Cara Kerja Kompresor Pendingin, dan Mengapa Tugas Industri Berbeda

Telusuri cara kerja kompresor dan hampir semua yang Anda temukan berkaitan dengan AC: rumah, termostat, mobil van servis. Termodinamika dalam jawaban tersebut tidak salah. Bingkai disekelilingnya adalah, dan bingkai itulah yang menentukan apakah suatu mesin dapat bertahan selama lima belas tahun di gudang pendingin atau gagal pada musim ketiganya.

Halaman ini menjawab pertanyaan untuk pendinginan industri — cold store, blast freezer, proses pendinginan, penampung ikan — di mana kompresor melakukan pekerjaan yang persis sama tetapi dipilih dan dimatikan dengan jumlah yang berbeda.

Mesin bolak-balik semi-hermetis: motor di dalam batas zat pendingin, silinder di atas, katup servis di ujungnya. Segala sesuatu di bawah ini terjadi di antara kedua katup tersebut.

Poin-poin penting

• Kompresor tidak membuat dingin. Ini mempertahankan perbedaan tekanan, dan perbedaan tekanan inilah yang memungkinkan zat pendingin mendidih di bawah suhu yang Anda butuhkan. Lepaskan kompresor dan pendingin akan berhenti, tetapi bukan karena pendingin sedang diproduksi.

• Dua angka menentukan apakah mesin dapat bertahan: rasio tekanan dan suhu pelepasan. Kapasitas mendapat perhatian; keduanya mendapatkan klaim garansi.

• Empat angka menggambarkan kompresor dengan benar. Perpindahan, kapasitas pada titik tugas yang ditentukan, rasio tekanan, suhu pelepasan. Peringkat efisiensi musiman mengacu pada kenyamanan pendinginan, bukan pada freezer yang beroperasi pada suhu penguapan tetap.

• 'Dua tahap' bersifat ambigu dan orang-orang membeli mesin yang salah karenanya. Dalam AC biasanya berarti dua langkah kapasitas. Dalam pendinginan industri, ini berarti dua tahap kompresi. Itu bukanlah hal yang sama.

Apa yang sebenarnya dilakukan kompresor

Refrigeran mendidih pada suhu yang ditentukan oleh tekanannya. Turunkan tekanan cukup jauh dan cairan akan mendidih jauh di bawah suhu ruangan yang ingin Anda dinginkan, itulah sebabnya panas mengalir keluar ruangan dan masuk ke zat pendingin, bukan sebaliknya. Itulah keseluruhan triknya. Segala sesuatu yang lain adalah pipa ledeng, dan kompresor adalah pompa yang menjaga agar perbedaan tekanan tetap stabil.

Empat komponen, empat negara bagian. Seluruh kontribusi kompresor ada di kaki sebelah kiri: ia mengambil uap pada tekanan hisap dan menyalurkannya pada tekanan di mana kondensor dapat membuang panas ke apa pun yang tersedia — air laut, udara sekitar, menara pendingin.

Bacalah perulangan tersebut sekali lagi, secara perlahan, karena dua dari empat langkah tersebut merupakan kesalahan yang dilakukan tanaman.

Pengisapan. Kompresor mengambil uap dari evaporator. Itu pasti uap: kompresor tidak dapat memompa cairan, dan jika cairan masuk, mesin akan mengubah energi dari piston yang bergerak menjadi palu hidrolik alih-alih menaikkan tekanan. Saluran hisap juga merupakan saluran yang membawa oli kembali ke bak mesin, itulah sebabnya kemiringan, perangkap, dan insulasinya merupakan keputusan teknis dan bukan detail pemasangan.

Kompresi. Volumenya menyusut dan tekanannya naik, begitu pula suhunya – bukan karena panas yang ditambahkan, tapi karena jumlah energi yang sama kini berada di ruang yang lebih kecil. Ini adalah langkah yang memerlukan listrik dan menghasilkan suhu pelepasan yang kemudian menentukan berapa lama katup bertahan.

