Замена масла в винтовом компрессоре холодильной установки

В винтовом холодильном компрессоре масло выполняет четыре функции одновременно: смазывает подшипники и торцевые уплотнения, уплотняет зазоры между витками винтовой пары, отводит тепло сжатия и гасит вибрацию. Деградация масла — окисление, накопление кислот, загрязнение металлической стружкой — напрямую определяет остаточный ресурс компрессора.

В отличие от поршневого, винтовой компрессор не имеет клапанной группы — уплотнение полости сжатия обеспечивается масляной плёнкой в зазоре между витками роторов. Недостаточная вязкость масла (из-за растворения хладагента или деградации) снижает давление нагнетания, ухудшает холодопроизводительность и повышает нагрев. Кроме того, из рабочей полости масло уносится в холодильный контур в виде масляного тумана — маслоотделитель возвращает его обратно, но часть всегда циркулирует по системе.

Масло в винтовом компрессоре находится под постоянным воздействием высоких температур нагнетания (80–110 °C в рабочем режиме) и давлений. При контакте с HFC-хладагентами POE-масло поглощает влагу из любого негерметичного соединения и в присутствии хладагента образует кислоты, которые разрушают лаковое покрытие обмоток электродвигателя.

Ключевое конструктивное отличие — в объёме масла и его роли в рабочем процессе. В поршневом компрессоре масло находится только в картере и смазывает трущиеся пары. В винтовом — масло впрыскивается непосредственно в рабочую полость, смешивается с хладагентом, уносится на нагнетание и возвращается через маслоотделитель. Поэтому масла для винтовых компрессоров имеют более высокую вязкость: BSE170 (170 сСт при 40 °C) против BSE32 (31,2 сСт при 40 °C) для поршневых.

Более высокая вязкость необходима для надёжного уплотнения зазора между роторами при рабочих давлениях и температурах. При попытке залить в винтовой компрессор масло от поршневых серий (BSE32) — давление нагнетания нестабильно, холодопроизводительность падает, уплотнение рабочей полости нарушается.

Масло для холодильного винтового компрессора выбирается исходя из трёх параметров: типа компрессора, применяемого хладагента и температурного режима работы.

Смешивать масла разных марок и типов — запрещено: POE и минеральное масло не образуют однородной смеси, расслаиваются и образуют гелеобразные отложения в маслоохладителе и масляном фильтре.

Периодичность замены масла в холодильном винтовом компрессоре определяется двумя независимыми критериями — наступление любого из них является основанием для замены.

По моточасам: первая замена — через 1 000 часов после ввода в эксплуатацию (обкатка, в процессе которой в масло попадает металлическая стружка приработки). Последующие замены — каждые 10 000–12 000 рабочих часов (примерно каждые 3 года при непрерывной работе). При тяжёлых условиях эксплуатации (высокая температура нагнетания свыше 100 °C, частые пуски-остановки, работа на R404A с высоким GWP) — каждые 8 000 часов или раз в год.

По анализу кислотности: решение о замене принимается только на основании результатов анализа масла на кислотность — независимо от наработки. Для компрессоров Bitzer CSH/HS инструкция SB-110 прямо указывает, что плановой замены по моточасам без анализа не требуется при качественном монтаже и нормальных условиях эксплуатации. Анализ проводится не реже двух раз в год.

Анализ масла — обязательная часть технического обслуживания винтового компрессора. Выполняется двумя методами.

Экспресс-тест на кислотность (Acid Test Kit Refco, Robinair): отбирается проба масла 5–10 мл из сервисного порта или при замене масляного фильтра, добавляется реагент. Изменение цвета индикатора с зелёного на жёлтый или красный — признак повышенной кислотности. Тест проводится на объекте без отправки в лабораторию, результат — качественный (есть кислота / нет).

Лабораторный анализ: определяет кинематическую вязкость, общее кислотное число (TAN, мг KOH/г), содержание влаги (ppm), содержание механических примесей, концентрацию металлов (железо, медь, алюминий — маркеры износа конкретных узлов). Нормативный показатель TAN для нового POE-масла — не выше 0,05 мг KOH/г. Замена рекомендуется при TAN более 0,1 мг KOH/г; при TAN свыше 0,5 мг KOH/г — немедленная замена с промывкой контура и заменой фильтра-осушителя.

Повышенное содержание меди в масле (медное покрытие на стальных деталях) — признак кислотной агрессии. Железо — износ винтовой пары или подшипников. Алюминий — износ корпусных деталей.

