并聯機組已被廣泛用于食品的冷凍冷藏、商場、島式柜、陳列柜、冷飲加工、制冰。并聯機組的關鍵技術是各并聯壓縮機能順利而均衡回油,保證各壓縮機的正常潤滑和工作。
1并聯機組的特點
并聯機組并聯的多臺壓縮機不是同時啟動和同時停機,各臺壓縮機運行時間的長短也不可能一樣,每臺壓縮機的管路路徑也不一樣。壓縮機運行的臺數不同時,系統管路制冷劑的流速也不同,蒸發器、冷凝器的位置不同,其回油的狀況也不同,制冷系統的總體配置不同,所需要添加的潤滑油量也不同,因此,并聯機組的合理設計,制冷系統的正確配置與安裝,都將關系到各壓縮機能否順利回油與正常工作。 對于高速旋轉的壓縮機,其潤滑油:1)對機械摩擦面進行潤滑,降低摩擦阻力,減少零件磨損,提高機械效率;2)對機械零件進行冷卻,保證機械性能;3)增強汽缸與活塞(螺桿)之間的密封性,保證排氣效率;4)帶走機械摩屑,保證摩擦面不受損傷。 在壓縮機吸入、壓縮、排出制冷劑氣體時,將有部分被霧化的潤滑油被帶出,進入排氣管、冷凝器、 儲液筒……為使壓縮機正常潤滑,必須要有足夠量 的潤滑油均衡地返回到機組的每一個壓縮機,即排氣帶出的油與返回的油相平衡。
2回油方法
并聯機組的回油有油氣平衡法和控制法。
1)油氣平衡法
如圖1所示,在壓縮機油箱之間用一根管相連,此管稱作油平衡管。平衡管要低于視油鏡中的最低油位線。由于油平衡管的連接,各壓縮機相互之間的油位得以平衡,避免油量排出多的壓縮機缺油。在壓縮機油箱油面的上部相互之間用一管相連,此管稱作氣平衡管。
因為壓縮機不是同時工作和同時停機,又受到吸氣管路路徑不同的影響,各壓縮機低壓腔(油箱)的壓力會出現一些差異,低壓腔壓力低,油位將高,反之就低;氣平衡管可促使各油箱之間壓力平衡,油位即可以相同。 對并聯機組的壓縮機安裝,應使其放置高度要一致。如果壓縮機的規格大小不相同,應使壓縮機視油鏡上的最低油位線高度相一致,視油鏡見圖2所示。
谷輪、三洋、泰康、丹佛斯都有專門用于并聯機 組帶油、氣平衡管接口的全封閉壓縮機產品,半封閉壓縮機一般沒有專門的油、氣平衡管接口,可以在加油接口和排油接口位置接。
2)油位控制法
對于3臺以上壓縮機、系統比較大的并聯機組,通常采用油位控制法。以下分別介紹幾個油位控制法需要的部件和2種回油系統。
①油分離器(圖3):含油的制冷劑氣體從壓縮機排氣管排出,進入大空間油分離器后,流速減緩,并且受到了過濾網的阻力,方向發生改變,使得潤滑油與制冷劑氣體得以分離;制冷劑氣體從上部出氣管排出,潤滑油落至下部,下部的存油逐漸增多,油面上升,浮球閥隨之上浮。當浮球升到一定高度時,排油孔打開,潤滑油排出,油分離器里的圖3油分離器 油面下降,浮球下落,落到一定位置時,排油孔關閉,油分離器不僅有效分離出潤滑油,還可自動將油排出。
②儲油器(圖4):被油分離器分離出的潤滑油進入儲油器,以待壓縮機需要時,返回壓縮機。該部件上有2個視油鏡,用于觀察存油情況。
③浮球閥式油位控制器(圖5):浮球閥式油位 控制器的進油口與儲液器排油口由管路連接,油位控制器安裝在壓縮機視油鏡的位置上。當壓縮機油箱潤滑油的油位下降時,油位控制器浮球下落,在油位降到一定位置(要高于視油鏡最低油位線)時,進油口打開,潤滑油進入油位控制器和壓縮機油箱,油位上升,浮球上浮。在油位升到一定高度(要低于視油鏡最高油位線,見圖6)時,進油口關閉,停止進油,從而壓縮機油箱得以保障存有適量的潤滑油,供壓縮機潤滑。
