книги из ГПНТБ / Нестеров, Ю. Ф. Судовые холодильные установки учебник для институтов водного транспорта

§42. РАСЧЕТ РАССОЛЬНЫХ И ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ОХЛАЖДАЮЩИХ БАТАРЕЙ

затем проверяя их.

При свободном (естественном) движении в большом объеме коэффициент

где Nu, Gr и Р г — критерии соответственно Нуссельта, Грасгофа и Прандтля;

х — коэффициент, зависящий от числа трубок в батарее по вертика­ ли (при пяти трубках у. = 1 , при большем количестве их обыч­

но х~0,9);

Си п — постоянные, приведенные'в табл. 17.

Вкачестве определяющего размера для гладкотрубных батарей принимают на­

224

. Коэффициенты теплоотдачи ссва от внутренней поверхности трубок к кипя­

щему хладагенту или рассолу определяют по формулам, приведенным в § 41 и 88. По формулам (62), (61), (58) — (60), (56) и (57) рассчитывают соответст­

венно коэффициент влаговыпадения £, условный коэффициент мокрой теплоот­

У батарей наибольшие термические сопротивления находятся со стороны возду-

в7Ин/

составляет 750—1500 ккал/м2-ч-°С), в связи с чем можно пренебречь малым со­

противлением теплоотдаче от внутренней поверхности трубок к рассолу или хлад­

лельные группы. По Правилам Речного Регистра РСФСР и Регистра СССР в ка­ ждом рефрижераторном трюме охлаждающие батареи должны иметь не менее двух самостоятельных групп, включенных параллельно. Общая длина рассольных груб в последовательно включенных змеевиках одной группы не должна пре­

вышать 400 м.

Батареи соединяют двумя способами. В каждую отдельную группу можно включать последовательно несколько змеевиков, расположенных на разных по­ верхностях трюма, чтобы при выключении части батарей его охлаждение оста­ валось равномерным. Однако для упрощения разводки трубопроводов обычно соединяют последовательно соседние батареи одной поверхности.

Потеря напора в одной группе последовательно включенных батарей дости­ гает 1,5—2,0 кгс/см2.

225

Глава VII. ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИСПЫТАНИЯ СУДОВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

§ 43. ПОДГОТОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ К РАБОТЕ

Холодильные установки следует эксплуатировать в строгом соответствии с инструкциями заводов-изготовителей конкретных машин, аппаратов и приборов. Поэтому в данной главе рассмотре­ ны только общие правила технической эксплуатации в основном автоматизированных фреоновых установок с одноступенчатыми поршневыми компрессорами, обслуживающими рефрижераторные трюмы [3]. От правильности технического обслуживания холодиль­ ной установки зависят ее экономичность, надежность и долговеч­ ность, а также сохранность перевозимых грузов.

Испытания на прочность и плотность и вакуумирование систе­ мы. По Правилам Речного Регистра РСФСР все элементы и детали холодильных машин после изготовления или ремонта испытывают на заводе-поставщике оборудования гидравлическим давлением (воды) на прочность, а затем пневматическим давлением (воздуха или инертного газа) на плотность. При заводских испытаниях на плотность элементы или детали погружают под воду. Нормы проб­ ных давлений приведены в табл. 19.

трубопроводом, а также рассольную полость испарителя, змеевики охлаждающих батарей и рассольный трубопровод в сборе с арма­ турой испытывают на плотность водой на двойное рабочее давле­ ние, но не менее 6 кгс/см2 (0,6 МПа).

Всю систему аппаратов, сосудов и трубопроводов вместе с ар­ матурой, подлежащую заполнению хладагентом, для очистки от за­

226

ристым кальцием) или же азотом, подаваемым через редукционный клапан из стальных баллонов с давлением 100—150 кгс/см2.

На заводе-строителе судна перед первоначальным пуском уста­ новки после монтажа, а также после капитального ремонта или длительной консервации без хладагента в системе тщательно про­ веряют ее герметичность сначала повторным испытанием на плот­ ность, а затем созданием вакуума. Окончательно герметичность си­ стемы проверяют во время заполнения ее хладагентом.

Фреоновую систему испытывают на плотность (до установки изоляции) инертным газом (сухим азотом, углекислотой) или тща­ тельно осушенным сжатым воздухом, а аммиачную — сжатым воз­ духом, по нормам пробных давлений, приведенным в табл. 19. Бал­ лон с азотом присоединяют медной трубкой к наполнительному клапану 11 системы (см. рис. 39). Во время испытания всасываю­ щий 5 и нагнетательный 4 запорные клапаны компрессора перекры­ вают (компрессор выключают для того, чтобы не повредить его сальник). Приборы автоматики отключают или снимают, а предо­ хранительные клапаны на аппаратах заглушают. Все остальные запорные и соленоидные клапаны системы открывают.

