Ранее мы подробно изучали и описывали неисправности конденсатора с воздушным охлаждением (см. раздел 26). В этом разделе мы дополним наши знания, изучая аномальное поведение высокого давления (ВД), обусловленное неисправностями конденсаторов, охлаждаемых проточной водой и оснащенных регулятором давления конденсации (VP).
В конденсаторах водяного охлаждения при росте давления конденсации (ВД) вплоть до срабатывания предохранительного реле ВД в первую очередь следует удостовериться, что проточная вода нормально проходит по змеевику конденсатора.

Проще всего это можно сделать не меняя настройки регулятора VP. Нужно с помощью одной, а еще лучше двух отверток, отжать пружину регулятора, принудительно открыв при этом клапан (см. рис. 68.1). Если клапан исправен, расход воды через змеевик резко возрастет.
Внимание! Если давление конденсации (ВД) слишком низкое, расход воды будет небольшим даже после принудительного отжатия клапана регулятора VP. Поэтому попытайтесь запустить компрессор, чтобы повысить ВД и проверить пропускную способность как регулятора VP, так и змеевика.
В случае, когда регулятор VP установлен таким образом, что визуально проконтролировать расход воды через конденсатор не представляется возможным, запустите компрессор и померяйте температуру воды на выходе из змеевика. Если температура слишком высокая (больше 45°С), это однозначно будет указывать на то, что расход воды явно недостаточен.

1-й СЛУЧАЙ. РАСХОД ВОДЫ ОТСУТСТВУЕТ ИЛИ СЛИШКОМ СЛАБЫЙ
Если при принудительно открытом клапане регулятора VP расход воды отсутствует или слишком слабый, представляется оправданным в первую очередь проверить состояние водопроводной сети (см. рис. 68.2):
1)  Не полностью открыт или закрыт запорный вентиль на трубопроводе подачи воды.
2) Давление воды в подающем трубопроводе слишком низкое или полностью отсутствует подача воды.
Примечание. Даже если у вас на подающем трубопроводе нет манометра, достаточно, например, открыть кран умывальника и убедиться, есть ли холодная вода в вашем трубопроводе и с каким напором она подается. Может быть, подача воды отсутствует в связи с ремонтными работами на водопроводе.
3) Если на подающем трубопроводе есть редуктор, проверьте, какое давление на выходе он обеспечивает.
4) Если редуктор установлен правильно, проверьте его состояние и настройку.
5) Если на подающем трубопроводе есть фильтр, проверьте его на предмет закупорки.
Если оказалось, что на линии подачи воды никаких неисправностей нет и на входе в регулятор VP давление воды достаточное, попробуйте еще раз отжать клапан регулятора VP с помощью отвертки: возможно клапан был заклинен.
Если после того, как вы отжали клапан регулятора УРс помощью отвертки, расход воды через конденсатор возобновился, вероятно отсутствует нормальная подача ВД в сильфон регулятора VP. В этом случае прежде всего нужно проверить подключение капиллярной трубки отбора ВД для управления работой клапана VP (см. раздел 67, пункт В) и, при необходимости, проверить следующие позиции (см. рис. 68.3).
6) Положение шпинделя запорного вентиля на жидкостной магистрали выхода из конденсатора (шпиндель должен находиться в промежуточном положении).
7)  Состояние капиллярной трубки отбора ВД (трубка не должна быть пережатой или поврежденной).
8) Место пайки капиллярной трубки и наконечника (припой может закупорить трубку в этом месте).
9) Внешний вид регулятора VP (не покрыт ли он ржавчиной, не заблокирована ли игла клапана этого регулятора, не затянут ли винт настройки регулятора).


В качестве анекдота приведем случай из практики. Однажды автору пришлось осматривать старую установку, на которой вышел из строя двигатель компрессора.

При осмотре выяснилось, что внутренняя поверхность трубок конденсатора была покрыта накипью (см. рис. 68.4). Количество накипи было таким, что вода через конденсатор текла тоненькой-тоненькой струйкой. При этом предохранительное реле ВД было отключено и, конечно, обмотка двигателя компрессора сгорела.

