Le compresseur est une machine complexe fonctionnant à grande vitesse. Assurer une lubrification adéquate du vilebrequin, des paliers, des bielles, des pistons et des autres pièces mobiles est essentiel à son bon fonctionnement. C'est pourquoi les fabricants de compresseurs exigent l'utilisation d'huiles lubrifiantes spécifiques et un contrôle régulier du niveau et de la couleur de l'huile. Cependant, des problèmes tels que le manque d'huile dans le compresseur, la cokéfaction et la dégradation de l'huile, la dilution du fluide frigorigène lors du retour, les fuites de réfrigérant et l'utilisation d'huiles lubrifiantes de qualité inférieure sont fréquents, en raison de négligences dans la conception, la construction et l'entretien des systèmes frigorifiques.
1. Lubrification insuffisante
La cause directe de l'usure : une lubrification insuffisante. Un manque d'huile entraîne inévitablement une lubrification insuffisante, mais une lubrification insuffisante n'est pas nécessairement due à un manque d'huile.
Les trois raisons suivantes peuvent également être à l'origine d'une lubrification insuffisante :
Le lubrifiant ne peut pas atteindre les surfaces de roulement.
Bien que l'huile lubrifiante ait atteint la surface du palier, sa viscosité est trop faible pour former un film d'huile d'épaisseur suffisante.
Bien que l'huile lubrifiante ait atteint la surface du palier, elle se décompose en raison de la surchauffe et ne peut plus lubrifier.
Les effets indésirables suivants peuvent survenir : un blocage du réseau d’aspiration ou de la conduite d’alimentation en huile, une panne de la pompe à huile, etc., perturbent la lubrification. L’huile ne peut alors plus atteindre les surfaces de frottement éloignées de la pompe. Même en cas de fonctionnement normal du réseau d’aspiration et de la pompe, l’usure des paliers, un jeu excessif, etc., entraînent des fuites et une baisse de pression d’huile. Par conséquent, les surfaces de frottement éloignées de la pompe ne sont plus lubrifiées, ce qui provoque usure et rayures.
Pour diverses raisons (notamment lors du démarrage du compresseur), la température de la surface de friction non lubrifiée augmente rapidement, et l'huile de lubrification commence à se décomposer au-delà de 175 °C. Ce cercle vicieux « lubrification insuffisante – friction – température élevée de la surface de friction – décomposition de l'huile » est typique et est à l'origine de nombreux incidents graves, tels que le blocage de la bielle et le grippage du piston. Lors du remplacement du plateau de soupapes, vérifiez l'usure de l'axe de piston.
2. Manque de pétrole
Le manque d'huile est l'une des pannes de compresseur les plus faciles à identifier. Lorsque le compresseur manque d'huile, il y a peu ou pas d'huile de lubrification dans le carter.
L'huile de lubrification évacuée du compresseur ne revient pas : le compresseur sera à court d'huile si l'huile de lubrification ne revient pas.
Il existe deux façons de récupérer l'huile du compresseur :
L'un d'eux est l'huile de retour du séparateur d'huile.
L'autre est le tuyau de retour d'huile.
Le séparateur d'huile est installé sur la conduite d'échappement du compresseur. Il permet généralement de séparer 50 à 95 % de l'huile, assurant un retour d'huile efficace et rapide. Ceci réduit considérablement la quantité d'huile pénétrant dans le réseau de canalisations, prolongeant ainsi la durée de fonctionnement sans retour d'huile. Pour les systèmes de réfrigération des chambres froides dotés de canalisations particulièrement longues, les systèmes de production de glace par immersion et les équipements de lyophilisation à très basse température, l'installation de séparateurs d'huile haute performance permet d'allonger significativement la durée de fonctionnement du compresseur sans retour d'huile. Le compresseur peut ainsi traverser en toute sécurité la période de rodage après le démarrage, avant de revenir à la phase critique de niveau d'huile.
L'huile lubrifiante qui n'a pas été séparée entrera dans le système : elle circulera avec le fluide frigorigène dans la conduite pour former un cycle d'huile.
Après que l'huile lubrifiante pénètre dans l'évaporateur :
D'une part, en raison de la basse température et de la faible solubilité, une partie de l'huile lubrifiante se sépare du réfrigérant.
En revanche, lorsque la température est basse et la viscosité élevée, l'huile lubrifiante séparée adhère facilement à la paroi intérieure du tuyau, ce qui rend son écoulement difficile.