④電子式油位控制器(圖7):與浮球閥式油位控制器不同的是,在進油口接了一個電磁閥,電子式油位控制器內有4個控制點:當油位下降到下限控制點(要高于視油鏡最低油位線)時,電磁閥打開,潤滑油進入電子式油位控制器和壓縮機油箱,油位上升;升到上限控制點(要低于視油鏡最高油位線)時,電磁閥關閉,停止供油。在遇到異常情況時,例如油位下降到下限控制點,電磁閥打開,但由于系統回油不好,儲油器干枯,而無油可供,或者電磁閥線路出故障,電磁閥不能打開,油位繼續下降,這樣壓縮機將有被損壞的危險。在油位下降到下限保護停機點時,將停機并報警,確保壓縮機不被損壞。假如油位上升,升到上限控制點而電磁閥不關閉時,油位升到上限保護停機點,也將停機并報警。
⑤油分離儲存器(圖8):這是一個將油分離器 和儲油器合二為一的部件,其結構得到了簡化,也可以起到油氣分離和儲存油的作用,適合與電子式油位控制器連接的回油系統使用。
⑥并聯機組中壓回油系統(圖9):虛線為回油 管路,實線為氟管路。壓縮機(1)排氣進入油離器(2)。潤滑油在油分離器(2)被分離,制冷劑氣體從上部排出進冷凝器,潤滑油下落至底部。落下的油積累到一定高度時,自動排出,進入儲油器(3)。儲油器(3)內的壓力應低于油分離器的壓力,而高于油位控制器(4)及壓縮機油箱的壓力,因此需要在儲油器與并聯機組低壓管之間連接一壓力調節閥(5),用以調節儲油器(3)與油位控制器(4)及壓縮機油箱之間的壓差,此壓差一般可設定為0.35MPa(不低于0.15MPa)。當壓縮機油箱內的油隨著制冷劑氣體的排出而被帶出,逐漸減少,其油面下降到一定位置(要高于視油鏡最低油位線)時,油位控制器(4)進油口打開,儲油器(3)中的儲備油緩緩進入油位控制器(4)和壓縮機油箱,達到一定量(油面要低于視油鏡最高位線以下)時,油位控制器(4)進油口關閉,以使控制壓縮機油箱始終保持一定的存油量。由于儲油器(3)的壓力是介于油分離器(2)和油位控制器(4)及壓縮機油箱之間,因此稱此回油為中壓回油。中壓回油的優點是回油比較平穩,不會對壓縮機油面產生大的沖擊。
⑦并聯機組高壓回油系統(圖10):虛線為回油管路,實線為氟管路。壓縮機(1)排氣進入油分離儲存器(2),高壓制冷劑氣體從上部排出進冷凝器,潤滑油下落至底部。在壓縮機油箱內的油位降到較底位置(要高于視油鏡最低油位線)時,電子式油位控制器(3)上的電磁閥打開,油分離儲存器(2)中的油進入電子式油位控制器(3)和壓縮機油箱,達到一定量(油面要低于視油鏡最高油位線以下)時,電子式油位控制器(3)的電磁閥關閉,以控制壓 縮機油箱保持在正常的油位,油分離儲存器(2)是高壓狀態,因此稱此回油為高壓回油。高壓回油結構相對簡單，但油分離儲存器(2)與電子式油位控制器(3)和壓縮機油箱的壓差比較大,所以油位控制器(3)上的電磁閥打開時,進油流速比較快,將沖擊壓縮機油箱產生泡沫,但這一過程時間很短,不會有什么危害。另外電子式油位控制器(3)的價格相對要高一些。
3制冷系統安裝
