Стоимость воды в городских системах водоснабжения с каждым годом становится все выше и выше. Тем не менее, иногда можно встретить небольшие кондиционеры, в которых используются конденсаторы водяного охлаждения. Это, как правило, конденсаторы, охлаждаемые сточными водами (то есть водой, которая сливается в канализацию после ее использования). В некоторых случаях холодильные установки средней производительности используют для охлаждения конденсатора грунтовую, речную или морскую воду. Во всех этих установках можно столкнуться с проблемами, обусловленными работой регулятора расхода воды (VP).
КОНДЕНСАТОР ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ БЕЗ РЕГУЛЯТОРА VP

Рассмотрим рис. 67.1. На нем изображена установка с конденсатором, охлаждаемым проточной водой. В этом конденсаторе перегретые пары хладагента высокого давления поступают из компрессора в цилиндрическую емкость, внутри которой находятся заполненные проточной водой трубки. По этим трубкам постоянно циркулирует холодная вода из городского водопровода (температура этой воды, как правило, около 10СС). Давление в городском водопроводе не слишком большое, примерно около 3 бар, однако расход воды при этом будет весьма значительным, что приводит к интенсивной конденсации хладагента и небольшому значению высокого давления (ВД). При температуре воды на входе в конденсатор около 10СС и температурном напоре порядка 15 К температура конденсации составит примерно 10 + 15 = 25°С (то есть около 9 бар для R22).
Конденсирующийся жидкий хладагент скапливается в нижней части обечайки цилиндрического резервуара, который в этом случае выполняет функцию жидкостного ресивера, и контактирует с трубками конденсатора, наполненными холодной (около 10°С) проточной водой. Такой контакт вызывает сильное переохлаждение жидкого хладагента (можно легко достичь переохлаждения выше 10 К).
Малая величина ВД приведет к тому, что ТРВ или капиллярная трубка не смогут пропускать требуемый расход жидкого хладагента в испаритель {см. рис. 67.2).
Действительно, при падении разности между ВД и НД расход жидкости через ТРВ (даже если ТРВ полностью открыт) падает, что приводит к снижению объема паров хладагента в испарителе.
Поскольку при этом компрессор продолжает работать, давление в испарителе начинает падать и в конце концов уменьшается настолько, что срабатывает предохранительное реле НД...

Одновременно с этим количество хладагента в испарителе оказывается слишком малым, резко возрастает перегрев и падает холодопроизводительность. При диагностике неисправностей падение НД может объясняться многими причинами.
Однако в данном случае причина не в испарителе, поскольку сильно возрастает перегрев. Исключена также и нехватка хладагента, поскольку переохлаждение отличное. Так как на жидкостной магистрали нет преждевременного вскипания хладагента, наверняка речь должна идти о низкой пропускной способности ТРВ (см. раздел 27).
Хотя диагноз поставлен вполне корректно, бесполезно начинать "переделку" ТРВ (он и так полностью открыт): неисправность обусловлена низким уровнем ВД, что приводит точно к таким же симптомам, как и "слишком слабый ТРВ" (см. раздел 14).
РАБОТА РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ВОДЫ




Чтобы решить проблему, о которой мы только что рассказали, нужно установить регулятор расхода воды (VP).

Регулятор VP управляется с помошью капиллярной трубки, связывающей сильфон регулятора с полостью ВД (см. рис. 67.3). На сильфоне закреплен шток клапана и под действием силы ВД клапан открывается (движется вверх), тогда как сила регулировочной пружины давит на клапан, закрывая его (клапан движется вниз).

Когда сила натяжения регулировочной пружины превышает силу ВД, клапан закрыт. Если компрессор работает, ВД начинает расти, и как только сила ВД сравняется с силой натяжения пружины, клапан начнет открываться.