Plus la température d'évaporation est basse, plus le retour d'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 afin d'assurer une vitesse d'air élevée. Pour les systèmes de réfrigération à très basses températures, comme les enceintes cryogéniques médicales à -85 °C et -150 °C, outre le choix de séparateurs d'huile à haute efficacité, des solvants spéciaux sont généralement ajoutés pour empêcher l'huile de lubrification d'obstruer les tubes capillaires et les détendeurs, et pour faciliter le retour d'huile.
En pratique, les problèmes de retour d'huile dus à une conception inadéquate des évaporateurs et des conduites de retour d'air sont fréquents. Pour les systèmes R22 et R404A, le retour d'huile de l'évaporateur noyé est très complexe, et la conception de la conduite de retour d'huile du système doit être extrêmement soignée. L'utilisation d'un système de séparation d'huile à haute efficacité permet de réduire considérablement la quantité d'huile pénétrant dans la conduite du système, prolongeant ainsi la durée sans retour d'huile dans la conduite de retour d'air après la mise en service.
Lorsque le compresseur est situé plus haut que l'évaporateur, un piège à huile de retour est nécessaire sur la conduite de retour verticale. Afin d'assurer le retour d'huile même à faible charge, la conduite d'aspiration verticale peut être équipée d'une double colonne montante.
Les démarrages fréquents du compresseur ne favorisent pas le retour d'huile. En raison de la courte durée de fonctionnement continu, le compresseur s'arrête et le flux d'air stable à grande vitesse ne se forme pas dans le tuyau de retour. L'huile de lubrification reste donc piégée dans ce tuyau. Si le débit d'huile retournée est inférieur au débit d'huile entrante, le compresseur risque de manquer d'huile.
Lors du dégivrage, la température de l'évaporateur augmente et la viscosité de l'huile de lubrification diminue, facilitant ainsi son écoulement. Après le cycle de dégivrage, le débit de réfrigérant est élevé et l'huile de lubrification piégée retourne au compresseur. En cas de fuite importante de réfrigérant, la vitesse de retour du gaz diminue. Si cette vitesse est trop faible, l'huile de lubrification stagne dans la conduite de retour et ne peut pas retourner rapidement au compresseur.
Le dispositif de sécurité de pression d'huile s'arrête automatiquement en cas de manque d'huile afin de protéger le compresseur. Pas de voyant de niveau d'huile.
Les compresseurs entièrement fermés (y compris les compresseurs à rotor et à spirale) et les compresseurs refroidis par air avec dispositifs de sécurité de pression d'huile ne présentent aucun symptôme évident en cas de manque d'huile, et ils ne s'arrêteront pas, et le compresseur s'usera inconsciemment.
Le bruit, les vibrations ou un courant excessif du compresseur peuvent être liés à un manque d'huile ; il est donc très important d'évaluer avec précision l'état de fonctionnement du compresseur et du système.
3. Conclusion
La cause principale du manque d'huile n'est pas la quantité ni la vitesse à laquelle le compresseur s'épuise en huile, mais un mauvais retour d'huile du système. L'installation d'un séparateur d'huile permet un retour rapide de l'huile et prolonge la durée de fonctionnement du compresseur en cas de problème de retour. Les évaporateurs et les conduites de retour doivent être conçus en tenant compte de ce retour. Des mesures d'entretien telles que la limitation des démarrages fréquents, le respect des intervalles de dégivrage, le remplissage régulier du réfrigérant et le remplacement en temps voulu des pièces de piston usées contribuent également à un meilleur retour d'huile.
Le retour du liquide et la migration du réfrigérant dilueront l'huile lubrifiante, ce qui n'est pas propice à la formation d'un film d'huile ;
Une panne de la pompe à huile et un blocage du circuit d'huile affecteront l'alimentation en huile et la pression d'huile, entraînant un manque d'huile sur la surface de friction ;
La température élevée de la surface de friction favorisera la décomposition de l'huile lubrifiante et lui fera perdre son pouvoir lubrifiant ;
Un manque de lubrification dû à ces trois problèmes entraîne souvent des dommages au compresseur. La cause première de ce manque d'huile réside dans le système lui-même. Le simple remplacement du compresseur ou de certains accessoires ne saurait résoudre durablement le problème de lubrification.
Par conséquent, la conception du système et la construction des canalisations doivent impérativement prendre en compte le problème du retour d'huile, sous peine de rencontrer d'innombrables difficultés ! Par exemple, lors de la conception et de la construction, le tuyau de retour d'air de l'évaporateur est muni d'un coude de retour d'huile, et le tuyau d'échappement d'un coude de retenue. Toutes les canalisations doivent suivre le sens d'écoulement du fluide en suivant la pente, avec une inclinaison de 0,3 à 0,5 %.
Date de publication : 26 décembre 2022
