شناخت قسمت های اساسی و اجزای چیلر تراکمی

 

1-1 تعریف چیلر
    چیلرها وظیفه خنک کردن آب مورد نیاز سیستم های مختلف سرمایشی را به عهده دارند. آبی که توسط چیلرها خنک می شود در فن کویل ها و کویل های آب سرد هواساز ها مورد استفاده قرار می گیرد. چیلر ها در صنایع مختلف نیز کاربرد وسیعی دارند و در هر چرخه صنعتی که نیاز به پایین آوردن دمای آب باشد از چیلرها استفاده می گردد.
چیلر در تقسیم بندی صنعت تبرید در گروه تهویه مطبوع برای رفاه و آسایش انسانها و در تهویه صنعتی برای سرد سازی دستگاه های صنعتی و کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه صنعت تبرید یکی از بزرگترین رشته های صنایع را تشکیل می دهد.آب پس از سرد شدن در چیلر به کمک لوله های رابط به دستگاه های تهویه مطبوع مانند فن کویل و هواساز هدایت شده و پس از جذب گرمای محیط به چیلر باز می گردد و این گردش دائما تکرار می شود.
نوع چیلرهایی که مورد بحث است چیلرهای آبی می باشد. در این نوع چیلر آب به عنوان سیال خنک شونده در اواپراتور و سیال خنک کننده در کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد.
2-1 انواع چیلر
در صنعت تهویه مطبوع و تبرید کشور ایران چهار نوع چیلر تولید و مورد استفاده قرار می گیرد که عبارت اند از:
1- چیلر های نوع کمپرسور رفت و برگشتی (ضربه ای)
2- چیلرهای نوع کمپرسور حلزونی (اسکرال)
3- چیلرهای نوع کمپرسور دورانی پیچی (اسکرو)
4- چیلرهای نوع جذبی (آبزوربشن)
3-1 ماده مبرد
   در کلیه سیستم های سرد کننده تراکمی از وجود یک ماده مبرد (ماده سرماساز) در یک مدار بسته (سیکل) و نفوذ ناپذیر استفاده می شود. در این سیستم ها عمل سرد کردن به طور پیوسته و متوالی انجام می گیرد. ماده مبرد در یک قسمت از سیکل تراکمی حرارت محیط خود را جذب کرده (اواپراتور) و در قسمت دیگر، آن را دفع می کند(کندانسور).
به طور کلی یک ماده مبرد بایستی نیاز های زیر را تامین نماید:
1- در درجات دمای عادی کارکرد دستگاه به سادگی قادر به جذب و دفع حرارت باشد.
2- به منظور تولید سرمای مداوم با رعایت مسئله اقتصادی،این ماده سال ها باید پایدار بوده و دوام داشته باشد.
3- در صورت نشت ماده مبرد به بیرون از سیستم تبرید، نباید خطر صدمات جانی،آتش سوزی یا آسیب به لوازم دیگر وجود داشته باشد.
1-3-1-انواع مبرد ها
در صنعت تبرید تعداد زیادی مواد مبرد وجود دارد که تنها تعداد بیشتری از آنها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
به طور کلی مواد مبرد به شکل زیر طبقه بندی شده اند:
  • کلروفلوروکربن (CFC): این مبردها حاوی کلر هستند و به دلیل آثار مخربی که روی محیط زیست دارند از دهه 90 دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند مانند مبردهای R-11 وR-12 وR-115
  • هیدروکلروفلورکربن(HCFC): مبردهای HCFC به عنوان جایگزین های موقت مبردهای CFC تا سال 2030 در نظر گرفته شده اند. این مواد در مقایسه با مبرد های CFC دارای مقدار کلر کمتری هستند. یعنی اثر تخریب آنها روی لایه ازن کمتر است. مبرد های R-22 وR-123 و R-124 از جمله HCFC  هستند.
  • هیدروفلوروکربن ها(HFC) : این مبردها به دلیل عدم وجود کلر هیچ صدمه ای از انتشار آنها به لایه ازن وارد نمی شود.
