مقدمه
در دنیای سیستم‌های برودتی و تهویه مطبوع، کمپرسور به‌عنوان قلب تپنده چرخه تبرید، نقش بی‌بدیلی ایفا می‌کند. این دستگاه با فشرده‌سازی و جابجایی مبرد، امکان ایجاد اختلاف فشار و گردش مداوم آن را فراهم می‌آورد تا فرآیند سرمایش یا گرمایش به‌طور مطلوب انجام شود. با این حال، یکی از چالش‌های مهم و پیچیده‌ای که ممکن است سلامت و کارایی کمپرسور را به خطر بیندازد، پدیده برگشت مبرد به داخل کمپرسور است؛ پدیده‌ای که می‌تواند در دو حالت خاموشی و روشن بودن سیستم اتفاق بیفتد و در هر دو حالت پیامدهای مخربی به دنبال داشته باشد. این برگشت ناخواسته مبرد، به ویژه زمانی که به صورت مایع وارد کارتر کمپرسور شود، می‌تواند منجر به اختلال در روانکاری، آسیب‌های مکانیکی و حتی خرابی کامل کمپرسور شود. شناخت دقیق علل و مکانیسم‌های این پدیده و درک اثرات آن، کلید اصلی برای پیشگیری و بهبود عملکرد سیستم‌های برودتی است.
دلایل اصلی بازگشت مبرد به کمپرسور در حالت خاموشی
یکی از پدیده‌های مهم و مشکل‌ساز در سیستم‌های برودتی، برگشت غیرمنتظره مبرد به درون کمپرسور زمانی است که دستگاه در حالت خاموش قرار دارد. این اتفاق به دلایل مختلفی رخ می‌دهد که در ادامه به مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:
اولین عامل، موقعیت فیزیکی کمپرسور نسبت به اواپراتور می‌تواند نقش مهمی در برگشت مبرد داشته باشد. چنانچه کمپرسور در سطح پایین‌تری نسبت به اواپراتور نصب شده باشد، احتمال حرکت ثقلی مبرد تقطیر شده به سمت کارتر کمپرسور افزایش پیدا می‌کند که این امر می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی در بلندمدت شود.
دومین عامل، مرتبط با وجود جداکننده روغن در مسیر خروجی کمپرسور است. زمانی که دستگاه خاموش می‌شود و دمای جداکننده به تدریج با دمای محیط یکسان می‌گردد، شرایطی برای میعان بخشی از گاز مبرد مهیا می‌شود. این مایع حاصل از تقطیر، از طریق سیستم فلوتر تعبیه‌شده در جداکننده، به داخل مخزن روغن کمپرسور منتقل می‌شود و باعث افزایش سطح مایع در کارتر می‌گردد؛ موضوعی که در راه‌اندازی مجدد می‌تواند به پدیده ضربه مایع (liquid slugging) و آسیب مکانیکی منجر شود.
علل بازگشت مبرد به کمپرسور در حالت روشن بودن سیستم
یکی از خطراتی که در حین عملکرد سیستم تبرید می‌تواند سلامت کمپرسور را تهدید کند، برگشت ناخواسته مبرد به داخل کمپرسور است. این اتفاق معمولاً به دلیل اختلال در چرخه تبخیر یا کنترل نادرست جریان مبرد رخ می‌دهد و در ادامه به چند عامل کلیدی آن اشاره می‌کنیم :
نخستین دلیل می‌تواند به تنظیم اشتباه یا خرابی در عملکرد شیر انبساط ترموستاتیکی مربوط باشد. زمانی که این شیر نتواند به‌درستی جریان مبرد را متناسب با نیاز اواپراتور تنظیم کند، بخشی از مبرد به‌صورت مایع وارد مسیر مکش کمپرسور می‌شود و موجب آسیب‌های احتمالی خواهد شد.
