В качестве примера будем рассматривать небольшую водоохлаждающую машину (см. рис. 91.1), подобную тем, которые последнее время все чаще и чаще используют в центральных системах кондиционирования.
Сами воздухоохладители, по которым циркулирует ледяная вода, как правило расположены в различных помещениях. Разумеется, все эти воздухоохладители могут иметь разные конструкцию, размеры и холодопроизводительность.
В случае неисправности водоохлаждаюшей машины температура воздуха в охлаждаемых помещениях неизбежно начинает расти, что сопровождается обращением в службу сервиса. Сотрудники сервисной службы, прибывшие для производства ремонта, обычно начинают задавать себе множество вопросов: действительно ли причина неисправности кроется в работе холодильной машины? Можно ли установить манометры на компрессор или это бесполезно? Может быть причина неисправности кроется в воздухоохладителях? Не является ли причиной неисправности гидравлический контур? И так далее...
Большая часть проблем холодильного контура была рассмотрена ранее. Однако, чтобы помочь вам провести быструю и точную диагностику, мы попробуем дополнить ваши знания о гидравлическом контуре и работе данного типа установок, начиная с момента их подготовки к сдаче в эксплуатацию.
В частности, мы воспользуемся случаем, чтобы обсудить множество тонкостей, особенно в гидравлическом контуре, которыми вы должны в совершенстве овладеть: заполнение гидравлического контура, дренаж (очистка), настройка расхода, выравнивание давлений и т.д.

А) ВИЗУАЛЬНЫЙ ОСМОТР ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОНТУРА
При подготовке системы к сдаче в эксплуатацию, также как и при ремонте, никогда спешите. Очень важно выполнить визуальный осмотр системы. Очень часто неисправность или ее причину можно выявить простым осмотром.
Перед сдачей системы в эксплуатацию убедитесь в том, что в состав гидравлического контура входят (см. рис. 91.2):
►  Предохранительный клапан (поз. 1), проверьте его настройку (очень важный параметр при заполнении контура).
►  Обратный (разъединительный) клапан (поз. 2), расположенный на трубопроводе заправки контура водой.
►  Сливной вентиль (поз. 3), расположенный в нижней точке контура.
►  Автоматические дренажные клапаны (поз. 4), расположенные в верхних точках гидравлического контура. Проверьте, нет ли между клапанами и контуром контруклонов или сифонов, где может застаиваться воздух. (Если воздух не сможет сбрасываться через дренажные клапаны, то ваша установка наверняка будет давать сбои в работе).
►  Манометр (поз. 5) для измерения давления в гидравлическом контуре в точке установки расширительного бачка.
►  Расширительный бачок (поз. 6), желательно подключенный к всасывающей магистрали насоса.
►  Фильтр очистки хладагента (поз. 7) и запорные вентили (поз. 8): к несчастью, не всегда получается в случае необходимости отсечь контур от насоса и от испарителя.
►  Реле защиты от замерзания воды (поз. 9), установленное на выходе из испарителя.
►  Сигнализатор расхода воды (поз. 10).
Отметим, что иногда из соображений экономии установку не оснащают предохранительным реле "нехватка воды" (поз. 11) и регулятором расхода воды (поз. 12).

Что касается направления движения воды в контуре, рекомендуемых мест размещения насоса по отношению к испарителю, размещения расширительного бачка, датчиков температуры и предохранительных устройств, то все эти вопросы подробно рассмотрены в предшествующих разделах.
Для того, чтобы легче найти нужные сведения, рекомендуем воспользоваться предметным указателем в конце книги.

Б) ПРОВЕРКА РАСШИРИТЕЛЬНОГО БАЧКА

Правильно заправить контур ледяной воды не так просто, как кажется! На какое давление нужно настраивать расширительный бачок? При каком давлении нужно заполнять контур, поскольку изменение давления в контуре при охлаждении будет противоположным изменению давления при нагреве? А если в качестве хладоносителя используется водный раствор гликоля?
Мы подробно изучали (см. раздел 80) работу и неисправности расширительных бачков в контуре теплой воды. Но как они поведут себя в контуре ледяной воды?
Прежде всего, если в контуре нет воды, вы можете выиграть ценное время, проверив давление наддува в расширительном бачке (см. рис. 91.3).
Если вы начнете заполнять контур водой (и стравливать из него воздух), не проверив бачок, вы рискуете столкнуться с необходимостью вновь сливать воду, и это будет не самая большая неприятность.
На незаполненном водой контуре измерить давление наддува очень легко (см. раздел 80.2). Но здесь вас может ждать неприятный сюрприз.
В самом деле, бачки на заводе-изготовителе очень часто наддувают давлением 1,5 бар, но вовсе не обязательно, что это будет то давление, которое необходимо для нормальной работы вашей установки.
Не забывайте уделить должное внимание расширительному бачку перед сдачей установки в эксплуатацию, иначе неприятности, с которыми вам придется столкнуться впоследствии, не забудут вас!

