kylkomp

AXXELL, SJÖFART

UTBILDNINGSLINJEN FÖR VAKTMASKINMÄSTARE

GRUPPARBETE 15.11.2008

ÄMNE: KYLTEKNIK

UPPGIFT:VIKING AMORELLAS PROVIANT

KYLSYSTEM.

P.Johansson R.Lindroos L.Larson

Allmänt om kylteknik

Kylteknik är tekniken att åstadkomma och utnyttja temperaturer som är lägre än omgivningens. Med kylteknikens hjälp ” pumpas ” värme från ett medium med lägre temperatur till ett med högre. Därmed följer att kyltekniken också ger en teknologi för uppvärmning, t.ex. genom värmepumpar. För att åstadkomma en temperatur lägre än omgivningens krävs att drivenergi tillförs. Drivenergin kan utgöras av värme vid hög temperatur eller av elenergi.

Den vanligen använda arbetscykeln för kylanläggningar och värmepumpar är kompressorkylprocessen. I ett slutet kretslopp cirkulerar arbetsmediet, köldmediet, vilket är ömsom i gasfas, ömsom i vätskefas under kretsloppet. En sådan kylanläggning har fyra huvudkomponenter som är förångare, kompressor, kondensor och strypanordning.

Kylningsprocess

Kylningsprocessen skapas i förångaren, där köldvätskan börjar att koka. Detta åstadkoms genom att kompressorn kontinuerligt "suger" upp gasen. Vid övegången till gasform av köldmedievätskan åtgår värme, vilket måste hämtas från mediet på utsidan av förångaren, och detta kyls således. I kompressorn komprimeras ångan till ett högre tryck och förs till kondensorn, där den kondenseras, dvs. återgår till vätskefas. Vid detta förlopp frigörs värme, som således måste bortföras. Det vätskeformiga köldmediet leds från kondensorn till förångaren i ett kontrollerat flöde så att tryckdifferensen upprätthålls med hjälp av strypanordningen, vanligen en ventil, eller på små anläggningar ett tunt rör.

Komponenternas uppgift

Kompressorn

Kompressorns uppgift i en kylanläggning är att komprimera och höja köldmediegasen som bildas i förångaren till så hög mättningstemperatur att den kan avge värmeenergi ock kondensera. Kompressorer delas i regel in i två grupper beroende på vilken arbetsprincip de har. I gruppen deplacementskompressorer finns kolv-, skruv- och rotations kompressorer. Kompressionen sker genom mekanisk kompremering av gasen. Kolvkompressorn är den vanligaste kompressorn som används.

Förångare

Förångaren är den del i en kylanläggning som tar upp värmeenergi. När köldmediet i vätskeform passerar strypventilen och strömmar in i förångaren måste tryckfallet vara så stort att vätskan börjar koka. Köldmediet måste förångas vid en temperatur som är lägre än mediet som skall kylas ner. för att värmetransporten in mot köldmediet ska kunna komma igång. Kompressorn måste suga bort ångan och värmeenergi måste tillföras för att ändringen av aggregationstillståndet hos köldmediet från vätska till ånga ska kunna fortskrida. Luft avger värmeenergi och kyls ner när den strömmar över förångarytan.

Kondensorn

Kondensorns uppgift är att överföra värmeenergi, upptagen i förånagren och tillföra den för kompressionen, till ett medium som kan föra bort värmen. Oftast är detta medium luft eller vatten.

Strypanordningen ( Strypventil )

En liten men en viktig del i kylannordningen är strypdonet. Strypdonet har en dubbel funktion. För det första skall det anpassa köldmedieflödet genom förångaren så att det blir rätt i förhållande till förångarens yta och kyleffekten. För det andra ska det vara en avskiljare mellan anläggningens lågtrycks- och högtrycksida. Trycket i kondensorn måste upprätthållas för att kondensera köldmediet till vätska samtidigt som trycket i förånagren måste vara tillräckligt lågt för att få önskad temperatur. När vätskan passerar strypventilen sjunker trycket. Köldmediet börjar förångas och kyls ner till förångningstemperaturen. I Förångaren tar vätskan upp värme och övergår till ånga.

Det finns olika sorter av strypventiler.