عامل بعدی در سیستم‌هایی که از لوله موئین به‌جای شیر انبساط استفاده می‌کنند، شارژ بیش از حد مبرد است. پر بودن بیش از اندازه مدار با مبرد، باعث ورود مایع تبخیرنشده به کمپرسور در حین عملکرد می‌شود که این امر می‌تواند ضربه مایع و خرابی‌های مکانیکی را در پی داشته باشد.
سومین عامل به ضعف یا اختلال در عملکرد صحیح اواپراتور بازمی‌گردد. مشکلاتی نظیر مسدود بودن فیلتر هوا، خرابی فن، یا تشکیل یخ بیش از حد روی سطح اواپراتور، باعث افت میزان تبخیر مبرد شده و در نتیجه، بخشی از مبرد به‌صورت مایع به سمت کمپرسور بازمی‌گردد.
پیامدهای برگشت مایع مبرد به داخل کارتر کمپرسور
برگشت مبرد به کارتر کمپرسور، به‌ویژه زمانی که به‌صورت مایع وارد شود، یکی از خطرناک‌ترین شرایط برای سلامت عملکرد سیستم تبرید به شمار می‌رود. این وضعیت نه تنها عملکرد روان‌سازی را دچار اختلال می‌کند، بلکه می‌تواند به خرابی‌های جدی و پرهزینه منجر شود.
اولین و رایج‌ترین آسیب، کاهش غلظت روغن در نتیجه اختلاط آن با مایع مبرد است. زمانی که مبرد وارد روغن موجود در کارتر می‌شود، با آن ترکیب شده و غلظت روغن را کاهش می‌دهد. این امر سبب می‌شود روغن خاصیت روانکاری مؤثر خود را از دست بدهد و قطعات کمپرسور بدون محافظت کافی در برابر سایش قرار گیرند. در صورت افزایش بیش از حد مقدار مبرد در کارتر، مخلوط مبرد و روغن از حالت یکنواخت خارج شده و به مرحله اشباع می‌رسد. در این وضعیت، دو سیال از هم جدا می‌شوند که پیامد آن بروز ناهماهنگی در سیستم روانکاری خواهد بود. نکته فریبنده دیگر این است که به‌دلیل چگالی بالاتر مایع مبرد نسبت به روغن، مبرد در کف کارتر ته‌نشین می‌شود و سطح روغن در شیشه مشاهده بالا می‌رود. این تصویر غلط باعث می‌شود تصور کنیم سطح روغن کافی است، در حالی که بخش زیادی از آن عملاً مبرد است، نه روغن مفید. همچنین، اگر مایع مبرد به میزان زیادی درون روغن حل شده باشد، در هنگام روشن شدن کمپرسور که فشار و دمای داخل کارتر ناگهان افت می‌کند، این مبرد به سرعت تبخیر شده و باعث آشفتگی شدید در کارتر می‌شود. نتیجه آن کاهش فشار روغن و اختلال در روانکاری اجزای مکانیکی کمپرسور است که می‌تواند به آسیب‌های مکانیکی جدی منجر شود.
در یک سیستم بسته، مبرد حتی بدون وجود اختلاف فشار نیز توسط روغن جذب می‌شود. زمانی که گاز مبرد به محفظه میل لنگ کمپرسور می‌رسد، به مایع تبدیل شده و با روغن ترکیب می‌شود؛ این فرآیند تا رسیدن به حالت اشباع کامل روغن ادامه می‌یابد. مقدار مبردی که روغن می‌تواند جذب کند به طور مستقیم به فشار و دما وابسته است و با افزایش این دو پارامتر، میزان جذب به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. در دمای محیط، جذب مبرد توسط روغن به بالاترین حد خود می‌رسد. هنگامی که فشار در مخلوط مبرد و روغن کاهش پیدا می‌کند مانند لحظه استارت کمپرسور میزان مبرد مایع لازم برای اشباع روغن به شدت کاهش می‌یابد. در این شرایط، مبرد مازاد به سرعت تبخیر شده و به گاز تبدیل می‌شود. این تبخیر ناگهانی موجب اختلال شدید در ترکیب روغن و مبرد شده و پدیده‌ای به نام «کف کردن» (Foaming) رخ می‌دهد. این وضعیت معمولاً در زمان روشن شدن کمپرسور دیده می‌شود و در شیشه رویت روغن به شکل کف ظاهر می‌گردد. در موارد شدید، این کف کردن می‌تواند منجر به تخلیه سریع روغن از کارتر شود، حتی در کمتر از یک دقیقه، که پیامد آن کاهش جدی در روانکاری و آسیب به کمپرسور است.