در جدول زیر مبرد های جدید که جایگزین مبرد های مخرب لایه ازن شده است نشان داده شده است:
کاربرد
جایگزین
نام مبرد قدیمی
یخچال های خانگی و تجاری-تهویه مطبوع خودروها
R-134a
R-12
یخچال های تجاری-سرد خانه های زیر صفر
R-404A
R-502
سرد خانه های زیر صفر-سیستم های تهویه مطبوع
R-407c
R-22
سیستم های تهویه مطبوع مناطق معتدل
R-410A
R-22
مبرد های جایگزین در سیستم های تبرید
4-1- شرح سیکل تراکمی تبخیری
    برای آنکه آب توسط چیلر خنک گردد مبرد باید یک سیکل طولانی طی کند کار یک سیستم تراکمی تبخیری را شرح خواهیم داد.
در سیکل تراکمی ماده مبرد در ابتدا وارد کمپرسور می شود، در اثر تراکم در کمپرسور،گاز مبرد داغ و فشرده شده و به سمت کندانسور هدایت می شود. در نتیجه بالا بودن درجه حرارت مبرد، مقداری از حرارت خود را به آب یا هوای خنک کننده انتقال می دهد . ماده مبرد که به این ترتیب مقداری از گرمای خود را از دست داده است تحت فشار ثابت به صورت مایع در آمده،و در انتهای کندانسور جمع شده و از طریق مدار مایع به سمت اواپراتور روانه می گردد.ماده مبرد از شیر انبساط عبور داده شده تا در اثر انبساط، فشار آن یک مرتبه کاهش یافته و در ورود به اواپراتور به شکل گاز و مایع در می آید. مبرد به حالت گاز و مایع در حین عبور از اواپراتور دائما گرمای آب جریانی را جذب نموده و به محض اینکه به انتهای خروجی اواپراتور می رسد کاملا به شکل گاز در آمده و آنگاه از طریق لوله مکش وارد کمپرسور شده و چرخش مدار فوق تا زمانیکه جریان برق در کمپرسور برقرار است تکرار می شود.
سیکل تراکمی تبخیری دارای سه مدار مبرد می باشد:
14-1مدار گاز رانش (گاز داغ)
    این مدار از شیرکمپرسور آغاز شده و به ورودی کندانسور ختم می شود در واقع کار چیلر این مدار داغ بوده و دارای فشار بالایی می باشد . قطر مدار رانش از مدار مکش کوچکتر است.
2-4-1 مدار مایع
    مدار مایع از قسمت خروجی در پایین کندانسور شروع شده و به ورودی شیر انبساط متصل می شود. در مسیر این مدار به ترتیب سرویس والو، چارجینگ والو،فیلتر درایر، سولونوئید والو،سایت گلاس و اکسپنشن والو قرار دارد.
3-4-1-مدار گاز مکش
    خط لوله ای که اواپراتور را به کمپرسور وصل می کند مدار مکش نامیده می شود،در یک چیلر این لوله قطر بیشتری نسبت به سایر لوله ها دارد . لوله مکش از خروجی اواپراتور به شیر مکش کمپرسور وصل می شود. در فاصله بین خروجی اواپراتور به شیر مکش کمپرسور وصل می شود. در فاصله بین خروجی اواپراتور و شیر مکش کمپرسور یک فیلتر نیز تعبیه می گردد تا از ورود ذرات و براده ها به کمپرسور جلوگیری شود. مدار مکش را به علت سرد بودن و ایجاد قطرات ناشی از رطوبت موجود در هوا همچنین به خاطر جلوگیری از تلفات سرمایی عایق کاری می کنند. عایق لوله مکش و اواپراتور چیلر و اواپراتور چیلر از نوع لاستیک ابری غیرآتش گیر می باشد که در بازار به نام عایق آیرو فلکس معروف می باشد. عایق کاری لوله مکش خیلی اهمیت داشته لذا باید با دقت و کامل انجام شود .
ضخامت این عایق به طور معمول حدود 20 میلی متر است.