Вы сдаете в эксплуатацию новую холодильную установку, оборудованную конденсатором водяного охлаждения. Конденсатор охлаждается проточной водопроводной водой. На трубопроводе подачи воды установлен регулятор расхода воды VP. При выключенном компрессоре вы открываете кран на трубопроводе и замечаете, что на выходе из конденсатора вода течет так же, как из обычного крана в умывальник. Вы говорите себе: "с водой проблем нет, однако регулятор VP слишком открыт, его следует надлежащим образом перенастроить".
В этот момент вы запускаете компрессор, давление нагнетания ВД начинает расти и вдруг, наперекор логике, регулятор VP закрывается! Разумеется, давление нагнетания ВД начинает расти все больше и больше и компрессор очень быстро выключается по команде предохранительного реле ВД. После остановки компрессора ВД начинает снижаться и на выходе из конденсатора вновь появляется струя воды. Что же произошло?
Ответ на этот вопрос вы найдете в конце настоящего раздела.

2-й СЛУЧАЙ. РАСХОД ВОДЫ СЛИШКОМ СИЛЬНЫЙ: ИЗЛИШНЯЯ ЗАПРАВКА ХЛАДАГЕНТА
Напомним, что неисправность типа "избыток хладагента" рассматривалась нами применительно к конденсатору с воздушным охлаждением в разделе 23.
Дополняя эту информацию, отметим, что при нормальном заполнении конденсатора в нем можно выделить три зоны
►  Зона 1: участок снятия перегрева горячего газа в верхней части конденсатора.
►  Зона 2: участок конденсации хладагента в центральной части конденсатора.
►  Зона 3: участок переохлаждения жидкого хладагента в нижней части конденсатора.


Заметим, что пространство (или площадь тепло-обменной поверхности труб), занятое конденсирующимся хладагентом, наиболее значительное по объему и протяженности. Действительно, количество тепла, отводимое от хладагента в процессе конденсации, примерно в 8 раз больше количества тепла, отводимого при снятии перегрева или при переохлаждении.
Например, при полной длине трубы змеевика 10 м, около 1 м длины служат для снятия перегрева, на 8 метрах происходит конденсация и около 1 метра обеспечивают переохлаждение. Конечно, не следует думать, что указанные соотношения длины приводятся с точностью до сантиметра, однако они достаточно близки к реальности: доля полной длины трубы, предназначенная для конденсации, является главенствующей.

При перезаправке холодильного контура излишнее количество жидкого хладагента будет накапливаться в нижней части конденсатора, который начинает выполнять функции жидкостного ресивера.
В то же время размеры зоны 1, где происходит снятие перефева, остаются практически неизменными.
Поскольку в этом случае в нижней части конденсатора накапливается жидкий хладагент, размеры зоны 3, где происходит переохлаждение, будет возрастать. Например, длина участка трубы, предназначенной для переохлаждения, может возрасти от 1 до 4 м. В результате заметно увеличится величина переохлаждения (переохлаждение может легко превысить 10 К).
Одновременно с этим упадет площадь теплообменной поверхности, обеспечивающая конденсацию: в нашем примере длина участка трубы, предназначенная для конденсации (зона 2), упадет с 8 м (при нормальной заправке) до 5 м (см. рис. 68.6).

Вследствие этого, грячий газ, поступающий из компрессора, после снятия перегрева будет "ис-
 кать" свои 8 метров, чтобы конденсироваться, однако не "найдет" их. Так как длина участка,
обеспечивающего конденсацию, уменьшилась до 5 метров, конденсация газа при прежних ш     значениях ВД (и температуры конденсации) стала невозможной. Поэтому давление (и темпе-
 ратура) конденсации начнет расти, причем довольно заметно.
 Таким образом, увеличение площади теплообменной поверхности на участке переохлажде-£ ния за счет излишнего количества жидкого хладагента в нижней части конденсатора в ущерб }{     площади теплообменной поверхности на участке конденсации вызывает рост ВД.
 Итак, перезаправка контура хладагентом приводит к росту ВД. Рост ВД, в свою очередь, J     приводит к следующим аномалиям:
►    Заметно возрастает потребление охлаждающей воды.
►    Увеличивается потребление электроэнергии компрессором.
►    Падает холодопроизводительность.
►    Растет бесполезное переохлаждение (свыше 10 К).
►    Если избыток хладагента слишком велик, компрессор отключается по команде предохранительного реле ВД.
Однако, даже если компрессор и не выключится предохранительным реле ВД, избыток хладагента в контуре в любом случае повлечет за собой повышенное потребление воды вследствие роста ВД и нерасчетного открытия регулятора расхода VP.
Этим не следует пренебрегать, поскольку расход воды через конденсатор (а, следовательно, и ваши расходы на оплату воды) может вырасти в 2 или Зраза. Следовательно, очень валено удостовериться, что переохлаждение не превышает десятка градусов.
Если при высоком (более 10 К) переохлаждении аномально увеличилось значение ВД, то либо в контуре присутствуют неконденсируемые газы (воздух, азот и т.д.), либо контур перезаправлен хладагентом (см. алгоритм поиска неисправностей в разделе 27).