Все сварные и разъемные соединения, арматуру, трубные решет­ ки испарителей и конденсаторов (при снятых крышках) в местах развальцовки трубок обмазывают мыльной водой с добавлением нескольких капель глицерина. Утечку азота или воздуха определя­ ют по появлению пузырьков на мыльной поверхности.

После выпуска азота из системы устраняют неплотности. За­ тем систему вновь заполняют азотом и выдерживают под пробным давлением 18 ч. Давление фиксируют каждый час. За первые б ч падение давления не должно превышать 2%, а в течение осталь­ ных 12 ч оно должно оставаться постоянным (при постоянной тем­ пературе машинного отделения). После испытания на плотность воздух из системы выпускают.

Для удаления оставшегося газа и осушения системы ее вакуумируют. Из фреоновых машин оставшийся газ откачивают обыч­ но вакуумным насосом (на морских судах), обеспечивающим сни­ жение абсолютного давления в системе до 3 — 5 мм рт. ст. Ваку­ умный насос подключают к наполнительному клапану 11 системы (см. рис. 39) или к клапану на ресивере. По достижении остаточ­ ного давления, равного 10 мм рт. ст., насос должен проработать до б — 18 ч для осушения фреоновой системы. Затем его останавли­ вают и перекрывают наполнительный клапан, а также всасываю­ щий и нагнетательный запорные клапаны компрессора. После это­ го систему выдерживают под вакуумом 12—24 ч. Если за указан­ ное время полученное остаточное давление не повысится, холо­ дильная машина считается герметичной и подготовленной для за­ полнения маслом и фреоном-12. В случае роста остаточного дав­ ления устраняют неплотности в системе и вновь вакуумируют ее,

Из аммиачных машин воздух отсасывают холодильным ком­ прессором. Для этого подают охлаждающую воду в рубашку ком­ прессора и пускают его при закрытом запорном клапане на нагне-

227

тательной трубе у компрессора и открытых других клапанах. Для выпуска воздуха в атмосферу открывают воздушный кран между компрессором и его запорным нагнетательным клапаном или от­ соединяют штуцер манометра либо маноконтроллера реле давле­ ния. Компрессор работает до тех пор, пока разрежение в системе (по мановакуумметру) не станет наибольшим и неизменным. После этого компрессор останавливают и воздушный кран закрывают.

Чтобы система не находилась долго под вакуумом, сразу же после вакуумирования следует приступить к наполнению ее хлад­ агентом.

Заполнение систем хладоносителем, маслом и хладагентом. Пе­ ред заполнением машины маслом и хладагентом должны быть подготовлены и опробованы в работе водяная, рассольная и воз­ душная системы.

Рассол приготовляют следующим образом: засыпают потребное количество соли хлористого кальция в бак-концентратор 11 (см. рис. 40) и растворяют ее в воде. По плотности рассола, измеряе­ мой ареометром, определяют его концентрацию. Заполняют систе­ му рассолом обычно резервным рассольным насосом, забирающим его из бака-концентратора. Для очистки от механических примесей рассол подают в систему через фильтры. С целью замедления кор­ розии металлов на 1 м3 рассола добавляют, например, 1,6 кг бихромата натрия с добавлением на каждые 10 кг. бихромата натрия 2,7 кг едкого натра, а также 0,6% каустической соды от массы со­ ли в растворе. Для выпуска воздуха из всех элементов системы последовательно открывают воздушные краны на насосах, испари­ телях, трубопроводах и рассольных батареях. Остатки его из си­ стемы удаляются через расширительные бачки.

В машинах, работающих на фреоне-12, неограниченно раство­ ряющемся в масле, последнее обычно заливают как в картер ком­ прессора, так и непосредственно в кожухотрубный испаритель в количестве 10—15% массы заряжаемого в систему фреона. Притакой концентрации во время кипения хладагента масло вспенивает­

конец которого опускают в банку с маслом. При открывании кла­ пана 18 масло самотеком поступает в картер, так как давление в нем ниже атмосферного. Уровень заливаемого масла проверяют по смотровому стеклу на картере компрессора. Нормальный уро­ вень его в картере после заливки (а также во время длительной работы компрессора) должен быть не ниже '/г — 2!ъ общей высоты смотрового стекла. Так как в испарителе создан вакуум, в него можно подсосать масло через наполнительный клапан 11 системы (см. рис. 39). Для этого на регулирующей станции закрывают за­

228

лять открытый конец маслозаправочной трубки. При замене банок с маслом следует плотно закрывать клапаны 18 (см. рис. 18) и

11(см. рис. 39).