Так на какое же давление нужно настраивать расширительный бачок?
Померяйте высоту Н между бачком и самой верхней точкой гидравлического контура (см. рис. 91.3). Если высота Н равна, например, 5 м, то вы должны настроить бачок на давление около 5 м вод. ст. + (3...5 м гарантийный запас) = около 8... 10 м вод. ст (или 0,8... 1 бар).

Это первое, что нужно сделать, чтобы избежать неисправностей, обусловленных неправильным наддувом (проблемы пониженного наддува см. в разделе 80.2, повышенного наддува — в разделе 80.3).


Примечание. Если компрес-сорно-конденсаторный агрегат установлен на крыше (см. рис. 91.4), то часть гидравлического контура, включающая насос, предохранительный клапан и расширительный бачок, тоже может располагаться на крыше, то есть в самой верхней точке контура.
Допустим, высота бачка Н над входом в насос равна 1 м. Тогда давление азота в бачке должно быть 1 м вод. ст. + (4 м вод. ст. гарантийный запас) = около 5 м вод. ст. (или 0,5 бар как показано на рис. 91.4).
Напоминаем, что минимальное давление на входе в насос должно быть не менее 0,5 бар (см. раздел 77).

В) ДАВЛЕНИЕ ЗАПРАВКИ ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО КОНТУРА
Рассмотрим простейший отопительный контур, например, контур небольшого теплового насоса (см. рис. 91.5).
Допустим, что высота Н между расширительным бачком и самой верхней точкой контура равна 5 м.
Тогда давление наддува азота в бачке настраивается на 5 м.вод.ст. (высота Н) + (3...5 м вод. ст. гарантийный запас) = около 9 м вод. ст., то есть 0,9 бар.
Можно предположить, что температура воды в отопительном контуре будет меняться от 20°С до 55°С.

Допустим, что гидравлический контур был заправлен водой с температурой 20°С Разумеется при этой минимальной температуре необходимо, чтобы в бачке находилось какое-то количество воды.

Напоминаем,что переразмеренность расширительного бачка не вызывает никаких проблем, а совсем наоборот, благоприятно сказывается на работе контура!
Если бачок переразмерен (например, на 20%) и наддут до 0,9 бар, то мы останавливаем заполнение в тот момент, когда давление в контуре будет равно 0,9 бар + (0,1 ...0,2 бар гарантийный запас) = около 1,1 бар в данном примере. В таком случае мы можем быть уверены, что небольшое количество воды (несколько литров) будет находиться в бачке и служить в качестве запаса. В процессе заполнения не забывайте стравливать из установки воздух через клапаны в верхней точке контура. Давление в контуре должно быть достаточным, чтобы обеспечить удаление воздуха. В нашем примере при высоте Н = 5 м давление в верхней точке будет равно 1,1 бар - 0,5 бар (5 м вод. ст. соответствуют давлению 0,5 бар) = 0,6 бар.
В целях упрощения предположим, что по мере теплового расширения воды давление в правильно подобранном и правильно наддутом бачке будет расти согласно прямой АВ на рис. 91.6.


При 20°С давление в контуре около 1,1 бар (точка А на рис. 91.6) и в бачке находится очень мало воды.
По мере роста температуры вода в контуре расширяется и начинает поступать в бачок, сжимая находящийся в нем азот. Одновременно давление в контуре начинает расти.
При температуре 50°С (точка В) давление в контуре чуть ниже 3 бар (это давление настройки предохранительного клапана) и расширительный бачок частично заполняется водой. Когда температура воды вновь опустится до 20°С, мы вернемся точно в позицию А: установка работает нормально.
С другой стороны, если по какой-либо причине (например, неправильно настроен или не работает датчик температуры) температура воды продолжает расти и случайно переходит через максимально допустимое значение 50°С (достигая, скажем, значения 60°С), давление тоже будет увеличиваться.
Как только давление превысит 3 бара, сработает предохранительный клапан и излишек воды будет сбрасываться из контура. Давление в контуре будет поддерживаться на уровне 3 бар, следовательно, количество воды в контуре уменьшится. В связи с этим, когда температура воды в контуре вновь упадет до 20°С, обязательно появятся признаки неисправности, обусловленные нехваткой воды в контуре.