5-1-شرح قسمت های مختلف چیلر آبی
قسمت های اساسی یک چیلر عبارتند از کمپرسور- اواپراتور-کندانسور-شیر انبساط که روی یک شاسی سوار می شوند و بقیه دستگاه ها –شیرآلات و کنترل ها در مدار آنها قرار می گیرد.
قسمت های مختلف یک چیلر آبی عبارت اند از:
1-کمپرسور
2-کندانسور
3-اواپراتور
4-شیر انبساط (اکسپنشن والو)
5-شیر شارژ گاز
6-شیر اطمینان
7-فیلتر داریر(مغزی خشک کن)
8-سولونوئید والو(شیر برقی)
9-سایت گلاس
10-کنترل فشار روغن کمپرسور
11-کنترل فشار قوی و ضعیف
12-گیج فشار روغن کمپرسور
13-گیج فشار قوی
14-گیج فشار ضعیف
15-کنتاکتور
16-تایمر
17-بی متال
18-فیوز
19-مینی پی-ال-سی  pLC(رله های هوشمند)
20-ترموستات (کنترل دمای آب)
21-آنتی فریز (کنترل یخ زدگی)
22-فلوسوئیچ
23-لرزه گیر
24-شیر رانش کمپرسور
25-شیر مکش کمپرسور
26-کلید راه انداز چیلر
27-کنترل فاز
28-تابلوی برق
1-5-1 کمپرسور
    کمپرسورها در واقع قلب چیلرها هستند. چیلرها با استفاده از کمپرسور فشار مبرد را بالا برده و در شرایط انبساط به طور ناگهانی فشار را پایین آورده و بنابراین دما نیز به صورت ناگهانی به مقدار زیادی افت می کند، زیرا فشار و دما رابطه مستقیم با یکدیگر دارند.
در یک چیلر گاز خروجی از اواپراتور می بایستی تحت فشار قرار گیرد و سپس با فشار زیاد برای سایر عملیاتی که به دنبال آن در مدار انجام خواهد شد روانه کندانسور شود.
دستگاهی که گاز را تحت فشار قرار داده و در نتیجه فشرده می کند، دستگاه متراکم کننده یا کمپرسور نامیده می شود.
1-1-5-1 کمپرسورهای نوع رفت و برگشتی (ضربه ای)
    کمپرسور های رفت و برگشتی که در سیستم های تبرید مورد استفاده قرار می گیرند از نظر ساختمان به سه دسته تقسیم شده اند:
1-کمپرسورهای نوع بسته
2-کمپرسورهای نوع نیمه بسته
3-کمپرسورهای نوع باز
4-1-1-5-1-کمپرسورهای نوح حلزونی (اسکرال)
کمپرسور های اسکرال از دو قسمت تشکیل شده اند:
1-مارپیچ ساده (fixed Scroll)
2-مار پیچ متحرک (orbiting Scrooll)
کمپرسورهای اسکرال مزایای متعددی در مقایسه با کمپرسورهای رفت و برگشتی هستند.
2-5-1-کندانسور
   کندانسور یا دستگاه تقطیر در چیلر های آبی، دستگاهی که گاز خروجی از کمپرسور را تقطیر و تبدیل به مایع می کند.
3-5-1-اواپراتور
   یکی دیگر از قسمت های اساسی چیلر اواپراتور یا تبخیر کننده می باشد که در واقع نوعی مبدل حرارتی می باشد که حرارت را از آب که در چیلر بایستی سرد شود، جذب کرده و به مبرد در حال تبخیر یا جوشان انتقال میدهد، مبرد پس از تبخیر کامل از سمت اواپراتور به طرف کمپرسور انتقال پیدا می کند.
در حال حاظر در صنعت چیلر سازی کشور ایران شرکت های سازنده عموماً دو نوع اواپراتور در چیلر ها مورد استفاده قرار می دهند که عبارت اند از:
1-3-5-1-اواپراتور پوسته و لوله
2-3-5-1 اواپراتور پلیتی
   در حال حاظر در چیلر های تولید داخل ایران عمدتاً از اواپراتورهای پلیتی معروف به CBE استفاده می شود.
