Типы поршневых компрессоров в холодильном оборудовании
Поршневые компрессоры — наиболее ремонтопригодный тип компрессоров в коммерческом и промышленном холоде. В отличие от спиральных и герметичных компрессоров, полугерметичный поршневой компрессор разборный: крышки цилиндров, картер и электрическая часть доступны без разрезания корпуса. Это принципиально определяет экономическую целесообразность ремонта.
В системах холодоснабжения применяются три типа поршневых компрессоров:
Полугерметичные (semi-hermetic) — двигатель и поршневой блок объединены в общем корпусе; вал двигателя и коленвал — одна деталь. Охлаждение обмоток двигателя осуществляется всасываемым газом хладагента. Применяются в холодильных агрегатах, централях, чиллерах с хладагентами R404A, R448A, R449A, R452A, R507A, R134a.
Открытые (сальниковые) — поршневой блок и электродвигатель разделены; вал выходит наружу через сальниковое уплотнение; двигатель заменяется без вскрытия хладагентного контура. Применяются преимущественно с аммиаком R717 на промышленных объектах — в машинных залах хладокомбинатов, пищевых производств.
Герметичные — полностью запаянный корпус; ремонт без разрезания невозможен; замена при отказе целиком. Применяются в бытовых холодильниках и малых коммерческих агрегатах.
Марки и серийный ряд
Коммерческое и промышленное холодоснабжение Москвы и Московской области базируется на полугерметичных поршневых компрессорах четырёх ведущих производителей:
Bitzer (Германия) — серии 2KES/2CES, 4TCS/4NCS, 4VCS, 4CES, 6FE, 8GE; от 2 до 8 цилиндров; диапазон 3–100 кВт. Наиболее распространены на российском рынке.
Copeland (Emerson) — серии Discus 2D/3D/4D/6D/8D, Stream CSHN/CSHP; клапанная система Discus (дисковые клапаны) у старой серии и интегрированная плита у Stream.
Dorin (Италия) — серии H2–H7; ленточные клапанные пластины; тефлоновые вкладыши с перфорацией.
Frascold (Италия) — серии D, Q, S, V, Z, W; ленточные клапаны; взаимозаменяемые компоненты внутри каждой серии.
Все четыре производителя выпускают версии для хладагентов R404A, R448A, R449A, R452A, R134a, R507A, R290, а также специальные серии для R744 (CO₂) — Bitzer CSVH-2, Dorin CD, Frascold Aries.
Блок цилиндров — отлитый из серого чугуна корпус с цилиндровыми гнёздами. Рабочая поверхность цилиндров (зеркало) должна быть гладкой; царапины от обломков клапанных пластин — признак необходимости расточки или замены блока.
Клапанный механизм — на каждый цилиндр предусмотрены клапан всасывания и клапан нагнетания. У Bitzer и Dorin — ленточные стальные пластины; у Copeland Discus — плоские дисковые клапаны; у Copeland Stream — интегрированная клапанная плита, меняемая в сборе. Клапанный механизм — наиболее изнашивающийся элемент, определяющий холодопроизводительность компрессора.
Шатунно-поршневая группа — коленчатый вал из стали с шатунными шейками; шатуны с бронзовыми вкладышами (у Dorin — тефлоновые); поршни из алюминиевого сплава; поршневые кольца компрессионные и маслосъёмные.
Масляный насос — шестерённый с приводом от коленвала; подаёт масло под давлением к коренным и шатунным подшипникам. Реле давления масла OPS контролирует перепад: норма — не менее 1,5 бар выше давления всасывания.
Электродвигатель — встроенный трёхфазный асинхронный; PTC-термисторы в обмотках статора подключены к модулю защиты Kriwan INT69. Класс изоляции — F (+155 °C).
Одноступенчатые и двухступенчатые компрессоры
Одноступенчатые — сжатие хладагента происходит в одном цикле от давления всасывания до давления нагнетания. Применяются при температуре испарения от −25 °C и выше. При более низких температурах одноступенчатое сжатие ведёт к высокой температуре нагнетания (выше 120–130 °C), деградации масла и ускоренному износу.
Двухступенчатые — два ряда цилиндров в одном корпусе: цилиндры низкого давления (ЦНД) всасывают хладагент при испарении, частично сжимают и подают в промежуточный охладитель; цилиндры высокого давления (ЦВД) догоняют до давления конденсации.
Применяются при температуре испарения ниже −25 °C — шоковая заморозка, хранение рыбы −30…−35 °C. Bitzer выпускает двухступенчатые серии 2KT, 4HT, 4NT. Ремонт двухступенчатых компрессоров технически сложнее: клапанный механизм ЦНД и ЦВД различается по размеру и нагрузкам; при дефектовке оба ряда цилиндров осматриваются отдельно.