3-й СЛУЧАЙ. ПОВЫШЕННЫЙ РАСХОД ВОДЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЙ НАЛИЧИЕМ В КОНТУРЕ НЕКОНДЕНСИРУЕМЫХ ГАЗОВ

Напомним, что неисправность "неконденсируемые примеси" уже рассматривалась нами применительно к конденсатору воздушного охлаждения (см. раздел 25).
Если в результате каких-либо ошибочных действий в процессе обслуживания холодильной установки в контур хладагента попадают неконденсируемые газы (воздух или азот), то рано или поздно после определенного промежутка времени при работе установки они будут накапливаться и удерживаться в верхней части конденсатора.
Эти нежелательные газы будут занимать некоторый объем в верхней части конденсатора, который можно считать бесполезным с точки зрения отвода тепла от хладагента.
Размеры такого бесполезного объема будут тем больше,
чем большее количество неконденсируемых газов будет
находиться в контуре.
Теплообменная поверхность в верхней части конденсатора, используемая в нормальных условиях для снятия перегрева, становится бесполезной (см. рис. 68.7). Этот бесполезный объем, обозначенный на схеме рис. 68.7 позицией 0, снижает полезную площадь теплообменной поверхности змеевика и тем самым уменьшает размеры зоны, предназначенной для конденсации. Поясним работу холодильной установки при такой неисправности на примере, который мы использовали при рассмотрении неисправности, связанной с избытком хладагента в контуре, для конденсатора, содержащего змеевик длиной 10 м.


Вначале мысленно поделим внутренний объем конденсатора на 4 зоны и для каждой зоны укажем длину трубы змеевика, по которому протекает охлаждающая вода (см. рис. 68.8).
Зона 0 находится в верхней части конденсатора. Она занята, главным образом, неконденсируемыми газами. Допустим, например, что в эту зону попадет часть змеевика суммарной протяженностью трубы около 2 м.
Пусть длина трубы в зоне 1, используемой для снятия перегрева, составляет 1 м.
В зоне 3, предназначенной для переохлаждения жидкого хладагента, находится часть змеевика суммарной длиной также 1 м.
Следовательно, на долю зоны 2, в которой происходит конденсация хладагента, вместо 8 метров при нормальной работе остается только 6 метров длины змеевика!
/ТНЕКОНДЕНСИРУЕМЫЁ\ «-• V______ПРИМЕСИ______/
Рис. 68.8.
Таким образом, мы получим неисправность, признаки и последствия которой аналогичны признакам и последствиям неисправности, обусловленной избытком хладагента:
►    Аномальный рост величины ВД.
►    Аномально высокое потребление воды.
►    Увеличение потребления электроэнергии компрессором.
►    Падение холодопроизводительности.
►    Рост бесполезного переохлаждения (свыше 10 К).
►    Если количество неконденсируемых газов слишком большое, то компрессор отключается по команде предохранительного реле ВД.
Однако, даже если предохранительное реле ВД не отключает компрессор, присутствие неконденсируемых газов в холодильном контуре приводит к чрезмерному потреблению охлаждающей воды вследствие роста ВД и, соответственно, аномальному открытию регулятора расхода воды VP.
И снова, так же, как и в предыдущем случае, увеличение расхода воды нельзя считать незначительным, поскольку расход (и, соответственно, сумма счета на оплату этой воды) может вырасти в 2...3 раза! Поэтому очень важно следить за тем, чтобы переохлаждение не превышало десятка градусов.
Если давление конденсации (ВД) заметно выросло, а переохлаждение очень высокое, значит либо в контуре имеются неконденсируемые газы, либо он перезаправлен (схему алгоритма поиска этих неисправностей см. в разделе 27).
Чтобы понять, какая из этих двух неисправностей присутствует, необходимо провести тест на наличие неконденсируемых газов. Порядок выполнения такого теста применительно к установкам с конденсаторами воздушного охлаждения приведен в разделе 25.
Для установок с конденсаторами водяного охлаждения можно было бы поступить точно так же, то есть выключить компрессор и дождаться, чтобы температура всех сред, находящихся в конденсаторе (хладагент, охлаждающая вода), сравнялась с температурой окружающего воздуха. Однако это заняло бы слишком много времени, если только вы не столкнулись с ситуацией, когда компрессор был выключен задолго до того, как вы прибыли для ремонта установки.
В последнем случае, при температуре окружающего воздуха, например, 25°С избыточное давление насыщенных паров хладагента R22 должно быть равно 9,4 бар. Но если вы поставите манометр на нагнетательную магистраль и увидите, что он показывает давление, например, 12 бар, это наверняка будет свидетельствовать о наличии в контуре неконденсируемых газов.

