Schraubenkompressoren für Kälteanlagen sind Verdichtungskompressoren. Seit ihrer Einführung im Jahr 1934 haben sie sich aufgrund ihrer hervorragenden Leistung, ihres geringen Verschleißes und ihrer hohen Kühlleistung in kleinen bis großen und mittelgroßen Kälteanlagen durchgesetzt. Welche Ausfälle können bei Schraubenkompressoren für Fluor-Kälteanlagen im Betrieb auftreten? Schauen wir uns das im Folgenden genauer an!
1. Abnormes Kompressionsverhältnis
2. Geringe Effizienz und Ausfall des Kondensators
3. Geringe Effizienz und Ausfall des Verdampfers
4. Ausfall des Ölkreislaufsystems
5. Elektrischer Ausfall
1. Abnormes Kompressionsverhältnis
Das Verdichtungsverhältnis ist jedem bekannt, der sich mit der Leistung von Kompressoren auskennt. Doch wozu dient das Verdichtungsverhältnis? Ist es nur ein Berechnungsinstrument? Nein, das ist es nicht.
Der Unterschied zwischen einer Schraubenmaschine und einer Kolbenmaschine besteht darin, dass die Kolbenmaschine nur unterkomprimiert, während die Schraubenmaschine überkomprimiert.
Die Schraubenmaschine weist aufgrund ihrer Bauweise eine wichtige Kenngröße auf: das Innenvolumenverhältnis (Vi). Bei den meisten Schraubenkompressoren ist Vi ein fester Wert. Für Wartung und Betrieb ist der Wert des Innenvolumenverhältnisses dem Wert des externen Verdichtungsverhältnisses (dem absoluten Druckverhältnis von Kondensations- und Verdampfungsdruck) sehr ähnlich, und dieser Kompressor erzielt den höchsten Wirkungsgrad.
Was passiert also, wenn das Kompressionsverhältnis groß oder klein ist?
Ist der Wert zu groß oder die Druckdifferenz zu hoch, weicht das System deutlich vom Auslegungswert ab. Die Hauptmerkmale sind eine zu hohe Austritts- und Drucktemperatur, ein zu niedriger Saugdruck und eine zu hohe Temperatur.
Sind Abgasdruck und -temperatur zu hoch, so bestehen die negativen Folgen hauptsächlich darin, dass das Schmieröl im System leicht verkokt, sich kein Ölfilm bilden kann und der Rotor nicht ausreichend geschmiert werden kann.
Niedriger Saugdruck und hohe Saugtemperatur beeinträchtigen hauptsächlich die Motorkühlung und führen zu hohen Abgastemperaturen. Die Folgen entsprechen im Wesentlichen hohen Abgastemperaturen und -drücken.
Ist der Wert zu niedrig, beeinträchtigt dies hauptsächlich den Nasshub (z. B. bei feuchten Fahrzeugen oder Frostschäden). Bei manchen Werkstoffen, darunter auch einige unserer Konstruktionen, ist der Schraubenkompressor resistent gegen Nasshub, was von Verkäufern gerne hervorgehoben wird. Tatsächlich sind Schraubenkompressoren jedoch anfälliger für Nasshub. Gelangt eine große Menge Flüssigkeit zurück in den Kompressor, verdünnt dies das Schmieröl, was zu einer ähnlich hohen Abgastemperatur führt.
Natürlich ist das Kompressionsverhältnis zu gering, und dies wird auch durch starken Verschleiß des Rotors und das Versagen der Be- und Entlastung verursacht.
2. Der Wirkungsgrad des Kondensators ist gering.
Die geringe Effizienz des Kondensators beeinflusst hauptsächlich die Temperatur der zugeführten Flüssigkeit und deren Verflüssigung. Das Expansionsventil sollte idealerweise vollständig mit Flüssigkeit versorgt werden. Dadurch wird die Systemeffizienz maximiert und die Kühlleistung erhöht. Große Anlagen verfügen in der Regel über einen angeschlossenen Speicher, der hauptsächlich der Ölkühlung dient. Daher ist die Aufrechterhaltung der hohen Kondensatoreffizienz besonders wichtig. Störungen werden hauptsächlich durch die falsche Wahl der Kühlmethode, eine unzureichende Verdampfungsfläche, ein unzureichendes Kühlmedium oder einen unzureichenden Wärmeaustausch verursacht. Daher werden bei der Inspektion vor allem die wichtigsten Komponenten wie Lüfter, Wasserpumpen und Lamellen überprüft.
