W zastosowaniach komercyjnych, jednym z najważniejszych zadań w utrzymaniu komponentów pracujących z najwyższą wydajnością jest określenie, co jest przyczyną, a co objawem w przypadku wystąpienia problemów mechanicznych. Różnica pomiędzy wiedzą a niewiedzą może wynieść tysiące dolarów na diagnozę.
W szczególności, krótka praca cykliczna wydaje się być jednym z tych terminów z dziedziny chłodnictwa i HVAC, które stają się coraz bardziej mroczne, im głębiej wchodzimy w wodę. Ten wpis na blogu wyjaśni, czym są krótkie przebiegi cykliczne, dlaczego są szkodliwe dla systemu i z jakich problemów wynikają.
Pierwsza rzecz: co to są krótkie przebiegi cykliczne?
Krótkie przebiegi cykliczne występują w sprężarce, gdy usterka mechaniczna powoduje przedwczesne zakończenie pracy, a ponieważ nie osiągnięto punktu nastawy, sprężarka uruchamia się ponownie wkrótce potem, co wymaga dłuższego czasu „włączenia” sprężarki, aby to skompensować. Krótkie przebiegi cykliczne są symptomem potencjalnie szerokiego zakresu przyczyn. Pomyśl o krótkich, 2-5 minutowych okresach włączania i wyłączania, które mogą trwać przez dni, tygodnie i miesiące, zanim stan ten zostanie zauważony.
Ponieważ krótkie cykle są zwykle oznaką większego problemu, ważne jest, aby technik był w stanie odkryć pierwotną przyczynę, zamiast po prostu wymieniać części lub naprawiać komponenty. Są to rozwiązania doraźne, które wprawdzie pozwalają przedłużyć żywotność układu chłodzenia, ale nadal pozostawiają otwartą możliwość całkowitej awarii systemu.
„W każdym przypadku awarii sprężarki technik musi znaleźć pierwotną przyczynę i usunąć ją, zanim sprężarka zastępcza również ulegnie awarii. Nie zawsze jest to łatwe zadanie, ale stanowi ważną część usługi świadczonej na rzecz klienta. Uszkodzenie wymiennej sprężarki z powodu nierozwiązanego problemu systemowego nie jest dobre ani dla technika, ani dla jego firmy, ani dla klienta.1”
„Jeśli sprężarka ulegnie przedwczesnej awarii (<15 lat), należy najpierw zastanowić się, dlaczego urządzenie w ogóle padło. Nie należy po prostu wymieniać sprężarki, pomijać zabezpieczenia i/lub stosować środków zaradczych tylko po to, aby urządzenie znów zaczęło działać. Istnieje prawdopodobieństwo, że awaria wystąpi ponownie, być może z gorszymi konsekwencjami, a na pewno ze zmarnowanymi wydatkami.2”
Oprócz kosztów naprawy, każda sprężarka, która ma krótkie cykle pracy, zużywa dużo więcej energii, a kontrolowana przestrzeń rzadko osiąga punkt nastawy. Praca w takim stanie może pochłaniać 20-50% więcej energii, co jest ukrytym kosztem, który rzadko jest powiązany z problemem.
Teraz, gdy już wiemy czym są krótkie cykle i dlaczego ważne jest przeprowadzenie dokładnej diagnostyki w przypadku ich wystąpienia, oto najczęstsze przyczyny (zwróć na nie uwagę!):
Niska mieszanka czynnika chłodniczego i oleju: Przy każdym cyklu pracy sprężarki niewielka ilość oleju, która ma zapewnić smarowanie, przemieszcza się w rzeczywistości w postaci mieszaniny z czynnikiem chłodniczym w całym układzie. „Jeśli sprężarka jest wyłączana i włączana zbyt szybko, powstaje nierównowaga. Przy każdym uruchomieniu sprężarki olej jest wypompowywany, ale bez wystarczającego czasu pracy olej pozostaje w układzie i nie wraca, aby nasmarować sprężarkę. Ten brak równowagi doprowadzi do niedoboru oleju wewnątrz sprężarki i awarii łożysk1.”
Zanieczyszczony skraplacz/automatyczny reset wysokiego ciśnienia: Przy codziennej żonglerce, z jaką spotykają się właściciele firm za każdym razem, gdy przerzucają znak OPEN, tak długo, jak sprężarka funkcjonuje w jakimś zakresie, bycie proaktywnym w zakresie wydajności systemu lub konserwacji rzadko ma status priorytetu. Zanieczyszczony skraplacz może poważnie ograniczyć zdolność systemu do odrzucania ciepła w celu regulacji temperatury i ciśnienia potrzebnego do chłodzenia, co może prowadzić do zadziałania sprężarki przy wysokim ciśnieniu głowicy. Jeśli skraplacz posiada automatyczny reset wysokiego ciśnienia, może to skutkować krótkimi cyklami pracy.