Вместе с тем, чтобы не ждать, пока температура содержимого конденсатора сравняется с температурой окружающего воздуха, что может занять очень много времени, достаточно принудительно, с помощью отвертки, открыть клапан регулятора расхода VP (см. рис. 68.1) при выключенном компрессоре.
Охлаждающая вода, проходящая по змеевику конденсатора, начнет снижать температуру всех сред, находящихся внутри конденсатора (пары хладагента, жидкий хладагент, некон-денсируемые газы, если они есть), до тех пор, пока температура этих сред не сравняется с температурой воды на входе в конденсатор.
В результате давление паров хладагента в конденсаторе начнет медленно снижаться.
Через несколько минут это давление должно дойти до величины, соответствующей давлению насыщенных паров заправленного в контур хладагента при температуре воды на входе в конденсатор (или на выходе из него, где проще померить эту температуру).
В примере на рис. 68.9 температура воды равна 10°С, а манометр показывает давление, соответствующее температуре 20°С для того хладагента, который заправлен в контур: данный пример показывает, что в контуре хладагента очень много неконден-сируемых газов.
Если в верхней части конденсатора нет дренажного клапана, чтобы сбросить (стравить) неконденсируемые газы, необходимо будет слить хладагент, отвакуумировать холодильный контур (чтобы быть полностью уверенным в том, что неконденсируемые газы удалены из контура), и только после этого вновь заправить установку хладагентом.

4-й СЛУЧАИ. ПОВЫШЕННЫЙ РАСХОД ВОДЫ. ОБУСЛОВЛЕННЫЙ ОТЛОЖЕНИЯМИ НАКИПИ ВНУТРИ ЗМЕЕВИКА



На установке при повышенном расходе воды на выходе из конденсатора срабатывает предохранительное реле ВД и компрессор выключается.
При измерении температуры воды на выходе из конденсатора отмечают, что вода чуть теплая.
Кроме того, перепад температур по воде (разность между температурами воды на выходе из конденсатора и на входе в него) представляется аномально низким, около 10 К.
Однако при температуре воды на входе в конденсатор порядка 10°С и значительном расходе воды температура конденсации составляет 55°С, то есть полный температурный напор на входе в конденсатор очень высокий и равен 55°С - 10°С = 45 К.
Рис. 68.10.
Переохлаждение жидкого хладагента, замеренное на выходе из конденсатора (см. рис. 68.10) составляет 55°С — 50°С = 5 К, что не слишком много для конденсатора такого типа.

Давайте подумаем, что же на самом деле произошло?
►    ВД аномально увеличилось.
►    Расход воды большой, но ее подогрев в конденсаторе незначителен.
►    Переохлаждение кажется довольно слабым.
Если расход воды вырос, значит регулятор расхода VP полностью открыт, так как увеличилось ВД. Прежде всего померяем переохлаждение: в нашем примере оно около 5 К, то есть слабовато, несмотря на повышенный расход воды. Следовательно, можно заранее отбросить гипотезы избытка хладагента или наличия в контуре неконденсируемых газов.

При этом конденсация хладагента явно затруднена, вода, проходящая через конденсатор с большим расходом, подогревается плохо. Одновременно и хладагент охлаждается плохо, так как давление конденсации (ВД) выросло.
Иначе говоря, все происходит так, как будто между хладагентом и водой существует какая-то теплоизолирующая прослойка, затрудняющая передачу тепла от хладагента к воде Эта прослойка хорошо известна и называется накипью
Как правило, считается, что на внутренней поверхности трубы достаточно слоя накипи толщиной всего в 1 мм, чтобы снизить коэффициент теплопередачи в 2 раза. Отсюда понятно, что производительность конденсатора, внутренние поверхности трубок которого покрыты слоем накипи толщиной в 1 мм, также снижается в 2 раза.
Такая неисправность характерна для установок, оборудованных конденсаторами, которые охлаждаются проточной водой. Известно, что одной из характеристик воды является ее жесткость, которая измеряется в градусах жесткости воды (ГЖВ)*. Если жесткость воды повышена, то есть вода богата солями кальция и магния, то на поверхности теплообменных аппаратов, контактирующих с водой, быстро появляется слой накипи в виде отложений этих солей. Такая вода, как правило, протекает в почве меловых или известковых регионов (в частности, во Франции это бассейны провинций Шампань и Парижа). Для справки на рис. 68.12 приведена шкала качественной оценки жесткости воды с привязкой к французским градусам жесткости*.