Bland annat

- Handstrypventil

- Automatiska strypventiler

- Kapillärrör

- Elektroniska strypventiler

- Termiska strypventiler

- Lågtrycksflottörer

- Högtrycksflottörer

- Nivågivare

Vattenkyld kondensor

Vattenkylda kondensorerna är vanligen av tubkylartyp eller plattkylartyp. Orsaken att man använder dessa är att de är billiga att tillverka och tar lite plats jämfört med en luftkyld kondensor med samma effekt. Marina kylanläggningar använder ofta sjövatten eller tekniskt vatten. I dessa kondensorer är det viktigt att alla delar är av korrosionsbeständigt material, för att förhindra skador som leder till utsläpp av köldmedium.

Tub- och plattkylaren måste regelbundet rengöras med hjälp av en krass, eller tvättas.

På fartyget Amorella används vattenskyld kondensor med tekniskt vatten. I början användes sjövatten till avskylning till kondensorn.

Avfrostning

I kyl- och frysrum kommer fukt från luft och varor att avsätta sig som is eller rimfrost. Denna is eller rimfrost har en isolerande effekt och minskar således kyleffekten. Avfrostning kan ske enligt flera olika metoder. Isen kan antingen avskrapas för hand eller så kan man använda sig av särskilda värmebatterier: elektriska, med ånga eller varmvatten som placeras vid kylbatterierna. Vid kylsystem med direkt expansion används vanligen varmgas-avfrostning. Sen finns det manuell, halvautomatisk och helautomatisk avfrostning. Så gott som alla system i dag är helautomatiska system.

Avfrostning med varm gas

Vid avfrostning med varm gas måste anläggningen ha flera förångare i drift så att värmemängden är tillräckligt stor. Den varma högtrycksångan från kompressorn leds till kylaren som skall avfrostas. Ångan kondenseras i kylaren så att isen snabbt smälter. Det kondenserade köldmediet leds över till de andra kylarna och förångas där före insugning i kompressorn.

Avfrostningen med värmebatteri

Batterierna går igång när kylanläggningen står stilla. Det är el- eller vätskeslingor som är i förångaren och smälter isen. Dessa batterier styrs med hjälp av timer eller med en givare som känner när det har bildats för mycket is i förångaren. Avfrostning med värmeslingor är mycket driftsäkrare och enklare. Systemet används mer allmänt än avfrostningen med het gas.

Avfrostningen på fartyget Amorella sköttes med automatik genom att en givare i förångaren känner av när det har bildats för mycket is och stoppar tillförseln av ködmedium genom att stänga en magnetventil och starta dom elektriska värmestavarna i förångaren.

Köldmedier

Enligt internationellt avtal skall köldmedier betecknas med R. Antalet fluor-, kol-, väte- eller bromatomer som ingår bestämmer köldmediets nummer. De mest använda köldmedierna är R12 och R22 (cfc) . R12 var det första köldmediet och blev en vändpunkt inom kyltekniken. I rent tillstånd är R12 mycket stabilt, om det förorenas kan stabiliteten däremot minskas. Fördelen med R12 är att den kan ta upp en bara liten mängd fukt innan den ger utslag som driftsfel. Det gör att byte av torkfilter i anläggningen motverkar skador. Vid läckage kan man använda en blåslampa för att hitta läckan, men när denna typ av gas brinner så bildas en mycket farlig gas. Därför har man övergått till den elektriska mätaren. Cfc-gaser tränger undan syre, så har man en läcka måste man vara försiktig att man inte blir utan syre. R22 bryts ner snabbare, så den är inte lika farlig för ozonlagret. Den används i stället för R12 under en övergångstid. Men den blandar sig dåligt med mineraloljor och tar upp mycket fukt som medför skador.

I dag är det förbjudet att använda cfc. hcfc får användas men inte fyllas på. I dag används r134a i stället för r12 eftersom det inte innehåller klor och inte har inverkan på ozonlagret. Däremot bidrar den till stor ökning av växthuseffekten så användningen av den kommer att begränsas. Nackdelen till att byta från r12 till r134a är att r134a inte tål det minsta spår av olja eller gas som innehåller klor. R134a måste ha en skild läcksöknings-detektor. På fartyget Amorella som vi var och tittade på använde man r134a till kylrummen.

Under senare år har det kommit en rad olika köldmedier i flera varianter. Det vanligaste är r404a- r407c- r410a som används i kommersiella frysanläggningar. Dessa vätskor består av blandningar av olika köldmedier. Det innebär att förångning och kondenseringen inte sker vid konstanta temperaturer. På fartyget Amorella som vi var och tittade på användes r404a för frysrummen.

Vätskorna är märkta enligt hur de påverkar miljön, t ex livslängd i atmosfären, ODP (Ozone Depletion Potetial ) och GWP (Global Warming Potetial).

