Die Hauptgründe für eine Überhitzung der Kompressorablufttemperatur sind: hohe Rücklufttemperatur, große Heizleistung des Motors, hohes Kompressionsverhältnis, hoher Kondensationsdruck und falsche Kältemittelauswahl.
1. Rücklufttemperatur
Die Rücklufttemperatur ist relativ zur Verdampfungstemperatur. Um einen Flüssigkeitsrückfluss zu verhindern, benötigen Rückluftleitungen in der Regel eine Rückluftüberhitzung von 20 °C. Bei unzureichender Isolierung der Rückluftleitung liegt die Überhitzung deutlich über 20 °C.
Je höher die Rücklufttemperatur, desto höher sind die Ansaug- und Abgastemperaturen des Zylinders. Mit jedem Anstieg der Rücklufttemperatur um 1 °C steigt auch die Abgastemperatur.
2. Motorerwärmung
Bei Rückluftkühlkompressoren wird der Kältemitteldampf beim Durchströmen des Motorraums durch den Motor erwärmt und die Zylinderansaugtemperatur wieder erhöht.
Die vom Motor erzeugte Wärme wird durch Leistung und Wirkungsgrad beeinflusst, während der Stromverbrauch eng mit Hubraum, volumetrischer Effizienz, Arbeitsbedingungen, Reibungswiderstand usw. zusammenhängt.
Bei halbhermetischen Kompressoren mit Rückluftkühlung liegt der Temperaturanstieg des Kältemittels im Motorraum zwischen 15 °C und 45 °C. Bei luftgekühlten Kompressoren durchläuft das Kühlsystem keine Wicklungen, daher gibt es kein Problem der Motorerwärmung.
3. Das Kompressionsverhältnis ist zu hoch
Die Abgastemperatur wird stark vom Verdichtungsverhältnis beeinflusst. Je höher das Verdichtungsverhältnis, desto höher die Abgastemperatur. Eine Verringerung des Verdichtungsverhältnisses kann die Abgastemperatur deutlich senken, indem der Ansaugdruck erhöht und der Abgasdruck gesenkt wird.
Der Saugdruck wird durch den Verdampfungsdruck und den Saugleitungswiderstand bestimmt. Durch Erhöhen der Verdampfungstemperatur kann der Saugdruck effektiv erhöht, das Kompressionsverhältnis schnell verringert und dadurch die Abgastemperatur gesenkt werden.
Die Praxis zeigt, dass die Reduzierung der Abgastemperatur durch Erhöhung des Saugdrucks einfacher und effektiver ist als andere Methoden.
Der Hauptgrund für einen zu hohen Abgasdruck ist ein zu hoher Kondensationsdruck. Unzureichende Kühlfläche des Kondensators, Kalkablagerungen, unzureichende Kühlluft- oder Wassermenge, zu hohe Kühlwasser- oder Lufttemperatur usw. können zu einem zu hohen Kondensationsdruck führen. Es ist sehr wichtig, die richtige Kondensationsfläche auszuwählen und einen ausreichenden Kühlmittelfluss aufrechtzuerhalten.
Hochtemperatur- und Klimakompressoren sind für den Betrieb mit niedrigem Verdichtungsverhältnis ausgelegt. Nach dem Einsatz zur Kühlung steigt das Verdichtungsverhältnis exponentiell an, die Abgastemperatur ist sehr hoch, und die Kühlung kann nicht mithalten, was zu Überhitzung führt. Vermeiden Sie daher eine Nutzung des Kompressors über seinen zulässigen Bereich hinaus und betreiben Sie ihn unterhalb des minimal möglichen Verdichtungsverhältnisses. In einigen kryogenen Systemen ist Überhitzung die Hauptursache für Kompressorausfälle.
4. Anti-Expansion und Gasmischung
Nach Beginn des Saughubs entspannt sich das im Zylinderspalt eingeschlossene Hochdruckgas. Nach der Entspannung erreicht der Gasdruck wieder den Saugdruck, und die zur Komprimierung dieses Gasanteils aufgewendete Energie geht bei der Entspannung verloren. Je kleiner der Spalt, desto geringer ist einerseits der durch die Antiexpansion verursachte Stromverbrauch und desto größer ist andererseits das Saugvolumen, wodurch sich die Energieeffizienz des Kompressors deutlich erhöht.
Während des Entspannungsprozesses kommt das Gas mit den Hochtemperaturoberflächen der Ventilplatte, des Kolbenoberteils und des Zylinderoberteils in Kontakt, um Wärme aufzunehmen, sodass die Gastemperatur am Ende der Entspannung nicht auf die Saugtemperatur abfällt.
Nach Abschluss der Antiexpansion beginnt der Inhalationsprozess. Nachdem das Gas in die Flasche gelangt ist, vermischt es sich einerseits mit dem Antiexpansionsgas und die Temperatur steigt; andererseits absorbiert das Mischgas Wärme von der Wandoberfläche und erwärmt sich. Daher ist die Gastemperatur zu Beginn des Kompressionsprozesses höher als die Ansaugtemperatur. Da der Deexpansions- und der Ansaugprozess jedoch sehr kurz sind, ist der tatsächliche Temperaturanstieg sehr begrenzt und beträgt in der Regel weniger als 5 °C.
Die Antiexpansion wird durch das Zylinderspiel verursacht und stellt einen unvermeidbaren Mangel herkömmlicher Kolbenkompressoren dar. Wenn das Gas in der Entlüftungsöffnung der Ventilplatte nicht abgelassen werden kann, kommt es zu einer umgekehrten Expansion.
5. Kompressionstemperaturanstieg und Kältemitteltyp
Verschiedene Kältemittel haben unterschiedliche thermophysikalische Eigenschaften und die Abgastemperatur steigt nach dem gleichen Kompressionsprozess unterschiedlich an. Daher sollten für unterschiedliche Kühltemperaturen unterschiedliche Kältemittel ausgewählt werden.
6. Schlussfolgerungen und Vorschläge
Wenn der Kompressor im normalen Betriebsbereich arbeitet, sollten keine Überhitzungserscheinungen wie hohe Motortemperaturen oder hohe Abgasdampftemperaturen auftreten. Eine Überhitzung des Kompressors ist ein wichtiges Fehlersignal und weist auf ein schwerwiegendes Problem im Kühlsystem oder auf unsachgemäße Verwendung und Wartung des Kompressors hin.
Liegt die Ursache für die Überhitzung des Kompressors im Kühlsystem, kann das Problem nur durch eine Verbesserung der Konstruktion und Wartung des Kühlsystems gelöst werden. Der Austausch eines neuen Kompressors kann das Überhitzungsproblem nicht grundsätzlich beheben.
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Veröffentlichungszeit: 13. März 2024