Таким образом, можно поддерживать постоянство величины ВД путем установки соответствующей силы натяжения пружины. В результате ТРВ будет сохранять оптимальную производительность, испаритель всегда будет заполнен хладагентом и опасность отключения компрессора предохранительным реле НД, которую мы рассмотрели выше, исключается.
Но регулятор VP выполняет и другую немаловажную функцию - он позволяет экономить воду:

► Когда компрессор работает, расход потребляемой конденсатором воды поддерживается на том уровне, который действительно необходим. Например, если установка состоит из двух параллельно подключенных компрессоров, расход воды через конденсатор при работе одного компрессора будет примерно в 2 раза меньше, чем при одновременной работе двух компрессоров.

► При остановленном компрессоре, когда ВД быстро падает, клапан VP сразу же закрывается.


НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ВОДЫ
В начале настоящего раздела мы увидели, к чему приводит падение ВД. На какую же величину следует настраивать регулятор VP?
В общем случае принято считать, что для конденсаторов, охлаждаемых проточной водой, при давлении низке 15 бар (для R22) потребление водопроводной воды становится недопустимым. При таком давлении, имея ввиду сравнительно большой расход проточной воды, температура воды на выходе из конденсатора становится низкой и вода сливается в канализацию с очень незначительным подогревом. То есть мы получаем серьезный перерасход воды, который наверняка ударит потребителя по карману. Следовательно, настройка должна обеспечивать величину ВД больше 15 бар.


Теперь рассмотрим/?ис. 67.4. На этом рисунке настройка регулятора VP обеспечивает величину ВД на уровне 25 бар. Потребление воды низкое, подогрев воды в конденсаторе высокий, экономия воды максимальная.
Однако рост ВД приводит к росту потребляемой электроэнергии, а холодопроизводи-тельность падает (напомним, что рост температуры конденсации на 1 К уменьшает холо-допроизводительность примерно на 1%).

Еще одним отрицательным последствием роста ВД является чрезмерное повышение температуры нагнетания (в нашем примере — до 95°С), что приводит к разложению масла и повышению его кислотности.
Таким образом, для настройки регулятора VP необходимо искать компромисс между слишком большим и слишком малым значениями ВД (см. рис. 67.5).
Поэтому приемлемый уровень настройки должен обеспечивать величину ВД в диапазоне от 15 до 22 бар (для R22), то есть обеспечивать температуру конденсации от 38 до 55 °С.
Для других хладагентов значение настройки ВД можно определить в этом же диапазоне температур конденсации.

МОНТАЖ РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ВОДЫ

А) ПОДКЛЮЧЕНИЕ К КОНДЕНСАТОРУ

Вход холодной воды обязательно должен располагаться в том месте, где осуществляется отбор жидкого хладагента.
Такая схема позволяет холодной воде находиться в непоредственном контакте с жидким хладагентом, выходящим из конденсатора, что обеспечивает максимально возможное переохлаждение жидкости.
Кроме того, такая схема реализует режим теплообмена между охлаждающей водой и хладагентом по принципу противотока, который наиболее оптимален для теплообменных аппаратов.
Б) ГДЕ УСТАНОВИТЬ РЕГУЛЯТОР VP: НА ВХОДЕ В КОНДЕНСАТОР ИЛИ НА ВЫХОДЕ ИЗ НЕГО»
Независимо от того, где будет стоять регулятор VP, на входе в конденсатор (поз. 1 на рис. 67.7) или на выходе из него (поз. 2), регулирование высокого давления (ВД) будет нормально обеспечиваться как в первом случае, так и во втором.
Однако чаще всего регулятор VP устанавливают на входе воды в конденсатор. Это обусловлено следующими соображениями. Когда регулятор VP стоит на входе в конденсатор, то при выключении компрессора давление нагнетания (ВД) падает и регулятор VP закрывается. При этом подача воды в конденсатор прекращается и та вода, которая была в трубках, частично сливается в канализацию, поскольку трубки оказываются под атмосферным давлением. Если
конденсатор установлен в помещении, где температура может падать ниже 0°С, или на улице, опасность замерзания воды в трубках и их разрушение становится гораздо ниже, чем в случае, когда трубки конденсатора заполнены водой (то есть в случае, когда регулятор VP установлен на выходе из конденсатора).
Внимание! Если давление в городском водопроводе превышает 5 бар, каждое открытие или закрытие клапана VP может сопровождаться гидравлическим ударом. При этом в установке возникают крайне неприятные шумы и стуки.
Кроме того, давление на входе в клапан обеспечивает его открытие. Если это давление возрастает, то после выключения компрессора клапан может быть негерметичен. В примере на рис. 67.8 пружина настроена на создание усилия, эквивалентного давлению 16 бар. При выключенном компрессоре давление в полости нагнетания падает до 10 бар. Поэтому, когда давление воды в водопроводе превысит 6 бар, клапан окажется негерметичным, даже если компрессор не работает.

