Va đập thủy lực ở máy nén của máy sấy khí tác nhân lạnh là một sự cố nghiêm trọng trong mạch lạnh, có thể gây hư hỏng van, piston, thanh truyền, ổ trục và các bộ phận cơ khí bên trong máy nén.
Trong điều kiện vận hành bình thường, môi chất lạnh quay về máy nén qua đường hút phải ở trạng thái phù hợp với thiết kế của hệ thống. Khi một lượng đáng kể môi chất lạnh ở thể lỏng hoặc hỗn hợp môi chất lạnh – dầu đi vào cơ cấu nén, chất lỏng gần như không thể nén được có thể tạo ra lực thủy lực và lực cơ học rất lớn trong thời gian ngắn.
Hiện tượng này thường liên quan đến môi chất lạnh lỏng hồi về máy nén, nạp quá nhiều môi chất lạnh, tải nhiệt tại dàn bay hơi quá thấp, van tiết lưu hoạt động không đúng, van bypass khí nóng điều khiển không phù hợp hoặc môi chất lạnh di chuyển về máy nén trong thời gian dừng máy.
Vì vậy, nếu máy nén đã bị hư hỏng do va đập thủy lực, chỉ thay máy nén mà không xác định nguyên nhân gốc trong hệ thống lạnh có thể khiến sự cố tiếp tục tái diễn.
Va đập thủy lực ở máy nén máy sấy khí là gì?
Máy sấy khí tác nhân lạnh loại bỏ hơi ẩm khỏi khí nén bằng cách hạ nhiệt độ khí xuống mức khiến hơi nước ngưng tụ, sau đó tách nước ngưng ra khỏi dòng khí.
Mạch lạnh của máy sấy thường bao gồm:
- máy nén lạnh;
- dàn ngưng;
- thiết bị tiết lưu;
- dàn bay hơi;
- hệ thống điều khiển;
- đường ống môi chất lạnh.
Để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa các bộ phận này, có thể tham khảo bài viết về hệ thống lạnh của máy sấy khí.
Trong quá trình vận hành bình thường, môi chất lạnh đi vào máy nén qua đường hút phải ở trạng thái đáp ứng yêu cầu của thiết kế máy nén.
Nếu một lượng lớn chất lỏng đi vào cơ cấu nén, máy nén có thể chịu tải cơ học đột ngột. Do chất lỏng gần như không thể nén được như hơi môi chất lạnh, áp lực tức thời có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng.
Tùy thuộc vào thiết kế máy nén và mức độ sự cố, hậu quả có thể bao gồm:
- hư hỏng van hút hoặc van đẩy;
- cong hoặc gãy thanh truyền;
- hư hỏng piston;
- hư hỏng ổ trục;
- mất ổn định bôi trơn;
- rung động bất thường;
- tiếng gõ mạnh trong máy nén;
- kẹt máy nén;
- giảm đáng kể tuổi thọ thiết bị.
Cần phân biệt hồi lỏng môi chất lạnh với va đập thủy lực.
Hồi lỏng xảy ra khi môi chất lạnh ở thể lỏng liên tục hoặc gián đoạn quay về máy nén qua đường hút trong quá trình vận hành. Khi lượng chất lỏng đủ lớn và đi vào cơ cấu nén, nó có thể dẫn đến va đập thủy lực.
1. Nạp quá nhiều môi chất lạnh hoặc nạp không đúng quy trình
Khi máy sấy khí xuất hiện dấu hiệu hồi lỏng, lượng môi chất lạnh và quy trình nạp là những yếu tố đầu tiên cần được kiểm tra.
Nạp quá nhiều môi chất lạnh
Lượng môi chất lạnh vượt quá yêu cầu thiết kế có thể làm thay đổi trạng thái tuần hoàn trong hệ thống và trong một số điều kiện làm tăng nguy cơ môi chất lạnh lỏng quay về máy nén.
Các dấu hiệu có thể bao gồm:
- thông số áp suất hút bất thường;
- độ quá nhiệt quá thấp hoặc không ổn định;
- đường ống hút bị đóng sương;
- thân máy nén bị đóng sương;
- áp suất hệ thống lạnh không ổn định;
- hiệu suất làm lạnh thay đổi bất thường.
