Вентилятор конденсатора

Содержание

1. Определение

2. Функциональный принцип работы вентилятора в воздушном конденсаторе

3. Типы осевых вентиляторов для конденсаторов

4. Принцип работы автоматики вентиляторов конденсатора

4.1. Дифференциальные реле включения вентиляторов

4.2. Частотные реле регулировки оборотов двигателя вентиляторов

5. Условия эксплуатации вентиляторов конденсатора

6. Причины неисправностей вентилятора конденсатора и методы их устранения

1. Определение

Вентилятор конденсатора представляет собой электрическое устройство с лопастным колесом, которое, путём вращения лопастей, посредством создания протока воздуха через трубки и ламели воздушного конденсатора чиллера (холодильного агрегата), поддерживает его (конденсатора) охлаждение, с целью интенсификации процесса конденсации хладагента (преобразования пара хладагента в жидкостную фазу). Лопасти крепятся под углом, относительно оси, за счет чего они захватывают воздух при вращении. Направление движения воздуха — параллельно оси вращения. Вентилятор, прокачивая окружающий воздух через конденсатор, передает воздуху теплоту с поверхности трубок и ламелей конденсатора, которая в свою очередь, была им передана от нагнетаемого компрессором хладагента, через теплообменную поверхность. Преимущественно, вентиляторы изготавливают из стали и прочих сплавов, однако, в последнее время начали появляться вентиляторы с рабочими элементами (ось, лопасти) из композитных материалов, что способствует снижению их массы, вибрации и шума.

2. Функциональный принцип работы вентилятора в воздушном конденсаторе

Вентилятор создает небольшое воздушное разряжение между пространством над теплообменной поверхностью и корпусом конденсатора (плоскостью, к которой закреплен вентилятор). За счет разряжения, воздух прокачивается с обратной стороны теплообменной поверхности через ряды трубок в сторону решетки вентилятора и выбрасывается в окружающую среду. Именно за счет равномерного разряжения внутри корпуса конденсатора — над теплообменной поверхностью, происходит равномерный обдув всей теплообменной поверхности. Если бы теплообменная поверхность не была помещена в корпус, то вентилятор обдумал бы только ту поверхность теплообмена, которая находится под радиусом вентилятора с небольшим разбросом. Это можно продемонстрировать, поменяв направление вращения двигателя, таким образом чтобы вентилятор всасывал воздух от решетки и выдувал в сторону блока трубок и ламелей, мы увидим, что давление конденсации вырастет, вследствие ухудшения теплообмена, так как воздух будет снимать теплоту с меньшей теплообменной поверхности. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем лучше теплообмен, тем меньше воздуха необходимо прокачивать через теплообменную поверхность конденсатора и наоборот, чем выше температура воздуха, тем больший объемный расход вентиляторов нужен.

3. Типы осевых вентиляторов для конденсаторов

Существует широкий унифицированный типоразмерный ряд осевых конденсаторных вентиляторов, которые подходят для различных конденсаторов по диаметру и типу диффузора. Наиболее распространенные диаметры вентиляторов от 250 мм до 910 мм. Бывают диффузоры с раструбами и без них. Вентиляторы с диаметрами 350мм - 630мм, как правило, предназначены для диффузоров с раструбами и имеют загнутую решетку (под 90градусов), которая, как бы, огибает раструб диффузора. Вентиляторы с диаметрами 250 мм и 700мм — 910 мм, как правило, предназначены для диффузоров без раструбов и имеют почти прямую решетку, без существенных загибов, вровень с поверхностью корпуса конденсатора. Существуют различные модификации и формы лопастей. Существуют десятки типов и форм лопастей для различных целей, например, для увеличения производительности, снижения уровня шума и др., ниже примеры некоторых модификаций лопастей.

4. Принцип работы автоматики вентиляторов конденсатора

Вентилятор, с помощью реле, включается / выключается (снижает / повышает число оборотов), поддерживая заданное — оптимальное давление конденсации в области высокого давления.  

4.1. Дифференциальные реле включения вентиляторов

При использовании дифференциальных реле давления (on/off), вентилятор включается на максимальные обороты двигателя, далее, при снижении давления конденсации на заданный дифференциал (обычно 2 бара) — реле выключает (обесточивает) вентилятор. Далее, компрессор нагнетает горячий газ в конденсатор и поднимает температуру и давление конденсации, до давления срабатывания дифференциального реле (в зависимости от применяемого хладагента — 13 — 25 бар) – реле подает электропитание на двигатель вентилятора. Поток воздуха от вращения лопастей снова снимает теплоту с теплообменной поверхности до давления включения минус дифференциал.