В этом случае рекомендуется перед клапаном устанавливать дроссель, называемый также редуктором давления воды (поз. 1 на рис. 67.9). Этот редуктор настраивают таким образом, чтобы поддерживать давление воды на входе в клапан на уровне от 3 до 4 бар (или на таком уровне, который не будет сопровождаться гидроударами в водопроводной сети).
Кроме того, желательно установить ручной вентиль (поз. 2), позволяющий перекрывать подачу воды при операциях по обслуживанию установки.
Рис. 67.9.
После предварительной настройки редуктора при неработающей установке, последнюю запускают
и контролируют величины давлений нагнетания (ВД) и воды. Давление воды на входе в регулятор при работе установки может отличаться от давления предварительной настройки, так как редуктор может настраиваться только при наличии расхода воды через него (его настраивают точно так же, как настраивают ручные вентили кислорода и ацетилена газовой горелки: необходимо вращать регулировочный винт до тех пор, пока не установится желаемое давление).
В) ПОДКЛЮЧЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОЙ ТРУБКИ ОТБОРА ВД ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ КЛАПАНА VP
После запуска компрессора давление нагнетания ВД, пока клапан VP остается закрытым, быстро растет. Это давление по капиллярной трубке (или трубке диаметром 1/4", в зависимости от типа клапана VP) передается в полость сильфона регулятора VP. Если капиллярная трубка слишком длинная или заполнена маслом, компрессор может быть включен по сигналу предохранительного реле ВД прежде, чем откроется клапан VP. В общем случае всегда существует запаздывание между ростом давления нагнетания ВД в месте подключения трубки отбора давления и передачей этого давления в полость сильфона клапана VP. Однако, если в трубке отбора давления есть масло, то величина этого запаздывания возрастает, что обусловлено необходимостью преодоления сил вязкого трения масла при передаче давления от трубки отбора в полость сильфона.
Преждевременное срабатывание реле ВД происходит, как правило, в тех случаях, когда врезка трубки отбора давления произведена в нижнюю часть нагнетательной магистрали (см. рис. 67.10). Масло, которое выходит из компрессора, находится именно в этой части, и оно наверняка попадет внутрь трубки отбора давления, откуда уже не выйдет.
По той же причине сам регулятор VP желательно устанавливать таким образом, чтобы полость сильфона, куда подается ВД, находилась внизу. Тогда масло не сможет накапливаться в полости сильфона. Кроме того, такая пространственная ориентация регулятора облегчает доступ к регулировочному винту.
Работа поршневых компрессоров сопровождается пульсациями давления в нагнетательном патрубке. Эти пульсации обусловлены возвратно-поступательным движением поршней. Частота пульсаций для скорости вращения приводного двигателя 1450 об/мин составляет примерно 25 Гц (25 раз в секунду). Если трубку отбора давления врезать в нагнетательную магистраль непосредственно на выходе из компрессора, указанные пульсации, передаваясь в полость сильфона, могут вызвать преждевременное "усталостное" разрушение клапана.

Поэтому врезку управляющего тракта регулятора VP рекомендуется производить как можно дальше от компрессора, желательно в жидкостную магистраль. Однако, если трубку отбора давления просто впаять в жидкостную магистраль, то в случае, когда понадобится заменить регулятор VP, придется полностью сливать хладагент из конденсатора, поскольку никаких способов отсечь эту трубку от холодильного контура у вас не будет.
В связи с этим, лучше всего трубку отбора давления подключать к запорному вентилю, устанавливаемому ни жидкостной магистрали на выходе из конденсатора.