Nạp dư môi chất lạnh cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình hồi dầu và độ ổn định tổng thể của mạch lạnh.
Do đó, lượng môi chất lạnh phải được xác định theo thông số và quy trình của nhà sản xuất đối với từng model máy sấy cụ thể. Không nên đánh giá lượng nạp chỉ dựa trên một giá trị áp suất riêng lẻ.
Nạp môi chất lạnh dạng lỏng không đúng cách
Môi chất lạnh dạng lỏng phải được nạp theo đúng quy trình bảo dưỡng của hệ thống.
Nếu một lượng lớn môi chất lạnh dạng lỏng được đưa không đúng cách vào phía hút của máy nén và thiết bị được khởi động ngay sau đó, chất lỏng có thể đi trực tiếp vào cơ cấu nén trước khi phân bố ổn định trong hệ thống.
Việc nạp môi chất lạnh vì vậy nên được thực hiện bởi kỹ thuật viên có chuyên môn và tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất máy sấy cũng như yêu cầu đối với loại môi chất lạnh đang sử dụng.
Khởi động ngay sau khi máy sấy bị nghiêng hoặc lật trong quá trình vận chuyển
Nếu máy sấy khí bị nghiêng mạnh hoặc bị lật trong quá trình vận chuyển, dầu máy nén và môi chất lạnh có thể dịch chuyển khỏi vị trí vận hành bình thường.
Sau khi đưa thiết bị trở lại vị trí thẳng đứng, không nên mặc định rằng máy có thể khởi động ngay.
Cần tuân thủ thời gian ổn định do nhà sản xuất quy định. Nếu tài liệu kỹ thuật của thiết bị yêu cầu để máy đứng yên trong một khoảng thời gian dài, chẳng hạn 24 giờ, cần thực hiện đúng yêu cầu đó trước khi khởi động.
2. Trao đổi nhiệt tại dàn bay hơi kém gây hồi lỏng
Dàn bay hơi cần hấp thụ đủ nhiệt để môi chất lạnh chuyển sang trạng thái phù hợp trước khi quay về máy nén.
Khi khả năng trao đổi nhiệt giảm đáng kể hoặc tải nhiệt thực tế thấp hơn nhiều so với điều kiện thiết kế, môi chất lạnh có thể không bay hơi đầy đủ.
Kết quả là môi chất lạnh lỏng có thể tiếp tục đi theo đường hút về máy nén.
Khả năng trao đổi nhiệt bị suy giảm
Tùy theo thiết kế của máy sấy, hiệu quả trao đổi nhiệt có thể giảm do:
- bề mặt trao đổi nhiệt bị bẩn;
- luồng gió giải nhiệt bị cản trở;
- quạt không hoạt động;
- tốc độ quạt thấp bất thường;
- đường thông gió hoặc bộ phận trao đổi nhiệt bị bám bẩn;
- hiện tượng đóng băng hoặc đóng sương bất thường;
- lưu lượng khí nén quá thấp;
- các vấn đề khác trong mạch lạnh.
Khi dàn bay hơi không nhận đủ tải nhiệt, môi chất lạnh có thể không bay hơi hoàn toàn trước khi rời khỏi dàn.
Phần môi chất lạnh còn ở thể lỏng sau đó có thể tiếp tục di chuyển qua đường hút về phía máy nén.
Nếu nghi ngờ vấn đề nằm ở bộ trao đổi nhiệt, nên kiểm tra toàn bộ dàn bay hơi thay vì chỉ xử lý hiện tượng đóng sương bên ngoài. Bài viết về cách kiểm tra rò rỉ bên trong và bên ngoài dàn bay hơi máy sấy khí cung cấp thêm thông tin cho quá trình chẩn đoán.
Vận hành quá lâu ở tải rất thấp
Máy sấy khí tác nhân lạnh được thiết kế để hoạt động trong một phạm vi nhất định về:
- lưu lượng khí nén;
- nhiệt độ khí vào;
- nhiệt độ môi trường;
- áp suất vận hành;
- tải nhiệt của dàn bay hơi.
Nếu máy sấy vận hành trong thời gian dài với lưu lượng khí nén rất thấp hoặc gần như không tải, nhiệt lượng truyền tới dàn bay hơi có thể giảm đáng kể.