Признаки этой неисправности мы уже рассматривали, когда обсуждали поведение параметров установки при малом давлении наддува бачка (см. раздел 80.2), слишком высоком давлении наддува (см. раздел 80.3), разрыве мембраны бачка (см. раздел 80.4), неправильном монтаже бачка (см. разделы 80.3 и 80.4), а также недостаточном объеме бачка (см. раздел 80.5).

Г) ДАВЛЕНИЕ ЗАПРАВКИ ДЛЯ КОНТУРА ЛЕДЯНОЙ ВОДЫ
После того, как мы вспомнили поведение воды в отопительном контуре, рассмотрим контур ледяной воды (см. рис. 91.7).
При неработающей установке (например, вследствие аварии) температура воды в контуре может достигать значений до 27...35°С (в зависимости от наружной температуры). В нашем примере допустим, что наружная температура равна 27°С.
При такой температуре вода заметно расширяется и бачок должен быть способным компенсировать это расширение.
Внимание! При охлаждении объем воды вновь будет уменьшаться. Однако расширительный бачок должен поддерживать давление в контуре не менее, чем на 0,5 бар превышающее атмосферное. Так, например, при температуре воды 6°С какое-то количество воды обязательно должно оставаться в бачке и давление должно оставаться выше высоты столба жидкости Н (см. рис. 91.7) + гарантийный запас. Иначе говоря, в на^ шем примере для Н = 5 м мы долж
ны иметь 5 м вод. ст + 5 м вод. ст. (гарантийный запас) = 10 м вод. ст. или 1 бар.
На рис. 91.8 (специально упрощенном) вы можете наблюдать изменение давления в расширительном бачке в зависимости от изменения температуры.
Если при температуре 27°С давление в бачке равно 2,5 бар (точка А), то при температуре 6°С оно опускается примерно до 1 бара (точка В), а это как раз то, что нам нужно.
Заметим, что если бы в момент заправки контура температура воды была бы равна 35°С (точка А') вместо 27°С, то нужно было бы заполнять контур до тех пор, пока давление в нем стало бы чуть ниже 3 бар (давление настройки предохранительного клапана).
до 6°С давление оставалось бы достаточным для надежного поступления воды в самую верхнюю точку гидравлического контура.

При работающем компрессоре очень важно поддерживать необходимый уровень давления воды в гидравлическом контуре. Если, например, температура ледяной воды на выходе из испарителя составляет 6°С, то давление в расширительном бачке ни в коем случае не должно опускаться низке 0,5 бар (если самая верхняя точка гидравлического контура расположена на 5 м выше расширительного бачка).

Д) КРИВАЯ ДАВЛЕНИЯ ЛЕДЯНОЙ ВОДЫ
представлены более точные зависимости изменения давления в расширительном бачке от температуры и высоты столба жидкости над бачком (Н).
►  Для чистой воды.
►  Для водного 33%-го раствора моноэтиленгликоля, который все чаще и чаще используют в торговом холодильном оборудовании, например, для охлаждения витрин или холодильных камер.
Внимание. Указанные кривые построены для установок, объем расширительных бачков которых в точности соответствует объему гидравлических контуров, то есть без запаса.
►   Максимальное давление в контуре равно 2,7 бар, то есть на 0,3 бар ниже настройки предохранительного клапана.
►   Минимальное давление в верхней точке контура равно 0,5 бар.
►   Величина Н равна разнице уровней между самой верхней точкой контура и уровнем, на котором расположен расширительный бачок.
Проблемы, связанные с использованием гликолевых растворов, см. в разделе 99.
УПРАЖНЕНИЕ
Установка предназначена для производства ледяной воды с температурой 5°С летом и обогрева помещений водой с температурой 55°С зимой (при работе в режиме теплового насоса). Допустим, как и прежде, что все оборудование подобрано правильно, разность уровней между самой верхней точкой гидравлического контура и расширительным бачком равна 5 м, предохранительный клапан настроен на 3 бара.
Каким должен быть порядок величин давления в гидравлическом контуре установки при ее нормальной работе и температуре воды 20°С (для получения правильного ответа вы можете построить диаграмму изменения давления в зависимости от температуры воды)?
Решение на следующей странице...

