Смазка пар трения ШПГ холодильных компрессоров

Смазка пар трения ШПГ холодильных компрессоров

    На всех компрессорах, оборудованных масляным насосом, смазка пар трения осуществляется путем прокачки масла через специальный масляный канал, расположенный в коленчатом (эксцентриковом) валу компрессора. Масло, проходя через вал, подается к каждому шатуну и опорным подшипникам. Другим фактором, обеспечивающим достаточную смазку всех деталей компрессора, является масляный туман в картере компрессора, образующийся вследствие разбрызгивания масла и его взаимной растворимости с хладагентом.  

           Не смотря на то, что принципиальная схема смазки у всех компрессоров схожа, существует ряд конструктивных особенностей у разных производителей:

1. Смазка в области поршневого пальца

1.1. Компрессор Copeland DLL*-201\301 

Шатун данного компрессора имеет цельную не разборную конструкцию и устанавливается на эксцентриковый вал. Масло прокачивается масляным насосом через внутреннее отверстие в валу и подается к шатуну, имеющему проточку для подачи масла к технологическому отверстию, ведущему к подшипнику расположенному между шатуном и поршневым пальцем.

Канал в шатуне сквозной, вероятнее всего, сверлится через верхнюю часть шатуна: 

Отверстие не является просто технологическим, как может показаться на первый взгляд. У более мощных компрессоров, при отсутствии масляного канала в шатуне, отверстие сохранено. Характерная воронка в верхней обеспечивает своеобразную масляную ванну, которая сохраняет небольшое количества масла для смазки.

Палец фиксируется в поршне с помощью специального штифта:

1.2. Компрессор Bock HG7.
У данного компрессора сквозное отверстие в шатуне и проточка отсутствуют, масло, прокачиваемое масляным насосом, подается в зазор между ШПГ и коленчатым валом.

Смазка поршневого пальца достигается за счет сквозного отверстия в верхней части шатуна, проточки на вкладыше и масляной ванны.

Масло, в свою очередь, собирается в ванне за счет масляного тумана в картере компрессора и специальных отверстий в поршне, на уровне маслосъёмного кольца. 

По 3 (три) отверстия параллельно поршневому пальцу.

1.3. Компрессор Bitzer 6F-40.2-40P.

У компрессора Bitzer отсутствует отверстие в верхней части шатуна. Конструкция поршня, в свою очередь, предусматривает полость для сбора масла, снимаемого со стенок цилиндров и последующей смазки поршневого пальца.

На углубление в поршне нанесена сетка, которая, задерживает масло для смазки пальца.

Схемы пуска полугерметичных поршневых компрессоров

Схемы пуска полугерметичных поршневых компрессоров

(Emerson D7.10.2/1106-0208/E)

1.   Сокращения и обозначения.

Locked Rotor Current (LRC), Locked Rotor Amps (LRA) – ток при блокировке ротора (значение указано на шильде компрессора).

LRA- это ток, измеренный через 4 секунды при заблокированном роторе (вал не проворачивается) и при напряжении, соответствующем верхнему значению диапазона применения (420V для двигателей AWM\D при 50Hz).

Ток LRA может быть принят как максимальный пусковой ток компрессора.

Максимальный рабочий ток (I-OPER.MAX значение указано на шильде).

Наивысшее значение рабочего тока двигателя, полученное при проведении испытаний компрессора в рамках диапазона применения. Обычно, это ток при максимальном давлении конденсации и максимальной температуре кипения для хладагента с наибольшим рабочим давлением. Данное значение может незначительно отлично от указанного в справочных данных, поскольку табличные данные составляются для номинального напряжения.

1.1.  Примечание.

В компрессорах DWM Copeland используются электродвигатели с типом короткозамкнутой обмотки «беличье колесо». Они не требуют обслуживания, просты в применении и всегда пригодны для «прямого пуска». При «прямом пуске» электродвигатель подключен напрямую от пускателя. Пусковой ток при таком подключении может превышать рабочий в 4-7 раз. (см.рис.1)

В случае блокировки ротора на компрессорах большой производительности, ток может быть настолько высоким, что вызовет падение напряжения в питающей сети.  Для предотвращения негативных последствий падения напряжения в сети, некоторыми компаниями ограничивается размер двигателей с подключением на предприятии по схеме «прямого пуска». Данные ограничения составляются на основании характеристик питающей сети.

2.       
      Разновидности запуска.

2.1.  Переключение звезда- треугольник (код двигателя «E») Открытый переход.

Для запуска по схеме звезда- треугольник требуется специальное исполнение обмоток электродвигателя. Концы каждой обмотки должны быть свободны для возможности внешнего переключения. Компрессоры DWM Copeland с соответствующим подключением имеют маркировку напряжения на шильде 380-420V Δ\Y или 220-240V Δ\380-420V Y.

