Korzyści płynące z wiedzy na temat jakości czynnika w obiegu chłodniczym
Standardy jakościowe stawiane czynnikom pierwotnym, a także tym, które zostały poddane procesowi regeneracji omówione są w normie AHRI 700. Określa ona zarówno maksymalne zawartości zanieczyszczeń w czynnikach chłodniczych, jak i metodologię ich badań.
Wiedza z otrzymanych wyników analiz pozwala wykryć źródło nieprawidłowości funkcjonowania instalacji. Potwierdzenie wysokiej jakości czynnika chłodniczego wpływa na efektywniejsze chłodzenie, czy też dłuższą żywotność urządzenia . Dzięki znajomości parametrów czynnika z układu serwisant może wpłynąć na zmniejszenie zużycia energii urządzenia, a także podnieść poziom bezpieczeństwa pracy instalacji.
Przekroczenie poszczególnych parametrów czynnika może mieć znaczący wpływ na pracę całej instalacji:
• badanie składu metodą chromatografii gazowej
– wykonuje się w celu wykluczenia podwyższonej zawartości domieszek oraz potwierdzenia odpowiedniej zawartości procentowej poszczególnych komponentów czynnika chłodniczego. Dopuszczalna zawartość domieszek to 0,5% wagowego. Podwyższona ilość domieszek oraz nieodpowiedni skład procentowy czynnika powodują większe zużycie energii oraz nieefektywne działanie instalacji. Zmiana składu może mieć również swoje skutki w pogorszeniu warunków przepływu czynnika wewnątrz wymienników ciepła z uwagi na wzrost lepkości cieczy. Ponadto, zmiana składu wpływa na poślizg temperaturowy, powodując jego zmianę, a co za tym idzie – zmiany w regulacji zaworów rozprężnych.
Rysunek 1. Chromatograf gazowy służący do badania składu oraz zawartości gazów nieskraplających
badanie wilgotności metodą Karla Fischer’a
– dopuszczalna wg normy ilość wilgoci w czynniku chłodniczym to 10 ppm. Zbyt wysoka zawartość wody w czynniku może powodować niedrożność zaworu dławiącego, będącego częścią układu chłodniczego, co z kolei jest przyczyną obniżonej zdolności instalacji do chłodzenia, a więc układ chłodniczy przestaje spełniać swoją rolę. Ponadto, podwyższenie zawartości wilgoci może doprowadzić do blokady pracy urządzenia, awarii sprężarki i skraplacza.
Rysunek 2. Kulometr Karla-Fishera to specjalistyczne urządzenie służące do pomiaru zawartości wilgoci
• badanie kwasowości metodą miareczkowania alkacymetrycznego
– dopuszczalna zawartość kwasów w czynniku chłodniczym to 1 ppm w przeliczeniu na kwas chlorowodorowy (HCl). Podwyższona zawartości kwasów skutkować może uszkodzeniem elementów instalacji.
• badanie zawartości pozostałości stałych i wysokowrzących
– pozostałości wysokowrzące – oleje, pozostałości stałe – metale i inne zanieczyszczenia. Dopuszcza się obecność pozostałości stałych i wysokowrzących na poziomie 0,01% obj. Prawidłowe działanie instalacji chłodniczej zapewniane jest między innymi przez odpowiednią (przystosowaną do wielkości instalacji) ilość czynnika chłodniczego, a zbyt duża zawartość oleju w obiegu uniemożliwia chłodzenie na odpowiednim poziomie.
• badanie obecności chlorków
– czynnik chłodniczy o prawidłowych parametrach nie powinien zawierać chlorków, dlatego badamy nie zawartość chlorków, a ich obecność.
• badanie zawartości gazów nieskraplających
– norma określa zawartość gazów nieskraplających na poziomie 1,5% objętościowego. Podwyższenie zawartości tego parametru może doprowadzić do podniesienia ciśnienia w instalacji, co skutkuje rozregulowaniem zaworów. Ponadto może także prowadzić do zwiększonych ciśnień pracy sprężarki i jej szybszego zużycia.
Właściwości olejów sprężarkowych
Poza znajomością parametrów czynnika chłodniczego, ważny jest także aspekt właściwości olejów sprężarkowych, które również pełnią ważną funkcję w obiegu chłodniczym.
Tak jak w przypadku wiedzy dostarczanej z wyników analiz czynników, stan techniczny oleju pozwala na wykrycie źródła nieprawidłowości w funkcjonowaniu instalacji.
• badanie zawartości wody
– wartość dopuszczalna zależy od przeznaczenia oleju, w przypadku olejów do sprężarek chłodniczych to 100 ppm. Obecność wody w ilościach większych niż dopuszczalna może świadczyć o przedostawaniu się wody do układu olejowego z innych obiegów np. układu chłodzenia wodą.Przekroczenie dopuszczalnej wartości wilgotności powoduje degradację olejów – rozkład oleju przez hydrolizę w przypadku olejów poliestrowych, rozkład dodatków uszlachetniających, powoduje zacieranie się i przyśpieszone zużycie elementów trących oraz korozję metali, w niektórych przypadkach może powodować rozwój mikroorganizmów.
• badanie lepkości kinematycznej
– w trakcie użytkowania oleju w zależności od jego składu chemicznego oraz oddziaływań (termicznych, chemicznych, mechanicznych) może ulegać zarówno zmniejszeniu jak i zwiększeniu. Zwiększona lepkość oleju wskazuje na postępujące procesy utleniania wskutek podwyższonych temperatur lub jest wynikiem dolania oleju o większej lepkości niż znajdujący się w układzie. Zmniejszona lepkość jest najczęściej wynikiem wprowadzenia do oleju rozpuszczalnika, dodania oleju o mniejszej lepkości lub ścinania dodatku polimerowego
• badanie liczby kwasowej
– maksymalna dopuszczalna liczba kwasowa dla oleju sprężarkowego to 0,1 mgKOH/g. Zakwaszenie oleju jest skutkiem utleniania jego mniej odpornych składników, ponadto niektóre oleje zawierają dodatki o charakterze kwasowym, w wyniku rozkładu których następuje zmniejszenie liczby kwasowej, dlatego wartość liczby kwasowej nie powinna ulegać zarówno zwiększeniu jak i zmniejszeniu.
• badanie zawartości pierwiastkowej
– P, B, Zn, Mg, Ca
– są składnikami dodatków, które poprawiają właściwości olejów. Ich zawartość na ogół maleje w trakcie eksploatowania, ze względu na procesy utleniania, rozkładu termicznego, a niekiedy także oddziaływania wody.
– Fe, Cu, Al, Pb, Cr, Sn
– zwiększona zawartość tych metali katalizuje procesy utleniania i termicznego rozkładu składników oleju. Powolne zwiększanie ilości tych metali w oleju świadczy o postępującym procesie zużywania metalowych powierzchni trących.
– Fe, Cu
– zwiększona zawartość może świadczyć również o zachodzeniu procesu korozji i rdzewienia;
– Cu, Sn
– jeżeli zwiększa się zawartość, świadczy to o zużyciu części wykonanej z brązu cynowego (tulejki, panewki);
– Cu, Pb
– jeżeli zwiększa się zawartość, świadczy to o zużyciu części wykonanej z brązu ołowiowego (łożyska, panewki);
– Al
– jeżeli zwiększa się zawartość, świadczy to o zużyciu części wykonanej z duraluminium;
– Si
– obecność krzemu w oleju najczęściej jest spowodowana przedostawaniem się do układu oleju, zanieczyszczeń z zewnątrz w postaci krzemionki (kurz, piasek).
Marta Wiśniewska
Kierownik Laboratorium