Г) ОШИБКИ. КОТОРЫХ НАДО ИЗБЕГАТЬ
При подключении трубки отбора давления регулятора VP к штуцеру на запорном вентиле, устанавливаемом на выходе из конденсатора, никогда не отсекайте этот штуцер от холодильного контура: полость силъфона регулятора VP и полость конденсатора всегда должны быть соединены.

Иначе вы можете столкнуться со следующими проблемами (см. рис. 67.11):
► Случай ©. При включенном компрессоре вы по недосмотру отсекли штуцер отбора давления от полости конденсатора (запорный вентиль полностью открыт и тарель клапана села на правое седло). Допустим, что в момент остановки компрессора давление нагнетания ВД составляло 8 бар. После запуска компрессора давление нагнетания ВД начнет быстро расти, однако давление в сильфоне будет по-прежнему оставаться равным 8 бар и компрессор быстро отключится по команде предохранительного реле ВД.
► Случай ©. Компрессор работает, давление нагнетания равно, например, 20 бар. Если вы допустите ту же ошибку, что и в предыдущем случае, в сильфоне давление тоже будет равно 20 бар. При таком давлении клапан VP будет все время открыт, в том числе и тогда, когда компрессор выключится. В этом случае реле ВД не срабатывает, однако через месяц или чуть позже вас вновь вызовет клиент и скажет, что сумма, которую он платит за воду для охлаждения этого конденсатора, выросла в три раза. Поэтому одним из главных условий нормальной работы регулятора VP должно быть его немедленное закрытие после того, как компрессор выключается (поскольку ВД падает очень быстро).

При монтаже таких установок и пусконаладочных работах на них не забывайте проверить, насколько быстро после остановки компрессора прекращается подача воды в конденсатор.


Случай ®. В предыдущих примерах жидкостной запорный вентиль на выходе из конденсатора был установлен горизонтально. Рассмотри теперь те проблемы, с которыми вы можете столкнуться, если этот вентиль расположен вертикально (см. рис. 67.12).
Во-первых, остаются те же проблемы, что и в случаях © и ©, то есть если вы оставили вентиль полностью открытым и отсекли штуцер отбора давления от полости конденсатора.
Во-вторых, добавляется еще одна. Например, чтобы заменить фильтр-осушитель на жидкостной магистрали (ЖМ), вы должны отвакуумировать испаритель и жидкостную магистраль, закрыв вентиль на выходе из конденсатора и перекачав весь хладагент в конденсатор. Когда вы закроете жидкостной вентиль на выходе из конденсатора, то есть завернете до упора шпиндель этого вентиля, полость конденсатора будет отрезана от жидкостной магистрали, но полость сильфона по-прежнему будет сообщена с этой магистралью.
Давление в жидкостной магистрали начнет стремительно падать, приближаясь к нулю (в этом и заключается цель операции по вакуумирова-нию). Но одновременно давление начнет падать и в полости сильфона регулятора VP, и клапан VP быстро закроется. Поскольку компрессор продолжает работать и откачивать хладагент из испарителя и жидкостной магистрали, а конденсатор перестает охлаждаться (регулятор VP закрыт), давление нагнетания начнет быстро расти и компрессор отключится по команде предохранительного реле ВД не закончив вакуумирования.

Чтобы предотвратить преждевременное отключение компрессора и обеспечить охлаждение конденсатора в процессе вакуумирования жидкостной магистрали, можно, конечно, отвернуть регулировочный винт, ослабив тем самым силу натяжения пружины и обеспечив свободный проток воды через конденсатор.
Однако можно и принудительно открыть клапан VP с помощью одной или двух отверток (см. рис. 67.13). Это позволяет сэкономить время и избежать разрегулирования клапана VP.

Д) ОБСЛУЖИВАНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РАСХОДА ВОДЫ
Иногда после выключения компрессора наблюдается негерметичность регулятора VP. Это может быть вызвано либо неудачной настройкой (слишком низкое значение настройки по ВД), либо высоким давлением воды на входе в регулятор. Но бывает и так, что негерметичность регулятора обусловлена потерей герметичности самого клапана...


