Сервис холодильных систем. Замена R12 на R134a

• Замена R12 на R134a
• Замена R502 на R404A или R507
• Замена R12 на R401A, R409A, R401B. Замена R500 на R401B
• Замена R502 на R402A, R408A, R402B
• Замена R22 на R407C

Основные сведения. При замене (ретрофите) R12 на R134a следует обращать внимание на возможность изменения холодопроизводительности. На рисунке ниже показано изменение начальной холодопроизводительности установки (модель "L'Unite Неrmetiquc"), работавшей на R12 и переведенной на R134a, в зависимости от температуры кипения. Как видно из рисунка, с понижением температуры кипения холодопроизводительность уменьшается. Снижение холодопроизводительности можно предотвратить двумя путями:

• увеличением объема цилиндров компрессора для компенсации падения холодопроизводительности;
• повышением эффективности работы установки с целью восстановления начальной холодопроизводительности или максимального к ней приближения.

Однако может случиться так, что холодопроизводительность системы при работе на новом хладагенте будет выше холодопроизводительности на старом. В этом случае необходимо ограничивать ее величину, для чего существуют различные приемы.

К холодильным системам, заправляемым хладагентом R134a, предъявляют ряд требований.

Зависимость относительной холодопроизводительности Q0отн (по сравнению с R12) при работе на R134a от температуры кипения: 1 - низкое давление кипения; 2 - среднее и высокое давления кипения

1. В действующем компрессоре необходима замена минерального масла на синтетическое полиэфирное. Синтетические масла должны иметь соответствующую вязкость, которая достигается с помощью присадок, и быть стабильными в течение длительного периода времени.

Выбор холодильного масла зависит от нескольких факторов, в том числе от возможности возврата его в компрессор, смазывающей способности, а также от совместимости материалов. Полиэфирные масла выпускают, например, фирмы "Кастрол", "Мобил", "Лабризол", "Хегкель" и др. Рекомендации о том, какое масло следует применять в холодильном оборудовании, следует получать на заводе - изготовителе холодильного оборудования. При работе с полиэфирными маслами необходимо соблюдать особую осторожность в связи с их тенденцией к поглощению влаги, что создает определенную проблему при монтаже и сервисе холодильных установок. Кроме того, они агрессивны по отношению к медным деталям и растворяют медь, которая затем откладывается на других элементах конструкции вследствие образования химических соединений. Снижение степени гидрофильности масел позволит одновременно уменьшить агрессивность их по отношению к меди.

Необходимо сводить к минимуму соприкосновение масел с воздухом; хранить масла следует в герметичном контейнере. Полиэфирные масла не смешиваются с минеральными, поэтому при ретрофите оборудования (работающего на R12 и минеральном масле) с использованием R134a и полиэфирного масла в целях достижения эквивалентной смешиваемости остатки минерального масла должны составлять не более 5 % общего количества смазки, введенной в систему. Это требование делает необходимым включение в процедуру ретрофита многократной промывки системы, чего не приходится делать при использовании сервисных смесей среднего давления и алкилбензольного масла. Допустимое остаточное содержание минерального масла в значительной степени зависит от конструкции системы и условий эксплуатации. Если в холодильном оборудовании наблюдаются признаки низкой теплоотдачи в испарителе или недостаточного возврата масла в компрессор, то может возникнуть необходимость в дальнейшем уменьшении остаточного содержания минерального масла. Серия последовательных промывок с применением сложных эфиров может, как правило, снизить концентрацию минерального масла до низких уровней.

2. Необходимым требованием является герметичность конструкционных элементов холодильной машины из-за повышенной текучести R134a.

До настоящего времени не решен вопрос о том, как предотвратить утечку R134a через стенки гибких шлангов трубопроводов. Покрытие внутренних стенок шлангов пленкой на основе нейлона и эластомера увеличивает их жесткость, что может ухудшить их способность поглощать шумы и вибрации.

Так как R134a более текуч, чем R12, то для установок, работающих на R134a, следует использовать регулирующую аппаратуру с паяными соединениями. Изготовление герметичных холодильных контуров позволяет избежать утечек и благотворно сказывается и на состоянии окружающей среды, и на затратах.

