Ölverschleppung bei scroll-Verdichtern im Teillastbetrieb nach Kaltstart

Guten Tag zusammen. Ich beobachte derzeit bei einer Kälteverbundanlage mit drei Scroll-Verdichtern vermehrt Probleme mit der Ölrückführung in der Übergangszeit. Sobald die Außentemperaturen morgens unter die 10-Grad-Marke fallen, läuft die Anlage morgens fast ausschließlich im Teillastbereich. Dabei scheint sich das Öl in den Verdampfern der Kühlstellen abzulagern, statt sauber zum Ölsumpf zurückzukehren. Meine Vermutung ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit in den Saugleitungen aufgrund der niedrigen Last nicht mehr ausreicht, um das Öl effektiv mitzureißen. Hat jemand von euch Erfahrungswerte, ab welcher Laststufe eine zusätzliche Ölrücklaufsteuerung oder ein geändertes Taktverhalten sinnvoll wird? Ich möchte ungern den gesamten Leitungsquerschnitt verkleinern müssen, da die Anlage im Sommer unter Volllast dann wieder einen zu hohen Druckverlust hätte. Freue mich über fachlichen Input, ob hier vielleicht eine Anpassung der Frequenzumrichter-Mindestdrehzahl in Kombination mit einem Intervall-Ölrücklaufzyklus bereits ausreicht, um die Schmierstoffversorgung langfristig stabil zu halten.

Guten Tag Markus. Das Problem der Ölverschleppung bei Scroll-Verdichtern unter Teillast ist ein Klassiker. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Saugleitung ist physikalisch gesehen entscheidend. Wenn die Geschwindigkeit unter 3 bis 4 Meter pro Sekunde in der waagerechten Leitung sinkt, bleibt das Öl liegen. Bei Verbundanlagen mit Inverterbetrieb kommt man unter die kritische Grenze, sobald nur ein Verdichter im unteren Drehzahlbereich tuckert. Ich empfehle Ihnen dringend eine regelungstechnische Lösung über den Frequenzumrichter. Eine definierte Mindestdrehzahl, die über einen kurzen Zeitraum überschritten wird, bewirkt meist Wunder. Prüfen Sie zudem gemäß ChemKlimaschutzV, ob die Dichtheit durch die Ölanlagerungen bei Wiederaufnahme der Volllast beeinträchtigt sein könnte, da hier punktuell hohe Belastungen auf die Ventile wirken können.

Danke Klaus für den fachlichen Hinweis. Die 4 Meter pro Sekunde als Mindestmarke sind ein guter Richtwert, den ich bei meiner nächsten Messung mit einbeziehen werde. Ich hatte bereits überlegt, ob ich über den Gebäudeleittechnik-Controller einen automatischen Ölrücklauf-Zyklus erzwinge. Dabei würde der Inverter für zehn Minuten auf 80 Prozent hochfahren. Sorge bereitet mir hierbei allerdings die Energiebilanz im Hinblick auf das GEG, da ich den Wirkungsgrad kurzzeitig verschlechtere. Wäre es aus eurer Sicht besser, die Mindestdrehzahl dauerhaft anzuheben, oder ist der Taktbetrieb energetisch sinnvoller, um die Anlage in der Übergangszeit stabil zu halten?

Hallo Markus, ich würde von einer pauschalen Erhöhung der Mindestdrehzahl abraten. In der Übergangszeit führt das oft zu einem unnötigen Takten der Anlage, was den Verschleiß am Scroll-Verdichter massiv erhöht. Wir haben bei einer ähnlichen Anlage sehr gute Erfahrungen mit einem zusätzlichen Ölabscheider in der Hauptsaugleitung gemacht, der bei niedrigen Geschwindigkeiten das Öl sammelt und stoßweise zurückführt. Das ist zwar eine Investition, erspart Ihnen aber die ständige Parameter-Anpassung am Inverter. Bedenken Sie dabei auch, dass die VDI 4645 eine effiziente Betriebsweise fordert. Ein zu häufiges Hochfahren zur Ölrückführung konterkariert diese Ziele meistens. Schauen Sie mal in die Anlagendokumentation der Scroll-Hersteller, die geben oft genaue Frequenzgrenzen für den Dauerbetrieb vor.

Ich sehe das pragmatischer als Petra. Wenn die Saugleitung für den Volllastbetrieb ausgelegt ist, dann ist sie für den Teillastbetrieb schlicht zu groß dimensioniert. Ein Doppelrohrsystem wäre die saubere Lösung gewesen, aber das ist bei bestehenden Anlagen kaum nachrüstbar. Markus, probieren Sie es erst einmal mit einer sanften Rampe im Umrichter. Stellen Sie das Programm so ein, dass alle zwei Stunden für 15 Minuten die Mindestdrehzahl angehoben wird. Das schont die Mechanik im Vergleich zum schnellen Hochfahren bei Bedarf. Haben Sie eigentlich auch die Ölausgleichsleitung zwischen den Verdichtern geprüft? Manchmal verstopft dort das Schauglas oder ein Rückschlagventil klemmt, was die Symptomatik der Verschleppung massiv verschlimmert.

Danke an euch beide für die verschiedenen Ansätze. Thomas, das mit der Ölausgleichsleitung ist ein sehr guter Punkt, das werde ich als Erstes mechanisch prüfen, bevor ich die Regelung noch weiter verfeinere. Man verrennt sich manchmal in der Theorie, während ein simples mechanisches Problem die Ursache sein könnte. Die Idee mit dem Intervall-Zyklus werde ich als Testlauf für die nächste Woche einprogrammieren. Sollte ich dann bei den Messungen am Schauglas weiterhin Ölansammlungen sehen, muss ich über die teurere Hardware-Lösung mit dem Ölabscheider nachdenken. Ich halte euch auf dem Laufenden, wie die Anlage auf die Frequenzänderung reagiert.

Hallo Kollegen. Eine kurze Ergänzung aus der Praxis: Achtet bei solchen Eingriffen in die Frequenzumrichter-Parameter unbedingt darauf, dass ihr nicht aus dem stabilen Bereich des Verdichters rausfahrt. Wenn der Motor durch die geringe Drehzahl nicht mehr ausreichend durch den Kältemittelstrom gekühlt wird, drohen thermische Schäden an der Wicklung. Das ist ein oft unterschätzter Punkt. Falls die Ölrückführung durch eine Drehzahländerung erzwungen wird, stellt sicher, dass der Rücklauf nicht zu schlagartig erfolgt, sonst gibt es einen Flüssigkeitsschlag im Verdichter. Das ist bei Scrollern extrem kritisch. Immer schön die Sauggasüberhitzung im Auge behalten, wenn ihr die Drehzahl variiert. Viel Erfolg bei der Optimierung.