Применение и принцип работы холодильных агрегатов на поршневых компрессорах

Современное производство или сферу торговли просто нереально вообразить без качественного холодильного оборудования. Везде, где необходимо отведение тепла, быстрое охлаждение или заморозка, устанавливаются достаточно мощные и производительные холодильные установки. Применение и принцип работы холодильных агрегатов на поршневых компрессорах делают функционирование подобных установок максимально эффективной. Они могут применяться для вывода тепла от объекта, «отбирая» его и «передавая» окружающей атмосфере.

Компрессор как основной элемент холодильной установки

Компрессорная установка предназначается для сжатия газа или воздуха с последующей их перекачкой в холодильник. Компрессоры могут отличаться по ряду параметров:

  • принцип работы;
  • положение электрического двигателя;
  • расположение механизма движения;
  • тип используемого хладагента;
  • положение цилиндров;
  • допустимые условия эксплуатации.
Поршневой компрессор
Поршневой компрессор

По принципу работы все компрессоры подразделяются на 3 группы.

  1. Спиральные.
  2. Винтовые.
  3. Поршневые.

Применяя принцип работы холодильных агрегатов на поршневых компрессорах, можно добиться достаточно серьезной экономии средств – как на покупку самого устройства, так и на его последующее техническое обслуживание. Поршневой агрегат, в зависимости от конкретной модели, может оснащаться различным количеством поршней, совершающими прямолинейные, возвратно-поступательные движения в цилиндрах, и находящиеся в одном блоке. Поступление воздуха в нагнетательную систему начинается в тот момент, когда давление в компрессоре превысит давление в самой линии. Такие модели отличаются своей приемлемой ценой, простотой конструкции и отличной ремонтопригодностью, что и объясняет их достаточную распространенность.

Поршневые компрессоры – виды и особенности

В зависимости от конструкции и типа установленного электрического двигателя они подразделяются на следующие виды:

  • герметичные;
  • полугерметичные;
  • открытые.

Степень герметизации устройства напрямую влияет на надежность сохранения в нем хладагента. Герметичные модификации компрессоров имеют полностью герметичный корпус, в котором располагается электродвигатель. Такие модели, как правило, оптимальны для использования в установках небольшой (или средней) мощности. Кроме того, герметичные модели отличаются своей максимально компактной конструкцией, а наличие пружинной подвески электродвигателя и компрессора позволяет снизить уровень вибрации и шумности.

Полугерметичные модели имеют закрытые электродвигатель и компрессор, которые соединены напрямую, имеют горизонтальное расположение и единый разборный корпус. Это позволяет разобрать его для проведения профилактических или ремонтных мероприятий на двигателе или поршневой группе. Поскольку мощность подобных моделей может достигать уже 300 кВт, они могут устанавливаться в холодильных машинах достаточно большой мощности.

Открытые или сальниковые модели имеют электродвигатель, который располагается вне корпуса. Привод у таких моделей ведется через специальную муфту. Подобные модификации могут использоваться в системах средней и большой производительности, а также для ряда специальных систем охлаждения (транспортных, аммиачных и т. д.). Поскольку открытая модель отличается достаточно большими потерями хладагента при работе, особенно на больших скоростях, его заполняют хладагентом в гораздо большем объеме, чем требуется, а в процессе эксплуатации приходится постоянно его добавлять.

Компрессор, заправленный хладагентом
Компрессор, заправленный хладагентом

Вышеперечисленные модификации охлаждаются тем же хладагентом, который ими перекачивается, а регулировка мощности всей холодильной установки может осуществляться как периодической ее остановкой, так и с помощью особых устройств – инверторов, которые позволяют максимально плавно изменять скорость работы самого компрессора. Данный способ наиболее удобен. Как правило, на подобные модели устанавливаются электрические двигатели, имеющие солидный запас прочности, поскольку пусковые нагрузки у них достаточно серьезные.