Nếu hệ thống điều khiển lạnh không thể điều chỉnh phù hợp, môi chất lạnh có thể không bay hơi hoàn toàn trước khi quay về máy nén.
Tình trạng hồi lỏng ở mức độ thấp nhưng kéo dài cũng có thể làm giảm độ tin cậy và tuổi thọ của máy nén.
Đối với hệ thống có nhu cầu khí nén thay đổi lớn, công suất máy sấy và phương thức điều khiển nên được lựa chọn theo điều kiện vận hành thực tế. Có thể tham khảo hướng dẫn cách xác định công suất máy sấy khí tác nhân lạnh.
3. Van tiết lưu và van bypass khí nóng hoạt động không đúng
Lưu lượng môi chất lạnh và áp suất bay hơi phải được kiểm soát phù hợp khi tải của máy sấy thay đổi.
Nếu thiết bị tiết lưu hoặc hệ thống bypass khí nóng hoạt động không chính xác, cân bằng này có thể bị phá vỡ và làm tăng nguy cơ hồi lỏng.
Van tiết lưu quá lớn hoặc điều chỉnh không đúng
Nếu van tiết lưu có công suất quá lớn, bị lỗi hoặc được điều chỉnh để cấp quá nhiều môi chất lạnh, lượng môi chất lỏng đi vào dàn bay hơi có thể vượt quá khả năng bay hơi tại tải hiện tại.
Quá trình có thể diễn ra theo chuỗi:
Cấp môi chất lạnh quá mức → Độ quá nhiệt thấp → Hồi lỏng → Nguy cơ va đập thủy lực
Khi chẩn đoán, không nên chỉ dựa vào một thông số duy nhất. Kỹ thuật viên nên kiểm tra:
- áp suất hút;
- nhiệt độ hút;
- độ quá nhiệt;
- tải của dàn bay hơi;
- lượng môi chất lạnh;
- phản ứng của van tiết lưu;
- trạng thái phân phối môi chất trong dàn bay hơi.
Không nên tự ý thay đổi độ mở của van tiết lưu nếu chưa đo các thông số vận hành và chưa đối chiếu với yêu cầu kỹ thuật của nhà sản xuất.
Van bypass khí nóng hoạt động không chính xác
Nhiều máy sấy khí tác nhân lạnh sử dụng van bypass khí nóng để giúp duy trì điều kiện vận hành phù hợp của dàn bay hơi khi nhu cầu khí nén giảm.
Nếu van bypass phản ứng không đúng, áp suất và nhiệt độ bay hơi có thể lệch khỏi phạm vi thiết kế. Ở điều kiện tải thấp, điều này có thể gây vận hành không ổn định, đóng băng và tạo điều kiện làm tăng nguy cơ hồi lỏng.
Không nên chẩn đoán hoặc điều chỉnh riêng van bypass mà bỏ qua trạng thái tổng thể của hệ thống.
Các thông số cần xem xét bao gồm:
- áp suất bay hơi;
- áp suất hút;
- nhiệt độ hút;
- độ quá nhiệt;
- tải khí nén;
- lượng môi chất lạnh;
- hoạt động của thiết bị tiết lưu;
- phản ứng của van bypass khí nóng.
Để hiểu rõ hơn mối quan hệ giữa dàn bay hơi, máy nén và các bộ phận điều khiển, có thể tham khảo bài viết về nguyên lý hoạt động của máy sấy khí tác nhân lạnh.
4. Môi chất lạnh di chuyển trong thời gian dừng máy và hiện tượng khởi động ngập lỏng
Va đập thủy lực không chỉ xảy ra khi máy sấy đang vận hành liên tục.
Máy nén cũng có thể gặp rủi ro ngay trong thời điểm khởi động sau khi thiết bị dừng trong thời gian dài.
Môi chất lạnh di chuyển khi máy dừng
Khi hệ thống ngừng hoạt động lâu, môi chất lạnh có thể di chuyển trong mạch lạnh.
Hơi môi chất có xu hướng di chuyển về những khu vực có nhiệt độ thấp hơn và có thể ngưng tụ tại đó. Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống và điều kiện nhiệt độ, môi chất lạnh cũng có thể tích tụ trong hoặc xung quanh máy nén và hòa tan vào dầu máy nén.
