1. Description des problèmes et de la zone d'application

< ступінь серйозності: Critique (menace de panne du matériel technique ou de déclenchement d'alarme de protection) >

Ce manuel est destiné aux ingénieurs en fiabilité, aux chefs de service et aux mécaniciens de garde des entreprises ukrainiennes (métallurgie, mécanique, production chimique, industrie alimentaire et énergie). Il couvre les systèmes industriels de refroidissement (chillers, échangeurs de chaleur à plaques et à tubes à co-écoulement, stations de pompage des circuits de refroidissement).

Symptôme principal considéré : faible capacité frigorifique de la système, se manifestant par l'impossibilité d'atteindre la température de processus souhaitée, une élévation de la température du fluide de retour au-dessus des limites admises (au-delà de +15 °C pour les circuits technologiques ou +7 °C pour les systèmes de climatisation), ou une arrêt périodique de l'équipement en raison d'un signal du relais de pression élevée ou de la protection du compresseur contre la surcharge.

Une insuffisance de puissance de refroidissement entraîne des arrêts d'urgence des lignes de presse, des thermoplastomateux, des complexes laser et du matériel compresseur. Une diagnostic réussi exige une élimination progressive des facteurs : déviation du débit de fluide, contamination des surfaces d'échange thermique, perturbation de l'équilibre du fluide frigorigène et augmentation de la déperdition thermique dans l'objet à refroidir.

2. Mesures de sécurité

ATTENTION ! RISQUE DE HAUTE PRESSION ET DE SUBSTANCES TOXIGENES. Avant de commencer toute intervention, exécutez la procédure Lockout/Tagout (LOTO). Désactivez l'alimentation des compresseurs, pompes et ventilateurs au tableau de distribution principal, verrouillez l'entrée et affichez des étiquettes d'avertissement conformément aux exigences NПАОП 0.00-1.28-10.

MATÉRIELS DE PROTECTION INDIVIDUELLE (MPI) : Lunettes de protection avec protection latérale (EN 166), gants résistants aux produits chimiques (nitrile ou neoprène lors des travaux avec du glycol et des agents frigorigènes), chaussures de protection avec semelle métallique (EN ISO 20345), masque ou respirateur avec filtre adapté lors des travaux avec de l'ammoniac ou des frigorigènes dans des locaux clos.

AVERTISSEMENT SUR LA RETENUE D'ÉNERGIE : Les contours de refroidissement sous pression peuvent contenir un liquide et un gaz sous pression jusqu'à 25 bar. Avant de débrancher les brides ou les raccords, fermez obligatoirement les robinets de coupure et videz la pression résiduelle via les ports de manomètre. Ne permettez pas que le fluide frigorigène liquide entre en contact avec la peau exposée — cela provoque des brûlures cryogéniques.

3. Outils diagnostiques nécessaires

Nom de l'outil	Spécification / Modèle	Plage de mesure	Utilisation
Manifold numérique	Testo 550s ou analogue (CE)	-1 jusqu'à 60 bar, -50 jusqu'à +150 °C	Mesure de la pression de condensation/ébullition, de surchauffe et de sous-refroidissement du frigorigène
Détecteur de débit ultrasonique	Fugita / Flexim Fluxus (ou similaire)	0,1 – 20 m/s, tubes DN15–DN1000	Contrôle de la consommation réelle du fluide de refroidissement dans le circuit
Téviscope (Tépiloscope)	Fluke Ti401PRO / Testo 883	-20 jusqu'à +650 °C, sensibilité < 0,05 °C	Détection des zones de contamination des échangeurs de chaleur, surchauffe des roulements, débit des bypasses
Analyseur de vibration portatif	VMI / Fluke 810	10–10000 Hz, vitesse de vibration 0,1–200 mm/s	Diagnostic de l'état des roulements des pompes et des compresseurs
Multimètre True RMS	Fluke 87V	0–1000 V AC/DC, 0–10 A (jusqu'à 400 A avec bornes)	Vérification de la tension d'alimentation, du courant consommé par les compresseurs et les pompes
Réfractomètre	Réfractomètre numérique Brix/Glycol	0–80 % de concentration de glycol, -50 jusqu'à 0 °C	Détermination de la température de gel et de la concentration de la solution aqueuse de glycol éthylène/propylène

