并联机组已被广泛用于食品的冷冻冷藏、商场、岛式柜、陈列柜、冷饮加工、制冰。并联机组的关键技术是各并联压缩机能顺利而均衡回油,保证各压缩机的正常润滑和工作。
1并联机组的特点
并联机组并联的多台压缩机不是同时启动和同时停机,各台压缩机运行时间的长短也不可能一样,每台压缩机的管路路径也不一样。压缩机运行的台数不同时,系统管路制冷剂的流速也不同,蒸发器、冷凝器的位置不同,其回油的状况也不同,制冷系统的总体配置不同,所需要添加的润滑油量也不同,因此,并联机组的合理设计,制冷系统的正确配置与安装,都将关系到各压缩机能否顺利回油与正常工作。 对于高速旋转的压缩机,其润滑油:1)对机械摩擦面进行润滑,降低摩擦阻力,减少零件磨损,提高机械效率;2)对机械零件进行冷却,保证机械性能;3)增强汽缸与活塞(螺杆)之间的密封性,保证排气效率;4)带走机械摩屑,保证摩擦面不受损伤。 在压缩机吸入、压缩、排出制冷剂气体时,将有部分被雾化的润滑油被带出,进入排气管、冷凝器、 储液筒……为使压缩机正常润滑,必须要有足够量 的润滑油均衡地返回到机组的每一个压缩机,即排气带出的油与返回的油相平衡。
2回油方法
并联机组的回油有油气平衡法和控制法。
1)油气平衡法
如图1所示,在压缩机油箱之间用一根管相连,此管称作油平衡管。平衡管要低于视油镜中的最低油位线。由于油平衡管的连接,各压缩机相互之间的油位得以平衡,避免油量排出多的压缩机缺油。在压缩机油箱油面的上部相互之间用一管相连,此管称作气平衡管。
因为压缩机不是同时工作和同时停机,又受到吸气管路路径不同的影响,各压缩机低压腔(油箱)的压力会出现一些差异,低压腔压力低,油位将高,反之就低;气平衡管可促使各油箱之间压力平衡,油位即可以相同。 对并联机组的压缩机安装,应使其放置高度要一致。如果压缩机的规格大小不相同,应使压缩机视油镜上的最低油位线高度相一致,视油镜见图2所示。
谷轮、三洋、泰康、丹佛斯都有专门用于并联机 组带油、气平衡管接口的全封闭压缩机产品,半封闭压缩机一般没有专门的油、气平衡管接口,可以在加油接口和排油接口位置接。
2)油位控制法
对于3台以上压缩机、系统比较大的并联机组,通常采用油位控制法。以下分别介绍几个油位控制法需要的部件和2种回油系统。
①油分离器(图3):含油的制冷剂气体从压缩机排气管排出,进入大空间油分离器后,流速减缓,并且受到了过滤网的阻力,方向发生改变,使得润滑油与制冷剂气体得以分离;制冷剂气体从上部出气管排出,润滑油落至下部,下部的存油逐渐增多,油面上升,浮球阀随之上浮。当浮球升到一定高度时,排油孔打开,润滑油排出,油分离器里的图3油分离器 油面下降,浮球下落,落到一定位置时,排油孔关闭,油分离器不仅有效分离出润滑油,还可自动将油排出。
②储油器(图4):被油分离器分离出的润滑油进入储油器,以待压缩机需要时,返回压缩机。该部件上有2个视油镜,用于观察存油情况。
③浮球阀式油位控制器(图5):浮球阀式油位 控制器的进油口与储液器排油口由管路连接,油位控制器安装在压缩机视油镜的位置上。当压缩机油箱润滑油的油位下降时,油位控制器浮球下落,在油位降到一定位置(要高于视油镜最低油位线)时,进油口打开,润滑油进入油位控制器和压缩机油箱,油位上升,浮球上浮。在油位升到一定高度(要低于视油镜最高油位线,见图6)时,进油口关闭,停止进油,从而压缩机油箱得以保障存有适量的润滑油,供压缩机润滑。
④电子式油位控制器(图7):与浮球阀式油位控制器不同的是,在进油口接了一个电磁阀,电子式油位控制器内有4个控制点:当油位下降到下限控制点(要高于视油镜最低油位线)时,电磁阀打开,润滑油进入电子式油位控制器和压缩机油箱,油位上升;升到上限控制点(要低于视油镜最高油位线)时,电磁阀关闭,停止供油。在遇到异常情况时,例如油位下降到下限控制点,电磁阀打开,但由于系统回油不好,储油器干枯,而无油可供,或者电磁阀线路出故障,电磁阀不能打开,油位继续下降,这样压缩机将有被损坏的危险。在油位下降到下限保护停机点时,将停机并报警,确保压缩机不被损坏。假如油位上升,升到上限控制点而电磁阀不关闭时,油位升到上限保护停机点,也将停机并报警。
⑤油分离储存器(图8):这是一个将油分离器 和储油器合二为一的部件,其结构得到了简化,也可以起到油气分离和储存油的作用,适合与电子式油位控制器连接的回油系统使用。
