Le problème du retour d'huile des compresseurs frigorifiques a toujours été un sujet crucial dans le domaine des systèmes de réfrigération. Aujourd'hui, je vais aborder le problème du retour d'huile des compresseurs à vis. De manière générale, le mauvais retour d'huile d'un compresseur à vis est principalement dû au mélange gazeux de l'huile de lubrification et du fluide frigorigène pendant son fonctionnement. Lors du fonctionnement du système frigorifique, le fluide frigorigène et l'huile de lubrification du compresseur sont miscibles, ce qui entraîne le rejet de l'huile de lubrification dans le condenseur sous forme d'aérosol et de gouttelettes gazeuses. Si le séparateur d'huile est inefficace ou si la conception du système est inadéquate, la séparation sera insuffisante et le retour d'huile du système sera médiocre.
1. Quels problèmes surviendront en cas de mauvais retour d'huile ?
Un mauvais retour d'huile du compresseur à vis entraîne l'accumulation d'une quantité importante d'huile de lubrification dans la conduite de l'évaporateur. Lorsque le film d'huile atteint une certaine épaisseur, il affecte directement le refroidissement du système. Il en résulte une accumulation croissante d'huile de lubrification dans le système, créant un cercle vicieux qui augmente les coûts d'exploitation et diminue la fiabilité. En général, moins de 1 % du débit de gaz réfrigérant est autorisé à circuler dans le système avec un mélange huile-air.
2. Solutions pour un faible rendement en pétrole :
Il existe deux façons de renvoyer l'huile au compresseur : soit en la renvoyant au séparateur d'huile, soit en la renvoyant au tuyau de retour d'air.
Le séparateur d'huile est installé sur le tuyau d'échappement du compresseur et permet généralement de séparer 50 à 95 % de l'huile de fonctionnement. Le retour d'huile est efficace et rapide, ce qui réduit considérablement la quantité d'huile pénétrant dans le réseau de canalisations et prolonge ainsi la durée de fonctionnement sans intervention.
Dans les systèmes frigorifiques d'entrepôts frigorifiques comportant de longues canalisations, les systèmes de production de glace par immersion et les équipements de lyophilisation à très basse température, il n'est pas rare d'observer une absence ou une très faible quantité de retour d'huile pendant dix à dix minutes après le démarrage. Un dysfonctionnement du système peut entraîner l'arrêt du compresseur en raison d'une pression d'huile insuffisante. L'installation d'un séparateur d'huile haute performance dans ce type de système frigorifique permet de prolonger considérablement la durée de fonctionnement du compresseur en l'absence de retour d'huile, lui permettant ainsi de surmonter en toute sécurité la phase critique d'absence de retour d'huile après le démarrage. L'huile de lubrification non séparée pénètre alors dans le système et circule avec le fluide frigorigène dans les tubes, assurant ainsi une circulation d'huile.
Après son entrée dans l'évaporateur, l'huile de lubrification se sépare partiellement du fluide frigorigène en raison de sa faible température et de sa faible solubilité. Par ailleurs, sa faible température et sa viscosité élevée favorisent l'adhérence de l'huile séparée à la paroi interne des tubes, entravant ainsi son écoulement. Plus la température d'évaporation est basse, plus le retour de l'huile est difficile. Il est donc impératif que la conception et la construction des conduites d'évaporation et de retour facilitent ce retour. On utilise généralement une conception de conduite descendante et on assure une vitesse d'air élevée. Pour les systèmes frigorifiques fonctionnant à très basse température, outre le choix de séparateurs d'huile haute performance, des solvants spéciaux sont généralement ajoutés afin d'éviter l'obstruction des tubes capillaires et des détendeurs par l'huile de lubrification, et de faciliter le retour de l'huile.
En pratique, les problèmes de retour d'huile dus à une conception inadéquate de l'évaporateur et de la conduite de retour de gaz sont fréquents. Pour les systèmes R22 et R404A, le retour d'huile de l'évaporateur noyé est très difficile, et la conception de la conduite de retour d'huile doit être extrêmement soignée. Dans ce type de système, l'utilisation d'un séparateur d'huile haute performance permet de réduire considérablement la quantité d'huile pénétrant dans la conduite, prolongeant ainsi la durée pendant laquelle la conduite de retour de gaz ne renvoie pas d'huile après le démarrage de la machine.
Lorsque le compresseur est situé plus haut que l'évaporateur, un coude de retour d'huile est nécessaire sur la conduite de retour verticale. Le piège à huile doit être aussi compact que possible afin de limiter le stockage d'huile. L'espacement entre les coudes de retour d'huile doit être approprié. Si leur nombre est important, il convient d'ajouter de l'huile de lubrification. Une attention particulière doit également être portée aux conduites de retour des systèmes à charge variable. En cas de réduction de charge, la vitesse de retour d'air diminue, et une vitesse trop faible nuit au retour d'huile. Pour garantir ce retour à faible charge, la conduite d'aspiration verticale peut être équipée d'une double colonne montante.
De plus, les démarrages fréquents du compresseur ne favorisent pas le retour d'huile. En effet, la durée de fonctionnement continu étant très courte, le compresseur s'arrête et le flux d'air stable à grande vitesse n'a pas le temps de se former dans la conduite de retour. L'huile de lubrification reste donc piégée dans la canalisation. Si le débit d'huile de retour est inférieur au débit d'huile de fonctionnement, le compresseur risque de manquer d'huile. Plus la durée de fonctionnement est courte, plus la canalisation est longue et plus le système est complexe, plus le problème de retour d'huile est important. Par conséquent, il est généralement déconseillé de démarrer le compresseur fréquemment.
Un manque d'huile entraîne un défaut de lubrification important. La cause principale de cette pénurie n'est pas le rythme de fonctionnement du compresseur à vis, mais un mauvais retour d'huile dans le système. L'installation d'un séparateur d'huile permet un retour d'huile rapide et prolonge la durée de fonctionnement du compresseur. La conception de l'évaporateur et de la conduite de retour doit prendre en compte ce retour. Des mesures d'entretien telles que la limitation des démarrages fréquents, le dégivrage régulier, le remplissage du fluide frigorigène en temps voulu et le remplacement des pièces d'usure (comme les roulements) à temps favorisent également le retour d'huile.
Lors de la conception d'un système frigorifique, l'étude du problème du retour d'huile est indispensable. Seule une analyse exhaustive permet de garantir un système frigorifique sûr et fiable.
Date de publication : 21 février 2022