Основные причины отказов
Жидкий удар (liquid slugging) — попадание жидкого хладагента или масло-хладагентной смеси в цилиндры при пуске. Основная причина разрушения клапанного механизма и шатунов. Возникает при длительном простое без работающего нагревателя картера: хладагент мигрирует в масло и конденсируется. При пуске поршень сжимает несжимаемую жидкость — гидравлический удар.
Выгорание обмоток — межвитковое замыкание из-за потери фазы (РНПП отсутствует или неисправен), утечки хладагента (снижение охлаждения обмоток) или влаги в контуре (кислотная деградация изоляции). После выгорания контур загрязняется кислотами и сажей.
Масляное голодание — масло ушло в контур без возврата из-за низкой скорости всасывающего газа или отсутствия маслоподъёмных петель. Задир вкладышей при работе без смазочной плёнки.
Износ клапанных пластин — штатный процесс при нормальной эксплуатации. Ресурс комплекта клапанных пластин — 20 000–40 000 ч. Ускоряется при высокой температуре нагнетания (нагар на пластинах), влаге в контуре (коррозия пластин), абразивных частицах (окалина от пайки без продувки азотом).
Влага в контуре — при плохом вакуумировании (выше 50 Па) или вскрытии без немедленной заглушки. Вода + R448A образуют HF и органические кислоты, разрушающие изоляцию и клапаны.
Диагностика перед ремонтом
Сопротивление изоляции обмоток — мегоомметром 500 В между каждой фазой и корпусом. Норма: выше 100 МОм. При значении менее 1 МОм — выгорание обмоток. Обязательный первый шаг: понимание состояния электрической части определяет весь дальнейший объём ремонта.
Считывание кода Kriwan INT69 (для компрессоров Stream и ряда Bitzer) — модуль фиксирует причину аварийного останова. Код считывается последовательностью миганий светодиода или через RS-485 при подключении к контроллеру.
Тест производительности (вакуумный тест) — закрыть вентиль всасывания, запустить компрессор и замерить скорость создания разрежения за 30–60 с. Исправный компрессор 4 цилиндра за 40 с создаёт разрежение −0,9 бар. Медленное создание или невозможность достичь нормы — прямой признак износа клапанов.
Давление масла — манометром на штуцере OPS при работающем компрессоре. Норма: Pмасло − Pвс ≥ 1,5 бар. Ниже нормы — засорён масляный фильтр или изношен масляный насос.
Анализ масла — экспресс-тест на кислотность (Sporlan Acid Test, Danfoss Acid Test). При положительном результате — лабораторный анализ с измерением кислотного числа. Норма КЧ для POE: ≤ 0,05 мгKOH/г.
Текущий ремонт: клапанный механизм
Текущий ремонт клапанного механизма — наиболее распространённый вид вмешательства. Выполняется при сниженной производительности, подтверждённой тестом вакуума, без механических повреждений коленвала и цилиндров.
Рекуперация хладагента. Откачка хладагента из картера и всасывающей линии станцией рекуперации в баллон.
Снятие крышки цилиндров. У Bitzer — одна крышка на все цилиндры; у Copeland — по секциям; у Dorin — на каждый цилиндр.
Извлечение клапанного механизма. Осмотр пластин всасывания и нагнетания: трещины, нагар, залипание, потеря упругости. У Copeland Discus — осмотр дисковых клапанов и сёдел; у Copeland Stream — оценка состояния клапанной плиты в сборе.
Осмотр зеркал цилиндров. Царапины или задиры — обломки старых клапанных пластин. При задире цилиндровых зеркал текущий ремонт невозможен: требуется замена блока цилиндров или расточка (если конструкцией предусмотрен ремонтный размер).
Замена клапанных пластин. Устанавливаются оригинальные запасные части и принадлежности (ЗИП) производителя: Bitzer Original Parts, Copeland Genuine Parts, Dorin OEM. Неоригинальные клапанные пластины из-за отличий по твёрдости и толщине ускоряют повторный износ.
Сборка с новыми прокладками. Прокладка крышки цилиндров — одноразовая; повторное использование старой прокладки недопустимо.
Текущий ремонт: шатунно-поршневая группа и подшипники
Замена шатунных вкладышей — при нарастающем шуме из картера и металлических частицах в масле. Вскрытие нижней крышки картера, извлечение коленвала с шатунами, замена вкладышей по размеру из паспорта компрессора. У Dorin — только оригинальные тефлоновые вкладыши с перфорацией.
Замена поршневых колец — при снижении объёмного КПД без явного износа клапанных пластин; при повышенном расходе масла. Компрессионные и маслосъёмные кольца меняются комплектом на все поршни одновременно.
Замена коленчатого вала — при задире шеек или изгибе после тяжёлого жидкого удара. Дорогостоящая операция; при её стоимости более 60–70% от нового компрессора — экономически нецелесообразна.
Замена масляного насоса — при устойчивом низком давлении масла после очистки масляного фильтра. Вскрытие боковой крышки картера, демонтаж насосного блока, замена с промывкой маслоканалов.