盡管設備中有油分離器,但不可避免地還會有少量潤滑油隨高速氣流進入冷凝器和其他部件、管路中,因此,部件的設計、管路的安裝都要認真考慮:一個不良的制冷系統設計安裝,吸氣返回壓縮機的油少于壓縮機排氣帶出的油,壓縮機將會逐漸缺油。
如果額外向壓縮機加油,也只能維持一段時間,并且系統內增加多余的油,會影響蒸發器、冷凝器傳熱。為保證制冷系統有良好的油平衡,在管路設計安裝時,應注意以下幾個方面:
1)系統的水平管路應與制冷劑流動方向有1:(0.5%～1%)的坡度,以便潤滑油前行,見圖11
2)水平管路氣體流動的速度應不小于4m/s,立管垂直向上流動的制冷劑氣體流動速度,吸氣管
一定要大于8m/s,排氣管應大于10m/s。
3)向上流動的氣體垂直立管的底部需要作一U形彎,用以積油。在U形彎積油不斷增加時,該處截面積逐漸縮小,氣流速度得以提高,從而便于氣體帶油。如果立管高于4m,就要增加一個U形彎。U形彎應作的盡可能小,以避免積聚過多的油。
4)壓縮機的數量并聯較多時,為適應系統負荷變化,應再作2根垂直立管。這2根立管底部的U形彎要一高一低,高低相差要大于2倍的管徑。在系統負荷小,壓縮機工作的臺數少,制冷劑流量小,流速低時,回油不利,位置低的U形彎積油逐漸增多,以至形成油封,制冷劑氣體只能從另一管路通過,從而提高氣體流速,保證氣體帶油。為防止制冷劑液體進入壓縮機,并聯機組需要安裝氣液分離器。如果是進一個氣液分離器,其氣液分離器的出氣立管也應作成兩路,使之具有合理的流速和良好的回油。
5)對多臺蒸發器或多臺冷凝器的設備,由于管路的繁雜性和設備工作多變性,使得回油緩慢,有必要另外安裝油分離器。
6)壓縮機的吸氣管是并聯連接,它們同接在吸氣匯管上。由于吸氣匯管水平度的差異,路徑的不同,需要考慮從吸氣匯管回到壓縮機的油應是均等的。如果壓縮機的吸氣管接到匯管下部,將使回油不均,因此,應采用圖12[1]所示方法連接,以氣流的速度將吸氣匯管底部的存油帶回壓縮機。
7)并聯機組的儲油器需要有足夠的儲備油,有的并聯機組系統比較大,設備可能會有不同程度的存油死角,制冷劑內也要溶解一部分油,因此,系統內需要另外添加一部分潤滑,一般可約按充注制冷劑的0.5%予以添加。在機組運行一段時間后,應注意觀察儲油器視油鏡,對油量予以校正。儲油器的存油量應在上、下視油鏡之間,即下視油鏡為滿油,上視油鏡有部分油,
見圖4。儲油器無油不行,也并非越多越好,因為油多了上部的氣體容積就小了,容積小了,回油時儲油器與壓縮機油箱的壓力平衡就快,壓力平衡后,再回油就只好靠 油的重力回油,這就要求將儲油器的放置位置高于壓縮機。
4 結論
1)小規格如采用全封閉壓縮機的或2臺半封閉壓縮機的并聯機組,為簡化系統結構,可采用油、氣平衡法。大規格如3臺以上半封閉壓縮機的并聯機組,采用油位控制法,回油效果會更好。
2)油位控制法采用浮球閥式油位控制器時用中壓回油系統,采用電子式油位控制器用高壓回油系統。
3)系統安裝時水平連接管要有1:(0.5%～1%)的坡度,回氣向上的立管要有8m/s以上的流速,底部要作回油彎,立管高度要小于4m,高于4m時要增加回油彎。壓縮機吸氣管要按圖12所示的從回氣匯管上部接。
4)系統設計安裝要避免回油死角。安裝后要適當補充潤滑油,使用時要經常對油位進行監測。