При пуске мотор подключен звездой  (схема 2.1.1.). Таким образом, напряжение составляет только 0,58(1\√3) от требуемого напряжения. Следовательно, мотор запитан пониженным напряжением. Ток, получаемый из питающей сети  (I_Y) падает на 1\3. Значение момента (M_Y) по отношению к моменту при подключении треугольником (M _Δ)  снижается аналогично потребляемому току.

В связи с низким моментом при запуске компрессора звездой должны быть соблюдены следующие условия:

- требуемый крутящий момент не должен превышать 0,3 от момента при прямом пуске;

- в процессе раскрутки вала компрессора должна быть достигнута скорость более чем 0,9 от скорости синхронизации для перехода со звезды на треугольник;

Учитывая вышеописанные требования в большинстве случаев для подключения по схеме звезда- треугольник требуется использование разгрузки пуска.

На осциллограмме (рис.3) показана кривая изменения тока при подключении звезда- треугольник. Переход со звезды на треугольник должен быть осуществлен при нулевом значении тока во избежание короткого замыкания. Этой короткой паузы достаточно для мгновенного снижения скорости из-за низкой центробежной силы и для возрастания пиковой нагрузки до 80% от нагрузки при прямом пуске- в некоторых неблагоприятных случаях до 100%.

Схема подключения звезда- треугольник, открытый переход.

2.2. Переключение звезда- треугольник (код двигателя «E») Закрытый переход.

При открытом переходе со звезды на треугольник контактор звезды К2 и контактор треугольника К3 не должны срабатывать в одно время, поскольку это может привести к короткому замыканию и подгоранию контактов или снижению срока службы пускателя. 

При закрытом переходе со звезды на треугольник аналогичная пауза при переходе не требуется. При достижении двигателем скорости синхронизации в параллель обмоткам двигателя подключается сопротивление R7 путем контактора К10. Таким образом, сопротивление R7 соединяет обмотки электродвигателя в треугольник. Когда активируется контактор треугольника К3, контактор сопротивления К10 открывается и цепь сопротивления прерывается.

На осциллограмме (рис.4 а,в,с) показаны кривая изменения тока при подключении звезда- треугольник на открытом переходе и на закрытом переходе с двумя разными сопротивлениями.

    При подключении сопротивления с небольшим номиналом R7≈6 Ом, ток становится значительно выше (см.рис.4b). При увеличении номинала сопротивления, значение тока на протяжении периода tр снижается (см.рис.4b и 4с). 

     При открытых контактах контактора К2, подключение треугольником достигается при включении в параллель сопротивления R7. Однако, эффективное напряжение не соответствует напряжению при подключении треугольником, поскольку последнее снижено перепадом напряжения на сопротивлении R7. При увеличении номинала сопротивления R7, будет снижаться эффективное напряжение и ток на фазах. Вращающий момент и скорость будут уменьшаться.

        Оптимальное значение сопротивления рассчитывается по следующей формуле:

 

2.3. Part winding Start (пуск частью обмотки)

Компрессора Copeland в клеммной коробке имеют 6 контактов подключения электромотора (см. рис. ниже). В связи с раздельным подключением, части обмотки могут быть запитаны раздельно при пуске компрессора, снижая пусковые токи.

До Августа 1983г. DWM Copeland использовал при производстве моторы с разделением обмотки 1\2-1\2 (код мотора F). Запуск выполнялся в следующем порядке: питание подавалась на первую часть обмотки (контакты 1-2-3). При таком подключении питающая сеть испытывает нагрузку составляющую ориентировочно 65% от нагрузки при прямом пуске. В зависимости от внешних условий, существует вероятность, что компрессор не запустится вплоть до подключения второй части обмотки.    

Данный тип внутреннего подключения был заменен на раздельный пуск с соотношением 2/3-1/3 (код двигателя "А"_AWM). С января 1994 по сентябрь 2005, 8-ми цилиндровые компрессоры оснащались двигателями с кодом "В"_BWM. С сентября 2005 8-ми цилиндровые компрессоры стали снова выпускаться с кодом "А".
Код мотора указан на шильде компрессора, например: D8SJ1-6000-BWM\D.

2.3.1. Раздельный пуск 2/3-1/3
Потребляемый ток из питающей сети при таком запуске составляет ориентировочно 75% от LRC при "прямом пуске". Без разгрузки запуска, т.е. когда существует большая разница давлений, двигатель не запустится до тех пор, пока не подключится вторая часть обмотки (после задержки 1±0.1 сек.), тем самым нагружая питающую сеть как при "прямом пуске". 
Преимущества данного электродвигателя не будут задействованы без разгрузки пуска.