Wysokie ciśnienie tłoczenia skraplacza spowodowane recyrkulacją powietrza: Jeśli skraplacz znajduje się w zamkniętym obszarze, w którym powietrze używane do chłodzenia skraplacza jest recyrkulowane, temperatura i ciśnienie wzrosną, powodując reset wysokiego ciśnienia i krótkie cykle pracy. Zwykle obserwowane, gdy skraplacz znajduje się w piwnicy lub na poddaszu, a ciepło ze skraplacza ogrzewa powietrze i gdy jest ono recyrkulowane, przegrzewa skraplacz, powodując zadziałanie wysokiego ciśnienia i reset.
Zbyt mała różnica ciśnień lub sterowania temperaturą: Gdy niska różnica ciśnień regulatora ciśnienia jest ustawiona zbyt ciasno, może to powodować krótkie cykle pracy sprężarki. Można to zaobserwować podczas normalnego chłodzenia, kiedy nastawa niskiego ciśnienia zostaje osiągnięta i sprężarka wyłącza się, dopóki ciśnienie w parowniku nie wzrośnie powyżej wysokiej strony nastawy niskiego ciśnienia. Powoduje to wydłużenie czasu do osiągnięcia punktu nastawy i większe zużycie energii.
Brak opóźnienia czasowego działania: Podczas gdy z pewnością ważne jest, aby mieć minimalny i maksymalny czas pracy w miejscu dla właściwej wydajności systemu, równie ważne jest, aby mieć minimalny czas wyłączenia w postaci opóźnienia czasu działania. Jest to prawdopodobnie najczęstsza przyczyna krótkiego cyklu. Posiadając skuteczne opóźnienie czasowe, można potencjalnie zapobiec przenikaniu innych przyczyn do systemu. Na przykład, prawidłowe opóźnienie czasowe może zapobiec pracy systemu z powodu wypuszczonego powietrza, które nadal krąży w systemie bezpośrednio po jego uruchomieniu. Inna sprawa: może to pozwolić regulatorowi ciśnienia na naturalne zresetowanie się, gdy nie wymaga chłodzenia, w przeciwieństwie do uruchamiania kolejnego cyklu na podstawie wyzwalania wysokiego ciśnienia z powodu uszkodzonych skraplaczy.
Oto garść innych przyczyn: nieszczelny zawór sprężarki, brak regulacji wydajności, niski przepływ powietrza, nadmiar czynnika chłodniczego, zbyt wysokie ciśnienie tłoczenia.
Ale nie musi tak być, wczesne wykrycie, że sprężarka pracuje na krótkich cyklach może być równie trudne, jak ustalenie przyczyny. Dlaczego?
- W wielu obiektach sprężarki znajdują się na dachu i nie mamy możliwości przechodzenia obok sprężarek i słyszenia odgłosu ich krótkiej pracy.
- W przypadku tych, których sprężarki znajdują się na podkładce z boku budynku, nasze uszy nie są wyszkolone do rozpoznawania takich rzeczy.
- Jak pokazano na rysunku 1, wiele systemów chłodniczych ma nadmiarowe sprężarki dla przestrzeni chłodzonej lub mrożonej, które maskują problemy związane z krótkimi cyklami sprężarki, ponieważ przestrzeń jest w stanie utrzymać zadaną temperaturę.
Teraz, wraz z pojawieniem się IoT (Internet of Things), identyfikacja krótkich cykli sprężarki jest możliwa dzięki monitorowaniu, sterowaniu i analizie danych w czasie rzeczywistym. Biorąc pod uwagę koszt zaoszczędzonej energii i potencjalne straty produktów lub zapasów, rozwiązania te są niezwykle opłacalne i stanowią niezbędny element wyposażenia.
Mamy nadzieję, że ten wpis na blogu był pomocny w rozwiązywaniu typowych problemów w nieoptymalnie działających komercyjnych systemach chłodniczych. Należy pamiętać, że nie wystarczy, aby technik wymienił wadliwie działającą część – należy określić pierwotną przyczynę krótkiego cyklu i zająć się nią, aby uniknąć przyszłych i potencjalnie poważniejszych problemów.