Hiện tượng này không phải lúc nào cũng có dấu hiệu rõ ràng khi thiết bị đang dừng.
Điều gì xảy ra khi khởi động lại?
Khi máy nén bắt đầu hoạt động, áp suất trong cacte giảm nhanh.
Môi chất lạnh hòa tan trong dầu có thể thoát ra nhanh chóng, khiến dầu sủi bọt mạnh. Môi chất lạnh lỏng hoặc hỗn hợp dầu chứa nhiều môi chất lạnh có thể ảnh hưởng đến khả năng bôi trơn và đi vào những khu vực không phù hợp trong máy nén.
Đây là một trong những cơ chế liên quan đến khởi động ngập lỏng.
Các dấu hiệu có thể xuất hiện khi khởi động gồm:
- dầu sủi bọt mạnh;
- tiếng động bất thường đột ngột;
- rung động lớn;
- đóng sương nhanh;
- áp suất hút không ổn định;
- dầu bị cuốn ra khỏi máy nén.
Nếu máy nén hoặc máy sấy được trang bị bộ sưởi cacte, cần đảm bảo bộ sưởi hoạt động theo yêu cầu của nhà sản xuất trước khi khởi động lại sau thời gian dừng dài.
5. Máy nén bị đóng sương có phải chắc chắn đã xảy ra va đập thủy lực?
Không.
Đóng sương trên thân máy nén hoặc đường hút là một dấu hiệu cảnh báo, nhưng không đủ để kết luận rằng máy nén đang bị va đập thủy lực.
Hiện tượng đóng sương bất thường có thể liên quan đến:
- cấp môi chất lạnh quá mức;
- tải dàn bay hơi quá thấp;
- độ quá nhiệt không đủ;
- van tiết lưu hoạt động bất thường;
- van bypass khí nóng hoạt động không đúng;
- lượng môi chất lạnh không phù hợp;
- áp suất mạch lạnh bất thường.
Nếu đóng sương xuất hiện cùng tiếng gõ bất thường, rung động, áp suất không ổn định hoặc các dấu hiệu hồi lỏng khác, nên dừng máy để kiểm tra thay vì tiếp tục vận hành.
Đối với các trường hợp liên quan đến áp suất bất thường của mạch lạnh, có thể tham khảo thêm hướng dẫn về sự cố áp suất môi chất lạnh trong máy sấy khí tác nhân lạnh.
Bảng chẩn đoán hiện tượng va đập thủy lực ở máy nén
| Hiện tượng | Nguyên nhân có thể | Hạng mục cần kiểm tra |
|---|---|---|
| Máy nén đột ngột phát ra tiếng gõ mạnh | Chất lỏng đi vào cơ cấu nén | Dừng máy và kiểm tra tình trạng hồi lỏng |
| Đường hút hoặc máy nén đóng sương bất thường | Độ quá nhiệt thấp hoặc hồi lỏng | Áp suất hút, nhiệt độ hút, độ quá nhiệt, tải |
| Sự cố xuất hiện sau khi nạp môi chất | Nạp quá mức hoặc sai quy trình | Lượng nạp và quy trình bảo dưỡng |
| Sự cố chủ yếu xảy ra khi tải thấp | Tải dàn bay hơi quá thấp hoặc lỗi bypass | Lưu lượng khí nén, áp suất bay hơi, van bypass |
| Độ quá nhiệt thấp hoặc không ổn định | Cấp môi chất lạnh quá mức | Van tiết lưu, lượng môi chất, dàn bay hơi |
| Sự cố xuất hiện sau thời gian dừng dài | Di chuyển môi chất hoặc khởi động ngập lỏng | Bộ sưởi cacte, dầu, quy trình khởi động |
| Dàn bay hơi hoạt động bất thường | Trao đổi nhiệt kém | Bộ trao đổi nhiệt, thông gió, đóng băng, mạch lạnh |
| Máy nén mới thay lại tiếp tục hỏng | Chưa xử lý nguyên nhân gốc | Chẩn đoán toàn bộ hệ thống lạnh |
Cách phòng tránh va đập thủy lực ở máy nén máy sấy khí
1. Nạp đúng lượng môi chất lạnh
Tuân thủ thông số và quy trình nạp của nhà sản xuất.