Решение упражнения
При работе в режиме охладителя жидкости, когда температура воды равна 5°С, минимальное давление в контуре должно быть не ниже 1 бара (разность уровней между расширительным бачком и верхней точкой контура + гарантийный запас = 5 + 5 = 10 м вод. ст. = 1 бар).
При работе в режиме теплового насоса, когда температура воды равна 55°С, давление должно оставаться ниже 3 бар (давление настройки предохранительного клапана).
На рис. 91.10 серым цветом показан график зависимости давления от температуры, построенный по этим двум точкам (приближенная зависимость, которую можно получить, чтобы найти решение нашего упражнения). Согласно этому графику, в момент заправки контура водой с температурой 20°С давление в контуре должно быть равно 1,5 бар.
Синим цветом на рис. 91.10 показана уточненная зависимость давления от температуры (согласно этой зависимости, в момент заправки при температуре воды 20°С давление в контуре должно быть равно 1,25 бар, однако в большинстве случаев используемые для измерения давления воды в гидравлических контурах манометры не обеспечивают такой точности).
ПРИМЕЧАНИЕ. Поскольку настройка предохранительного клапана равна 3 барам, многие монтажники очень часто заполняют гидравлические сети (в системах охлаждения или в системах отопления) при давлении 2,5 бар независимо от температуры заполняющей воды.
В нашем примере, если мы заправим контур водой с температурой 20°С под давлением 2,5 бар, то задолго до достижения температуры 55°С давление в контуре повысится до 3 бар и вода начнет сбрасываться через предохранительный клапан.
Когда вода вновь охладится, давление в контуре снова упадет, что само по себе вполне нормально. Однако в процессе технического обслуживания неопытный сотрудник, увидев, что давление упало, дозаправит контур водой до давления 2,5 бар. Однако затем все повторится: температура вырастет, сработает клапан, температура упадет, давление упадет, наш горе-специалист вновь дозаправит контур, и так далее...
Все эти дозаправки воды будут губительны для установки, так как в процессе дозаправки в контур попадают растворенный в воде кислород и минеральные соли, что усиливает процессы коррозии. Поэтому никогда не пытайтесь опрометчиво дозаправлять контур, не поняв, почему в нем упало давление!

Еще раз напоминаем, что переразмеренность расширительных бачков не доставит вам никаких проблем, совсем напротив!
Наш совет: если вы вводите в строй установку, оснащенную расширительным бачком, который переразмерен (например, от 20 до 30%), наддуйте бачок азотом с давлением, эквивалентным разности уровней Н между самой верхней точкой контура и расширительным бачком. После этого заправьте гидравлический контур водой при давлении, равном Н + 5 м вод. ст. В таком случае вы получите уверенность в том, что в самой верхней точке контура давление будет не ниже 5 м вод. ст. (0,5 бар), и что небольшой излишек воды (несколько литров) попадет в расширительный бачок в качестве запаса.

91.2. НАСТРОЙКА РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ "НЕХВАТКА ВОДЫ"
На большинстве закрытых гидравлических контуров устанавливают предохранительные реле, сигнализирующие о нехватке воды в контуре. Назначение этих реле состоит в том, чтобы не допускать работы насосов без воды, "всухую". Такие реле часто называют реле давления "нехватка воды" или "низкое давление воды".
Если давление, которое измеряет такое реле, падает ниже уровня его настройки (неважно, по какой причине), то реле дает команду на остановку насоса. Делается это для того, чтобы предотвратить опасность попадания воздуха в контур в верхних его точках, а также не допустить кавитации насоса, которая может его разрушить.
К сожалению, определению величин настройки этого реле в настоящее время уделяется не слишком много внимания. Поэтому, по многочисленным просьбам наших читателей мы попытаемся прояснить этот вопрос.

УПРАЖНЕНИЕ
Рассмотрим водоохлаждающую машину, предназначенную для подачи воды с температурой 6°С в батареи воздухоохладителей (см. рис. 91.11).
Высота Н равна 5 м и для наиболее неблагоприятных режимов работы температура ледяной воды может меняться в диапазоне от 5 до 30°С.
1. На какое давление срабатывания (отключение насоса) нужно настроить реле поз. 1, если оно установлено на уровне расширительного бачка?
Вы обнаружили, что механик, об
служивающий установку, настроил реле на включение насоса при
давлении 1,7 бар и на выключение при давлении 1,2 бар (см. рис. 91.12). Что вы думаете об этой настройке?