Debit dan kondensasi. Uap panas bertekanan tinggi memasuki kondensor, melepaskan panas ke media pendingin, dan keluar dalam bentuk cair. Suhu yang dapat didinginkan merupakan faktor terbesar dalam efisiensi keseluruhan pabrik, dan suhu ini diatur oleh kondensor dan cuaca, bukan oleh kompresor.

Ekspansi. Cairan melewati katup ke sisi bertekanan rendah, sebagian berubah menjadi uap, dan turun hingga suhu penguapan. Dingin dihasilkan di sini, di katup dan di evaporator — bukan di kompresor.

Dua angka yang menentukan apakah itu berhasil

Tanyakan berapa kapasitas kompresor dan Anda akan mendapatkan angka dalam kW. Tanyakan dalam kondisi apa dan jawabannya terkadang kabur. Ketidakjelasan inilah yang menyebabkan proyek menjadi salah, karena kompresor tidak memiliki kapasitas secara abstrak: ia memiliki kapasitas pada suhu penguapan, suhu kondensasi, dan zat pendingin, dan ketiganya menggerakkannya.

Dua angka yang lebih penting daripada kapasitas adalah ini.

Rasio tekanan adalah tekanan pelepasan dibagi dengan tekanan hisap, keduanya absolut. Ini adalah ukuran seberapa keras mesin diminta untuk diangkat. Saat gas naik, efisiensi volumetrik menurun — semakin banyak gas yang terbuang dalam setiap langkah yang mengembang kembali — dan suhu pelepasan pun ikut meningkat.

Temperatur pelepasan inilah yang sebenarnya merusak mesin. Di atas titik tertentu, oli mulai terurai, pelat katup terkikis, dan celah yang disegel oli tidak lagi tersegel. Kompresor bekerja pada rasio tekanan yang nyaman tetapi kondensor yang kekurangan pasokan masih dapat memasak sendiri.

Kedua angka tersebut keluar dari titik tugas, bukan dari balasan penjualan pesaing. Jika pemasok mengutip kapasitas tanpa menyebutkan suhu penguapan dan kondensasi, angka tersebut tidak sebanding dengan apa pun.

Empat angka menggambarkan kompresor, dan tidak ada satupun yang merupakan PELIHAT

Pendinginan yang nyaman dinilai berdasarkan efisiensi musiman: angka tunggal yang melipatgandakan pengoperasian beban sebagian selama setahun penuh menjadi satu angka, karena AC menghabiskan sebagian besar masa pakainya pada beban parsial dan bebannya mengikuti cuaca.

Mesin pendingin industri biasanya tidak bekerja seperti itu. Sebuah blast freezer ditarik ke bawah dengan kuat dan kemudian ditahan. Sebuah gudang pendingin beroperasi di dekat titik desainnya selama ribuan jam. Pendingin proses mengikuti jadwal produk. Pemeringkatan musiman berdasarkan beban komponen yang disebabkan oleh cuaca hampir tidak menggambarkan hal tersebut.

Kisaran bolak-balik empat silinder kami beroperasi dari 34,73 hingga 56,25 m³/jam di delapan model, 6 hingga 20 HP, pada pasokan tiga fase 380–420 V. Itu adalah angka-angka yang harus dilawan oleh seorang insinyur pabrik; angka tersebut juga merupakan angka yang tidak dapat diungkapkan oleh peringkat musiman.

Empat keluarga yang penting dalam pendingin industri

Ada lebih dari empat arsitektur, tapi inilah yang muncul di ruang pabrik pendingin.

Timbal balik. Piston, silinder, katup hisap dan pelepasan. Perpindahan positif, sehingga kapasitasnya tetap terjaga seiring dengan meningkatnya rasio tekanan, dan dapat menoleransi berbagai macam zat pendingin. Dapat diservis di lapangan: kepala dilepas, pelat katup diganti, dan mesin kembali bekerja. Mesin kami semi-hermetik, dalam rangka dua, empat, dan enam silinder di Blait, dan ini adalah arsitektur yang mencakup sebagian besar penyimpanan dingin dan tugas proses hingga beberapa ratus kW.