⑥并联机组中压回油系统(图9):虚线为回油 管路,实线为氟管路。压缩机(1)排气进入油离器(2)。润滑油在油分离器(2)被分离,制冷剂气体从上部排出进冷凝器,润滑油下落至底部。落下的油积累到一定高度时,自动排出,进入储油器(3)。储油器(3)内的压力应低于油分离器的压力,而高于油位控制器(4)及压缩机油箱的压力,因此需要在储油器与并联机组低压管之间连接一压力调节阀(5),用以调节储油器(3)与油位控制器(4)及压缩机油箱之间的压差,此压差一般可设定为0.35MPa(不低于0.15MPa)。当压缩机油箱内的油随着制冷剂气体的排出而被带出,逐渐减少,其油面下降到一定位置(要高于视油镜最低油位线)时,油位控制器(4)进油口打开,储油器(3)中的储备油缓缓进入油位控制器(4)和压缩机油箱,达到一定量(油面要低于视油镜最高位线以下)时,油位控制器(4)进油口关闭,以使控制压缩机油箱始终保持一定的存油量。由于储油器(3)的压力是介于油分离器(2)和油位控制器(4)及压缩机油箱之间,因此称此回油为中压回油。中压回油的优点是回油比较平稳,不会对压缩机油面产生大的冲击。
⑦并联机组高压回油系统(图10):虚线为回油管路,实线为氟管路。压缩机(1)排气进入油分离储存器(2),高压制冷剂气体从上部排出进冷凝器,润滑油下落至底部。在压缩机油箱内的油位降到较底位置(要高于视油镜最低油位线)时,电子式油位控制器(3)上的电磁阀打开,油分离储存器(2)中的油进入电子式油位控制器(3)和压缩机油箱,达到一定量(油面要低于视油镜最高油位线以下)时,电子式油位控制器(3)的电磁阀关闭,以控制压 缩机油箱保持在正常的油位,油分离储存器(2)是高压状态,因此称此回油为高压回油。高压回油结构相对简单，但油分离储存器(2)与电子式油位控制器(3)和压缩机油箱的压差比较大,所以油位控制器(3)上的电磁阀打开时,进油流速比较快,将冲击压缩机油箱产生泡沫,但这一过程时间很短,不会有什么危害。另外电子式油位控制器(3)的价格相对要高一些。
3制冷系统安装
尽管设备中有油分离器,但不可避免地还会有少量润滑油随高速气流进入冷凝器和其他部件、管路中,因此,部件的设计、管路的安装都要认真考虑:一个不良的制冷系统设计安装,吸气返回压缩机的油少于压缩机排气带出的油,压缩机将会逐渐缺油。
如果额外向压缩机加油,也只能维持一段时间,并且系统内增加多余的油,会影响蒸发器、冷凝器传热。为保证制冷系统有良好的油平衡,在管路设计安装时,应注意以下几个方面:
1)系统的水平管路应与制冷剂流动方向有1:(0.5%～1%)的坡度,以便润滑油前行,见图11
2)水平管路气体流动的速度应不小于4m/s,立管垂直向上流动的制冷剂气体流动速度,吸气管
一定要大于8m/s,排气管应大于10m/s。
3)向上流动的气体垂直立管的底部需要作一U形弯,用以积油。在U形弯积油不断增加时,该处截面积逐渐缩小,气流速度得以提高,从而便于气体带油。如果立管高于4m,就要增加一个U形弯。U形弯应作的尽可能小,以避免积聚过多的油。
4)压缩机的数量并联较多时,为适应系统负荷变化,应再作2根垂直立管。这2根立管底部的U形弯要一高一低,高低相差要大于2倍的管径。在系统负荷小,压缩机工作的台数少,制冷剂流量小,流速低时,回油不利,位置低的U形弯积油逐渐增多,以至形成油封,制冷剂气体只能从另一管路通过,从而提高气体流速,保证气体带油。为防止制冷剂液体进入压缩机,并联机组需要安装气液分离器。如果是进一个气液分离器,其气液分离器的出气立管也应作成两路,使之具有合理的流速和良好的回油。
5)对多台蒸发器或多台冷凝器的设备,由于管路的繁杂性和设备工作多变性,使得回油缓慢,有必要另外安装油分离器。
6)压缩机的吸气管是并联连接,它们同接在吸气汇管上。由于吸气汇管水平度的差异,路径的不同,需要考虑从吸气汇管回到压缩机的油应是均等的。如果压缩机的吸气管接到汇管下部,将使回油不均,因此,应采用图12[1]所示方法连接,以气流的速度将吸气汇管底部的存油带回压缩机。
7)并联机组的储油器需要有足够的储备油,有的并联机组系统比较大,设备可能会有不同程度的存油死角,制冷剂内也要溶解一部分油,因此,系统内需要另外添加一部分润滑,一般可约按充注制冷剂的0.5%予以添加。在机组运行一段时间后,应注意观察储油器视油镜,对油量予以校正。储油器的存油量应在上、下视油镜之间,即下视油镜为满油,上视油镜有部分油,
见图4。储油器无油不行,也并非越多越好,因为油多了上部的气体容积就小了,容积小了,回油时储油器与压缩机油箱的压力平衡就快,压力平衡后,再回油就只好靠 油的重力回油,这就要求将储油器的放置位置高于压缩机。
4 结论
1)小规格如采用全封闭压缩机的或2台半封闭压缩机的并联机组,为简化系统结构,可采用油、气平衡法。大规格如3台以上半封闭压缩机的并联机组,采用油位控制法,回油效果会更好。
2)油位控制法采用浮球阀式油位控制器时用中压回油系统,采用电子式油位控制器用高压回油系统。
3)系统安装时水平连接管要有1:(0.5%～1%)的坡度,回气向上的立管要有8m/s以上的流速,底部要作回油弯,立管高度要小于4m,高于4m时要增加回油弯。压缩机吸气管要按图12所示的从回气汇管上部接。
4)系统设计安装要避免回油死角。安装后要适当补充润滑油,使用时要经常对油位进行监测。
