Пример диагностики компрессора при проведении технического аудита на предприятии пищевой промышленности.

Целью проведения технического аудита было определение причин повышенной температуры нагнетания винтового компрессора. Компрессор входит в состав холодильной установки для охлаждения жидкости (чиллера), состоящей из двух независимых контуров хладагента. В данной холодильной установке только у компрессора контура 1 была высокая температура нагнетания, в то время как компрессор контура 2 работал нормально. В чиллере применяется хладагент R404A. Оба компрессора работали в данной установке менее 1 года и были изготовлены на заводе известного европейского производителя.

Для определения причины неисправности необходимо оценить возможные факторы, приводящие к ней.

В данном случае возможные причины следующие:

1.       Работа компрессора при низкой производительности

2.       Всасывание компрессором влажных паров с порциями жидкого хладагента

3.       Внутреннее перетечки газа из области высокого давления в область низкого в нагнетательной части компрессора

4.       Наличие неконденсирующихся газов, например, воздуха

5.       Не работает впрыск жидкого хладагента, предназначенный для охлаждения

6.       Недопустимо высокий перепад рабочих давлений – низкое давление всасывание и/или высокое давление нагнетания

7.       Недопустимо высокий перегрев всасываемых паров до входа в компрессор.

8.       Высокий перегрев всасываемых паров из-за недопустимых параметров электропитания (напряжение, частота питающей сети)

9.       Высокий перегрев всасываемых паров на обмотках электродвигателя из-за недопустимого режима его работы: слишком частые включения и/или малое время работы после пуска.

В состав чиллера входит механический терморегулирующий вентиль (ТРВ) с установленным перед ним соленоидным вентилем. Компрессор отключается при достижении температуры хладоносителя величины минус 7°С.

 Первоначально информация об алгоритме управления отсутствовала.

Результаты тепловизионной съемке приведены на рис. 1.

Рис. 1. Тепловизионная съемка компрессоров: (а) – нормальная работа, компрессор контура 2; (б) повышенная температура нагнетания, компрессор контура 1.

Рис. 2. Результаты регистрации параметров работы компрессора контура 2.

Для компрессора контура 2 регистрация параметров электросети производилась несколько раз.

Из анализа рис. 2 видно, что фактическое количество пусков компрессора не превышало 4 в час.

Рис. 3. Результаты регистрации параметров работы компрессора контура 1

В данном случае фактическое количество пусков в час превышало 4.

Анализ рабочих параметров произведем на основании средних, максимальных и минимальных значений рассматриваемых величин. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение параметров работы компрессоров контура 1 и 2

 Также были произведены измерения тока непосредственно после пуска компрессора в работу – значения данного параметра для компрессора контура 1 соответствовали работе при 50% производительности значительно чаще, чем для компрессора контура 2, что наряду с временем стоянки компрессора равным 4 мин (рекомендация производителя – 5 минут) свидетельствует о том, что золотник компрессора не успевал переместиться в положение, соответствующее 25% производительности (положение при пуске компрессора) и компрессор запускался с дополнительной нагрузкой на электродвигатель. Также нагрузку на электродвигатель была повышена из-за более высокого давления всасывания (максимальные значения).

Испытания системы на наличие неконденсирующихся примесей показали, что в контуре было незначительное количество последних.

Измерение сопротивлений обмоток электродвигателя не показали значительных отклонений от допускаемых значений данных параметров.

В результате проведенной вибродиагностики (рис. 4) состояние подшипниковых групп определено как «пригодное для дальнейшей эксплуатации без ограничения сроков».

Рис. 4. Виброанализ компрессоров: (а) – компрессор контура 1; (б) - компрессор контура 2.

На основании данных измерений рис.2 и рис. 3 становится понятно, что реализованный алгоритм не обеспечивал откачивание хладагента из испарителя перед остановкой компрессора, что также повышало нагрузку на электродвигатель и увеличивало риск попадания жидкого хладагента на всасывание в компрессор.

Таким образом, основной причиной повышенной температуры нагнетания являлась неверная настройка параметров системы автоматического управления – минимальное установленное время стоянки компрессора не обеспечивало разгрузки компрессора перед пуском, большое количество пусков компрессора и отсутствие откачки хладагента из испарителя перед остановкой повышало нагрузку на электродвигатель, также повышался риск попадания жидкого хладагента на всасывание в компрессор.

Можно ли исправить ситуацию путем коррекции настроек системы управления?

К сожалению, в данном случае длительная работа в указанных условиях привела к возникновению неисправности самого компрессора – более высокое значение активной потребляемой мощности свидетельствует о том, что к мощности, требуемой для сжатия хладагента, компенсации сил трения и др. показателей, присущих компрессору при нормальной работе, добавилась мощность, необходимая для компенсации  дополнительных сил, возникших из-за износа механизма компрессора. На рис. 1 видно, что поле температур маслоотделителя компрессора равномерное, в то время как у нормально работающего компрессора контура 2 в поле температур выделяются зоны с более высокими и более низкими температурами, связанными с особенностью конструкции компрессоров данного типа.

Целесообразность проведения ремонта можно будет оценить только после дефектации компрессора.

Проведение технического аудита требует наличия оборудования, позволяющего производить регистрацию параметров работы в реальном времени, а также специфического опыта выявления неисправностей. Своевременный технический аудит позволяет избежать дорогостоящего ремонта оборудования и снизить потери продукции.