Baut. Dua rotor yang saling terhubung, kompresi terus menerus, bagian yang bergerak jauh lebih sedikit dan tidak ada katup hisap atau pelepasan yang aus. Ini adalah jawaban yang tepat pada kapasitas yang lebih tinggi dan pada rasio tekanan yang tinggi, itulah sebabnya tugas deep-freeze adalah hal yang sulit. Ini juga kurang memaafkan pada kapasitas yang sangat kecil dan biaya pembuatannya lebih mahal pada ukuran kecil.

Menggulir. Dua spiral, satu mengorbit. Sangat baik dalam peralatan kemasan dan tugas komersial ringan, yang tenang dan dapat diandalkan. Dalam pendingin industri, ia muncul dalam unit kondensasi kecil dan di beberapa sistem kaskade, bukan sebagai mesin utama pada freezer.

Sentrifugal. Sebuah impeler yang mengeluarkan gas ke luar. Kapasitas yang sangat besar, pendingin yang sangat besar, dan serangkaian masalah yang berbeda — lonjakan pada beban rendahlah yang merusaknya.

Dua dari empat itu adalah apa yang dibuat oleh Blait: bolak-balik dalam rangka dua, empat, dan enam silinder, dan sekrup dalam bentuk dua tahap satu tahap dan satu bodi. Ini bukan suatu kebetulan – ini adalah sepasang arsitektur yang mencakup pendinginan industri dari ruang dingin kecil hingga pabrik deep-freeze.

"Dua tahap" memiliki arti dua hal yang berbeda, dan hal ini memerlukan biaya

Ini adalah ambiguitas termahal di industri, dan muncul dalam spesifikasi setiap minggu.

Dalam pengondisian udara, 'dua tahap' biasanya menjelaskan tahapan kapasitas : mesin yang beroperasi pada kapasitas sekitar tujuh puluh persen atau penuh, atau sistem dengan termostat dua tahap. Tidak ada perubahan apa pun tentang kompresi; mesin hanya memiliki dua tingkat keluaran, bukan satu.

Dalam pendinginan industri, 'dua tahap' menjelaskan dua tahap kompresi : gas dikompresi, didinginkan atau dihilangkan panasnya (de-superheated) pada tekanan menengah, dan dikompresi lagi. Alasannya adalah rasio tekanan — pada suhu penguapan yang dalam, satu tahap akan berjalan pada rasio yang tidak dapat ditoleransi oleh pelat katup dan oli dalam waktu lama.

Kedua makna tersebut menghasilkan mesin yang tidak terlihat sama, dan spesifikasi yang menyatakan "dua tahap" tanpa menyebutkan yang mana tidak dapat dikutip dengan benar. Sekrup dua tahap kami adalah jenis kedua: dua set rotor dalam satu badan, motor di antara keduanya, dengan rasio perpindahan tahap rendah ke tahap tinggi sebesar 2,18 banding 1, dan ruang tekanan menengah melakukan pekerjaan yang dilakukan pengaturan dua mesin dengan bejana eksternal.

Jika Anda menulis spesifikasi, tuliskan "dua tahap kompresi, intercooler" atau "dua tahap kapasitas". Tujuh kata tambahan akan menghemat desain ulang.

Mengapa tugas di bawah minus tiga puluh mengubah mesin

Ketika suhu penguapan turun, rasio tekanan meningkat, dan tiga hal terjadi bersamaan.

Efisiensi volumetrik menurun, sehingga perpindahan tertentu menghasilkan kapasitas yang lebih kecil dan rangka menjadi lebih besar untuk tugas yang sama. Temperatur pembuangan meningkat, sehingga oli dan katup diminta untuk bertahan lebih lama. Dan aliran massa turun, yang berarti minyak memiliki lebih sedikit gas untuk dialirkan — pengembalian dari pengoperasian evaporator yang lama menjadi masalah desain dan bukan masalah detail.