4-5-1- شیر انبساط
    شیرانبساط یکی از قسمت های اصلی چیلر بوده و نقش حساسی را عهده دار است. شیر انبساط دستگاهی است که مقدار مایع مبرد ورودی به اوپراتور را به طور خودکار کنترل نموده و اجازه می دهد به میزان لازم مایع مبرد وارد اواپراتور چیلر گردد. مایع مبرد تحت فشار پس از عبور از شیر انبساط افت فشار قابل توجهی پیدا کرده و به گاز مایع تبدیل می شود.
در اکثر سیستم های چیلر های صنعت تهویه مطبوع از شیر انبساط ترموستاتیکی استفاده می شود.
شیر انبساط ترموستاتیکی یک واحد کاملاً اتوماتیک است که دارای یک حباب حساس (بالب) بوده که در روی لوله مکش کمپرسور نصب و نسبت به حرارت حساس می باشد.
5-5-1-شیر شارژگاز (شیر تغذیه)
    شیر شارژ گاز یا شیر تغذیه در مدار مایع چیلرها در کارخانه سازنده نصب می شود. از طریق این شیر می توان مایع مبرد را به سیستم وارد نمود. همچنین عمل وکیوم (تخلیه هوا و رطوبت از سیستم) نیز از محل اتصال این شیر صورت می گیرد.
6-5-1-شیر اطمینان
    مدار گاز چیلر ها یک سیستم بسته و نفوذ ناپذیر است و می توان گفت یک مدار تحت فشار است، به همین دلیل ممکن است به دلایل مختلف از قبیل وجود عیب در کنترل های حفاظتی الکتریکی ، فشار در سیستم بالا رفته که افزایش آن سبب ترکیدن قسمتی از دستگاه خواهد شد. برای جلوگیری از وقوع چنین فشارهای خطرناکی از شیر اطمینان در چیلر ها استفاده می شود.
شیر اطمینان در کارخانه سازنده بر روی کندانسور دستگاه نصب می شود.
7-5-1فیلتر درایر
    در سیستم های تبرید تمیز نگه داشتن مدار گاز فوق العاده مهم و با اهمیت است. به همین دلیل در مدار مایع از فیلتر درایر یا رطوبت گیر استفاده می شود.
محل قرار گرفتن و نصب فیلتر درایر در مدار مایع بعد از خروجی مبرد از کندانسور می باشد.
عمل آن صاف کردن و جذب رطوبت در سیستم است.
8-5-1-شیر برقی (سولونوئید والو)
    شیرهای برقی به طور وسیعی در سیستم های تبرید مورد استفاده قرار می گیرند. شیر برقی در چیلرها در مدار مایع به کار می رود و هدف از نصب آن در مدار مایع، توقف جریان مایع مبرد از سمت کندانسور به اواپراتور در موقع خاموش شدن کمپرسور می باشد.
9-5-1- سایت گلاس(شیشه رؤیت وضیعت گاز)
   سایت گلاس یا شیشه رویت گاز، در مدار مایع چیلر قرار دارد. از درون این شیشه می توان جریان مایع را در هنگام کار چیلر مشاهده کرد.
10-5-1- کنترل فشار روغن کمپرسور
    روغن کاری در کمپرسور های تبرید خیلی اهمیت داشته و نقصان در عملکرد سیستم روغن کاری می تواند به کمپرسور آسیب جدی وارد نموده و در نهایت موجب توقف سیکل تراکمی تبخیری خواهد شد. برای جلوگیری از بروز یک چنین اتفاقی در کمپرسورهای دارای سیستم روغن کاری تحت فشار که مجهز به پمپ روغن کاری می باشند از کنترل فشار روغن کمپرسور استفاده می گردد.
قسمت هایی که در کنترل فشار روغن وجود دارند عبارتند از:
  • هیتر(المان گرمکن)
  • سوئیچ تایمر (کلید زمانی با تاخیری)
  • بی مثال
  • سوئیچ
11-5-1-کنترل فشار قوی و ضعیف
    مدار تبرید چیلرها دارای دو بخش فشار قوی و فشار ضعیف می باشد.
