Типы винтовых компрессоров в холодильном оборудовании
Винтовые компрессоры в коммерческом и промышленном холоде применяются на объектах мощностью от 25–30 кВт и выше — там, где несколько поршневых агрегатов заменяют одним крупным или где важно плавное регулирование производительности без частых пусков-остановов.
Полугерметичные винтовые — двигатель и ротоная пара в едином корпусе; обмотки двигателя охлаждаются хладагентом. Применяются в централях, промышленных агрегатах и чиллерах. Ремонтопригодны: разборка выполняется на объекте или в цехе.
Открытые (сальниковые) — отдельный электродвигатель на общей раме с ременной или муфтовой передачей на роторный блок. Обмотки двигателя заменяются без вскрытия хладагентного контура. Применяются в аммиачных промышленных установках.
Марки и серийный ряд
Bitzer (Германия) — серии CSH, CSW, CSVH, CSHF, OSNA; диапазон 25–350 кВт. Наиболее распространены в России. CSH и CSW — полугерметичные, OSNA — открытые для аммиака.
Fusheng (Тайвань) — серии HK, HS, HN; 25–250 кВт. Широко применяются в чиллерах китайских и европейских брендов, поставляемых в Россию.
GEA Bock (Германия) — серия HGX, полугерметичные и открытые; применяются в HFC и аммиачных системах.
Danfoss (Turbocor) — центробежные, не винтовые; винтовые компрессоры Danfoss производились ранее под маркой Maneurop SV.
RefComp (Италия) — серии SRC, SRH; применяются в промышленных чиллерах и агрегатах.
Роторная пара — два металлических ротора с винтовыми зубьями: ведущий («мейл», male) с выпуклым профилем и ведомый («фемейл», female) с вогнутым. При вращении зубья заходят в зацепление, уменьшая объём газовых карманов и сжимая хладагент. Зазор между роторами и корпусом в норме — 10–50 мкм; увеличение зазора от износа ведёт к снижению объёмного КПД.
Подшипники — шарикоподшипники и роликоподшипники на обоих концах каждого ротора. Воспринимают осевые и радиальные нагрузки при высоких оборотах (2900–4500 об/мин). Ресурс подшипников при правильной смазке — 20 000–40 000 ч.
Торцевые уплотнения (сальники) — предотвращают утечку масла и хладагента по валу ротора наружу. Конструкция: вращающееся кольцо на валу и неподвижное кольцо в корпусе, поджатые пружиной. Ресурс торцевого уплотнения — 15 000–25 000 ч; основной фактор ускоренного износа — загрязнённое или недостаточное масло.
Маслосистема — маслоотделитель отделяет масло от сжатого хладагента в нагнетательном потоке; маслоохладитель снижает температуру масла до рабочей (+50…+70 °C); масляный насос подаёт масло под давлением к подшипникам, уплотнениям и механизму золотника. Давление масла в норме — 3–5 бар выше давления всасывания.
Золотник регулирования производительности
Золотник (загрузочный клапан, capacity slide valve) — продольный подвижный поршень в корпусе, управляющий рабочим объёмом роторной пары. При смещении золотника часть газа выпускается обратно во всасывание — производительность снижается. Диапазон регулирования: 25–100% для большинства полугерметичных винтовых.
Управление золотником — гидравлическое: масляный давление золотника подаётся через электромагнитный клапан с сигналом от контроллера. Контроллер (Carel pCO5+, Danfoss AK-CC, Dixell XC460) управляет двумя клапанами — загрузки и разгрузки.
Неисправности золотника:
Заедание плунжера — золотник застревает в одном положении; компрессор работает либо постоянно на 100%, либо постоянно на минимуме. Причина: загрязнение масляного канала, осадок или металлические частицы.
Нарушение гидравлики — клапан управления золотником не срабатывает. Проверить: напряжение на катушке, сопротивление катушки (норма 20–50 Ом), давление в гидравлической линии.
Основные причины отказов
Утечка торцевых уплотнений — наиболее частая причина обращений. Масло подтекает по валу ротора через переднее или заднее торцевое уплотнение. Признак: масляное пятно под компрессором или масло в хладагентном контуре; давление масла нормальное при условии своевременного долива.
Износ подшипников — нарастающий шум с характерной высокочастотной составляющей; рост вибрации на подшипниковых опорах. Виброанализ даёт точные данные о типе и стадии износа.
Износ или задир роторной пары — критический отказ; происходит при жидком ударе или длительном масляном голодании.
Жидкий удар в винтовом компрессоре
Жидкий хладагент в полости роторов создаёт гидростатическое давление, многократно превышающее расчётное. Последствия жидкого удара в винтовом компрессоре: задир рабочих поверхностей роторов, скол зубьев ротора, разрушение торцевых уплотнений и подшипников.