Foaming یا کف کردن روغن در کارتر کمپرسور همیشه به معنای حضور مایع مبرد نیست؛ بلکه اختلال شدید در ترکیب روغن نیز می‌تواند باعث این پدیده شود، که برای بسیاری از تکنسین‌ها غیرمنتظره است. وقتی مبرد مایع به مقدار زیاد وارد کارتر می‌شود، علاوه بر کاهش شدید فشار روغن، ممکن است باعث قطع کنترل فشار روغن شود، حتی اگر حجم روغن کافی باشد. ورود زیاد مبرد مایع به کارتر نه تنها خواص روانکاری روغن را کاهش می‌دهد، بلکه هنگامی که وارد پمپ روغن می‌شود، تبخیر شده و مسیر ورود روغن به پمپ را مسدود می‌کند. در نتیجه، روغن به پمپ منتقل نمی‌شود و فشار روغن به شکل چشمگیری افت می‌کند. روغن، مبرد را جذب و در خود حل می‌کند، و بخشی از مبرد به صورت مایع تقطیر شده در روغن باقی می‌ماند. میزان مبرد جذب شده توسط روغن با افزایش فشار و دمای محفظه میل‌لنگ بیشتر می‌شود. زمانی که کمپرسور خاموش است، فشار و دمای محفظه بالا می‌رود و به همین دلیل مبرد بیشتری در روغن جذب می‌شود. زمانی که کمپرسور شروع به کار می‌کند، فشار داخل محفظه میل‌لنگ کاهش پیدا می‌کند و این باعث می‌شود که میزان مبردی که روغن قادر به نگه‌داشتن آن است، به طور چشمگیری کاهش یابد. در نتیجه، مبرد اضافی موجود در روغن تبخیر شده و از آن جدا می‌شود. این اتفاق به صورت ایجاد کف (Foaming) در شیشه رویت روغن نمایان می‌شود. گاز مبرد تولیدشده وارد ورودی پمپ روغن شده و باعث می‌شود روغن به درستی پمپ نشود، که در نهایت منجر به کاهش فشار روغن می‌گردد. این افت فشار باعث فعال شدن سیستم کنترل فشار روغن و خاموش شدن کمپرسور می‌شود.
نتیجه‌گیری
با توجه به اهمیت حیاتی کمپرسور در عملکرد سیستم‌های تبرید و تهویه، پیشگیری از برگشت مبرد به داخل آن، به ویژه در حالت‌های خاموشی و روشن بودن سیستم، از اولویت‌های اساسی هر تکنسین و مهندس حوزه برودت است. شناسایی عوامل مؤثر از جمله موقعیت نصب کمپرسور، عملکرد صحیح جداکننده روغن، تنظیم دقیق شیر انبساط و جلوگیری از شارژ بیش از حد مبرد، می‌تواند به طور چشمگیری از مشکلات ناشی از برگشت مایع مبرد جلوگیری کند. پیامدهای ناخوشایندی مانند کاهش غلظت روغن، کف کردن روغن، اختلال در روانکاری و کاهش فشار روغن، همگی نشانه‌هایی هستند که باید جدی گرفته شوند تا از آسیب‌های جدی به کمپرسور و در نهایت توقف عملکرد سیستم جلوگیری شود. در نهایت، توجه به نکات فنی و طراحی مناسب، همراه با نگهداری منظم و کنترل دقیق شرایط کاری، موجب افزایش طول عمر و پایداری عملکرد کمپرسورها و کل سیستم برودتی خواهد شد.