При пайке следует принять меры, чтобы исключить образование оксидов внутри трубопроводов. Для этого во время пайки их продувают азотом. Кроме того, концы труб и другие отверстия должны быть закрыты заглушками вплоть до момента начала монтажа.

3. В теплообменниках воздействие масла на конструкционные материалы, особенно медные, нуждается в экспериментальной проверке.

4. В регуляторы не требуется вносить серьезных изменений, однако определение параметров или настройку следует проводить с учетом возможного изменения расхода.

5. Прокладки из материала, используемого для R12, необходимо заменять. В настоящее время прокладки, пригодные для применения в сочетании с многими хладагентами, изготовляют из полиэтиленовой ткани (EFDM) или хлорсодержащего полиэтилена, который характеризуется высокой стойкостью в среде полимерных масел и альтернативных хладагентов. Достаточно стойким считают также материал на основе полихлорпренов.

6. Адсорбенты, применяемые в фильтрах-осушителях, должны соответствовать выбранному хладагенту. Так, фильтр-осушитель, работающий с R12, не может полностью обеспечить удаление влаги из R134a. У некоторых веществ, появившихся в настоящее время на рынке, способность к поглощению влаги примерно на 10 % ниже, чем у веществ, применяемых в фильтрах-осушителях для R12. В связи с этим их массу необходимо увеличить приблизительно на 20 % или использовать в системе фильтр-осушитель с адсорбентом - молекулярным ситом, рассчитанным на структуру молекулы R134a.

7. При техническом обслуживании контроль полноты заправки для систем с R134a более сложен, чем для системы R12, тем более что возможные утечки R134a нельзя обнаружить с помощью обычных средств, которые реагируют на хлор. Новые течеискатели должны реагировать на фтор, и для достижения уровня, начиная с которого обнаруживаются утечки, их чувствительность должна быть значительно выше чувствительности обычных детекторов.

8. Действующие установки можно заправить хладагентом R134a вместо R12 без демонтажа основных агрегатов (компрессора, конденсатора, испарителя), но с заменой терморегулирующе-го вентиля, давление в котором должно быть рассчитано на использование R134a. Маркировка терморегулирующего вентиля должна однозначно указывать на то, что он предназначен для R134a.

Потери давления в клапане типа EVR6, установленном на трубопроводах для R134a (1) и R12 (2)

9. В небольших герметичных холодильных установках, работающих на R134a, капиллярная трубка должна быть на 10...15% длиннее, чем в случае применения R12. Кроме того, при использовании R134a необходимо правильно рассчитать размеры и некоторых других устройств: электроклапанов, обратных клапанов, регуляторов давления, с учетом новых значений расходов и потерь давления. Потери давления в электроклапане EVR6, предназначенном соответственно для R134a и R12, приведены на рисунке. В то же время подавляющее большинство применяемых регулирующих приборов, например прессостаты, термостаты, а также смотровые стекла, можно использовать и в установках для работы на хладагенте R134a.

10. Перед использованием R134a шкалы манометров должны быть отградуированы под этот хладагент, если холодильная установка работала на другом хладагенте.

Заправочные емкости и принадлежности для слива должны быть новыми и чистыми. Нельзя пользоваться инструментом, у которого был даже незначительный контакт с R12 или минеральным маслом. Гибкие шланги для R134a должны иметь повышенную герметичность. При монтаже и демонтаже специальные разъемные соединения быстрого действия обеспечивают сохранение хладагента в шлангах. Весь инструмент, используемый при техническом обслуживании установок, работающих на R134a и полиэфирных маслах, снабжают соответствующей маркировкой. Эту оснастку и набор принадлежностей рекомендуется использовать только для работы с R134a.

Для поиска утечек в контуре, по которому циркулирует R134a, существует несколько способов. Многие разработчики поставляют электронные течеискатели, которые при выявлении утечки подают звуковой сигнал. В других течеискателях используют ультрафиолетовые лампы. В хладагент добавляют присадку, которая смешивается с полиэфирным маслом. В случае утечки вытекающее из контура масло с присадкой в ультрафиолетовых лучах становится видимым. Ультрафиолетовые лампы течеискателей старого образца для R134a не годятся.