Không nên áp dụng quan điểm “nạp ít còn hơn nạp nhiều”. Cả thiếu và thừa môi chất đều có thể làm hệ thống hoạt động sai thiết kế.
2. Tuân thủ quy trình sau vận chuyển
Nếu máy sấy từng bị nghiêng mạnh hoặc lật, hãy để thiết bị ổn định ở đúng tư thế trong thời gian do nhà sản xuất quy định trước khi cấp điện và khởi động máy nén.
3. Duy trì hiệu quả trao đổi nhiệt
Thường xuyên kiểm tra và vệ sinh bộ trao đổi nhiệt, đảm bảo đường thông gió không bị cản trở và kiểm tra hoạt động của quạt nếu hệ thống sử dụng giải nhiệt bằng không khí.
Đóng băng hoặc đóng sương bất thường cần được xem là dấu hiệu cần chẩn đoán, không nên chỉ làm tan băng rồi tiếp tục vận hành.
4. Tránh vận hành kéo dài trong điều kiện tải không phù hợp
Đối với nhà máy có nhu cầu khí nén gián đoạn hoặc thay đổi mạnh, cần kiểm tra xem công suất và phương thức điều khiển của máy sấy có phù hợp với tải thực tế hay không.
5. Kiểm tra bộ sưởi cacte trước khi khởi động sau thời gian dừng dài
Nếu thiết bị được trang bị bộ sưởi cacte, cần đảm bảo bộ phận này hoạt động trong khoảng thời gian được nhà sản xuất quy định trước khi khởi động máy nén.
6. Theo dõi độ quá nhiệt và điều kiện đường hút
Trong quá trình kiểm tra định kỳ, nên chú ý:
- áp suất hút;
- nhiệt độ hút;
- độ quá nhiệt;
- hiện tượng đóng sương;
- rung động;
- tiếng ồn bất thường.
Sự thay đổi của nhiều thông số cùng lúc có thể giúp phát hiện sớm vấn đề hồi lỏng.
7. Không tự ý điều chỉnh van tiết lưu hoặc van bypass
Mọi điều chỉnh nên dựa trên thông số đo thực tế và giá trị được nhà sản xuất phê duyệt.
Điều chỉnh van chỉ dựa trên hiện tượng đóng sương hoặc một giá trị áp suất có thể làm vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn.
8. Đưa mạch lạnh vào kế hoạch bảo dưỡng định kỳ
Ngoài việc xả nước ngưng và vệ sinh thiết bị, chương trình bảo dưỡng nên bao gồm việc kiểm tra:
- áp suất và nhiệt độ mạch lạnh;
- tình trạng bộ trao đổi nhiệt;
- hệ thống thoát nước ngưng;
- linh kiện điện;
- quạt và thông gió;
- hệ thống điều khiển;
- các hạng mục khác theo yêu cầu của nhà sản xuất.
Có thể tham khảo thêm hướng dẫn bảo dưỡng máy sấy khí tác nhân lạnh để xây dựng kế hoạch kiểm tra phù hợp.
Câu hỏi thường gặp về va đập thủy lực ở máy nén máy sấy khí
Nguyên nhân nào gây va đập thủy lực ở máy nén máy sấy khí tác nhân lạnh?
Các nguyên nhân thường gặp gồm hồi lỏng môi chất lạnh, nạp môi chất không đúng, tải nhiệt dàn bay hơi quá thấp, thiết bị tiết lưu hoạt động bất thường, van bypass khí nóng điều khiển không phù hợp và môi chất lạnh di chuyển trong thời gian dừng máy.
Hồi lỏng và va đập thủy lực có giống nhau không?
Không. Hồi lỏng là hiện tượng môi chất lạnh dạng lỏng quay về máy nén trong quá trình vận hành. Va đập thủy lực xảy ra khi lượng chất lỏng đi vào cơ cấu nén đủ lớn để tạo ra tải cơ học và thủy lực nguy hiểm.
Hồi lỏng nghiêm trọng hoặc kéo dài có thể dẫn đến va đập thủy lực.