В этом случае нужно либо заменить прокладку клапана, либо весь регулятор целиком.
Однако прежде, чем менять регулятор, следует убедиться в том, что на тарели клапана нет грязи или частиц, которые препятствуют закрытию клапана и таким образом нарушают герметичность регулятора VP после выключения компрессора.
Для такой проверки следует с помощью отвертки отжать тарель клапана от седла (см. рис. 67.14), а затем быстро убрать отвертку.
Если в результате такой операции вы услышите резкий щелчок (хлопок), то это означает, что тарель села на седло, при этом грязь или посторонние частицы на тарели или седле разрушились.
Повторно отжав тарель с помощью отвертки, вы сможете удалить остатки грязи потоком воды.

Такая простая процедура (многократно повторяемая) периодически должна проводиться на регуляторах в процессе технического обслуживания установки с целью профилактики. Она позволяет восстановить герметичность регулятора VP во время остановки компрессора.

Е) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ВОДЫ И СЛИВ ХЛАДАГЕНТА
При некоторых операциях по ремонту приходится полностью сливать хладагент из холодильного контура. Во время этих операций встает проблема слива хладагента (см. раздел 57).
Чтобы как можно быстрее слить хладагент, желательно процедуру слива производить путем слива хладагента в жидкой фазе.
Среди множества способов выполнения такой процедуры (они подробно описаны в разделе 57) наиболее простым в нашем случае будет способ, который заключается в том, чтобы подсоединить сливную емкость к штуцеру на жидкостном расходном вентиле конденсатора, предназначенному для подключения капиллярной трубки отбора давления регулятора
Тогда при открытии расходного вентиля на сливной емкости теплая жидкость, находящаяся в конденсаторе, быстро перельется в сливную емкость (этот процесс еще более ускорится, если сливную емкость предварительно отвакуумировать и вдобавок охладить).
Чем больше будет разность температур (а следовательно, и давлений) между конденсатором и сливной емкостью, тем быстрее и полнее будет слит хладагент (как правило, считается, что с помощью такого способа можно слить до 90% начальной заправки холодильного контура).

Оставшуюся часть хладагента в газовой фазе следует откачать с помощью сливного устройст-~     ва {поз. 2 на рис. 67.16).
■     ПРИМЕЧАНИЕ. Если слив хладагента в жидкой фазе невозможен, то независимо от того, по какой причине этого нельзя сделать, нужно будет откачивать хладагент в паровой фазе.

В этом случае следует иметь ввиду, что возникает опасность замерзания воды в конденсаторе. Чтобы снизить вероятность такого замерзания, необходимо обязательно обеспечить принудительную циркуляцию воды в конденсаторе (см. пункт Ж раздела 57 и рис. 57.14).
Если во время откачки хладагента в паровой фазе в конденсаторе находится жидкий хладагент, то он начинает кипеть. Его кипение приводит к падению температуры воды в трубках, что может привести к замерзанию воды и разрушению трубок, если отсутствует интенсивная циркуляция воды!
Простой расчет показывает, что для конденсатора, охлаждаемого проточной водой, при его производительности 10 кВт и количестве жидкого хладагента в нем около 1,5 кг, откачка этого хладагента в паровой фазе (без осуществления протока воды) может привести к понижению температуры конструкции конденсатора до уровня примерно в -40°С для большинства используемых в настоящее время хладагентов!
По мере откачки хладагента в паровой фазе давление в конденсаторе будет понижаться. В результате регулятор VP начнет закрываться. В этом случае нужно изменять настройку регулятора VP, максимально снижая силу натяжения пружины, чтобы обеспечить открытие регулятора и, соответственно, проток воды, несмотря на низкий уровень давления, действующего на сильфон регулятора.
В течение всего периода откачки хладагента в паровой фазе настоятельно рекомендуется контролировать наличие протока воды и следить за температурой нижней части конденсатора (даже если вы будете просто периодически ощупывать низ конденсатора, это позволит вам избежать многих неприятностей)