Di suatu tempat di bawah sekitar minus tiga puluh derajat, aritmatika berhenti mendukung satu tahap. Jawabannya adalah dua tahap kompresi dalam satu mesin, atau pengaturan bolak-balik dua tahap untuk rentang yang lebih kecil. Mana yang benar adalah fungsi dari kapasitas dan cara pengoperasian pembangkit listrik, bukan preferensi.

Pilihan bahan pendingin berada di atas semua itu. R404A dan R507A tetap menjadi HFC yang berfungsi dalam kelompok ini dan merupakan tujuan pembuatan sebagian besar mesin kelautan dan penyimpanan dingin kami. R22 bertahan di pabrik yang ada tetapi bukan merupakan pilihan untuk pabrik baru. Transkritis CO2 adalah rezim tekanan yang sepenuhnya berbeda dan pembahasan yang berbeda — yang nyata, namun bukan sekedar drop-in.

Dimana kompresor berhenti dan pembangkit listrik menyala

Kompresor adalah mesin di latar depan. Segala sesuatu di baliknya — pemisah, penerima, pipa, katup — adalah hal yang mengubah mesin menjadi pabrik, dan di sinilah sebagian besar keandalan diperoleh atau hilang.

Kompresor adalah salah satu dari sekitar enam hal yang harus benar. Lima lainnya:

• Sistem oli — pemisah, pendingin, pengatur level, pemanas. Pada sekrup, ini adalah setengah dari instalasi; pada mesin bolak-balik itu adalah bak mesin, pompa atau sistem percikan, dan pemanas.

• Kondensor — mengatur suhu kondensasi, dan rasio tekanan, dan oleh karena itu segala sesuatu yang harus dilakukan kompresor.

• Evaporator dan umpannya — mengatur suhu penguapan dan panas berlebih yang dihasilkan kompresor.

• Kontrol — kontrol kapasitas, perlindungan, dan logika yang memutuskan kapan harus membongkar muatan.

• Perpipaan — ukuran saluran, anak tangga, perangkap, insulasi. Kompresor yang benar pada perpipaan yang salah adalah klaim garansi yang menunggu musim panas pertama.

Tak satu pun dari kelima hal tersebut dapat diperbaiki dengan memilih kompresor yang lebih baik. Semuanya bisa menghancurkan yang baik. Itulah sebabnya jawaban jujur ​​terhadap “kompresor mana yang sebaiknya saya beli” biasanya merupakan pertanyaan lain mengenai pabriknya.

Bagaimana mesin ini sebenarnya gagal

Daftar kegagalan pada artikel AC domestik berbeda dengan daftar pada ruangan pabrik, karena mesin dan tugasnya berbeda. Ada empat mekanisme yang menyebabkan sebagian besar kegagalan industri.

Slugging cair. Cairan mencapai hisapan dan kompresor mencoba mengompresnya. Cairan tidak terkompresi, sehingga energi masuk ke bagian mekanis: katup bengkok, batang penghubung rusak, kepala retak. Biasanya dimulai dengan katup umpan yang dipasang terlalu lebar, pencairan es yang mengembalikan cairan, atau saluran hisap yang memungkinkan minyak dan cairan menumpuk.

Kelaparan minyak. Oli meninggalkan kompresor bersama gas buangan, dan harus kembali lagi. Jika tidak terjadi - ukuran garis salah, kemiringan salah, perangkap yang mengumpulkannya, evaporator yang menahannya - bantalan akan mengering jauh sebelum ada yang terlihat salah dari luar. Perlindungan tekanan oli ada justru karena kegagalan tidak terjadi hingga total.

Suhu pelepasan tinggi. Kondensor yang kekurangan daya, sistem yang terisi daya berlebih, atau titik tugas di luar batas akan mendorong suhu pelepasan naik. Oli menjadi karbon pada pelat katup, pelat terkikis, kapasitas turun, dan mesin tetap bekerja lebih panas. Ini adalah kaskade yang lambat, dan dimulai dengan kondensor yang tidak dibersihkan oleh siapa pun.

