Was man an einem Kältemittelverdichter (Kolben / Schraube) prüft.
Der Kältemittelverdichter ist das Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampferdruck (niedrig) auf den Verflüssigerdruck (hoch) hebt und damit den ganzen Kaltdampfprozess antreibt, der Kühl- und Gefrierräume auf ihrem Sollwert hält. An Bord herrschen zwei mechanische Grundsätze vor: Hubkolbenverdichter, die das Kältemittel mit Kolben in Zylindern über Saug- und Druckventile verdichten, und Schraubenverdichter, die es fortlaufend zwischen kämmenden Schraubenrotoren verdichten. Kolbengeräte sind einfacher, günstiger zu überholen und auf kleineren Proviantanlagen üblich; Schraubenverdichter laufen ruhiger, vertragen einen leichten Flüssigkeitsübertritt besser und sind die übliche Wahl, sobald Leistung oder durchgehende Einschaltdauer wachsen, etwa auf…
Was diese Bauart ausmacht
Der Kältemittelverdichter ist das Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampferdruck (niedrig) auf den Verflüssigerdruck (hoch) hebt und damit den ganzen Kaltdampfprozess antreibt, der Kühl- und Gefrierräume auf ihrem Sollwert hält. An Bord herrschen zwei mechanische Grundsätze vor: Hubkolbenverdichter, die das Kältemittel mit Kolben in Zylindern über Saug- und Druckventile verdichten, und Schraubenverdichter, die es fortlaufend zwischen kämmenden Schraubenrotoren verdichten. Kolbengeräte sind einfacher, günstiger zu überholen und auf kleineren Proviantanlagen üblich; Schraubenverdichter laufen ruhiger, vertragen einen leichten Flüssigkeitsübertritt besser und sind die übliche Wahl, sobald Leistung oder durchgehende Einschaltdauer wachsen, etwa auf größeren Kühlschiffen oder Fischereifahrzeugen.
Hauptkomponenten
Zylinderblock und Kolben (Hubkolbenbauart)
Beherbergt Kolben, Saug- und Druckventile als Lamellen oder Ringe sowie die Kurbelwelle; mehrzylindrige Geräte erlauben eine Leistungsregelung durch das Entlasten einzelner Zylinder.
Rotorpaar (Schraubenbauart)
Ein Haupt- und ein Nebenrotor mit Schraubenprofil, die in einem eng tolerierten Gehäuse kämmen und das Kältemittel ohne Ventile fortlaufend über die Rotorlänge verdichten.
Leistungsregelung
Zylinderentlaster bei Kolbengeräten oder ein verschiebbarer Regelschieber bei Schraubengeräten, mit denen der Verdichter dem Kältebedarf folgen kann, ohne ständig ein- und auszuschalten.
Ölabscheider und Ölhaushalt
Entfernt das mit dem Druckgas mitgerissene Schmieröl und führt es in das Kurbelgehäuse zurück oder, bei Schraubengeräten, in das Öleinspritzsystem, das die Rotoren zugleich kühlt und abdichtet.
Saug- und Druckabsperrventile, Sicherheitsventil
Trennen den Verdichter für die Wartung ab und schützen die Druckseite gegen Überdruck.
Auswahl / Auslegung
- Erforderliche Kälteleistung in kW bei den Auslegungstemperaturen für Verdampfung und Verflüssigung, für Kühl- und Gefrierbetrieb getrennt.
- Kältemittelart: Altanlagen mit R404A gegenüber R507A, R448A/R449A oder Ammoniak/CO2 auf neueren Anlagen, jeweils mit unterschiedlicher Verdichterverträglichkeit.
- Einschaltdauer: Durchlaufbetrieb spricht für Schraubenverdichter, getakteter Betrieb für einfachere Kolbengeräte.
- Erforderlicher Regelbereich nach unten, um den Sollwert über die jahreszeitlichen Lastschwankungen zwischen Hafen und offener See wirtschaftlich zu halten.
- Verfügbarer Platz im Maschinenraum und das zulässige Maß an Geräusch und Schwingung, denn Schraubengeräte brauchen allgemein steifere Fundamente.
Vorschriften / Klasse
Der Umgang mit Kältemitteln fällt unter die Beschränkungen für ozonabbauende Stoffe nach MARPOL Anlage VI, die R22 ausgemustert haben und sich nach dem von vielen Flaggenstaaten übernommenen Zeitplan der Kigali-Änderung um HFKW mit hohem GWP verengen. Die Klassifikationsgesellschaften besichtigen die Kälteanlage als Teil der wiederkehrenden Maschinenbesichtigungen, einschließlich der Prüfung von Druckbehältern und Sicherheitsventilen auf der Hochdruckseite. Ammoniakanlagen tragen wegen der Giftigkeitsgefahr zusätzliche Anforderungen von Klasse und Flagge an Gasdetektion und Lüftung des Maschinenraums.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Verschleiß oder Bruch der Ventilplatte auf Saug- oder Druckseite (Kolbenbauart) | Verlust an Verdichtungswirkungsgrad, fallende Leistung und die Gefahr, dass Bruchstücke den Zylinder beschädigen |
| Flüssigkeitsschlag durch schlechte Überhitzungsregelung | Verbogene Pleuel oder gebrochene Ventile bei Kolbengeräten; bei Schraubengeräten Schäden an Rotoren und Lagern |
| Ölübertritt durch einen versagenden oder verschmutzten Ölabscheider | Öl überzieht die Verdampferflächen, was den Wärmeübergang und mit der Zeit die Kälteleistung mindert |
| Verschleiß des Regelschieberantriebs (Schraubenbauart) | Sprunghafte Leistungsregelung, die Anlage pendelt zwischen den Laststufen und hält den Sollwert nur mühsam |
| Zu geringe Kältemittelfüllung durch eine langsame Leckage | Der Verdichter läuft heiß, taktet kurz und schaltet schließlich wegen zu hoher Druckgastemperatur ab |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine bestätigte Verträglichkeit mit dem gewählten Kältemittel des Schiffs einschließlich der Ölsorte, denn das Mischen von Ölen über Kältemittelfamilien hinweg führt zu Schmierungsschäden.
- Die Verfügbarkeit von Verschleißteilen (Ventilplatten, Dichtungen, Lager) über ein Netz für Schiffsersatzteile und nicht nur über das Herstellerwerk.
- Belegte Angaben zu Leistung und COP bei den wirklichen Auslegungsbedingungen der Anlage, nicht bloß bei genormten Nennbedingungen.
- Angaben zu Schwingung und Geräusch, wenn der Verdichter nahe an Unterkunftsräumen steht.
Den Verlauf der Druckgastemperatur über Wochen verfolgen, nicht bloß den Alarmsollwert; ein langsames Ansteigen bei unveränderten Umgebungsbedingungen ist fast immer eine zu geringe Füllung oder ein versagendes Ventil, lange vor dem Ausfall erkannt.