4. Liste de vérification initiale d'évaluation de l'état

Paramètre de vérification	Valeur normative (Admissible)	Valeur d'alarme (Panne)	Valeur réelle
Température de l'eau à l'entrée du refroidisseur	+10 °C jusqu'à +14 °C	+18 °C	[ ] Enregistrer
Température de l'eau à la sortie du refroidisseur	+5 °C jusqu'à +7 °C	+10 °C	[ ] Enregistrer
Débit de pression sur l'évaporateur / échangeur de chaleur	Conformément au passeport OEM (0,5 – 1,5 bar)	Déviation > 30 % par rapport à la valeur nominale	[ ] Enregistrer
Surchauffe du fluide frigorigène à l'aspiration du compresseur	5 K – 8 K	< 3 K (ризик заливу) або > 12 K	[ ] Enregistrer
Surrefroidissement dans le condenseur	3 K – 5 K	< 1 K (нестача фреону) або > 8 K	[ ] Enregistrer
Courant absorbé par le compresseur (L1, L2, L3)	Dans la plage nominale sur le plaque (±5%)	105 % du nominal ou asymétrie > 2 %	[ ] Enregistrer
Concentration du glycol dans le système	Conformément au mode de fonctionnement (par ex. 30 %)	45 % (augmentation de la viscosité, perte de capacité thermique)	[ ] Enregistrer

5. Schéma de bloc diagnostic systématique

SYMPTOME : Production frigorifique insuffisante (température du processus supérieure à la valeur ajustée)
- ÉTAPPE 1 : Vérifiez le chargement thermique global sur l'objet.
  - SI le chargement thermique dépasse le projeté (augmentation de la puissance des machines/section de plus de 15 %) OU la température de l'environnement est supérieure à la valeur de calcul (selon DIN EN 14511) $ ightarrow$ Cause : Surcharge de la système de refroidissement par flux thermique.
  - Si le chargement thermique est dans la norme $ \rightarrow $ Passons au PAS 2.
- ÉTAPPE 2 : Mesurez le débit de fluide de refroidissement à l'aide d'un débitmètre ultrasonique et vérifiez la dépression de pression.
  - SI le débit est inférieur au nominal de >20% $ ightarrow$ Vérifiez la position des clapets de régulation, l'état des filtres à saletés et le point de fonctionnement des pompes. $ ightarrow$ Cause : Déséquilibre hydraulique ou limitation du débit.
  - Si le débit de pression sur l'échangeur de chaleur est supérieur de >40% à la valeur nominale ou à la valeur réduite $ \rightarrow $ Cause : Pollution (calcaire, biofilm, encrassement) des surfaces d'échange.
  - La consommation d'air et la résistance hydraulique sont normales $ \rightarrow $ Passons au PAS 3.
- ÉTAPPE 3 : Connectez le manomètre numérique et vérifiez les paramètres du circuit frigorifique (pression de vapeur, pression de condensation, surchauffe, sous-refroidissement).
  - SI sous-refroidissement < 1 K AND температура на рідинній лінії нижча за норму AND є бульбашки у смотровому склі $ ightarrow$ Cause : Manque de charge frigorigène (fuite).
  - Si la pression de condensation dépasse la valeur calculée de >4 bar ET la température de l'air/eau à l'entrée du condenseur est normale $ \rightarrow $ Cause : Pollution du condenseur ou présence de gaz non condensables dans le circuit.
  - Si le surchauffage sur l'aspiration > 12 K ET la position de la vanne de régulation de débit (VRD/VRD électronique) est fermée $ \rightarrow $ Cause : Défaillance de la VRD/VRD électronique ou encrassement du filtre-sécheur.

6. Matrice des pannes et des causes

Symptôme	Probables causes (par ordre de probabilité)	Test de diagnostic	Résultat attendu en cas de validation de la cause
Température élevée de l'eau à la sortie, déclenchement de la protection LP/HP	1. Contamination du serpent froid par des dépôts. 2. Réduction du débit en raison de la saleté du filtre à mailles. 3. Manque de frigorigène (fuite).	Mesurer la différence de température de l'eau et la différence de pression sur l'évaporateur. Prendre une thermogramme du échangeur de chaleur.	Débit de pression supérieur à la valeur nominale de 50 %. La thermogramme montre une distribution inégale des températures (accumulation de flux).
Le compresseur fonctionne en continu, mais il n'y a pas de froid	1. Fuite du fluide frigorigène. 2. Obstruction du filtre-sécheur. 3. Perte de performance du compresseur (usure des clapets).	Vérifier le verre d'observation pour la présence d'humidité/bulles. Mesurer le surchauffage et le surrefroidissement.	Vue du verre de surveillance (bulles). Aucun refroidissement excessif (< 1 K). Перегрів > 15 K.
Cycle fréquent de mise hors tension du compresseur (Short Cycling)	1. Déclenchement intempestif du relais de débit. 2. Réglage incorrect du thermostat. 3. Capacité du réservoir tampon trop faible.	Fermer les contacts du relais de débit (temporairement pour test). Vérifier la durée de fonctionnement du cycle à l'aide de SCADA ou d'un chronomètre.	Lors d'un court-circuit forcé, le relais compresseur stabilise le fonctionnement (défaut du capteur de débit confirmé).