Apropos, der Kondensationseffekt kann zu stark sein. Beispielsweise ist bei zu niedriger Umgebungstemperatur der Kondensationseffekt zu stark, was zu einer höheren Effizienz des in den Verdampfer eintretenden Flüssigkeitsstroms führt. In diesem Fall ist die Ansaugüberhitzung sehr gering und die Empfindlichkeit des Expansionsventils niedrig, was einen Anlaufdruckstoß verursachen kann. Alternativ kann die Differenz zwischen Abgas- und Ansaugdruck unzureichend sein, was für Schraubenmaschinen mit Differenzdruck-Ölversorgung fatal ist.
3. Der Verdampferwirkungsgrad ist niedrig oder hoch
Der geringe Wirkungsgrad des Verdampfers beeinträchtigt hauptsächlich die Kühlung des zu kühlenden Objekts, während der Nasshub den Kompressor beeinflusst. Ein hoher Wirkungsgrad hingegen führt zu einer zu hohen Ansaugüberhitzung, was die Kompressorauslasstemperatur beeinflusst.
Beurteilung des nassen Strichs
Bei niedrigen Temperaturen ist die Beurteilung eines Nasshubs relativ einfach und erfolgt hauptsächlich anhand der Frostlinie am Ansaugstutzen des Kompressors. Wie verhält es sich jedoch mit Klimaanlagen? Ist Kondenswasser ein Indikator? Insbesondere bei Kältemaschinen kann eine fehlerhafte Beurteilung zu Problemen wie Ausfällen und Wassereintritt führen. Daher kann die Beurteilung anhand des Druck-Enthalpie-Diagramms oder der Differenz zwischen Abgastemperatur und Kondensationstemperatur erfolgen. Liegt diese Differenz unter 30 K, handelt es sich um einen Nasshub.
Eine Sache möchte ich hier noch anmerken: Expansionsventile. Ich führe keine separate Liste (siehe mein Buch „Wartung von Expansionsventilen“). Das Expansionsventil ist kein universelles Regelventil, und nicht alle Betriebsbedingungen erfüllen die Einstellanforderungen des Expansionsventils. Dies gilt insbesondere für große, von Pferden gezogene Wagen.
4. Problem mit dem Ölkreislauf
Im Ölkreislauf spiegelt sich dies hauptsächlich in der Ölqualität, der Reinheit, der Ölrücklauftemperatur usw. wider. Die Hauptfunktion des Schmieröls im Kältesystem des Schraubenkompressors besteht darin, zu schmieren, zu kühlen und abzudichten.
Darüber hinaus besitzt es auch die Funktion der Geräuschreduzierung und Stoßdämpfung, was jedoch in der Branche umstritten ist, hauptsächlich weil sich im Motorteil Luftblasen im Öl bilden, die zwar Geräusche eliminieren, einige Hersteller dies aber für nutzlos halten und die Gas-Flüssigkeits-Mischung schwer zu kontrollieren ist, weshalb stattdessen Schaumunterdrücker hinzugefügt werden.
Die Stoßdämpfung dient hauptsächlich der Schmierung von Wälzlagern, und dieser Effekt ist nicht offensichtlich, daher können die beiden oben genannten Funktionen nicht als Hauptfunktionen angesehen werden.
Die Rücklauftemperatur des Öls hat einen großen Einfluss auf die Lebensdauer des Schraubenkompressors. Im Allgemeinen liegt die empfohlene Betriebstemperatur zwischen 40 und 60 °C, einige Hersteller geben jedoch auch 70 °C oder 80 °C an. Eine zu hohe Öltemperatur führt zu Verkokung des Öls und beeinträchtigt die Schmierfilmbildung. Die Öltemperatur beeinflusst auch die Abgastemperatur, was wiederum das Verdichtungsverhältnis beeinflusst. Achten Sie daher bei der Auswahl der Öltemperatur auf die korrekte Einstellung.