Pemadaman. Dalam mesin semi-hermetik, motor berada di aliran refrigeran. Ketika belitan gagal, maka busur tersebut memecah zat pendingin dan minyak menjadi asam, dan asam tersebut mengalir ke seluruh rangkaian. Kompresor pengganti yang dimasukkan ke dalam sirkuit tersebut akan rusak dalam beberapa bulan kecuali rangkaian saluran dibilas dan pengering filter hisap dipasang. Pada mesin penggerak terbuka, mode kegagalan khusus ini tidak ada, karena tidak ada motor di dalam bahan bakar — suatu perbedaan yang perlu diketahui sebelum menerima diagnosis.

Di bawah kepala itu terdapat pelat katup - item keausan yang menentukan interval servis mesin bolak-balik. Komponen berwarna biru adalah saklar tekanan oli, pelindung antara masalah oli yang lambat dan bak mesin yang rusak.

Apa yang harus diukur sebelum Anda mengganti apa pun

Kompresor yang rusak biasanya sudah memberitahu seseorang selama berbulan-bulan. Inilah bacaan yang menghasilkan diagnosis, bukan opini:

1. Tekanan hisap dan pelepasan, diubah menjadi suhu jenuh untuk zat pendingin yang digunakan.

2. Suhu hisap dan pelepasan pada saat yang sama dengan tekanan.

3. Panaskan berlebihan di saluran keluar evaporator, dan subcooling atau pendekatan di kondensor.

4. Penarikan saat ini terhadap papan nama dan terhadap catatan komisioning.

5. Ketinggian oli, warna oli, dan apakah sakelar tekanan oli mengalami trip.

6. Jam operasional dan riwayat kode perjalanan.

Perbandingan yang penting bukanlah terhadap tabel umum — melainkan terhadap catatan komisioning untuk mesin tersebut. Sebuah pabrik yang telah melayang dua kelvin dalam pendekatan kondensasi selama tiga tahun adalah sebuah pabrik dengan kondensor yang kotor, dan tidak ada perubahan kompresor yang dapat memperbaikinya.

Perbaiki atau ganti, tanpa aturan lima ribu

Aturan praktis yang berlaku dalam layanan perumahan — kalikan usia dengan biaya perbaikan dan bandingkan dengan angka bulat — mengasumsikan unit rumah tangga dengan umur pendek, penggantian standar, dan pemilik rumah membayar eceran. Hampir tidak ada yang dipindahkan ke ruang pabrik.

Versi industri dari keputusan tersebut memiliki empat pertanyaan, dalam urutan ini.

Apakah poin tugasnya masih benar? Jika bauran produk berubah, penyimpanan diperluas atau sistem pembekuan diperketat, mesin yang ada dipilih untuk pabrik yang sudah tidak ada lagi. Menggantinya seperti dengan suka mereproduksi masalah.

Apakah bahan pendingin masih tersedia dan dapat digunakan di lokasi pabrik? Mesin dengan bahan pendingin yang sedang dihentikan produksinya adalah keputusan untuk dekade berikutnya, bukan tentang perbaikan berikutnya.

Apa yang sebenarnya dipakai? Pelat katup, gasket, bantalan, dan segel poros merupakan barang aus dan harus diganti. Mesin dengan pelat katup yang aus bukanlah mesin yang rusak; itu adalah mesin yang harus diservis.

Berapa biaya downtime dibandingkan dengan mesin? Pada produk cold store yang disimpan, kehilangan kapasitas selama seminggu biasanya memerlukan biaya yang lebih besar dibandingkan kompresor. Perhitungan itulah yang menentukan, bukan aturan praktis.

Jawabannya kadang-kadang bukanlah perbaikan atau penggantian: itu adalah kerangka yang lebih besar, mesin kedua untuk pull-down, atau arsitektur yang berbeda untuk tahap rendah.

Peta pilihan singkat

Pola yang perlu diperhatikan adalah keluarga mengikuti rasio tekanan, dan rasio tekanan mengikuti titik tugas. Segala sesuatu yang lain — merek, harga, jejak kaki — merupakan penentu antara mesin-mesin yang sudah berada di kelas yang tepat.