7. Analyse des causes premières pour chaque défaillance

7.1. Contamination des surfaces échangeuses de chaleur (Boue et dépôts)

Pourquoi cela se produit : L'utilisation d'eau non traitée ou de mauvaise qualité dans des échangeurs de chaleur semi-ouverts ou dans des circuits ouverts entraîne la précipitation de sels de dureté (carbonate de calcium, magnésium) lors du chauffage de la surface d'échange thermique. Dans les circuits fermés, un dépôt corrosif et des produits de dégradation du glycol s'accumulent.

Comment prouver : La résistance hydraulique du échangeur de chaleur augmente de 30 à 50 % à la débit nominal. Une forte inhomogénéité thermique est détectée sur le corps de l'échangeur de chaleur à plaques (zones à température élevée) à l'aide d'un thermoviseur.

Conséquences : Diminution du coefficient de transfert thermique ($k$), augmentation de la différence de température, augmentation de la pression de condensation, surcharge du compresseur, risque de dommages mécaniques aux plaques.

7.2. Déséquilibre hydraulique et baisse du débit de fluide

Pourquoi cela arrive : Obstruction des filtres à saleté (filtres en Y), usure de la roue de pompe (cavitation, érosion), fermeture de la vanne de régulation après des travaux de réparation, ou un mauvais équilibrage des réseaux.

Comment prouver : Le débitmètre à ultrasons indique un débit inférieur de 25 à 40 % par rapport à la valeur projetée (selon ISO 5167). Les manomètres avant et après le filtre montrent un débit critique (au-dessus de 0,8 bar).

Conséquences : Caractère laminaire du flux au lieu d'un flux turbulent dans l'échangeur de chaleur, gel localisé dans l'évaporateur (si la température d'ébullition est inférieure à 0 °C), activation du thermostat anti-gel.

7.3. Manque ou excès de frigorigène

Pourquoi cela se produit : Fuites microscopiques par les joints de rouleaux, les soudures, les joints d'étanchéité des robinets ou les clapets de Schrader en raison des charges vibratoires (conformément aux normes EN 378).

Comment confirmer : Le manomètre montre une baisse de la pression de vapeur et de condensation. Le surrefroidissement tombe en dessous de 1 K. Présence d'indications de liquide et de gaz dans le verre de visée de la ligne liquide.

Conséquences : Chute du débit massique du fluide frigorigène à travers l'évaporateur, surchauffe des enroulements du compresseur en raison du refroidissement insuffisant par les vapeurs aspirées, baisse du Coefficient de Performance (COP).

8. Procédures étape par étape de dépannage

Procédure 8.1. Nettoyage chimique du échangeur de chaleur à plaques (évaporateur / condenseur)

Exécutez le verrouillage LOTO pour les pompes du circuit de refroidissement et de l'installation frigorifique.
Éteignez les vannes de coupure à l'entrée et à la sortie du échangeur de chaleur. Déchargez la pression et videz les résidus de liquide par les bouches de vidange.
Connectez la station mobile de lavage (station CIP) avec des tuyaux résistants aux acides aux ports de drainage du échangeur de chaleur.
Remplissez la station avec une solution d'acide organique inhibé (acide sulfamique ou acide citrique 5-10 %, température jusqu'à +40 °C). Il est interdit d'utiliser de l'acide chlorhydrique (HCl) pour l'acier inoxydable AISI 316 en raison du risque de corrosion ponctuelle.
Faites circuler la solution pendant 2 à 4 heures. Contrôlez le niveau de pH (maintenir entre 1,5 et 2,5). Si le pH est supérieur à 4,0, ajoutez de l'acide ou remplacez la solution.
Nettoyez le système avec une solution de neutralisation (solution de soude caustique à 1-2 % ou de soude calcinée), puis avec de l'eau industrielle propre jusqu'à obtenir un pH neutre (6,5–7,5).
Démontez et nettoyez les filtres à mailles à saletés d'entrée.
Assemblez le schéma, remplissez le circuit, éliminez l'air par les dégazageurs et démarrez la pompe.
Vérification après réparation : Mesurer la dépression de pression et la température de l'eau. La dépression de pression doit revenir à la valeur nominale du passeport (±10%).