►  ГЖВ = 0°F: вода очень мягкая, соли кальция и магния в ней отсутствуют. Мягкую воду легко распознать при мытье рук (когда мыльную пену очень трудно смыть).
►  ГЖВ = 10°F: мягкая пресная вода, содержит мало солей, неагрессивная. Такая вода рекомендуется к широкому использованию в большинстве областей техники, в быту и т. д.
►  ГЖВ > 40°F: очень жесткая вода, содержит большое количество солей, верхний предел пригодности воды для питья, быстро образует слой накипи.
Когда вода очень жесткая (ГЖВ > 30°F), то для небольших холодильных установок, оснащенных конденсаторами, которые охлаждаются проточной (водопроводной) водой, можно рекомендовать предварительно обрабатывать воду, снижая ее жесткость для предотвращения слишком быстрого отложения накипи на поверхностях, омываемых этой водой.
* Градус жесткости воды (ГЖВ) обозначается как ...с, ...°Ж, ...СН - внесистемная единица, означающая меру содержания в воде солей кальция (Са) и магния (Mg). Различают английские (ГЖВв), американские (ГЖВд), немецкие (ГЖВо) и французские (ГЖВр) градусы. I ГЖВв = 1 гран (0,0648 г) СаСо, в I галлоне (4,546 л) воды, или 1 часть СаС03 в 70000 частей воды, или 10 мг СаСОэ в 0,7 л воды. 1 °в = 0,28483 моль/м3. 1 ГЖВА = 1 часть СаСо3 в 10000 частей воды или 1 мг СаСо3 в 1 л воды. 1°а = 0,01998 моль/м3. 1 ГЖВо = 1 часть СаО в 100000 частей воды или 10 мг СаО в 1 мл воды; 1 часть MgO эквивалентна 1,4 частей СаО. 1°о = 0,35663 моль/мЗ. 1 ГЖВр = 1 часть СаСо3 в 100000 частей воды или 10 мг СаСо, в 1 л воды. 1ср = 0,19982 моль/м3. (см. Деньгуб В.М., Смирнов В.Г. Единицы величин: Словарь-справочник. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — стр. 37) (прим. ред.).

Заметим, что скорость образования слоя накипи зависит от температуры. При температуре выше 55°С слой накипи появляется очень быстро и осаждение солей усиливается.
Поэтому максимальное количество накипи в кожухозмеевиковых конденсаторах образуется в верхней зоне, то есть там, где змеевик находится при температурах нагнетания горячего Щ    газа и обеспечивает снятие перегрева.

Так же, как и другие неисправности, сопровождающиеся аномальным ростом ВД и рассмотренные в настоящем разделе, осаждение накипи приводит к росту потребления охлаждающей воды и электроэнергии, и снижению холодопроизводительности: для устранения этих последствий необходимо очищать трубки конденсатора от накипи.

Решение упражнения (пункт 68.1)

Если при выключенном компрессоре, когда значение ВД низкое, расход воды большой, значит регулятор VP открыт. При запуске компрессора ВД начинает расти, однако регулятор VP закрывается, поскольку расход воды прекращается, и в результате компрессор выключается защитой по ВД.

Единственным объяснением такого поведеня регулятора VP может быть только то, что регулятор работает наоборот: при росте ВД вместо того, чтобы открываться, он закрывается.
Чтобы понять причину этого явления, нужно знать, что существуют две разновидности регулятора VP (еж рис. 68.13):
► Прямого действия (ПД), где с ростом ВД регулятор открывается (схема на рис. 68.13 слева, наиболее распространенное исполнение регулятора).
► Обратного действия (ОД), где с ростом ВД регулятор закрывается (схема на рис. 68.13 справа, специальное исполнение регулятора, используемое в отдельных случаях для гидравлических контуров).
Исполнение регулятора можно поменять с ПД на ОД и наоборот простой перестановкой блоков регулирующей пружины и приемного сильфона ВД на корпусе регулятора. Принцип действия двух исполнений регулятора VP показан на схемах рис. 68.13.

Внимание! Если во время ремонта вам приходится полностью разбирать регулятор, не забудьте поставить метки на корпусе и сменных блоках (пружины и сильфона), чтобы не перепутать их местами при последующей сборке.

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).