Замена масла

           Перед заправкой, заменой и сливом масла всегда следует консультироваться с производителем компрессоров или просматривать техническую литературу того же производителя со специальными рекомендациями по маслу и инструкцией по ретрофиту для альтернативных хладагентов, особенно, если система все еще находится на гарантии. Если заправка масла произошла с нарушением технологической инструкции, то в систему могут попасть воздух и влага. Поэтому следует держать емкость с маслом запечатанной до момента использования. Также следует стараться приобретать холодильное масло в емкостях с оптимальным количеством для каждой заправки. Никогда не следует переливать его из одной емкости в другую.

         Когда удаляют использованное масло из компрессора, следует надевать защитные очки и резиновые или неопреновые перчатки, так как использованное масло может содержать кислотные вещества.

          Хотя большинство новых компрессоров поставляется уже заправленными, бывают исключения, когда первоначальная заправка осуществляется во время установки или сервисного обслуживания.

          Перед заправкой хладагента в систему, обычно необходимо заправить масло. Количество заряжаемого масла обычно такое же, как и удаленного.

          Требуемое оборудование для заправки: вакуумный насос; зарядный шланг, установленный с отсекающим вентилем и винтовым соединением, чтобы резьба прокладочной пробки подходила к компрессору; манометр.

Процедура заправки:

1. Вакуумируют систему, затем закрывают оба сервисных вентиля на компрессоре. Соединяют вакуумный насос с одним из сервисных вентилей. Уменьшают давление в компрессоре до незначительного положительного значения давления приблизительно в 0,1 бар и останавливают насос. Откручивают масляную пробку с компрессора и привинчивают зарядный шланг с закрытым отсекающим вентилем.

2. Аккуратно открывают всасывающий сервисный вентиль и пускают достаточное количество паров хладагента в компрессор из системы, чтобы создать незначительное положительное давление, потом закрывают всасывающий сервисный вентиль. Затем открывают отсекающий вентиль на зарядном шланге, чтобы удалить воздух. Снимают крышку с емкости с маслом и опускают конец зарядного шланга до дна. После этого закрывают отсекающий вентиль.

3. Запускают заново вакуумный насос. Когда давление в компрессоре опустится ниже атмосферного, осторожно открывают отсекающий вентиль и заполняют маслом компрессор до необходимого уровня, наблюдая в смотровое стекло компрессора, затем закрывают отсекающий вентиль.

4. Останавливают вакуумный насос и создают незначительное положительное давление, открывая заранее всасывающий сервисный вентиль на компрессоре. Затем отсоединяют зарядный шланг и закручивают масляную пробку.

           Этот метод зарядки дает уверенность, что воздух или влага не попадут в систему. Возможна небольшая потеря хладагента, которую необходимо восполнить.

           При заправке маслом компрессора не следует опорожнять емкость с маслом полностью, так как возможно попадание воздуха в компрессор. Если это случилось, закручивают масляную пробку и делают полное вакуумирование.

           Небольшое количество масла к максимальной его зарядке может быть добавлено пользователем масляным шприцом. Воздух не попадет в систему в течение короткого времени, когда масляная пробка открыта, так как хладагент, находящийся в картере компрессора, растворен в масле с давлением, превышающим атмосферное, и будет выпариваться из раствора.

           Если масляный насос имеется в наличии, его следует использовать. Хорошо спроектированные масляные насосы могут заправлять масло в заранее дозированном количестве, несмотря на давление в картере компрессора.

Каждый компрессор поставляется с достаточным количеством масла для работы в нормальных условиях эксплуатации (так называемая начальная заправка). После запуска компрессора и/или в начальный период эксплуатации агрегата часть масла уносится из компрессора в систему, что вызвано смешиванием масла с хладагентом. В зависимости от конструкции холодильной установки масло может рассредоточиваться в системе и не полностью возвращаться в компрессор. Следует также учитывать то количество масла, которое покидает компрессор при начальной заправке. Уровень в смотровом стекле должен непрерывно контролироваться. Пока не будут достигнуты нормальные условия работы агрегата, то есть до тех пор, пока не закончится заполнение хладагентом, добавлять масло не следует. Исключение составляет случай, когда уровень масла катастрофически низкий, то есть когда его уже не видно в смотровом стекле компрессора. При регулировке уровня масла избегают перелива, так как на уровень масла влияет всплеск масла, вызванный работой компрессора. Уровень в поршневых компрессорах должен находиться приблизительно между центром и верхним краем смотрового стекла при работающем агрегате. Агрегат не должен запускаться бесконтрольно до достижения нормальных условий эксплуатации и до тех пор, пока не будет поддерживаться указанный уровень в смотровом стекле. Проверяют уровень после достижения стабильных условий работы компрессора или в течение первых 10 сек. после остановки, выполненного уже после установления стабильных рабочих условий. При доливке масла следует избегать поступления воздуха в картер. Поэтому данные операции нужно выполнять с особой осторожностью.