Жидкий удар в винтовом разрушает пару за секунды — в отличие от поршневого, где удар разрушает клапанные пластины, а не сам блок цилиндров. Восстановление роторной пары после задира — дорогостоящая операция; при глубоких царапинах и сколах роторы заменяются.
Профилактика — нагреватель картера (обязателен), правильный алгоритм пуска (выдержка 8–12 ч после простоя), отделитель жидкости на всасывании при риске влажного хода.
Масляное голодание и состояние масла
Масло POE ISO VG 68 — стандарт для полугерметичных винтовых компрессоров в диапазоне средних и высоких температур конденсации. Для низкотемпературных применений (ниже −15 °C испарения) применяется POE VG 46 с меньшей вязкостью при низких температурах.
Масляное голодание возникает при: засоре масляного фильтра; неисправности масляного насоса; интенсивном уносе масла в систему при высоких скоростях всасывающего газа. При голодании подшипники работают без масляной плёнки — нагрев, задир, разрушение за 5–15 мин.
Плановый анализ масла — кислотное число, вязкость и металлы — обязателен каждые 2000 ч или ежегодно. Металлы в масле (Fe, Cu, Al, Sn) — ранний признак износа роторов или подшипников ещё до появления шума.
Диагностика перед ремонтом
Вибродиагностика — виброметр или виброанализатор на подшипниковых опорах в трёх направлениях. Зоны по ГОСТ ИСО 20816: зона A (<2,3 мм/с) — норма; зона C (4,5–7,1 мм/с) — предупреждение; зона D (>7,1 мм/с) — аварийная остановка.
Давление масла — манометром на штуцере реле давления масла при работающем компрессоре. Норма: давление масла на 2,5–4 бар выше давления всасывания. Ниже нормы при чистом фильтре — неисправен масляный насос.
Анализ масла — лабораторный, включая кислотное число (норма < 0,05 мгKOH/г), вязкость при 40 °C (отклонение от паспортного не более ±10%), металлы в масле.
Сопротивление изоляции обмоток — мегоомметром 500 В. Норма: выше 100 МОм.
Объёмный КПД — закрыть нагнетательный вентиль, запустить компрессор, замерить скорость роста давления. Сравнение с паспортным значением даёт оценку состояния роторной пары.
Замена торцевых уплотнений (сальников)
Замена торцевых уплотнений — наиболее распространённый ремонт; выполняется на объекте без демонтажа роторного блока.
Порядок: рекуперация хладагента из компрессора → слив масла → демонтаж торцевых крышек с обеих сторон роторного блока → извлечение уплотнений (вращающегося кольца и неподвижного кольца) → осмотр посадочного места вала и корпуса → установка новых уплотнений с соблюдением класса чистоты поверхности → сборка → опрессовка азотом, вакуумирование, заправка хладагентом.
Применяются только оригинальные торцевые уплотнения производителя компрессора. Вторичные уплотнения из нестандартных материалов несовместимы с POE-маслом и хладагентом и теряют герметичность в течение нескольких месяцев.
Замена подшипников
Подшипники роторов заменяются при вибрации в зоне C–D, нагреве подшипниковых опор выше 80 °C или по результатам виброанализа (дефектные частоты подшипника BPFO, BPFI).
Демонтаж роторного блока для замены подшипников выполняется в цехе или на месте при наличии соответствующего подъёмного оборудования. Для компрессоров Bitzer CSH 7553 и выше весом от 400 кг — только в цехе.
Подшипники подбираются по спецификации производителя (SKF, FAG серий соответствующих нагрузочных классов). Нельзя применять подшипники более лёгкой серии — при высоких оборотах нагрузки превысят допустимые.
После замены подшипников — динамическая балансировка роторного блока в сборе. Остаточный дисбаланс свыше допустимого значения приведёт к ускоренному износу новых подшипников и вибрации.
Ремонт роторной пары
Ремонт роторной пары — наиболее сложная и дорогостоящая операция. Выполняется в специализированном цехе на высокоточном оборудовании.
Шлифовка роторов — восстановление профиля зубьев ротора после лёгкого износа. Выполняется при наличии поверхностных рисок без задиров в глубину. Допуск на восстановление — не более 0,02–0,05 мм снятия металла.
Замена роторной пары — при глубоких задирах, сколах зубьев или недопустимом увеличении зазоров. Новая пара подбирается строго по спецификации производителя и устанавливается с точной выверкой зазоров на корпусе.
Замена корпуса роторного блока — при значительном износе внутренней поверхности корпуса (расточка зеркал цилиндров по аналогии с поршневыми).