Oljor

En smörjolja för en kylkompressor måste uppfylla många krav. Bl.a. måste den behålla sina smörjande egenskaper och vara beständig vid alla de temperaturer som förekommer i kompressorn. Den får inte själv eller i kontakt med kylmediet verka korroderande på material i kompressorn eller kylsystemet i övrigt. Då en del av oljan alltid cirkulerar i systemet får den inte heller stelna eller fälla ut fasta beståndsdelar som is eller vax vid de lägsta förekommande temperaturerna. Endast specialoljor enligt tillverkarens rekommendationer får användas. Oljorna får inte förvaras i kärl som är öppet, t ex i dagtankar eller storesetankar för den absorberar fukt från luften. Lämpligaste förvaring är små behållare.

Man använder mineraloljor och syntetiska oljor. De kemiska namnen på de syntetiska oljorna är alkylbenzen och pao-oljor. För r134a används en speciell syntetisk olja (ester-olja). För att inte så mycket olja skall följa med köldmedierna används en oljeavskiljare som installeras på trycklinjen mellan kompressorn och kondensorn, som leder tillbaka oljan till kompressorn. På fartyget vi var och besökte använde man Mobil arctic 300.

Underhåll

Oljebyten, reparation av läckor, påfyllning av köldmedium hör till underhållsarbeten av kylanläggningar. På nyare anläggningar finns det antagligen mycket el- och givarfel, och dessutom måste kylanläggningen till kondensorn rengöras. Man skall alltid vara försiktig och använda skyddsutrustning när man underhåller kylanläggningar.

På det besökta fartyget var det elektrikerna som hade hand om underhållet. De påstod att det var ganska mycket underhåll, t ex frös systemet och rör brast. I Finland behöver man ingen kurs eller extrapapper för att ansvara över kylanläggningen men t.ex. i Sverige behöver man intyg på att man får vara ansvarig för kylanläggningen.

Kylkompressorerna ombord på Amorella

Tillverkare: STAL

Försedda med en 11 kw elmotor

Rem driven kolvkompressor, rem från elmotorn till kompressorn

Dessa tre kylmaskiner var upp delade enligt ritningen i fig 1 Vänstra kylkompressorn skötte om frysrummen på fartyget den mittersta kompressorn var reserv och den högra skötte om alla kylrummen ombord på fartyget. Reserv kylkompressorn kunde kopplas in i systemet med manuella ventiler beroende på skulle den sköta om frys sidan eller kylsidan på systemet. Reserv kylkompressorn användes ombord på fartyget då någondera av de två andra kompressorerna hade fått något fel eller om kompressorerna hade service på gång. Kylkompressorerna ombord var i flitig användning och därför krävde de mycket underhållsarbete.

Förrutom dessa 4 huvudkomponenter fanns det ombord på Amorellas kylsystem en del mindre komponenter enligt ritningen i fig 1. så som

- Synglas med fuktindikator

- Säkerhetsventiler

- Manuella ventiler

- Oljetrycksvakter

- Automatiska vattenventiler

- 2 st kylvattenpumpar

- Manometer på sugsidan om kompressorn

- Manometer på trycksidan om kompressorn

- Pressostat på sugsidan om kompressorn

- Pressostat på trycksidan om kompressorn

- Strypventil

Värmeåtervinning

Ombord på fartyget Amorella togs inte tillvara någon värmeåtervinning av värmeenergin som frigordes i kondensorn. I vissa fall kan det användas till uppvärmning om det är möjligt att transportera den dit där värmebehov finns. I detta fartyg använde man sig av annan uppvärmnings metod.

Styrenheterna och kontrollapparatur av kylkompressorerna och deras utrustning

För att kunna hålla en konstant temperatur i ett kylrum krävs det en termostat som meddelar den aktuella temperaturen i rummet till kontrollenheten, vilken startar och stoppar fläkten i förångaren vid inställda värden, vilket innebär att vid t.e.x stopp av fläkten strömmar ingen luft genom förångaren och kyleffekten minskar.

Elmästaren ombord kom inte ihåg tillverkaren av kontrollenheterna men han berättade att det inte var något märkvärdiga enheter. Till maskinkontrollrummet var det kopplat ett alarm om kompressorerna fick något fel.

Kylvattenpump till kondensorn

Manometrar HP och LP . Som man ser på bilden visar mätaren till vänster att högtryckssidan är ställd på ca 12 bar och lågtrycksmätaren till höger på 4 bar och ca -25 grader.