Винтовой компрессор относится к объёмным роторным машинам. Рабочий орган — два зацепляющихся геликоидальных ротора: ведущий (4–6 зубьев) и ведомый (5–7 впадин). При вращении роторов объём полости между ними и корпусом уменьшается, пар хладагента со стороны всасывания захватывается, перемещается вдоль оси и сжимается до давления нагнетания без клапанов и кривошипно-шатунного механизма.

Степень внутреннего сжатия Vi (встроенная степень сжатия) задаётся геометрией роторов и положением нагнетательного окна: Vi = Vвс / Vнаг. Типичные значения Vi для чиллеров кондиционирования — 2,2–3,5. При несовпадении геометрической Vi с фактическим перепадом давлений в контуре возникает перегрузка или недожатие — в обоих случаях снижается КПД и растёт температура нагнетания. Для чиллеров с переменным режимом работы применяют компрессоры с регулируемым Vi (например, Bitzer HSN, York YCAV/YCIV, Carlyle 06N).

Отсутствие клапанов и малое число движущихся частей обеспечивают ресурс 80 000–120 000 моточасов между капитальными ремонтами при соблюдении регламента обслуживания маслосистемы.

Frostsystems выполняет ремонт винтовых чиллеров в Москве и МО — диагностика винтового компрессорного блока с подключением сервисного ПО производителя, анализ кодов ошибок контроллеров Dixell, Carel, Danfoss, замена ротора, подшипников и уплотнений, устранение утечки хладагента R134a, R513A, R404A с последующей заправкой по массе.

Регулирование холодопроизводительности: слайд-вентиль и частотный привод

Слайд-вентиль (золотниковое устройство) — основной метод ступенчатого или плавного регулирования производительности винтового компрессора. Скользящий шибер в корпусе открывает байпасное окно между зонами всасывания и нагнетания, уменьшая эффективный рабочий объём. Диапазон регулирования — от 25% до 100% без остановки компрессора. Гидравлический или электрический привод слайд-вентиля управляется контроллером чиллера по сигналу датчика температуры жидкости.

Ступенчатое регулирование реализуется фиксацией слайд-вентиля в нескольких положениях: 25–50–75–100%. Плавное регулирование с приводом от пропорционального клапана обеспечивает непрерывное изменение нагрузки без скачков давления. Частотный привод (VSD/VFD) на компрессоре изменяет скорость вращения роторов в диапазоне 25–100 Гц, обеспечивая более широкий диапазон регулирования и высокий IPLV: экономия электроэнергии при частичной нагрузке достигает 30–40% по сравнению с компрессором без VSD.

Ротация компрессоров в многокомпрессорных чиллерах обеспечивает равномерный износ: контроллер чередует ведущий компрессор через заданное количество моточасов, не допуская накопления ресурса на одной машине.

Маслосистема винтового чиллера

Масло в винтовом компрессоре выполняет три функции одновременно: смазывает подшипники и уплотнение торца ротора, создаёт масляный клин между роторами (уплотнение рабочей полости), отводит тепло сжатия. Маслосистема — наиболее критичный узел с точки зрения надёжности: потеря давления масла на 0,5 бар ниже рабочего порога вызывает аварийную остановку по защите OLP.

Принципиальная схема маслосистемы: маслоотделитель → масляный фильтр → маслоохладитель (теплообменник «масло/хладагент» или «масло/вода») → термостатический клапан → распределительная гребёнка подшипников → компрессор → маслоотделитель. Масляный фильтр меняется не реже одного раза в год или при росте перепада давления на фильтре выше 1,5 бар. Масло — POE (полиэфирное) класса вязкости ISO VG 32 или VG 68 в зависимости от производителя: Mobil Arctic EAL 32/68, Emkarate RL 32H/68H, Bitzer BSE 32/55/60, Fuchs Reniso Triton SE 55.