Вслучае уноса масла из картера работающего компрессора в систему, т. е. в случае понижения уровня масла в картере ниже

вратиться только вместе с фреоном, нужно увеличить его подачу максимальным открытием автоматического 20 или ручного 22 тер­ морегулирующего клапана, расположенного на обходной трубе. При возвращении масла компрессор переходит на влажный режим работы (на 15—20 мин), что в данном случае является нормаль­ ным.

Добавлять смазочное масло во фреоновую машину следует только после предварительной проверки герметичности системы и обнаружения явной его утечки.

Машины, работающие на аммиаке или хладагентах с ограни­ ченной растворимостью, заполняют маслом в количестве, необхо­ димом только для смазки компрессора. Несмотря на установку за компрессором маслоотделителя, улавливающего от 75 до 95% масла, оно попадает вместе с хладагентом в конденсатор и испари­ тель. Замасливание поверхностей аппаратов ухудшает теплопереда­ чу. Поэтому периодически надо выпускать масло из маслоотстойников конденсаторов и испарителей (желательно через маслосбор­ ник). Из конденсатора масло удаляют примерно через 80—100 ч работы компрессора, а из испарителя — через 150 ч. При нормаль­ ной эксплуатации после каждого выпуска масла равное его коли­ чество добавляют в аммиачный компрессор.

Весовое количество хладагента, необходимое для первоначаль­ ной зарядки системы, рассчитывают по нормам заполнения аппа­ ратов (в % от их вместимости).

Хладагенты хранят в стальных баллонах емкостью 50—100 л в сжиженном состоянии под давлением.

Для заполнения системы хладагентом баллон, после проверки содержимого и его качества, устанавливают наклонно головкой с клапаном вниз на деревянную или металлическую подставку и плотно присоединяют толстостенным резиновым шлангом, стальной или гибкой медной трубкой (только при фреоне) к наполнительно­ му клапану 11 системы (см. рис. 39), расположенному на жидко­ стном трубопроводе между запорным клапаном ресивера или кон­ денсатора и регулирующим клапаном. При первоначальной заряд­ ке системы, находящейся под вакуумом, сначала компрессор не работает и его запорные клапаны закрыты, остальные же клапаны открыты для сообщения между собой испарителя, конденсатора и других элементов системы. Из первых баллонов хладагент посту­ пает в систему самотеком за счет разности давлений. Вначале от­ крывают наполнительный клапан 11, а затем клапан на баллоне (закрывают эти клапаны после опорожнения баллона в обратном порядке). Клапан на баллоне открывают немного; чтобы в си­

229

стему поступал лишь пар хладагента, а не жидкость. Признаком опорожнения баллона служит оттаивание инея на нижней части его и наполнительной трубке. После опорожнения первого баллона присоединяют второй и т. д.

После опорожнения нескольких баллонов, когда избыточное давление в системе повысится примерно до 2 — 3 кгс/см2, наполне­ ние ее хладагентом прекращают и еще раз тщательно проверяют плотность всех соединений способами, излагаемыми ниже. Для про­ верки герметичности систему иногда выдерживают под избыточ­ ным давлением парообразного фреона не ниже 4 кгс/см2 в течение

48ч. Чтобы фреон находился в парообразном состоянии, давление

всистеме должно быть ниже давления насыщения, соответствую­ щего температуре в машинном отделении. Если за это время дав­ ление упадет не более чем на 0,1 кгс/см2 (при неизменной темпера­ туре помещения), герметичность системы считается удовлетвори­ тельной. Обнаруженные неплотности устраняют.

Дальнейшее заполнение системы производят компрессором, по­ дав охлаждающую воду в его рубашку и конденсатор. При этом включают также рассольный насос. Фреон в систему всегда заправ­ ляют через фильтр-осушитель и ручной регулирующий клапан, для чего на регулирующей станции закрывают запорные клапаны 12, 17, 21 (ем. рис. 39) и открывают клапаны 13, 10, 22. Компрессор от­ сасывает парообразный хладагент из баллона через испаритель и нагнетает его в конденсатор. Запорный клапан на выходе жидкого агента из ресивера или конденсатора закрывают для сбора в них заряжаемого хладагента.

В процессе эксплуатации, даже при достаточной плотности всех соединений, наблюдается утечка хладагента во время удаления воз­ духа и масла из системы, замены фильтров, вскрытия элементов машины при профилактическом ремонте и т. д. Поэтому периоди­ чески приходится добавлять'хладагент в систему так же, как и при первоначальном наполнении.

