Maintenance Guides 1 min read

Diagnostiek en oplossing van onvoldoende productiviteit van industriële koelsystemen: hydrauliek, warmteoverdracht en koelmedium

Technical analysis: Troubleshooting industrial cooling system insufficient capacity: heat load calculation, flow balance

Diagnostiek en oplossing van onvoldoende productiviteit van industriële koelsystemen: hydrauliek, warmteoverdracht en koelmedium

1. Beschrijving van het probleem en de toepassingsgebied

< ступінь серйозності: Kritisch (bedreiging van stilstand van technologisch uitrusting of noodstop van bescherming) >

Deze handleiding is bedoeld voor hoofdingenieurs van betrouwbaarheid, afdelingsleiders en schikkingenmechanici van bedrijven in de ukrainsche industrie (metaalbewerking, machinebouw, chemische productie, voedingsindustrie en energie). De handleiding omvat industriële koelsystemen (chillers, koel­toren, platplaat- en buiswisselers, pompenstations van koelcircuit).

Hoofdsymptoom dat wordt beschouwd: onvoldoende koelcapaciteit van het systeem, wat zich vertaalt in het niet bereiken van de gewenste proces temperatuur, een stijging van de temperatuur van de retourdrager boven de toegestane grenzen (meer dan +15 °C voor technische circuits of +7 °C voor luchtconditioneringssystemen), of het periodiek stilvallen van het uitrusting op signaal van het hoge drukrelais of van de overbelastingbescherming van de compressor.

Onvoldoende koelvermogen leidt tot noodstoppen van stampmachines, thermoplast-automaten, lasercomplexen en compressoren. Succesvolle diagnose vereist het opvolgends uitsluiten van factoren: afwijking van vloeistofverbruik, verontreiniging van wisselingsoppervlakken, storing van koelmediumbalans en toename van warmteafgifte in het te koelen object.

2. Veiligheidsmaatregelen

WAAROUD! GEVAAR VAN HOGE DRUK EN TOXISCHE STOFFEN. Voordat u enige werkzaamheden uitvoert, voer de procedure Lockout/Tagout (LOTO) uit. Schakel de stroom uit voor compressoren, pompen en ventilatoren op het hoofdschakelbord, blokkeer de invoer en hang waarschuwende plakken op volgens de eisen van NПАОП 0.00-1.28-10.

Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): Beschermbril met zijbescherming (EN 166), chemische bestendige handschoenen (nitril of neopreen bij werken met glycol en koelvloeistoffen), beschermende schoenen met metaalzool (EN ISO 20345), ademhalingsmasker of gasmasker met bijbehorende filter bij werken met ammoniak of freon in gesloten ruimtes.

WAARSCHUWING OVER ENERGIEOPSLAG: De koelingscontouren onder druk kunnen vloeistof en gas bevatten onder druk tot 25 bar. Voordat je koppelingen of fittingen losmaakt, moet je de sluitkranen sluiten en de overgebleven druk via drukmetingen afvoeren. Vermijd dat vloeibare koelmedium op open huid terechtkomt — dit veroorzaakt cryogene brandwonden.

3. Noodzakelijke diagnostische gereedschappen

Naam van het gereedschap Specificatie / Model Meetbereik Toepassing
Digitale manifolde Testo 550s of analog (CE) -1 tot 60 bar, -50 tot +150 °C Meetwaarden van condensatiedruk/verdamperdruk, oververhitting en onderkoeling van freon
Ultrasoon verbruiksmeter Fugita / Flexim Fluxus (of gelijkaardig) 0,1 – 20 m/s, buis DN15–DN1000 Controle van de werkelijke koelvloeistofverbruik in het circuit
Thermograf (Thermografie) Fluke Ti401PRO / Testo 883 -20 tot +650 °C, gevoeligheid < 0,05 °C Detectie van vervuiling zones van warmtewisselaars, oververhitting van lagers, doorstroom van bypassen
Portabele vibratieanalyser VMI / Fluke 810 10–10000 Hz, vibrasie snelheid 0,1–200 mm/s Diagnose van de toestand van de lagers van pompen en compressoren
Multimeter True RMS Fluke 87V 0–1000 V AC/DC, 0–10 A (tot 400 A met klemmen) Spanningscontrole, stroomverbruik van compressoren en pompen
Refractometer Digitale Brix/Glycol Refractometer 0–80% concentratie glycol, -50 tot 0 °C Bepaling van de vries temperatuur en concentratie van waterige oplossing propyleenglycol/ethyleenglycol