فشار قوی شامل :
لوله رانش کمپرسور+ کندانسور+ مدارمایع+ لوله ورود شیر انبساط
بخش فشار ضعیف شامل:
خروجی شیر انبساط + اواپراتور+ لوله مکش کمپرسور می باشد.
12-5-1-گیج های فشار (فشار سنج ها)
    اواپراتور های چیلر برای اطلاع از وضعیت و چگونگی عملکرد آن، احتیاج به آلات نشان دهنده دقیق دارند. فشارسنج ها در این مورد نقش بسیار مهمی داشته و همواره می توانند عیوب دستگاه را در حین کار به ما نشان دهند.
امروزه در گیج ها از روغن برای کاهش ارتعاش عقربه استفاده می کنند.
1-12-5-1 گیج فشار روغن
    گیج فشار روغن در کمپرسور از نوع گیج فشار قوی انتخاب می شود که به قسمت خروجی پمپ روغن متصل می گردد. بطور معمول درجه بندی این نوع گیج از 0تا 400 پوند بر اینچ مربع است.
2-12-5-1 گیج فشار قوی
    گیج فشار قوی به اتصال فرعی شیر های رانش کمپرسور وصل می شود و درجه بندی آن از 0 تا 500 پوند بر اینچ مربع می باشد.
3-12-5-1- گیج فشار ضعیف
    گیج های فشار ضعیف به گیج های مرکب یا Compound Gauge نیز نامیده می شوند. این گیج به مدار مکش یا شیر مکش کمپرسور های چیلر متصل شده و فشار مکش کمپرسور را نشان می دهد.
13-5-1-کنتاکتور
    کنتاکتور کلید های الکترومغناطیسی می باشند که مهمترین قطعه از مدار های فرمان الکتریکی را تشکیل می دهند.کنتاکتور با استفاده از خاصیت الکترومغناطیس، تعدادی کنتاکت را به یکدیگر وصل یا از یکدیگر جدا می کند. از این خاصیت برای قطع و وصل یا تغییر اتصال مدار استفاده می شود.
کنتاکتور ها تشکیل شده اند از بویین و پلاتین های ثابت و متحرک
14-5-1-تایمر
   یکی از وسایل فرمان دهنده مدار های کنترل اتوماتیک، تایمرها یا رله های زمانی هستند که مدار را برای مدت زمان معینی کنترل می نماید. تایمر ها در انواع مختلف ساخته می شوند. در چیلر ها اغلب از  تایمرهای نیوماتیکی یا تایمرهای الکترونیکی استفاده می کند.
15-5-1-بی متال
    دستگاه های الکتریکی و الکتروموتورهای کمپرسورهای چیلر را باید از مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد. یکی از راه های حفاظت الکتروموتورهای کمپرسورها در چیلر ها استفاده از رله های حرارتی یا بی متال می باشد.
16-5-1-فیوز
    فیوزها در تابلو برق چیلر جهت حفاظت هادی ها و مصرف کننده ها و اتصال کوتاه استفاده می شوند.
17-5-1- مینی پی ال سی (رله های هوشمند)
    مینی پی ال سی یا رله های هوشمند از سیستم های کنترلی جدیدی هستند که امروزه در صنعت تهویه مطبوع کاربرد پیدا کرده اند. این کنترل ها امکان دریافت فرمان های دیجیتال مانند کلید ها و فرمان های آنالوگ مانند سنسورهای دما و فشار و پردازش آنها و نتیجتاً ارسال فرامین به خروجی های دیجیتال و یا آنالوگ را دارا می باشند.
18-5-1-ترموستات
    در صنعت تبرید کنترل های حرارتی ترموستات می نامند. ترموستات ها به تغیرات دما حساس اند. ترموستاتها در چیلرها برای کنترل دمای آب اواپراتور به کار می روند و با روشن و خاموش نمودن کمپرسور سیکل برودتی را کنترل می کنند.
ترموستات چیلرها در صنعت تهویه مطبوع روی دمای 12 درجه فارنهایت تنظیم و پلمپ می شوند.