Анализ масла на кислотность (TAN), влагосодержание и вязкость — обязательная процедура при каждом плановом ТО. Рост TAN выше 0,3 мг КОН/г указывает на деградацию масла и риск кислотной коррозии. Заправочная масса масла для компрессора 200–500 кВт составляет 4–15 л; при значительных утечках масла из контура его концентрация в хладагенте на испарителе растёт, теплообмен снижается.

Типы исполнения: полугерметичный и открытый

Полугерметичный (бессальниковый) компрессор — электродвигатель и винтовая пара размещены в общем разборном корпусе. Вал не выходит наружу, торцевое уплотнение отсутствует, утечка хладагента через вал исключена. Это основной тип для чиллеров кондиционирования мощностью 100–1500 кВт. Разборка возможна на объекте: замена подшипников, роторов и торцевых крышек без извлечения компрессора из агрегата.

Открытый (сальниковый) компрессор — электродвигатель вынесен, вал выходит наружу через торцевое уплотнение. Применяется в промышленных чиллерах и холодильных установках при необходимости использования нестандартных двигателей или привода от турбины. Торцевое уплотнение — наиболее уязвимое место: ресурс уплотнения 12 000–20 000 моточасов, после чего необходима замена.

Хладагенты и типовые режимы

R134a — основной хладагент для крупных винтовых чиллеров кондиционирования, режим 7/12 °С, давление конденсации 10–14 бар при +35 °С. Масло: POE VG 68.
R513A — негорючая альтернатива R134a с пониженным GWP 573. Дроп-ин замена для большинства серий YCAV, YVAA, YVWA, RTHD, RTWD. Масло и уплотнения совместимы.
R410A — часть среднемощных винтовых чиллеров (Daikin, Mitsubishi), высокое давление (до 28 бар), масло: POE VG 32.
R404A / R507A — низкотемпературные винтовые чиллеры, от −10 °С до −40 °С, пищевая промышленность, ледовые катки. Масло: POE VG 68–100.
R452A — малогорючая (A2L) альтернатива R404A/R507A с пониженным GWP, применяется в новых установках.
R1234ze(E) / R1233zd(E) — перспективные низкогорючие хладагенты для крупных винтовых и центробежных чиллеров нового поколения (York YZ, Trane), GWP < 7.

Типоразмерный ряд и области применения

Винтовые чиллеры перекрывают диапазон от 150 кВт до 2000 кВт холодопроизводительности на один агрегат. Ниже 150 кВт применяют спиральные компрессоры; выше 2000 кВт — центробежные. Типичное количество компрессоров в агрегате: 1–2 для установок до 600 кВт, 2–4 для агрегатов 600–2000 кВт.

Области применения в московском регионе: деловые и торговые центры с нагрузкой 300–1500 кВт, гостиницы, больницы, промышленные предприятия с технологическим охлаждением, ЦОДы и серверные с круглогодичной нагрузкой, пищевые производства (R404A/R452A), ледовые арены (R507A).

Бренды обслуживаемых компрессоров

Frostsystems обслуживает винтовые чиллеры на компрессорах следующих производителей: Bitzer (серии HSN, CSH, CSVH), Carlyle (06N, 06D), Danfoss Turbocor (VTT/VSS с частичным использованием в гибридных решениях), York (собственные роторы YCAV/YCIV), Trane (собственные роторы RTAC/RTHD/RTWD), Carrier/Carlyle, Copeland (ZX/ZF серии — отдельные мощные спирали с функционалом винта), Mycom, Sabroe, Bock.

Типовые неисправности

Нарастающий шум и вибрация при пуске и работе — износ подшипников ведущего или ведомого ротора; без вмешательства приводит к задиру роторов и аварийному заклиниванию компрессора за 100–500 часов.
Авария по низкому давлению масла — засорение масляного фильтра, утечка масла из контура смазки, неисправность масляного насоса или термостатического клапана.
Высокая температура нагнетания (выше 90 °С) — дефицит хладагента, неисправность маслоохладителя, несоответствие Vi фактическому перепаду давлений.
Слайд-вентиль не перемещается — заклинивание гидравлического поршня, выход из строя соленоида управления, загрязнение масляных каналов.
Рост потребляемого тока без роста нагрузки — частичный задир роторов, выход компрессора на неоптимальный режим по Vi, дефект подшипника с увеличением трения.
Пенообразование масла при пуске — растворение хладагента в масле за время простоя при низкой температуре; контроллер должен обеспечивать предпусковой подогрев картера не менее 8–12 часов.
Утечка хладагента через торцевое уплотнение — характерно для открытых компрессоров при выработке ресурса уплотнения.