Решение упражнения
Прежде, чем отвечать на поставленные вопросы, полезно отметить, что конструкция этого предохранительного реле давления воды в гидравлическом контуре аналогична конструкции предохранительного реле низкого давления (НД) на холодильном контуре, защищающего компрессор от работы при недопустимо низких значениях давления кипения (остановка компрессора при понижении давления и запуск при подъеме давления).
Настройка производится с помощью двух винтов.
►  Винт настройки давления включения (поз. 1) меняет силу натяжения большой пружины (и сильфона приема давления). Его часто обозначают как Хк или заданный уровень, или "Пуск", или "Диапазон".
►  Винт настройки дифференциала (поз. 2) меняет силу натяжения маленькой пружины. Его часто обозначают как Xd.
Специалисты знают, что насос не должен работать при давлении на всасывании меньше 0,5 бар. Полная высота контура равна 5 м, минимальное давление в расширительном бачке равно 1 бару. Следовательно, с учетом гарантийного запаса, насос должен выключаться при давлении на входе, равном 1,2 бар.
Для данных реле давления считается, что дифференциал в 0,5 бар будет достаточным для нормальной работы насоса: следовательно, насос должен включаться при давлении на входе 1,7 бар.
Таким образом, циклограмму работы насоса можно представить: реле настроено на значение Хк =1,7 бар и Xd = 0,5 бар.
В   результате  насос  запустится при давлении на входе 1,7 бар и остановится при давлении 1,2 бар.

91.3. УПРАЖНЕНИЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ НАСТРОЙКИ
Реле давления настроено как описано выше. Механик вводит установку в эксплуатацию. Насос, так же, как и компрессор, запускается (температура воды около 20°С). Все работает вполне нормально. Однако спустя примерно час, несмотря на то, что температура воды на выходе из испарителя еще не достигла заданного значения 6°С (температура, при которой датчик температуры должен остановить компрессор), насос останавливается, после чего выключается компрессор. Затем оба агрегата на несколько минут запускаются, потом вновь останавливаются, и так далее...
Объясните причину "циклирования" агрегатов.
Чтобы помочь вам в ответе на этот вопрос, подскажем, что нарушение нормальной работы установки связано с предохранительным реле давления воды в контуре.
Решение на следующей странице...

Решение упражнения
Почему установка работает в режиме "циклирования"? При температуре воды 20°С насос подачи воды и компрессор запускаются. Следовательно, температура воды начинает падать. Однако, хотя температура воды на выходе из испарителя не снизилась до 6°С, предохранительное реле давления "нехватка воды" останавливает насос.
►    Первый вывод. При температуре воды 20°С реле давления дает разрешение на запуск насоса. Следовательно, давление воды в контуре не ниже 1,7 бар.
►   Второй вывод. Если реле давления останавливает насос, хотя температура воды не достигла 6°С, значит в этот момент давление в контуре воды упало ниже 1,2 бар.
Так как работа компрессора зависит от работы насоса, компрессор тоже останавливается. В результате температура воды начинает расти и по истечении нескольких минут реле давления вновь разрешает работу насоса, а следовательно, и компрессора.

►   Третий вывод. Мы знаем, что давление в гидравлическом контуре меняется в зависимости от температуры воды. Когда падает температура, соответственно падает и давление.
Таким образом очевидно, что дефект обусловлен плохой настройкой реле давления Когда температура воды начинает снижаться, давление в ее контуре доходит до величины 1,2 бар (что и приводит к срабатыванию реле и остановке насоса) ПРЕЖДЕ, ЧЕМ температура воды окажется достаточно низкой (в нашем случае 6°С), чтобы датчик температуры воды на выходе из испарителя выдал команду на остановку компрессора (насос при этом безусловно должен продолжать работу).

Этот график связывает изменение давления воды в контуре с изменениями температуры. Он подобен тому, который мы уже обсуждали.
Давление в контуре равно 1,7 бар при температуре воды около 15°С (запускается и насос и компрессор). Однако, когда температура понизится всего до 8°С, давление упадет до 1,2 бар (что приведет к срабатыванию реле давления, остановке насоса, а следовательно, и компрессора).