4. Beginchecklist voor de toestandsevaluatie

Parameter voor controle Normatief waarde (Toegestaan) Trivioze waarde (Ongeluk) Feitelijk waarde
Temperatuur van het water op de ingang van de koeler +10 °C tot +14 °C +18 °C [ ] Opslaan
Temperatuur van het water aan de uitgang van de koeler +5 °C tot +7 °C +10 °C [ ] Opslaan
Drukval op de verdamper / warmteoverdrager Volgens het OEM-passport (0,5 – 1,5 bar) Afwijking > 30% van de nominale waarde [ ] Opslaan
Oververhitting van het koelmedium op de inlaat van de compressor 5 K – 8 K < 3 K (ризик заливу) або > 12 K [ ] Opslaan
Overkoeling in de condensator 3 K – 5 K < 1 K (нестача фреону) або > 8 K [ ] Opslaan
Stroomverbruik compressor (L1, L2, L3) Binnen de nominale waarde op de plaatje (±5%) 105% van de nominale waarde of asymmetrie > 2% [ ] Opslaan
Concentratie glycol in het systeem Volgens de moduskaart (bijv. 30%) 45% (toename van viscositeit, verlies van warmtecapaciteit) [ ] Opslaan

5. Systeematische diagnostische blokschema

  • SYMPTOOM: Onvoldoende koelcapaciteit (proces temperatuur hoger dan ingesteld)
    • STAP 1: Controleer het algemene warmtevermogen op het object.
      • IF warmtevermogen overschrijdt het ontwerp (verhoging van machine/afdelings vermogen >15%) OR omgevingstemperatuur hoger dan berekend (volgens DIN EN 14511) $ ightarrow$ Oorzaak: Overbelasting van de koelsysteem door warmtestromen.
      • Als het warmtevermogen binnen de norm is $ \rightarrow $ Ga naar STAP 2.
    • STAP 2: Meet de koelvloeistofstroming met een ultrasone stroommeter en controleer de drukval.
      • IF de stroming lager is dan de nominale waarde met >20% $ ightarrow$ Controleer de instelling van de balansklappen, de toestand van de vuilfilters en de werkpunt van de pompen. $ ightarrow$ Oorzaak: Hydraulische onbalans of beperking van de stroming.
      • IF drukval in de wisselwerking is hoger dan >40% bij nominale of verminderde stroom $ ightarrow$ Oorzaak: Verontreiniging (kalk, biologische verontreiniging, slibvorming) van de wisselwerkingssurfaces.
      • De hydraulische verliezen en het hydraulisch weerstand zijn binnen de norm → Ga naar STAP 3.
    • STAP 3: Verbind de digitale manifol en controleer de parameters van het koelcircuit (kookdruk, condensatiedruk, oververhitting, onderkoeling).
      • IF onderkoeling < 1 K AND температура на рідинній лінії нижча за норму AND є бульбашки у смотровому склі $ ightarrow$ Oorzaak: Ontbreken van koelmedium (lekkage).
      • Als de condensatiedruk hoger is dan de berekende waarde met >4 bar EN de temperatuur van de lucht/vocht aan de ingang van de condensator binnen de norm is $ ightarrow$ Oorzaak: Verontreiniging van de condensator of aanwezigheid van niet-kondenseerbare gassen in het circuit.
      • IF verhitting op de inlaat > 12 K EN positie elektronisch/thermostatisch expansieventiel (TEV/ERV) gesloten $ ightarrow$ Oorzaak: storing TEV/ERV of verontreiniging van de filter-droger.

6. Matrix van storingen en oorzaken

Symptoom Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid) Diagnostische test Geplande resultaat bij bevestiging van de oorzaak
Hoog water temperatuur op de uitgang, uitschakelen LP/HP bescherming 1. Verontreiniging van de platte verdamper met scale.
2. Verminderde stroom door verontreiniging van het kierfilter.
3. Ontbreken van freon (lekken).		 Meet het temperatuurverschil van het water en het drukverschil op de verdamper. Neem een thermogram van de warmtewisselaar. Drukverschil hoger dan nominale waarde met 50%. Thermogram toont ongelijkmatige temperatuurverdeling (stagnatie vanstromen).
De compressor werkt ononderbroken, maar er is geen koeling 1. Vlekken koelmedium.
2. Verontreiniging van de filterdroger.
3. Verlies van de compressorprestatie (verbruining van de kleppen).		 Controleer het inspectieglas op vocht/bellen. Meet de oververhitting en onderkoeling. Buitenspiegel schuimt (bubbelvorming). Geen oververhitting (< 1 K). Перегрів > 15 K.
Vaak cyclisch uitschakelen van de compressor (Short Cycling) 1. Onjuiste werking van het drukrelais.
2. Onjuiste instelling van de thermostaat.
3. Te kleine capaciteit van de buffer tank.		 Sluit de contacten van het relaissysteem van de ventilatie tijdelijk voor testdoeleinden. Controleer de cyclustijd met behulp van SCADA of een stopwatch. Bij krachtige sluiting van het relais stelt de compressor de werking op een constante stand (de sensor voor stroom is defect).