Nạp quá nhiều môi chất lạnh có gây va đập thủy lực không?
Nạp dư môi chất có thể góp phần tạo ra điều kiện hồi lỏng trong một số trạng thái vận hành. Tuy nhiên, không nên kết luận chỉ dựa trên một giá trị áp suất. Cần kiểm tra lượng nạp, nhiệt độ, áp suất, độ quá nhiệt, tải dàn bay hơi và các bộ phận điều khiển.
Tại sao máy nén của máy sấy khí bị đóng sương?
Nguyên nhân có thể là nhiệt độ hút thấp, độ quá nhiệt thấp, cấp môi chất lạnh quá mức, tải dàn bay hơi thấp hoặc các điều kiện bất thường khác trong mạch lạnh.
Đóng sương không đồng nghĩa chắc chắn với va đập thủy lực nhưng là dấu hiệu cần được kiểm tra.
Tại sao sự cố có thể xuất hiện sau khi máy sấy dừng lâu?
Trong thời gian dừng, môi chất lạnh có thể di chuyển và hòa tan vào dầu máy nén hoặc ngưng tụ tại những khu vực lạnh hơn. Khi máy nén khởi động, áp suất giảm nhanh có thể làm môi chất thoát mạnh khỏi dầu, gây sủi bọt và tạo điều kiện cho khởi động ngập lỏng.
Có thể khởi động máy sấy ngay sau khi vận chuyển nằm nghiêng không?
Nên tuân thủ hướng dẫn vận chuyển và khởi động của nhà sản xuất. Nếu máy bị nghiêng mạnh hoặc lật, có thể cần một khoảng thời gian ổn định trước khi khởi động để dầu và môi chất lạnh phân bố lại đúng trạng thái.
Khi nào nên dừng máy sấy để kiểm tra?
Nên tiến hành kiểm tra sớm nếu xuất hiện đồng thời một hoặc nhiều dấu hiệu sau:
- máy nén phát ra tiếng gõ mạnh hoặc âm thanh bất thường;
- rung động lớn;
- thân máy nén hoặc đường hút đóng sương bất thường;
- áp suất hút không ổn định;
- độ quá nhiệt quá thấp hoặc dao động mạnh;
- dầu sủi bọt;
- máy nén thường xuyên ngắt bảo vệ;
- hiệu suất hệ thống lạnh thay đổi rõ rệt sau bảo dưỡng hoặc nạp môi chất.
Nếu nghi ngờ một lượng đáng kể môi chất lạnh lỏng đang quay về máy nén, tiếp tục vận hành có thể biến một vấn đề có thể xử lý trong mạch lạnh thành hư hỏng cơ khí nghiêm trọng của máy nén.
Kết luận
Va đập thủy lực ở máy nén máy sấy khí tác nhân lạnh thường là hậu quả của một vấn đề rộng hơn trong mạch lạnh, chứ không đơn thuần là lỗi riêng của máy nén.
Quá trình chẩn đoán nên được thực hiện theo trình tự:
Lượng môi chất lạnh → Tải nhiệt dàn bay hơi → Thiết bị tiết lưu → Van bypass khí nóng → Độ quá nhiệt đường hút → Di chuyển môi chất khi dừng máy → Điều kiện khởi động
Không nên xác định nguyên nhân chỉ dựa trên một dấu hiệu như đóng sương hoặc một giá trị áp suất. Áp suất, nhiệt độ, độ quá nhiệt, tải thực tế, lượng môi chất lạnh và phản ứng của các bộ phận điều khiển cần được đánh giá cùng nhau.
Nạp môi chất đúng quy trình, duy trì khả năng trao đổi nhiệt ổn định, đảm bảo các van điều khiển hoạt động chính xác, tuân thủ quy trình khởi động và bảo dưỡng định kỳ là những biện pháp quan trọng giúp giảm nguy cơ hồi lỏng và va đập thủy lực.
Đối với các ứng dụng khí nén công nghiệp, bạn có thể tham khảo các giải pháp máy sấy khí tác nhân lạnh của Lingyu hoặc liên hệ Lingyu để được hỗ trợ lựa chọn thiết bị phù hợp với lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và điều kiện vận hành thực tế.