Пример: давление конденсации 17 бар => запуск вентилятора => снижение давления конденсации до 15 бар => выключение вентилятора. Такая цикличность продолжается в течении всего времени работы промышленного водоохладителя. Число пусков/остановок вентилятора(ов) может приблизительно варьироваться от 1 до 12 раз в минуту. Если вентиляторов несколько, то на каждый вентилятор устанавливается свое реле давления. Настраиваются реле ступенчато, т.е. включение реле через промежутки давления. Пример: 15 бар => 17 бар => 19 бар => 21 бар => 23 бар. Выключение по дифференциалу каждого реле (2 бара). Ключевой смысл в настройке реле на включение/выключение вентиляторов на разное давление (на повышение) состоит в том, чтобы соответствовать колебаниям температуры окружающей среды. Если настроить реле вентиляторов одинаково, то, при низкой температуре окружающего воздуха (например, зимой), они будут единомоментно включаться и избыточно снижать давление конденсации, даже при выключении реле, единовременный мощный поток воздуха через ламели снизит давления существенно больше (в разы) настройки дифференциала реле. Производители чиллеров рассчитывают установки для работы при широком диапазоне температур окружающего воздуха, но при этом давление конденсации должно быть стабильным и не выходить за рамки рабочих (расчетных) значений для этого и необходимо ступенчатое включение вентиляторов. Тогда мощность холодильного компрессора всегда иметь требуемую холодопроизводительность, при существенных колебаниях окружающее воздуха, для промышленных чиллеров диапазон температур окружающей среды в среднем равен от -35°C до +40°C, т.е., при правильном подборе комплектующих чиллера и грамотной настройке автоматики, диапазон работы в среднем равен 75К и это не предел.

 При нештатной остановке (поломке) вентиляторов конденсатора, давление в системе поднимется до аварийной отметки (в среднем 26 — 28 бар) и чиллер остановится по аварии высокого давления.

 Если часть вентиляторов не функционирует, а часть работает в штатном режиме, то даже в летний (жаркий) период, авария высокого давления может не произойти, однако, чиллер будет работать некорректно, а именно — будут проявляться признаки слабого конденсатора. Например, высокое давление конденсации фреона, при небольшом переохлаждении фреона. Давление кипения  увеличено, при  нормальном перегреве фреона (или немного сниженном), иногда может сопровождаться пульсациями, как при слабом испарителе.

В бытовых и небольших торговых агрегатах, вентилятор включается одновременно с компрессором и выключается также вместе компрессором. В системах, работающих в узком диапазоне температур окружающей среды, не требуется реле давления, так как оборудование побирается  и заправляется хладагентом таким образом, чтобы при постоянном вращении вентилятора конденсатора и включенном компрессоре – конденсация была всегда в рабочем диапазоне.

4.2. Частотные реле регулировки оборотов двигателя вентиляторов

Помимо дифференциальных реле для ступенчатого регулирования давления конденсации, широко применяют частотные реле плавной регулировки оборотов вращения вентилятора. Данные реле, согласно настройке давления увеличивают или уменьшают число оборотов двигателя, следовательно и лопастей вентилятора, таем самым изменяя воздушный поток и теплообмен. Температура на улице, как правило, меняется плавно, то и регулятор держит число оборотов на примерно одном уровне, следуя небольшим колебаниям температуры воздуха. При подборе воздушного конденсатора с большим запасом теплообменной поверхности и применением частотных регуляторов можно существенно снизить уровень шума чиллера, а именно, один вентилятор, включенный на максимальные обороты, производит в разы больше шума, нежели 2 — 3 вентилятора работающие на низких оборотах (30 — 50 % от максимальных). Таким образом, увеличивая теплообменную поверхность и снижая проток воздуха мы получаем требуемое давление конденсации, при значительно меньшем уровне шума. Это один весомых из плюсов применения частотных регуляторов вращения вентиляторов. В холодный же период, даже подобранный по номиналу или “впритык” конденсатор будет производить мало шума, так как требуется небольшой проток холодного воздуха через конденсатор для хорошего уровня теплообмена и вентиляторы на частотных регуляторах будут медленно вращаться. Тогда как дифференциальное реле будет в любом случае, включать вентилятор на полные обороты, только реже, чем при жаре — шум будет возникать периодический, но сильный.

5. Условия эксплуатации вентиляторов конденсатора

Вентиляторы конденсатора рассчитаны для работы в широком диапазоне климатических условий, так как воздушные конденсаторы, в основном монтируются под открытым небом. Температурный диапазон, в среднем, равен от -35°C до +40°C. Температурный диапазон эксплуатации должен соответствовать усреднённому климатическому максимуму и минимуму в месте монтажа, при этом, абсолютными значениями можно пренебречь, так как в некоторых регионах они таковы, что соблюсти их практически невозможно и такие показатели бывали 1 раз за все время наблюдений.  Степень защиты должна быть не ниже IP 54.

 Крепятся вентиляторы к корпусу конденсатора, посредством болтов. Так как вентиляторы являются вибрационными элементами, следовательно все крепежные болты должны обязательно быть снабжены гроверами.

6. Причины неисправностей вентилятора конденсатора и методы их устранения

Если вентилятор перестал работать в штатном режиме, то для начала стоит проверить несколько простых пунктов возможных причин.