Все баллоны взвешивают до и после зарядки для определения количества хладагента, поданного в систему. По весу введенного хладагента судят об окончании наполнения системы, если известно его количество, необходимое для первоначальной зарядки.

О степени заполнения системы окончательно судят по работе установки и по уровню жидкого хладагента в аппаратах. При не­ достатке хладагента его постепенно добавляют в систему, а при избытке — переливают из ресивера (или ресиверной части конден­ сатора у малых машин) обратно в баллоны.

При сливе хладагента баллон располагают наклонно клапаном вверх. Хладагент сливают в баллоны со стороны высокого давле­ ния системы, непосредственно из ресивера или через наполнитель­ ный клапан. С целью удаления' хладагента повышают разность давлений в системе и баллоне. Для этого отсасывают хладагент из испарителя (до давления 0,2 кгс/см2) и нагнетают его в конденса­ тор и ресивер, перекрыв клапан на жидкостном трубопроводе у ресивера. При этом прессостат реле давления отключают, чтобы он

230

не препятствовал работе машины, оставляя включенным маноконтроллер. Чтобы обеспечить более полный слив, давление фреона, собранного в ресивере или конденсаторе, повышают до разрешен­ ного, для чего снижают расход охлаждающей воды через конден­ сатор и поливают ресивер теплой водой температурой не выше 40°С; баллон же охлаждают (льдом или холодной водой). При сливе хладагента останавливают компрессор и закрывают все кла­ паны на жидкостном трубопроводе, чтобы хладагент не поступал в испаритель (воздухоохладитель). Осторожно открывают сливной клапан ресивера, клапан баллона и перепускают хладагент в бал­ лоны до выравнивания давлений в системе и баллоне (в случае полного слива).

Определение утечек хладагента. Утечки хладагента — главная причина выхода из строя фреоновых установок. Так как фреон отличается высокой проницаемостью, значительные потери его про­ исходят через малейшие неплотности в соединениях (фланцевых, штуцерных), сальниковых уплотнениях клапанов и компрессоров, а также в других элементах системы.

Места утечек воздуха, инертных газов, аммиака, фреонов можно обнаружить обмыливанием предполагаемых неплотностей.

Герметичность аммиачных систем проверяют также индикатор­ ными бумажками (волосками фильтровальной бумаги размерами 10X1,5 см, пропитанной раствором фенолфталеина, а затем высу­ шенной). Аммиак, содержащийся в воздухе у места утечки, окраши­ вает смоченную в воде индикаторную бумажку в малиновый цвет. Присутствие аммиака в воде, проходящей через конденсатор, и в рассоле, циркулирующем через испаритель, определяют реакти­ вом Несслера, который окрашивает пробу воды в желтый цвет.

Места утечек во фреоновых системах, помимо обмыливания, об­ наруживают по следам масла, спиртовыми, газовыми и бензиновы­ ми галоидными лампами, а также электронными течеискателями.

Так как фреон неограниченно растворяет масло, то в местах его утечки появляются масляные пятна и подтеки. При определении утечек фреона по следам масла проверяемые места предваритель­ но обезжиривают (бензином, ацетоном), а затем обертывают чи­ стой белой бумагой, которую оставляют на некоторое время. По­ явление масляных пятен на бумаге свидетельствует о неплотности

вданном месте.

Вкачестве течеискателей наибольшее распространение полу­

чили специальные галоидные лампы, принцип действия которых основан на свойстве фреонов разлагаться и изменять цвет пламени в присутствии меди, накаленной до 600—700°С.

§ 44. ПУСК И ОСТАНОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Перед пуском холодильной установки после длительного без­ действия (более одного месяца) проверяют, есть ли масло в карте­ ре компрессора и хладагент в системе, а также ее герметичность, осматривают оборудование, проверяют его исправность, удаляют

231

посторонние предметы, проворачивают вручную коленчатый вал компрессора на один-два оборота, чтобы убедиться в легкости вра­ щения.

Затем открывают все запорные клапаны на водяном и рассоль­ ном трубопроводах, на всасывающем, нагнетательном и жидкост­ ном трубопроводах хладагента, а также клапаны у манометров и приборов автоматики, за исключением нагнетательного клапана компрессора, запорных клапанов на всасывающем трубопроводе у компрессора и испарителя, запорного клапана перед автоматиче­ ским ТРК и ручного регулирующего клапана, расположенного на обводной трубе. Запорный нагнетательный клапан компрессора оставляют закрытым вплоть до пуска во избежание повышения давления в картере компрессора. На всасывающем трубопроводе запорные клапаны у компрессора и испарителя закрыты при пус­ ке для предотвращения гидравлических ударов в цилиндрах ком­ прессора и для разгрузки его электродвигателя. Ручной и автома­ тический регулирующие клапаны на жидкостном трубопроводе ос­ тавляют закрытыми для предупреждения переполнения испарите­ ля хладагентом.