ترموستات های دیجیتال
    ترموستات های دیجیتال های دارای یک تا چهار خروجی می باشند. هر یک از این خروجی ها یک مرحله نامیده می شود. این ترموستات ها دارای سنسور جهت اندازه گیری دما می باشند که از نوع PT100 یا NTC می باشند.
19-5-1-آنتی فریز (کنترل ضدیخ زدگی)
    آنتی فریز از نظر شکل ظاهری اغلب شبیه ترموستات می باشد با فرق اینکه روی 3 تا 4 درجه سانتیگراد یا 37 تا 40 درجه فارنهایت تنظیم میشود و اگر به هر علتی مانند کارنکردن ترموستات به هر دلیل، درجه آب اواپراتور وجود داشته باشد. آنتی فریز چیلر را به طور کامل خاموش خواهد کرد. در این کنترل دکمه (RESET) وجود دارد که بعد از رفع عیب باید آن را فشار دهید تا چیلر مجدداً شروع به کار نماید.
20-5-1-فلو سوئیچ
    این کلید ایمنی بر روی لوله خروجی در مسیر جریان آب اواپراتور چیلر نصب می شود. چنانچه به هر دلیلی جریان آب داخل لوله راکد شود زائده پاروئی شکل به وضعیت خود برگشته و کلید را قطع می کند تا چیلر خاموش شود.
21-5-1-لرزه گیر
لرزه گیر برای جلوگیری انتقال ارتعاشات واحد کمپرسور به لوله ها در نزدیک دستگاه نصب می شود. لرزه گیر ها معمولا در ابتدای لوله رانش
و انتهای لوله مکش کمپرسور قرار داده می شوند.
22-5-1-شیر رانش کمپرسور
    کلیه کمپرسورها چیلر دارای شیر های قطع و وصل در ابتدای ورودی و خروجی گاز می باشد. شیر دستی که در خروجی کمپرسور قرار دارد شیر رانش کمپرسور نامیده می شود.
23-5-1-شیر مکش کمپرسور
    ساختمان داخلی این شیر کاملاً مانند شیر رانش ولی در کمپرسور ها اندازه آن بزرگتر از شیر رانش است.
24-5-1-کلید های راه انداز چیلر
   در چیلر ها کلید های راه انداز برای منظورهای مختلف بکار می روند. در اکثر چیلر های تولید ایران کلید های راه انداز برای روشن و خاموش کردن کمپرسورها و در مدار قرار دادن هیترهای کارتر (گرمکن روغن کمپرسور) مورد استفاده قرار می گیرند.
25-5-1-کنترل فاز
    برای جلوگیری از خسارات سوختن الکتروموتور کمپرسورهای چیلر از یک وسیله الکترونیکی به نام کنترل فاز استفاده می شود.
26-5-1-تابلوی برق
    در چیلر ها تمامی سیم کشی و کابل کشی مدار فرمان و مدارهای قدرت پس از عبور از لوله های خرطومی یا کانال های مخصوص به جعبه ای فلزی به نام تابلو برق ارتباط پیدا می کنند که از این مرکز می توان مدار های الکتریکی و کنترل چیلر را مورد بازرسی و کنترل قرار داد؛ و روی شاسی چیلر نصب می شود و به طور معمول در آن اجزاء زیر نصب می گردد.
1-کنتاکتور  2- فیوز مدار قدرت  3-فیوز مدار فرمان  4-انواع رله های حفاظتی موتور  5-کلیدهای راه انداز  6-کلید های مدار فرمان  7-انواع کابلشو  8-ترمینال در اندازه های مختلف  9-سیم های افشان رابط  10-کابل در اندازه های مختلف  11- کنترل فاز  12-چراغ های سیگنال
گیج های فشار رانش-مکش-روغن کمپرسور را بر روی تابلو برق در معرض دید اپراتور نصب می کنند.
کنترل هایی مانند ترموستات –آنتی فریز-مینی پی ال سی در فضای تابلو برق قرار داده می شوند.
فهرست