Хотя R134a нетоксичен и безвреден для озонового слоя, целесообразны (по экологическим и экономическим соображениям) его регенерация и повторное использование. В настоящее время изготовляют передвижные агрегаты для извлечения R134a из контуров при их вакуумировании и восстановления хладагента с целью повторного использования. Агрегат содержит встроенный мощный вакуумный насос, обеспечивающий глубокий вакуум.

Перевод холодильной системы, работающей на R12, на хладагент R134a может быть проведен с использованием обычного сервисного оборудования и обычной практики сервисного обслуживания холодильного оборудования.

Для проведения ретрофита необходимо следующее оборудование: рабочие инструкции; средства техники безопасности (перчатки, очки и т. д.); измерительные приборы, размещенные на трубопроводах; термопары; вакуумный насос; течеискатели; весы; узел для сбора хладагента; мерный цилиндр для заправки холодильной системы; контейнер для сбора масла; масло - заменитель; хладагент-заменитель; новый фильтр-осушитель; ТРВ; этикетки с указанием применяемых масла и хладагента.

Далее приведены основные этапы ретрофита холодильных систем при переводе с хладагента R12 на R134a.

Определение рабочих параметров действующей холодильной системы. Определяют и записывают параметры холодильной системы, работающей на R12. В особенности это рекомендуется тем, кто только начинает заниматься ретрофитом оборудования. Данные о давлении и температуре (в испарителе, конденсаторе, дросселирующем устройстве, на всасывании и нагнетании компрессора и т. д.) при различных температурах окружающей среды и в охлаждаемом объеме могут оказаться полезными для оптимизации работы холодильной системы после перевода на хладагент R134a.

Замена в холодильной системе минерального или алкилбензольного масла на полиэфирное. В большинстве холодильных систем, работающих на R12, используется минеральное или алкилбензольное масло. Эти масла не смешиваются с R134a и должны быть заменены на полиэфирное. При замене минерального или алкилбензольного масла в системе оставляют хладагент R12. В системах с небольшими герметичными компрессорами, где нет отверстия для слива масла, для извлечения масла из компрессора может потребоваться его демонтаж. В подобных случаях масло можно слить с линии всасывания компрессора. В большинстве небольших систем таким образом удается удалить до 90...95 % масла. Если система включает маслоотделитель, то все находящееся в нем масло сливают.

После этого измеряют количество собранного масла (не менее 50 %) и сравнивают его со значением, приведенным в спецификации на оборудование, чтобы убедиться, что основная часть масла слита из компрессора. Записывают, сколько масла удалено из системы. Затем заправляют компрессор полиэфирным маслом в необходимом количестве, равном количеству масла, удаленному на предыдущем этапе. Если отсутствуют какие-либо дополнительные рекомендации завода-изготовителя, используют полиэфирное масло с той же вязкостью, что и у минерального или алкилбензольного масла (в холодильном оборудовании с R12, работающем в интервале умеренных температур, типичной вязкостью является 32*10^-6м²/с). Чтобы добиться смешиваемости, эквивалентной смешиваемости R12 с минеральным или алкилбензольным маслом, остаток минерального или алкилбензольного масла должен составлять не более 5 % общего количества масла, применяемого в оборудовании (1 % по рекомендации фирмы "Danfoss"). Такой остаточный уровень достигается путем многократной промывки полиэфирным маслом; при этом может потребоваться до трех промывок.

Промывка холодильной системы предусматривает:

• слив масла из системы по технологии, описанной выше;
  выбор полиэфирного масла, вязкость которого должна быть равна вязкости минерального или алкилбензольного масла, слитого из системы;
• заправку системы полиэфирным маслом в количестве, равном удаленному минеральному или алкилбензольному маслу;
• включение системы в работу с R12 для тщательного перемешивания полиэфирного и минерального масел. Система должна проработать более 24 ч.

Все перечисленные этапы повторяют еще два раза. При последней промывке заменяют R12 на R134a. На этом же этапе устанавливают на место компрессор, если он был снят с холодильного агрегата для слива масла.

Удаление хладагента R12 из холодильной системы и его утилизация. R12 удаляют из системы и собирают в баллон для сбора хладагента. Существуют различные варианты устройств, позволяющих провести эту процедуру и создать необходимый вакуум в системе (34...67кПа). На этом этапе взвешивают удаленный хладагент (в особенности если неизвестно количество хладагента, которое рекомендуется заправить в систему). Начальную зарядку сервисной смеси определяют, исходя из количества R12, удаленного из системы. Остаточное содержание R12 в контуре не должно превышать 0,02 %.