Замена масла.

           Масло холодильных машин должно быть чистым и светлым. Светлый цвет должен поддерживаться в процессе всего периода эксплуатации. Если холодильная установка нормально работает с момента установки и запуска, производить замену не требуется даже после нескольких лет работы. Потемнение масла является результатом загрязнения системы трубопроводов или сильного перегрева компрессора со стороны нагнетательного трубопровода. Все это приводит к разложению масла. Потемнение масла или его разложение может, тем не менее, также возникнуть из-за недостаточного осушения холодильной системы и вакуумирования агрегата. Все испорченное масло в компрессоре должно быть заменено.

При чрезмерном загрязнении рекомендуется снять с основания компрессор для очистки картера. В таком случае перед повторным запуском следует провести вакуумирование объема компрессора. Если нет необходимости в демонтаже компрессора, масло можно слить через отверстие, используемое для его заливки, или, в случае использования компрессоров с охлаждением всасываемым хладагентом — через отверстие, предназначенное для масляного фильтра или нагревателя картера. При удалении масла через отверстие для заливки сначала закрывают всасывающий вентиль компрессора, снижают избыточное давление в картере до значения 0,1 бара и закрывают нагнетательный вентиль. Остаточное избыточное давление в картере уменьшается путем осторожного вывинчивания резьбовой пробки. Медная трубка пропускается через отверстие к днищу картера и тщательно герметизируется при помощи конической резиновой заглушки или аналогичным материалом в отверстии для заливки. По возможности медная трубка должна быть изогнута таким образом, и иметь такую длину, чтобы свободный ее конец можно было опустить в картер как можно глубже. Ненадолго открывают всасывающий вентиль, пока давление в картере не станет равным 0,3 — 0,4 бара. Затем вновь закрывают всасывающий вентиль. Масло будет принудительно выходить через дренажный трубопровод, так как выходное отверстие расположено ниже дна кожуха. Масло продолжают выпускать до тех пор, пока картер не освободится от масла.

          Давление хладагента, оставшегося в картере, будет предотвращать нежелательное попадание воздуха и загрязнителей. Выпускают воздух из картера, открыв всасывающий вентиль в течение 1–2 сек, и закрывают его. Затем немедленно завинчивают резьбовую пробку. Компрессор готов к заливке. Количество масла, необходимого для второй заливки, после полного удаления предыдущего, будет меньше, чем то, которое требовалось при начальной заливке, так как после пуска установки масло, поглощенное хладагентом, будет все еще оставаться в компрессорно-конденсаторном агрегате.

Слив.

Слив масла необходим:
- когда заменяется хладагент ХФУ на ГХФУ или ГФУ, требуется удалить основную часть минерального масла;
- если ухудшилось состояние масла, и образовались кислоты во время обслуживания;
- после сгорания электродвигателя компрессора, если есть сомнения, что очистка не выполнена успешно.

Рекомендуемый метод.

           Требуемое оборудование: вакуумный насос; соединительные шланги; емкость для удаленного хладагента: старый контейнер для масла может быть использован, но рекомендуется градуированная стеклянная колба; отрезок медной трубы соответствующего диаметра и такой длины, чтобы он мог вставляться через масляную открытую прокладку в компрессор и достигать дна поддона картера; пластиковый герметизирующий материал.

           Последовательность удаления масла из компрессора:
- герметизируют соединительный шланг и вакуумный шланг вверху емкости, используя пластиковый герметизирующий материал или мастику;
- закрывают оба сервисных вентиля на компрессоре;
- запускают вакуумный насос. Создают вакуум в емкости, и масло из компрессора поступает в емкость. Если, как рекомендуется, используется градуированная стеклянная колба, то можно определить количество и цвет удаляемого масла.

             Альтернативный метод. Вместо создания вакуума в компрессоре создают давление в компрессоре хладагентом. Используется тот же отрезок медной трубы, однако его герметизируют в открытой масляной прокладке в компрессоре. Через сервисный всасывающий вентиль впускают достаточное количество паров хладагента для создания положительного давления в картере. В этом случае масло само вытечет из компрессора в емкость.

Этот метод удаления смазки менее эффективен, чем рекомендованный метод. Он более подходит для взятия небольшого количества масла для анализа.

            Производители компрессоров тестируют масла для использования со своим оборудованием, и последующие рекомендации основываются на их тестах и опытах. Их совет всегда следует принимать во внимание. Если компрессор находится на гарантии, когда произошла замена, то использование не одобренных производителем компрессоров масел может лишить гарантии.

            Ряд производителей компрессоров предусматривает следующую периодичность отбора проб масла: через 1 месяц после начала работы новой установки или после ремонта, через каждые 3 месяца при непрерывной работе установки или через каждые 4 месяца, если установка работает с перерывами.