Критерий выбора между ремонтом и заменой роторной пары: при стоимости ремонта выше 60–70% от стоимости новой пары — целесообразна замена. Для компрессоров Bitzer CSH 5583 и ниже замена пары часто дешевле восстановления.
Промывка маслосистемы и замена масла
Промывка маслосистемы обязательна при загрязнении масла (тёмное, кислое), выгорании обмоток и после любого вскрытия роторного блока.
Порядок замены масла POE:
Слив отработанного масла при рабочей температуре компрессора (+50…+60 °C).
Промывочный прогон — залить 20–30% от нормального объёма свежего POE, прокрутить компрессор на холостом ходу 20–30 мин; слить.
Замена масляного фильтра — обязательно при каждой замене масла.
Заправка свежим POE VG 68 или VG 46 (по марке компрессора) до нормального уровня в смотровом стекле.
Контрольный анализ через 200–500 ч работы.
При выгорании обмоток — промывка контура по полному протоколу с антикислотными фильтрами DAS (три цикла), аналогично поршневым компрессорам.
Ремонт или замена: критерии выбора
Ремонт целесообразен:
только торцевые уплотнения или подшипники — 15–30% от стоимости нового компрессора
только золотник или маслосистема — 10–20% от нового
компрессор мощностью от 50 кВт и выше — разрыв стоимости ремонта и замены существенный
запасные части и принадлежности (ЗИП) в наличии
Замена целесообразна:
задир роторной пары с невозможностью шлифовки
выгорание обмоток + задир одновременно
выработан расчётный ресурс (30 000–40 000 ч)
стоимость ремонта роторной пары превышает 60–70% от нового компрессора
Этапы ремонтных работ
Диагностика на объекте. Вибродиагностика, давление масла, анализ масла, изоляция обмоток — определение объёма ремонта.
Рекуперация хладагента. Полная откачка в баллон.
Слив масла. Слив из маслоотделителя и картера компрессора в ёмкость для анализа.
Разборка и дефектовка. Демонтаж торцевых крышек, осмотр уплотнений, подшипников, золотника. При задире — демонтаж роторного блока.
Ремонтные работы. Замена уплотнений, подшипников, золотника, роторной пары — по результатам дефектовки.
Промывка маслосистемы. При загрязнении масла или выгорании обмоток.
Сборка с новыми уплотнениями и маслом POE.
Замена фильтра-осушителя в хладагентном контуре.
Опрессовка азотом 25–32 бар с выдержкой 30 мин; вакуумирование до 0,3 мбар.
Пуско-наладочные работы. Заправка хладагентом; контроль давления масла, давлений всасывания и нагнетания, тока двигателя, температуры нагнетания; проверка работы золотника в диапазоне 25–100%.
Диагностическая таблица
Признак;Вероятная причина;Действие на объекте
Утечка масла из-под торцевых уплотнений ротора;Износ эластомера торцевого уплотнения — нормальный ресурс 15 000–25 000 ч;Замена торцевых уплотнений без демонтажа роторов
Повышенная вибрация на подшипниковых опорах свыше 4,5 мм/с;Износ шарикоподшипников или роликоподшипников роторов;Вибродиагностика с частотным анализом для определения стадии износа, замена подшипников
Давление масла ниже нормы через 60-90 с после пуска;Засорение масляного фильтра или износ масляного насоса;Замена масляного фильтра, проверка давления на штуцере насоса, при необходимости замена насоса
Компрессор не регулирует производительность — постоянно на 100%;Залипание или засорение плунжера золотника — плунжер не движется;Проверка гидравлики и электрики золотника, очистка или замена плунжера
Тёмное или чёрное масло в маслоотделителе;Перегрев масла при высокой температуре нагнетания или выгорание обмоток;Анализ масла на кислотное число, замер изоляции обмоток мегоомметром
Снижение холодопроизводительности при нормальных давлениях;Увеличение зазоров в роторной паре — потеря компрессионной способности;Проверка объёмного КПД методом перекрытия нагнетания, сравнение с паспортом
Нарастающий металлический шум при работе;Задир роторов от масляного голодания или жидкого удара;Немедленная аварийная остановка, анализ масла на металлы, вскрытие и осмотр роторной пары
Утечка хладагента через уплотнения со стороны нагнетания;Разрушение торцевых уплотнений под воздействием давления и температуры;Опрессовка азотом, замена торцевых уплотнений с обеих сторон
Диагностика и ремонт полугерметичных винтовых компрессоров Bitzer CSH и CSW, Fusheng HK и HS — замена торцевых уплотнений, подшипников, золотника, промывка маслосистемы, перемотка обмоток 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.