установках предусмат­ривается реле давления, отключающее компрессоры при определенном для каждого конкретного компрессора давлении Р_о.

Для двухступенчатой холодильной машины при понижении P_o(t_o) из­менение параметров цикла аналогично случаю одноступен­чатой холодильной машины. В связи с уменьшением массового расхода хладагента через ступень низкого давления при примерном сохране­нии объемных расходов ступеней низкого и высокого давления происходит уменьшение промежуточного давления Р_m, которое самоустанавливается при пониженных значениях плотности пара со­ответственно уменьшению массового расхода через СВД.

Величина перегрева на входе в СНД изменится аналогично слу­чаю одноступенчатой холодильной машины, а перегрев СВД и недорекуперация увеличатся вследствие уменьшения интенсивности теплопередачи в промежуточном сосуде или промежуточном охладите­ле при уменьшенных массовых расходах через СНД и СВД.

Последствия понижения t_o (Р_о) в двухступенчатой холодильной ма­шине аналогичны таковым в одноступенчатой.

Повышение температуры кипения реализуется в случае несоответствия тепловой нагрузки охлаждающей системы и холодопроизводительности генера­тора холода их спецификационным значениям. В отличие от случая понижения температуры кипения t_o повышение ее может наблюдаться при увеличенной тепловой нагрузке или при пониженной холодопроиз­водительности. Изменения параметров цикла в данном случае прямо противоположны соответствующим изменениям в случае понижения температуры кипения. При повышении t_o температу­ра нагнетания понижается, что с точки зрения эксплуатации явля­ется благоприятным фактором, а также увеличивается холодильный коэффициент из-за уменьшения отношения Р_к/Р_о, что обусловливает меньший расход энергии на выработку единицы холода. Тем не менее и этот случай недопустим в эксплуатации, т.к. при повышении t_o не будет обеспечиваться расчетная температура хладоносителя (воз­духа, рассола) в охлаждаемых системах и не будут выполнены требования технологического процесса. Можно отметить, в частности, что если, например, температура охлаждающей среды в морозильных ап­паратах окажется выше установленной внутренней конечной темпера­туры блоков рыбы в конце замораживания tвк (-18...-28)°С, то рыба не может быть заморожена до стандартных условий. При увели­чении массового расхода хладагента из-за увеличения плотности пара, входящего в компрессор, повышается мощность, требуемая для привода компрессора. Эта мощность при определенных условиях может оказаться выше величины установленной мощности электродви­гателя компрессора, что в лучшем случае приведет в действие за­щитную автоматику, отключающую компрессор, а в худшем случае мо­жет привести к сгоранию электродвигателя.

Поскольку с увеличением Q_o будет увеличиваться и тепловая наг­рузка конденсатора Q_к, то в соответствии с характеристикой кон­денсатора при определенной температуре забортной воды t_w будет соответственно увеличиваться и температура конденсации t_k, что вызовет увеличение мощности, потребляемой компрессора­ми. Подключение дополнительных потребителей холода с резким увеличением тепловой нагрузки Q_o может вызвать резкое вскипание хладагента в испарительных системах при нормальном их заполнении и, следовательно, влажный ход или даже залив компрес­соров, который в случае поршневых компрессоров приводит к ава­рийной ситуации.

Повышение давления конденсации Р_к может быть вызвано рядом при­чин. Основная причина повышения Р_к – это увеличение тепловой нагрузки конденсаторов – Q_к из-за увеличения количества компрес­соров, работающих на ограниченное количество конденсаторов, осо­бенно в тропических условиях при повышенных температурах заборт­ной воды t_w. Как видно из характеристики конденсатора, в этом случае происходит существенное повышение температуры и дав­ления конденсации, что приводит к повышению мощности, потребля­емой компрессорами, изменению параметров цикла холоди­льной машины, в частности, к повышению температуры наг­нетания в компрессоре. Эти обстоятельства могут при­вести к нарушению режима смазки поршневых компрессоров (полусу­хое или сухое трение в цилиндропоршневой группе), аналогично случаю понижения температуры кипения. Само повышение давления конденсации также может явиться причиной аварийной ситуации, когда в лучшем случае происходит срабатывание предохранительных клапанов, а в худшем случае – взрыв конденсатора.

В этом слу­чае для безопасности работы необходимо подключить резервный конденсатор или отключить те или иные компрессоры. Повышение давления конденсации может быть вызвано также загрязнением теплопередающих поверхностей конденсатора со стороны воды. Образу­ющиеся отложения на внутренних поверхностях труб конденсаторов существенно увеличивают термические сопротивления.

Повышение давления конден­сации может быть вызвано и производственными неполадками, напри­мер, засорением водяных трубопроводов, выходом из строя водяных насосов или уменьшением их производительности по техническим причинам. Этот дефект может быть установлен по увеличению пере­пада температур воды между входом и выходом ее из конденсатора или же по резкому возрастанию температуры воды и давления конден­сации при остановке водяных насосов. В этом случае должны быть приняты меры по устранению неполадок и подключению резервных на­сосов. Одной из причин повышения давления в конденсаторе является также рассматриваемое низе попадание воздуха и неконденсирующихся газов в систему хладагента.

Практикуемое при эксплуатации СХУ заглушение труб кон­денсаторов, потерявших герметичность, приводит к уменьшению эф­фективной площади поверхности теплопередачи F_кд, к увеличению удельной тепловой нагрузки q_к, обратно пропорциональной площади поверхности теплопередачи.

Повышение давления конденсации может быть также следствием избытка хладагента в системе или же неполного открытия запорных клапанов на конденсаторе и ресивере или регулирующих клапанов. В ряде случаев может наблюдаться пониженное давление конденсации при пониженных температурах забортной воды, например, при плавании в полярных широтах или при увеличении расхода воды в конденсаторе, что в принципе с точки зрения термодинамики процесса холодильной машины является положительным фактором.

Однако, в ряде случаев понижение температуры конденсации может быть вызвано недостатком хладагента в системе, что может быть установлено по повышенным величинам перегревов на всасывании в компрессор и пониженным температурам кипения. Температура конденсации t_к, "следящая” за изменением температуры забортной воды tw характерна для аммиачных холодильных установок и может считаться наиболее рациональной с точки зрения эффективности холодильной машины. Во фреоновых холодильных установках (R-22) понижение температуры конденсации увеличивает вязкость жидкого R-22 и затрудняет его подачу в испарительные системы. В связи с этим в установках, работавших на R-22 с подачей хладагента к испарительные системы под действием разности давлений (Р_к-Р_о), применяется регулирование температуры конденсации с поддержанием ее на уровне (36..37)°С во всех климатических зонах Мирового океана. Такое регулирование понижает эффективность холодильной машины, приводя к повышению энергозатрат на выработку холода в климатических зонах с пониженными температурами. Устранение этого недостатка фреоновых (R-22) холодильных машин с введением "следящей" температуры конденсации может быть реализовано при использовании насосной системы подачи хладагента в испарительные системы.

Порядок выполнения работы

1. Законспектировать основные признаки неисправной работы СХУ.

Содержание отчета:

Номер и тема практического занятия

Цель занятия

Отчет о выполнении работы

Список использованной литературы и других источников

Выводы

Даты выполнения и подписи курсанта и преподавателя.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы причины снижения температуры кипения?

2. Каковы причины повышения температуры кипения?

3. Каковы причины повышения давления конденсации?