Кроме того, двигатель оснащается акустической защитой, снижающей общую шумность. Весьма критичным для поршневых моделей является такой параметр, как число запусков. Именно при пуске машины отмечается наибольшее число сбоев или отказов. Для того чтобы максимально подлить срок эксплуатации устройства, электронная система управления холодильной установкой четко контролирует время между запусками двигателя, которое составляет не меньше 6-ти минут.

Подвеска – важный атрибут любого компрессора

Поскольку функционирование компрессора неизбежно сопровождается достаточно высокой степенью вибрации, что может негативно сказаться на сроке эксплуатации агрегата, и значительно повысить уровень шума, все модели оснащаются специальной пружинной подвеской. Она встречается двух видов – наружная и внутренняя.

Холодильный агрегат с компрессорами
Холодильный агрегат с компрессорами

Внутренний тип предполагает подвешивание компрессора и электродвигателя на пружинах внутри кожуха, при этом сам кожух жестко крепится к раме. Достоинством такого типа подвески является малый уровень шума, а также практически полное отсутствие передачи вибрации на корпус. К недостаткам следует отнести большую сложность при необходимости проведения ремонта, и необходимость использования температуроустойчивой изоляции обмоток, поскольку их охлаждение оказывается затруднено.

При наружной подвеске двигатель с компрессором крепятся в кожухе жестко, а сам он подвешивается на раме на пружинах. В зависимости от размеров количество пружин может составлять от 2-х до 4-х. Такая конструкция требует особого соединения кожуха и трубопроводов. Чтобы избежать поломки последних в результате колебаний кожуха, трубопроводы в месте сопряжения с кожухом имеют специальные компенсационные витки. Как правило, модификации с наружной подвеской имеют специальные болты, которыми легко жестко зафиксировать кожух, к примеру, на время перевозки или перемещения устройства.

К основным преимуществам наружной подвески можно отнести такие моменты, как:

  • отличные условия для охлаждения обмоток статора, благодаря его хорошему контакту с кожухом;
  • легкая возможность регулировки;
  • быстрое устранение различных дефектов, которые могут проявиться при нарушении крепления пружин и появлении различных стуков или шумов.

Современные поршневые компрессоры – сплошные преимущества

Современный компрессор поршневого типа
Современный компрессор поршневого типа

Постоянное совершенствование компрессорной техники и внедрение инноваций привело к тому, что, применять принцип работы холодильных агрегатов на поршневых компрессорах становится все более выгодно, в т. ч. с экономической точки зрения:

  • повышенная производительность при сниженном энергопотреблении;
  • достаточно компактная конструкция, которую легко установить в ограниченном пространстве;
  • многие модели серийно оснащаются масляным насосом, что обеспечивает цикл смазки, независимый от направления вращения коленчатого вала;
  • возможность работать на наиболее распространенных хладагентах (R134a, R404A, R407C);
  • предельное рабочее давление до 28 бар;
  • практически полное отсутствие «мертвого объема»;
  • отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении;
  • современные подшипники с уменьшенной степенью трения;
  • материалом для изготовления клапанов служит ударопрочная пружинная сталь, что гарантирует огромный срок их эксплуатации.

Комплектация поршневого компрессора

Комплектация каждого компрессора поршневого типа определяется индивидуально, и зависит от его максимальной мощности, производительности и назначения. К примеру, если предполагается длительная работа агрегата, крайне необходимой окажется монтаж системы, ведущей постоянный мониторинг за его функционированием, в обязательном порядке включающая в себя реле давления.

Такая мера в состоянии обеспечить четкое управление производительностью «аппарата» при постоянно меняющемся уровне расхода сжатого воздуха (хладагента), что приводит к достаточно постоянному значению давления в системе. Т. е. при снижении давления, система контроля дает команду на включение, а при его повышении до максимума, следует команда на отключение. Наличие подобной системы значительно снижает нагрузки на основные узлы, а также способствует снижению износа поршневой группы, что в конечном итоге увеличивает срок эксплуатации всей установки.