Замена масла выполняется вне регламента при следующих событиях:

• Пробой обмотки электродвигателя компрессора — продукты горения изоляции (углерод, кислоты) загрязняют масло и весь контур. Масло подлежит немедленной замене вместе с масляным фильтром, сепаратором и фильтром-осушителем.
• Гидроудар — жидкий хладагент разжижает масло, снижает вязкость ниже рабочих значений. После устранения причины и ремонта компрессора — обязательная замена масла.
• Смена хладагента с R22 на HFC — минеральное или комплексное эфирное масло несовместимо с новым хладагентом, требуется полная замена с промывкой контура.
• Потемнение масла до тёмно-коричневого или чёрного цвета — перегрев или окисление. Помутнение — попадание влаги. Металлическая стружка в масляном фильтре — механический износ, требует диагностики компрессора.

Маслосистема винтового холодильного компрессора включает несколько взаимосвязанных элементов, в каждом из которых находится масло:

• Картер компрессора — основной резервуар масла; уровень контролируется смотровым стеклом (норма: между нижней и верхней отметкой при работающем компрессоре).
• Маслоотделитель (сепаратор) — ёмкость на нагнетании, в которой масляный туман отделяется от паров хладагента под действием центробежных сил и фильтрующего элемента сепаратора.
• Масляный фильтр — картридж, задерживающий механические частицы перед подачей масла к подшипникам; перепад давления на фильтре — индикатор загрязнения.
• Маслоохладитель — теплообменник (воздушный или жидкостной), снижающий температуру масла с 90–110 °C до 40–60 °C перед подачей в рабочую полость.

При замене масла необходимо слить масло из всех полостей — иначе старое масло смешается с новым и замена будет бессмысленной. При несильно деградировавшем масле (повышенная кислотность без тёмного шлама) допускается замена только картриджа масляного фильтра с доливом свежего масла.

Масляный фильтр в компактных винтовых компрессорах (CSH, HS) — сменный картридж. Регламент замены: первый раз — через 1 000 рабочих часов; далее — каждые 10 000 часов или при перепаде давления на фильтре выше 1,5 бар. При замене масла масляный фильтр меняется одновременно — независимо от наработки.

Сепаратор масла (картридж маслоотделителя) подлежит замене каждые 20 000–25 000 рабочих часов или при признаках повышенного уноса масла в контур: падение уровня масла в картере без видимой утечки, масло в смотровом стекле жидкостной линии, загрязнение испарителя. Замена сепаратора требует частичной разборки маслоотделителя; на ряде моделей (с погружным сепаратором) — снятия крышки ёмкости и извлечения элемента весом до 15–25 кг.

При пробое обмотки электродвигателя или при TAN масла выше 0,5 мг KOH/г простой замены масла недостаточно. Кислоты и продукты горения изоляции пропитывают фильтр-осушитель, оседают в испарителе и теплообменниках.

Промывка контура включает:

• рекуперацию хладагента из контура;
• замену масла, масляного фильтра и сепаратора;
• замену фильтра-осушителя на кислотопоглощающий (с активированным оксидом алюминия — например, Danfoss DCL 10 s или аналог);
• введение нейтрализатора кислоты в контур (при TAN 0,1–0,5 мг KOH/г как дополнение к замене масла);
• вакуумирование до ≤ 50 Па с выдержкой не менее 30 минут;
• заправку хладагентом и повторный анализ масла через 200–300 рабочих часов.

При TAN выше 1,0 мг KOH/г и чёрном шламе в масляном фильтре — промывка растворителем (специализированные флаши, например Rensol или аналоги) с последующим вакуумированием.

Синтетические полиэфирные масла (POE), применяемые в большинстве холодильных винтовых компрессоров, обладают высокой гигроскопичностью — это принципиальное отличие от минеральных масел и PAG-масел для аммиачных систем.

Правила хранения и работы:
Тара с маслом хранится строго герметично. Вскрытая ёмкость используется полностью в течение одной рабочей смены или плотно закрывается. Для заправки применяется ручной или электрический масляный насос с герметичным шлангом, исключающим контакт масла с атмосферным воздухом. Весь инструмент (шланги, коллекторы, насосы), контактировавший с минеральным маслом, для работы с POE не применяется — перекрёстное загрязнение недопустимо. После заправки масла — немедленное вакуумирование без задержки.