7. Oorzaakanalyse voor elke storing

7.1. Verontreiniging van wisselingsoppervlakken (aanslag en sludge)

Waarom ontstaat dit: Het gebruik van onbehandelde of kwaliteitsminderende water in halfopen koudewisselaars of open systemen leidt tot het neerslaan van harde zouten (calciumcarbonaat, magnesium) bij verwarming van de warmteoverdrachtsoppervlakte. In gesloten systemen ontstaat corrosieachtig slib en degradatieproducten van glycol.

Hoe bevestigen: De hydraulische weerstand van de wisselwerkingstoestel stijgt met 30–50% bij nominale debiet. Met een thermografische camera wordt een hoge temperatuurongelijkmatigheid vastgesteld op het lichaam van het platte wisselwerkingstoestel (zonaal temperatuurverspreiding).

Наслідки: Зменшення коефіцієнта теплопередачі ($k$), зростання температурного напору, зростання тиску конденсації, перевантаження компресора, ризик механічного пошкодження пластин.

7.2. Hydraulische onbalans en afname van vloeistofhoeveelheid

Waarom ontstaat dit: Verontreiniging van de filters (Y-vormige filters), slijtage van het pompschroefwiel (kavitatie, erosie), sluiting van de afsluitkraan na reparaties, of onjuiste balansering van de leidingen.

Hoe te bevestigen: De ultrasone meter toont een stroom die 25–40% lager is dan het ontwerpwaarde (volgens ISO 5167). De manometers voor en na de filter tonen een kritieke drukval (meer dan 0,8 bar).

Gevolgen: Laminaire stroming in plaats van turbulente in de warmtewisselaar, lokaal bevriezen van de verdamper (indien de kooktemperatuur lager dan 0 °C), activering van de bevrorenheidsscherm (anti-freeze thermostat).

7.3. Ontbreken of overvloed van koelmedium

Waarom ontstaat dit: Microlekkages via de rolleleidingverbindingen, tinwerk, ventielseals of Schraderkleppen door vibratiebelastingen (volgens normen EN 378).

Hoe te bevestigen: De manifolds tonen een drukverlies bij koken en condensatie. Oververhitting daalt onder 1 K. Aanwezigheid van aanduidingen van vocht en gas in het sfeerfilterglas van de vloeistoflijn.

Gevolgen: Daling van de massaafvoer van het koelmedium via de verdamper, oververhitting van de compressorwikkelingen door onvoldoende afkoeling via de opgenomen dampen, afname van de koelvermogen (COP).

8. Stappenplan voor foutopsporing

Procedure 8.1. Chemisch reinigen van een platte wisselaar (verdamper / condensator)

  1. Voer het LOTO-uitzondering uit voor de pompen van het koelcircuit en de klimafixinstallatie.
  2. Drukverhinderen de afsluitkranen op de ingang en uitgang van de wisselwerker. Ontlast de druk en spoel de resterende vloeistof af via de afvoerstutten.
  3. Verbind de draagbare spoelstation (CIP-station) met zure bestendige slangen aan de afvoerpoorten van de wisselwerker.
  4. Vul de station met een oplossing van gehemelde organische zure (sulfaamzuur of citroenzuur 5-10% oplossing, temperatuur tot +40 °C). Het gebruik van zoutzuur (HCl) voor AISI 316 roestvrij staal is verboden vanwege het risico op puntroest.
  5. Voer de oplossingcirculatie uit gedurende 2–4 uur. Controleer het pH-niveau (houden binnen de grenzen 1,5–2,5). Als het pH hoger dan 4,0 is gestegen, voeg dan zure toe of vervang de oplossing.
  6. Spoel de systeem met neutralisatieoplossing (1-2% oplossing van natronloog of kalksoda), en spoel daarna met schoon industriele water tot een neutraal pH (6,5–7,5) is bereikt.
  7. Demonteer en reinig de kierfilteren op de ingang.
  8. Zet de schakeling samen, vul het circuit in, verwijder lucht via de luchtafmelkingskoppelingen en start de pompen.
  9. Controle na reparatie: Meet de drukval en temperatuur van het water. De drukval moet terugkeren tot het nominale paspoortwaarde (±10%).