Далее включают осушитель фреона. Подают электропитание це­ пей управления автоматикой. Перед включением компрессора пус­ кают водяной насос, подающий охлаждающую воду в рубашки цилиндров компрессора и конденсатор, а также рассольные на­ сосы или вентиляторы воздухоохладителей. Полностью открывают запорный клапан на нагнетательной стороне компрессора и вруч­ ную включают его электродвигатель.

После пуска компрессора медленно и осторожно открывают за­ порные клапаны на всасывающем трубопроводе вначале у ком­ прессора, а затем у испарителя, прислушиваясь к работе компрес­

его аварии. При возникновении стуков, свидетельствующих о попа­ дании в цилиндры жидкого хладагента, быстро закрывают всасы­ вающий запорный клапан компрессора. После прекращения стуков в цилиндрах его снова постепенно и осторожно открывают, добива­ ясь сухого хода компрессора. При неустойчивой работе ком­ прессора временно перекрывают клапан к прессостату реле дав­ ления.

После отсасывания пара хладагента из испарителя открывают запорный клапан перед автоматическим ТРК, медленно и посте­ пенно приоткрывают обводной ручной регулирующий клапан и перепускают хладагент из ресивера или конденсатора в испаритель через оба клапана, регулируя работу холодильной машины в соот­ ветствии с тепловой нагрузкой на испаритель. По достижении нор­ мального перегрева пара хладагента, всасываемого компрессором, ручной регулирующий клапан закрывают и регулирование пере­ ключают на приборы автоматики.

Когда установится циркуляция хладагента, при рассольной си­

232

стеме охлаждения регулируют циркуляцию рассола, а при воздуш­ ной— воздуха.

Останавливают холодильную установку в обратной последова­ тельности. При кратковременной остановке (до двух суток) вна­ чале закрывают запорный клапан перед автоматическим ТРК и прекращают подачу жидкого хладагента в испаритель. Перед оста­ новкой компрессора уменьшают количество хладагента в испарите­ ле во избежание влажного хода при последующем пуске компрес­ сора. Для этого пар хладагента отсасывают из испарителя и пере­ качивают его компрессором в конденсатор и ресивер. После чего закрывают запорные клапаны на всасывающем трубопроводе вна­ чале у испарителя, а затем у компрессора.

При временной остановке (до одного месяца) закрывают запор­ ный клапан на жидкостном трубопроводе у ресивера или конден­ сатора. Хладагент отсасывают из испарителя до достижения избы­ точного давления 0,5 — 0,6 кгс/см2 или до выключения компрессора прессостатом реле давления.

Далее компрессором при закрытом всасывающем запорном клапане отсасывают хладагент из картера компрессора. Когда из­ быточное давление в картере снизится приблизительно до 0,3 кгс/см2 (во избежание вакуума в картере), выключают элект­ родвигатель компрессора. По окончании вращения вала закрыва­ ют нагнетательный запорный клапан компрессора. Затем останав­ ливают электродвигатель водяного насоса.

Если после кратковременной остановки компрессора необходи­ мо охлаждать грузовые трюмы, продолжают циркуляцию рассола в рассольных системах охлаждения или воздуха в воздушных си­ стемах охлаждения. Рассольный насос или вентилятор останавли­ вают, когда температура рассола на выходе из испарителя или воздуха на выходе из воздухоохладителя повысится и приблизи­ тельно будет равна температуре воздуха в трюме. Дальнейшая ра­ бота вентилятора нецелесообразна вследствие нагревания им воз­ духа.

В заключение выключают электропитание цепей приборов автоматики.

Перед остановкой машины на длительное время (более одного месяца) и перед консервацией оборудования на зимний период (на срок до шести месяцев) для лучшего сохранения хладагента его отсасывают из испарителя компрессором и собирают в конден­ саторе и ресивере, оставляя в испарителе незначительную часть хладагента. Хладагент отсасывают (при работающем рассольном насосе) несколько раз, пока избыточное давление в испарителе не

состата реле давления и аварийными винтами отжимают солено­ идные клапаны. Отсасывать хладагент до создания вакуума в си­ стеме нельзя. Конденсаторы и ресиверы заполняют хладагентом не более чем на 80% их вместимости.

233 ■