Замена фильтра-осушителя и ТРВ. Замена фильтра-осушителя при ретрофите представляет собой обычную процедуру, которую проводят в процессе технического обслуживания холодильной системы. Выбирают фильтр-осушитель с адсорбентом, совместимым с хладагентом R134a (например, типа ХН-9 или ХН-7 фирмы UOP).

ТРВ должен иметь маркировку, отражающую возможность работы на R134a; давление должно быть рассчитано на использование R134a.

Вакуумирование холодильной системы и проверка ее на герметичность. Чтобы удалить воздух и другие неконденсирующиеся газы, систему вакуумируют до давления 0,14 кПа и убеждаются в отсутствии утечек в системе. Наилучшего результата можно добиться, используя двухступенчатый вакуумный насос, совместимый с хладагентом R134a. Запрещается применять насосы, которые раньше служили для вакуумирования контуров с хлорсодержащими хладагентами или поочередно использовались для работы с различными хладагентами.

Заправка холодильной системы хладагентом R134a. Систему заправляют хладагентом R134a в газообразном или жидком состоянии из баллона. Баллоны с R134a многократного пользования оборудованы погружными трубками. Это создает условия для извлечения жидкости из баллона, находящегося в вертикальном положении. Одноразовые баллоны (13,6кг) не оснащены погружными трубками.

Масса R134a, требуемая для зарядки холодильной системы, меньше, чем у R12. Оптимальная загрузка зависит от условий эксплуатации, размеров испарителя, конденсатора и ресивера, а также от длины соединительных труб в системе. Для большинства типов оборудования оптимальное количество хладагента составляет 75...90 % первоначальной зарядки R12, которую осуществил производитель оборудования.

Заправку системы проводят в несколько этапов. На первом этапе рекомендуется ввести R134a в количестве около 75 % первоначальной зарядки R12. Вначале хладагент R134a вводят на линии нагнетания (при этом компрессор не работает); после выравнивания давления в системе и в баллоне заправляют систему остальной частью хладагента через линию всасывания компрессора (при этом компрессор работает). Жидкий хладагент никогда не должен поступать через линию всасывания компрессора из-за опасности гидравлического удара в компрессоре. При необходимости заправки хладагента через линию всасывания компрессора можно воспользоваться дросселирующим вентилем, чтобы до поступления в систему жидкость обязательно превращалась в пар.

Пуск холодильной системы, регулирование дозы заправки хладагента и (или) регулирующих устройств для обеспечения заданного режима работы. Проводят пуск системы. После стабилизации записывают значения рабочих параметров. Если значения рабочих параметров свидетельствуют о том, что оборудование недозаря-жено, добавляют R134a небольшими порциями (3...5 % первоначальной зарядки), пока рабочие параметры не достигнут желаемых значений. Для сравнения давлений и температур на линии насыщения при работе на R134a и R12 можно воспользоваться таблице. В целом давление всасывания при работе на R134a будет на 7...12 кПа ниже, чем при работе на R12. При работе на R134a (по сравнению с R12) будут наблюдаться более высокое давление и более низкая температура нагнетания. Типичный рост давления нагнетания составит 103...172 кПа, а типичное падение температуры нагнетания составит 0...5,6 ^oС.

Контролировать количество заправленного хладагента можно также через уровнемеры (смотровые стекла), установленные на жидкостной линии, однако одновременно следует определять рабочие параметры системы (сила тока, потребляемого электродвигателем компрессора, степень перегрева и т.д.). Попытка заправить систему до уровня, при котором смотровое стекло окажется полностью залитым хладагентом, может привести к перегрузке системы.

Маркировка холодильной системы. После ретрофита маркируют систему, для того чтобы в последующем для сервиса использовались те же самые хладагенты и масла. Это необходимо сделать во избежание в дальнейшем смешивания различных хладагентов. Такие смеси могут иметь непредсказуемые термодинамические характеристики, что приведет к уменьшению холодопроизводительности и падению эффективности работы системы.