Procédure 8.2. Élimination de la fuite et recharge du fluide frigorigène

Branchez le manomètre numérique et le détecteur électronique (sensibilité de 1 g/an) ou effectuez un test sous pression d'azote à 15–18 bar avec ajout d'une quantité trace de gaz indicateur (mélange hydrogène-azote).
Localisez l'origine de la fuite (raccords de tuyaux, filtres à récipients, clapets, soudures).
Effectuez le vide de la système à l'aide d'une pompe à vide à deux étages jusqu'à un vide final ne dépassant pas 267 Pa (2 Torr). Maintenez le test de vide pendant 30 minutes (la pression ne doit pas augmenter).
Remplissez le système avec un fluide frigorigène liquide en poids (utilisez des balances électroniques pour le remplissage) conformément à la plaque signalétique du bloc compresseur-condenseur.
Vérification après réparation : Démarrer le système. Vérifier le paramètre de surchauffe (5–8 K) et de surrefroidissement (3–5 K). Le verre de visée de la ligne de fluide doit être complètement rempli de fluide sans bulles.

9. Mesures préventives

Cause principale	Stratégie de prévention	Méthode de monitoring	Intervalle recommandé
Contamination des échangeurs de chaleur	Contrôle de la qualité de l'eau, ajout d'anti-scalants, nettoyage chimique régulier CIP.	Surveillance de la dépression de pression et du débit thermique via SCADA.	Quartement (ou une fois par an selon la qualité de l'eau).
Déséquilibre hydraulique	Nettoyage des filtres à saletés, vérification du fonctionnement des pompes selon les caractéristiques H-Q.	Contrôle du courant des pompes et des indications des débitmètres.	Par mois.
Fuite de frigorigène	Contrôle vibratoire des conduits, vérification annuelle avec un endoscope conformément à EN 378.	Capteurs de surveillance de la pression de cuisson/condensation et présence de signalisation.	Tous les 6 mois.

10. Pièces de rechange et composants

Description de la pièce	Spécification	Quand remplacer	Catégorie UNITEC
Échangeur de chaleur à soudage par plaque	Acier inoxydable AISI 316, soudure en laiton, max. 30 bar	En cas de dommage mécanique des plaques ou de contamination critique irréversible.	Équipement de transfert thermique
Filtre-désiccant hermétique	Sous bride/branchement, avec noyau de céolite (série DCL/DML)	À chaque dépressurisation du circuit ou annuellement lors de la maintenance.	Composants des circuits frigorifiques
Válveur d'extension électronique (ERV)	Moteur pas à pas compatible avec R410A / R134a / R404A	En cas de blocage du piston ou de perte d'étanchéité de l'organe de fermeture.	Régulation de vanne
Filtre à filet (Y- strainer)	Fonte/acier inoxydable, maille 0,5 mm, PN16/PN25	En cas de dommage de la grille ou en cas de corrosion traversante du boîtier.	Armature hydraulique
Capteur de débit de pression / Régulateur de débit	4-20 mA / 0-10 bar, IP65	En cas de dérive de calibration ou en l'absence de signal électrique.	Appareils de mesure et de contrôle

Recherchez des composants européens fiables pour la réparation et la modernisation des systèmes industriels de refroidissement ? Découvrez notre gamme dans la section Catalogue électronique UNITEC-D.

11. Références normatives

EN 378:2016 — Systèmes de refroidissement et pompes à chaleur. Exigences en matière de sécurité et d'environnement.
DIN EN 14511 — Climatiseurs, unités de refroidissement à fluide frigorigène et pompes à chaleur avec compresseurs entraînés par moteur électrique pour le chauffage et le refroidissement des locaux.
ISO 5167 — Mesure du débit de fluide à l’aide d’appareils à section variable, installés dans des conduites circulaires remplies.
NPAOP 0,00-1,28-10 — Règles de protection du travail lors de l'exploitation des installations frigorifiques.