Диагностическая таблица

Нарастающий шум при пуске, усиливается на частичной нагрузке;Износ подшипников ведущего ротора;Виброанализ (ускорение, скорость вибрации), замена подшипников до задира Авария «низкое давление масла», компрессор не запускается;Засорение масляного фильтра или неисправность масляного насоса;Проверить перепад давления на фильтре, заменить ЗИП — масляный фильтр, проверить насос Высокая температура нагнетания (>90 °С), норма давлений;Неисправность маслоохладителя или несоответствие Vi;Проверить маслоохладитель, проверить паспортный Vi, сравнить с фактическим перепадом давлений Слайд-вентиль не набирает нагрузку выше 50%;Заклинивание гидропоршня или отказ соленоида управления;Проверить ток соленоида, давление масла в управляющей линии, разобрать и промыть цилиндр Пенообразование масла при пуске, LP-авария в первые 5 мин;Растворение хладагента в масле — нет предпускового подогрева картера;Включить предпусковой подогрев картера, выдержка не менее 8 ч перед пуском Рост тока компрессора на 15–20% без роста нагрузки;Частичный задир роторов или дефект подшипника;Виброанализ, анализ масла на металлические частицы, решение о капитальном ремонте Утечка хладагента через вал (открытый компрессор);Выработка ресурса торцевого уплотнения;Замена торцевого уплотнения, вакуумирование, заправка по массе Кислотность масла TAN >0,3 мг КОН/г при плановом анализе;Деградация масла POE, накопление кислоты;Замена масла, ЗИП — масляного и фреонового фильтра, промывка контура

Этапы технического обслуживания

Снятие рабочих параметров. Чтение контроллера: давление всасывания и нагнетания, температура нагнетания, давление масла, положение слайд-вентиля, ток компрессора по фазам, моточасы. Фиксация трендов за межсервисный период.
Виброанализ компрессора. Измерение виброскорости и виброускорения на корпусе подшипниковых узлов пьезоакселерометром. Сравнение с базовым замером. Рост виброскорости выше 4,5 мм/с (класс жёсткости C по ГОСТ 10816) — основание для планирования замены подшипников.
Анализ масла. Отбор пробы из масляного картера, определение TAN, влагосодержания, вязкости, наличия металлических частиц. Замена масла при выходе за нормативные значения.
Замена масляного и фреонового фильтра. Запасные части и принадлежности (ЗИП): масляный фильтр, фильтр-осушитель. Работы выполняются на остановленном и обесточенном агрегате.
Проверка маслосистемы. Контроль перепада давления на масляном фильтре, проверка терморегулирующего клапана маслоохладителя, визуальный осмотр на предмет подтёков масла.
Диагностика слайд-вентиля. Проверка хода слайд-вентиля от 25% до 100%, контроль тока соленоидов и давления в управляющей линии.
Чистка теплообменников. Промывка конденсатора (воздушное или водяное охлаждение), промывка испарителя при наличии накипи или загрязнения.
Проверка хладагента. Снятие давлений манометрическим коллектором, расчёт перегрева и переохлаждения, проверка заправочной массы по индикаторному стеклу и параметрам.
Пуско-наладочные работы. Запуск агрегата, контроль параметров в рабочем режиме, проверка работы слайд-вентиля под нагрузкой, верификация уставок контроллера.

Стоимость работ

Не знаете с чего начать?

Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.

Винтовой чиллер: обслуживание, ремонт и диагностика в Москве и МО

Принцип работы винтового компрессора в чиллере