    10. Proceduur 8.2. Verwijderen van een lek en aanvullen van koelmedium

    1. Sluit de digitale manifol en de elektronische lekkage detector (met gevoeligheid van 1 g/jaar) aan of voer een druktest uit met stikstof onder een druk van 15–18 bar met toevoeging van een spoorvormende hoeveelheid gasindicatoren (waterstof-stikstofmengsel).
    2. Locale het uitlekplek (verbindingen, filterkokers, kranen, lassen).
    3. Voer het vacuüm van het systeem uit met een tweestadiaan vacuumpomp tot een einddruk van maximaal 267 Pa (2 Torr). Houd de vacuümtest gedurende 30 minuten (de druk mag niet stijgen).
    4. Vul het systeem met vloeibare koelmedium op gewicht (gebruik elektronische weegschaal voor het vullen) volgens de plaatstekening van de compressor-condensatorblok.
    5. Controle na reparatie: Start het systeem. Controleer de oververhitting (5–8 K) en onderkoeling (3–5 K). Het vloeistofkanaalscherm moet volledig gevuld zijn met vloeistof zonder gasbellen.

    9. Preventieve maatregelen

    Oorzaak Strategie voor voorkoming Monitoringsmethode Aanbevolen interval
    Verontreiniging van wisselwerkers Kwaliteitscontrole van het water, toevoeging van anti-scalingmiddelen, regelmatige chemische spoeling CIP. Monitorering van drukval en temperatuurverlies via SCADA. Quartierlijk (of eens per jaar afhankelijk van de waterkwaliteit).
    Hydraulische onbalans Opruimen van vuilafvoerders, controle van pompen volgens de H-Q kenmerken. Stroomcontrole van pompen en metingen vanstrometers. Maandelijks.
    Vlek koudemiddel Vibratiecontrole van buisleidingen, jaarlijks onderzoek met een flowmeter volgens EN 378. Drukgevoelige sensoren voor kookcondensatie en aanwezigheid van signaal. Elke 6 maanden.

    10. Vervangdeel en componenten

    Beschrijving van de onderdeel Specificatie Wanneer vervangen Categorie UNITEC
    Plaatjesverwarmingswisselaar Niet-roestvrij staal AISI 316, koperzuur, max. 30 bar Bij mechanisch beschadiging van platen of kritisch onherstelbaar verontreiniging. Warmtewisselapparatuur
    Dichtfilter-ontvochtiger Onder de klem/steek, met zeoliet kern (reeks DCL/DML) Bij elk ontgassen van het circuit of jaarlijks tijdens de onderhoudscontrole. Componenten van koelingsystemen
    Elektronische uitbreidingsklep (ERV) Stapmotor, compatibel met R410A / R134a / R404A Bij stokstukking of verlies van de dichtheid van het sluitorgaan. Regulerende armatuur
    Sietfilter (Y-strainer) IJzer/roestvrij staal, geraffineerde kier 0,5 mm, PN16/PN25 Bij beschadiging van de rooster of bij aanwezigheid van doorlopende corrosie op het lichaam. Hydraulische armatuur
    Drukverschil-sensor / Stroomonderbreker 4-20 mA / 0-10 bar, IP65 Bij drift van kalibratie of bij afwezigheid van elektrisch signaal. Meet- en toezichtapparatuur

    Zoekt u betrouwbare Europese onderdelen voor het herstellen en moderniseren van industriële koelsystemen? Bekijk onze assortiment in de sectie Elektronisch catalogus UNITEC-D.

    11. Normatieve verwijzingen

    • EN 378:2016 — Koudesystemen en warmtepompen. Veiligheids- en milieuvereisten.
    • DIN EN 14511 — Luchtconditioners, vloeistofgekoelde aggregaten en warmtepompen met elektrisch aangedreven compressoren voor verwarming en koeling van ruimtes.
    • ISO 5167 — Meet van vloeistofstromen met apparaten met variabele doorsnede, geïntegreerd in gevulde ronde buisleidingen.
    • НПАОП 0.00-1.28-10 — Werkgezondheidsvoorschriften voor de bediening van koelinstallaties.

Related Articles