1. Возможная причина: проверьте автоматический выключатель (автомат перегрузки по току). Он может выйти из строя.

Метод проверки: возьмите мультиметр и клещами, на включенном вентиляторе померьте токи. Если токи в пределах (или незначительно превышают) номинал автомата, а автомат, при этом все равно выключается спустя непродолжительное время, то причина в автомате.

Решение: замена автомата на исправный, аналогичного номинала.

2. Возможная причина: повышены токи — выбит защитный автомат, вследствие заклинивания ротора вентилятора.

Метод проверки: проверьте не заклинило ли лопасти вентилятора. Причиной этому могут стать обмерзание, попадание палок (толстых веток), механическая деформация защитой решетки вентилятора, изношенный или бракованный подшипник. Износиться подшипник может из — за ряда причин, основная причина — некорректная балансировка грузиками на заводе или срыв балансировочного грузика вследствие его плохого крепления или механически, при монтаже и возникшая в этой связи повышенная вибрация. Также может иметь место быть плохая смазка – выработана, при длительной эксплуатации или ее отсутствие (брак).

Решение: устранение причины заклинивания или замена вентилятора. Менять подшипники вне производственных условий крайне не рекомендуется (сбивается заводская центровка — вероятная сильная вибрация). Балансировать, не имея специального стенда — также не рекомендуется. Смазывать уже разрушающейся механизм – нецелесообразно.

3. Возможная причина: проверьте работоспособность реле дифференциального реле давления или частотного реле, отвечающих за запуск вентилятора.

Метод проверки: возьмите мультиметр и померьте напряжение на выходе из реле. Если на реле приходит напряжения, но на выходном контакте, при замыкании реле, который идет далее к вентилятору напряжение отсутствует, при фактическом давлении срабатывания реле — включении вентилятора, то неисправно реле.

Решение: в реле может быть несколько элементов, которые могут сломаться – сильфон, контактная группа, настроечные элементы. В любом случае реле подлежит замене. Так как реле трудно чинить вне заводских условий, при этом оно не столь дорогое и рисковать не стоит, а просто поменять на новое. Если вентилятор один или мощность конденсатора подразумевает работу обоих сразу (напр., в жару), то в качестве временной меры следует замкнуть входящий и выходящий контакты реле, чтобы вентилятор все время был включен, пока запущен компрессор (присутствует электропитание на лини управления чиллера). С реле плавного запуска — аналогично, временно замыкаем контакт (только полные обороты), далее, меняем реле.

4. Возможная причина: срабатывание встроенной тепловой защиты вентилятора.

Метод проверки: обесточить вентилятор, далее, вскрыть клеммную коробку вентилятора, далее, с помощью мультиметра прозвонить контакты тепловой защиты.

Решение: если есть разрыв, то следует подождать пока остынет двигатель и тепловая защита будет снова прозваниваться, далее, включить вентилятор заново, это может оказаться разовым явлением (углубляться в детали не станем) и вентилятор продолжит исправную работу. Понаблюдать, если тепловая защита сработает вновь, при этом время работы небольшое (мнее суток) и окружающая среда в пределах нормы эксплуатации вентилятора (как правило, до 45°C — 50°C). Вероятно, по некой причине (напр., брак, резкий перекос фаз в сети и др.) сгорела часть обмоток двигателя, оставшиеся быстро перегреваются. Вентилятор подлежит замене.

5. Возможная причина: сгорание обмоток двигателя, вследствие превышения эксплуатационной температуры окружающей среды выше максимально допустимой. Или сильный перекос напряжения в электросети, что привело к оплавлению и сгоранию.

Метод проверки: по термометру проконтролировать температуру воздуха, всасываемого вентилятором. Проверить настройку РНПП (монитор контроля напряжения). С помощью мультиметра прозвоните фазы между собой. (Если прозваниваются, то присуствует межфазноеили короткое замыкание — двигатель вентилятора сгорел)

Решение: Вентилятор подлежит замене. Снизить температуру в месте эксплуатации до номинальной или максимально допустимой или переместить конденсатор в другое место (напр., в тень). Проверить настройки РНПП, рекомендуемый перекос напряжения между фазами смотрите в паспорте к чиллеру, но как правило не более 20%. При необходмости, проверьте исправность РНПП, в случае неисправности — замените.

6. Возможная причина: неисправный контактор. Если ток на вентилятор подается не непосредственно с реле, но на контактор, а с контактора уже на вентилятор (часто для вентиляторов 380В).

Метод проверки: проверить мультиметром - если ток на катушку контактора приходит с реле, а контактор не замыкается, то фаза с контактора уходить не будет. Также контактор может замыкаться, но фазы не уходят с него или может не проходить только одна из фаз, поэтому прозвонить следует все три фазы. Прозванивать следует, при выключенном автомате вентилятора.

Решение: замена контактора.