Kesimpulan

Kompresor pendingin menahan perbedaan tekanan sehingga zat pendingin dapat mendidih pada suhu di bawah suhu sekitarnya. Segala hal berikutnya — perpindahan, rasio tekanan, suhu pembuangan, oli, katup — adalah harga yang harus dibayar untuk mempertahankan perbedaan tersebut selama bertahun-tahun.

Dua hal yang layak untuk dihilangkan adalah hal yang tidak menarik. Tuliskan titik tugas, baik suhu maupun zat pendingin, sebelum ada yang menyebutkan kapasitasnya. Dan ketika spesifikasi menyatakan "dua tahap", cari tahu dua tahap mana yang dimaksud.

Jika Anda menginginkan tingkat detail berikutnya, perbandingan sekrup versus piston mencakup cara memilih di antara dua arsitektur yang kami buat, apa yang ada di dalam kompresor semi-hermetik berjalan melalui mesin bolak-balik bagian demi bagian, artikel sekrup dua tahap menjelaskan apa yang sebenarnya dilakukan tahap kedua, dan pemeriksaan langkah demi langkah adalah apa yang harus dilakukan ketika mesin mulai mengalami gangguan.

Kisarannya sendiri: empat silinder bolak-balik, , sekrup dua tahap , , bolak-balik dua tahap , dan kisaran CO2 untuk pekerjaan transkritis.

FAQ

Apakah kompresornya membuat dingin?

Tidak. Dingin dihasilkan saat zat pendingin menguap, di katup ekspansi, dan di koil evaporator. Kompresor mempertahankan tekanan rendah sehingga penguapan terjadi pada suhu yang Anda perlukan, dan menaikkan uap ke tekanan di mana kondensor dapat membuang panas.

Mengapa kompresor tidak bisa memompa cairan?

Karena cairan secara efektif tidak dapat dimampatkan. Piston atau rotor tidak punya tempat untuk mendorongnya, sehingga gaya masuk ke bagian mekanis, bukan ke kenaikan tekanan. Akibatnya terjadi kejutan hidrolik: katup bengkok, batang rusak, kepala retak. Hisap superheat dan kontrol umpan ada untuk mencegah cairan masuk ke mesin.

Apa yang dimaksud dengan dua tahap pada kompresor pendingin?

Dua tahap kompresi: gas dikompresi, didinginkan atau dihilangkan panasnya pada tekanan menengah, kemudian dikompresi lagi. Ini digunakan pada rasio tekanan tinggi, yang berarti suhu penguapan rendah. Dalam AC, frasa yang sama sering kali berarti dua langkah kapasitas, yang merupakan mesin yang sama sekali berbeda.

Jenis kompresor mana yang terbaik untuk freezer pada suhu minus empat puluh?

Pada suhu penguapan tersebut, rasio tekanan mengesampingkan satu tahap, sehingga pilihannya adalah antara sekrup dua tahap badan tunggal dan mesin bolak-balik dua tahap. Sekrup ini sesuai dengan kapasitas yang lebih besar dan tugas berkelanjutan; mesin bolak-balik sesuai dengan kapasitas yang lebih kecil dan pull-down yang sering.

Berapa lama kompresor industri bertahan?

Cukup lama hingga "tahun" menjadi satuan pengukuran yang salah — alat berat yang sedang diservis diukur dalam beberapa dekade pengoperasian, dengan pelat katup, gasket, dan seal diganti sepanjang proses tersebut. Yang mempersingkatnya bukanlah usia, melainkan tugas: kondensor yang tidak pernah dibersihkan, titik tugas yang melampaui batas, atau sirkuit oli yang tidak pernah benar.

Bisakah saya menggunakan kompresor AC untuk pendinginan?

Tidak untuk suhu di bawah nol derajat. Rasio tekanan, zat pendingin, oli, dan pendinginan motor semuanya ditentukan untuk tugas pendinginan yang nyaman. Memasangnya ke dalam freezer akan menghasilkan mesin yang bekerja di luar kapasitasnya sejak hari pertama, dan garansi tidak akan bertahan dalam laporan komisioning.