Капитальный ремонт: перемотка обмоток
Перемотка обмоток выполняется при повреждении изоляции обмоток без разрушения механической части компрессора. Экономически целесообразна для компрессоров мощностью от 15–20 кВт: для меньших мощностей стоимость перемотки превышает стоимость нового компрессора.
Требования к перемотке:
класс изоляции нового витка — не ниже F (+155 °C); при более низком классе ресурс обмоток сократится
число витков, сечение провода и схема соединения — строго по данным заводской обмотки или по замерам до перемотки
пропитка — вакуумная или нагнетательная лаком класса F
Контроль после перемотки: мегоомметр — сопротивление изоляции должно быть выше 100 МОм; высоковольтное испытание (2U+1000 В, где U — номинальное напряжение); замер токов в трёх фазах при пробном пуске — симметрия в пределах 5%.
После перемотки компрессор устанавливается в систему только после полной промывки контура — кислоты от выгорания остаются в трубопроводах и теплообменниках.
Промывка контура после выгорания
После выгорания обмоток новый или перемотанный компрессор нельзя устанавливать в необработанный контур: кислоты и сажа разрушат новую изоляцию за 1–3 месяца.
Полный цикл промывки:
Рекуперация хладагента. Откачка кислого хладагента в отдельный баллон с маркировкой — недопустимо смешивать с чистым.
Слив масла. Полное удаление кислотного POE-масла из картера.
для Copeland Stream: задир зеркал или разрушение статора — замена всегда
Этапы ремонтных работ
Диагностика на объекте. Замер сопротивления изоляции мегоомметром, считывание Kriwan INT69, тест производительности, давление масла, анализ масла на кислотность.
Замена фильтра-осушителя. Обязательна при любом вскрытии контура.
Опрессовка и вакуумирование. Опрессовка азотом 25–32 бар с выдержкой 30 мин; вакуумирование до 0,3 мбар (≤50 Па) с выдержкой не менее 30 мин.
Пуско-наладочные работы. Заправка хладагентом по весу; замер давлений всасывания и нагнетания, перегрева, давления масла, температуры нагнетания и тока компрессора в установившемся режиме.
Диагностическая таблица
Признак;Вероятная причина;Действие на объекте
Компрессор запускается со стуком или гидравлическим ударом;Жидкий хладагент или масло в цилиндрах при пуске без нагревателя картера;Включить нагреватель картера и выждать 8-12 ч перед повторным пуском
Ток компрессора ниже номинала при нормальных давлениях;Износ клапанных пластин всасывания — клапаны не обеспечивают запирание;Провести вакуумный тест производительности при закрытом вентиле всасывания
Давление всасывания выше нормы при работающем компрессоре;Изношены клапанные пластины нагнетания — газ перетекает из нагнетания в цилиндр;Вскрытие и дефектовка клапанного механизма
Компрессор отключается Kriwan INT69 сразу после пуска;Перегрев PTC-термисторов обмоток или неверное чередование фаз;Проверить сопротивление PTC-термисторов и чередование фаз РНПП
Через 60-90 с после пуска срабатывает OPS;Масло ушло в контур или засорён масляный фильтр;Проверить уровень масла в смотровом стекле и состояние масляного фильтра
Тёмное или чёрное масло в картере компрессора;Выгорание обмоток или длительная работа при высокой температуре нагнетания;Анализ масла на кислотное число и замер сопротивления изоляции обмоток
Нарастающий металлический шум из картера компрессора;Износ шатунных вкладышей или начало задира коленвала;Анализ масла на металлы, вскрытие и дефектовка картера
Компрессор не создаёт вакуума при вакуумном тесте производительности;Критический износ клапанных пластин или задир цилиндровых зеркал;Вскрытие компрессора и дефектовка клапанного механизма и зеркал цилиндров
Диагностика и ремонт полугерметичных поршневых компрессоров Bitzer, Copeland Discus и Stream, Dorin и Frascold — замена клапанного механизма, шатунных вкладышей, перемотка обмоток, промывка контура после выгорания с пуско-наладочными работами в Москве и Московской области.
Почему стоит обратиться к профессионалам?
Квалифицированный монтаж и сервис в перспективе значительно снижают эксплуатационные затраты на содержание холодильной техники
Оригинальные комплектующие
Предоставляем запчасти, которые поставляются напрямую от производителей. Подберем качественные аналоги. Ваша экономия до 30% за счет дилерских цен. Сокращенные сроки поставки.
Бесплатная диагностика
Точная причина неисправности определяется во время визита. На основе полученной информации предлагается наиболее подходящий способ решения проблемы.
Выезд на объект в течение 4 часов
Техническое обслуживание холодильного оборудования в Москве и Московской области. Оформление вызова по телефону за 2 минуты. Гарантия на выполненные работы.