Ölreinheit
Die Reinheit des Öls ist gleichbedeutend mit der Reinheit des Systems. Die Aufrechterhaltung der Reinheit ist daher ein Hauptmerkmal von Schraubenkompressoren. Schraubenkompressoren unterscheiden sich von Kolbenkompressoren. Aufgrund ihrer Konstruktion ist die erforderliche Systemreinheit bei Schraubenkompressoren höher. Durch die hohe Drehzahl des ineinandergreifenden Rotors werden Fremdkörper schnell in den Kompressor gesaugt und können den Rotor beschädigen. Dies betrifft insbesondere kleine Metallpartikel oder andere Fremdkörper, die den Ansaugfilter durchdringen (auch größere Fremdkörper können den Filter beschädigen). Es kann sogar zu Montagefehlern an der Maschine selbst kommen, wodurch sich Teile lösen und zwischen den Rotoren verklemmen. Dies führt unweigerlich zu direkten Motorschäden. Obwohl kleine Metallpartikel nicht direkt wirken, beeinträchtigen sie den Ölfilm des Rotors, was zu mangelhafter Schmierung des Rotorlagers, Festklemmen des Zylinders und Beschädigungen des Lagergehäuses führen kann. Am schlimmsten ist jedoch, dass kleine Partikel einen Kurzschluss bilden und den Motor direkt beschädigen können.
Kompressoren, die mit saurem Schmieröl betrieben werden, weisen beim Einschalten zur Analyse oft einen verbrannten Schmierölgeruch auf. Bei starkem Verschleiß der Metalloberfläche ist die Temperatur sehr hoch, und das Schmieröl beginnt ab 175 °C zu verkoken. Befindet sich viel Wasser im System (z. B. durch unzureichende Vakuumpumpen, hohen Wassergehalt von Schmieröl und Kältemittel oder Lufteintritt nach einem Defekt in der Unterdruck-Rückluftleitung), kann das Schmieröl sauer werden. Saures Schmieröl korrodiert Kupferrohre und die Wicklungsisolierung. Zum einen führt es zu Kupferplattierungen; zum anderen weist das kupferhaltige saure Schmieröl eine schlechte Isolierwirkung auf, was Kurzschlüsse in den Wicklungen begünstigt.
Bei Schraubenkompressoren lassen sich viele Fehlerarten durch verschiedene Faktoren verursachen. Beispielsweise kann ein durch Ölmangel bedingter Schmierausfall zum Festfressen der Lager und des Rotors führen, wodurch der Kompressormotor blockiert wird. Dies kann einen unnatürlichen Druckanstieg und schließlich einen Motorschaden zur Folge haben. Doch warum kommt es zu Ölmangel oder Schmierausfall? Tatsächlich sind hohe Abgastemperaturen, Flüssigkeitsstöße und andere Faktoren die Hauptursachen. Daher müssen Wartungsfachkräfte all diese Punkte sorgfältig beobachten und gründlich analysieren, bevor Reparaturen durchgeführt und der Betrieb optimiert werden kann.
1. Das Öl siedet beim Anfahren oder im Betrieb.
Dieser Fehler tritt auf, wenn Flüssigkeit in den Kompressor gelangt oder sich zu viel Kältemittel im Schmieröl befindet. Bitte überprüfen Sie die Drosselklappe, um festzustellen, ob zu viel Kältemittel eingefüllt wurde.
2. Der Ölstand ist zu niedrig oder zu hoch.
Bei unzureichender Ölmenge sollte geprüft werden, ob ein Ölmangel vorliegt, die nachgefüllte Ölmenge nicht ausreicht oder der Ölrückfluss zum Verdampfer behindert ist. Bei Wartungsarbeiten ist darauf zu achten, dass sich kein Öl im Behälter befindet. In diesem Fall könnte der Drosselmechanismus defekt sein oder die Installation fehlerhaft sein.
Ist der Wert zu hoch, sollte davon ausgegangen werden, dass der Ölfilter verstopft ist und sich Kältemittel mit dem Öl vermischt hat.
3. Die Abgastemperatur ist zu hoch.
Es gibt viele Ursachen für hohe Abgastemperaturen, hauptsächlich aufgrund von zu viel oder zu wenig Kältemittel, zu hoher Überhitzung im Ansaugtrakt und instabilen Betriebsbedingungen.
4. Niedriger oder schwankender Saugdruck
Die Hauptmanifestationen eines niedrigen Saugdrucks sind Kältemittelmangel, Ungleichgewicht im Drosselmechanismus, hohe Kondensationstemperatur, Flüssigkeitsschock usw.
Veröffentlichungsdatum: 05.12.2022
