Технико-экономические показатели эксплуатации холодильной машины в значительной степени определяются показателями работы компрессорного агрегата.

В состав компрессорного агрегата входит:

- компрессор  с приводом;

- система маслоснабжения компрессора: маслоотделитель, охладитель масла, фильтр;

- система автоматизированного управления и регулирования.

В составе аммиачных холодильных машин (АХМ) наибольшее применение получили компрессоры следующих типов:

- поршневые;

- винтовые;

- центробежные.

Поршневые и винтовые компрессоры относятся к машинам объемного принципа действия. Центробежные компрессоры относятся к машинам динамического класса.

Работа компрессоров, используемых в холодильных машинах и установках, работающих на аммиаке характеризуется рядом особенностей:

– вследствие изменения внешних условий работы холодильной машины компрессор работает в широком диапазоне давлений нагнетания и всасывания и большой разности этих давлений;

– всасываемый в компрессор пар аммиака (обозначение хладагента R717, химическая формула – NH₃) имеет низкую температуру (для АХМ может составлять до –60⁰С) и может содержать капельную жидкость;

– компрессор должен обладать высокой энергетической эффективностью и устойчивостью работы в широком диапазоне изменения рабочих параметров (давления на входе и выходе, степени повышения давления, а также производительности);

– использование в качестве рабочего вещества аммиака, который является вредным для организма человека и взрывоопасным, предъявляет к компрессорам АХМ высокие требования к их герметичности;

– конструкция компрессоров холодильных машин позволяет максимально автоматизировать рабочий процесс для их надежной эксплуатации с минимальным привлечением обслуживающего персонала;

– низкие скорости движения пара в элементах компрессорного агрегата (рекомендуемые скорости пара в проходных сечениях всасывающего и нагнетательного патрубка составляют 20-25 и 25-30 м/с, соответственно);

– технологичность конструкций, высокая степень унификации деталей и узлов, доступность материалов и малая материалоемкость;

– низкий уровень шума и механической вибрации.

Из-за высокого значения электрической проводимости R717, в АХМ применяются только сальниковые компрессорные агрегаты с внешним приводом. Соединение компрессора с приводом осуществляется либо с помощью клиноременной передачи (для компрессоров малой мощности), либо с помощью муфты.

Для применения в системе смазки компрессоров АХМ рекомендуются нафтеновые минеральные масла, синтетические масла на основе алкилбензолов и полигликолей, а также их смеси.

Поршневые компрессоры.

В классе поршневых компрессоров отечественные производители были представлены бескрейцкопфными V-, W-, VV- образными одноступенчатыми компрессорами (П60, П110, П220 и др.) единичной мощностью от 12,8 до 78 кВт, оппозитными компрессорами (АО1200, АО600) с мощностью привода до 630 кВт, а также двухступенчатыми оппозитными компрессорами (ДАО275П, ДАО550П).

Рис. 1. Поршневой компрессор П110.

Рис. 2. Оппозитный поршневой компрессор.

В настоящее время на рынке холодильного и компрессорного оборудования представлена широкая модельная линейка поршневых компрессоров известных производителей (Bitzer, Grasso, Sabroe и пр.) работающих на R717, и минимальной мощностью от 3 кВт.

  

Рис. 3. Компрессор BitzerW4NA

Рис. 4. Поршневые компрессоры Sabroe.

Основными способами регулирования холодопроизводительности АХМ на базе поршневых компрессоров являются:

– включение-выключение компрессора;

– дросселирование потока хладагента на входе в компрессор;

–блокировка всасывающих каналов отдельных цилиндров или групп цилиндров;

– изменение частоты вращения вала;

– отжим всасывающих клапанов;

– изменение “мертвого” объема цилиндра

- сокращение хода сжатия;

- внутренний перепуск пара.

 В связи со слабой растворимостью аммиака в масле, в линию нагнетания непосредственно на выходе из компрессора устанавливается маслоотделитель.

 Винтовые компрессоры.

Наибольшую популярность среди винтовых компрессоров, применяемых в АХМ, получили маслозаполненные двухроторные машины. Установлено, что диапазон холодопроизводительности, при котором использование винтовых компрессоров является более целесообразным в сравнении с другими типами, составляет 400…1650 кВт при условии t₀= –15⁰C и t_к= +30⁰С.

Температура кипения для аммиачных маслозаполненных компрессоров, при их работе в составе одно- и двухступенчатых ХМ, находится в диапазоне от +15 до -65⁰С. Причем в двухступенчатых ХМ винтовые компрессоры используются, в основном, в качестве ступени низкого давления. Плавное регулирование производительности компрессора в диапазоне от 10 до 100% осуществляется с помощью золотника (механическое регулирование производительности), который позволяет изменять эффективную длину винтов.

К основным недостаткам маслозаполненных винтовых компрессоров относится наличие развитой маслосистемы, которая включает маслоотделитель, маслоохладитель, фильтр и насос циркуляции масла. При агрегатировании винтовых компрессоров на общей раме размещают собственно компрессор с приводом, элементы маслосистемы, элементы системы автоматизированного управления (САУ).

Тип используемых компрессоров – сальниковые. В качестве привода используются преимущественно асинхронные электродвигатели требуемой мощности. Соединение ведущего ротора компрессора с приводом выполняется при помощи упругой муфты.

Масляная система компрессорного агрегата состоит из следующих элементов:

- маслоотделитель, устанавливаемый на выходе компрессора и предназначенный для улавливания масла, уносимого хладагентом из компрессора;

- маслоохладитель (водяной или воздушный), предназначенный для охлаждения масла (оптимальная температура масла, которую необходимо поддерживать после маслоохладителей на входе в компрессор составляет 30…40⁰С);

- масляный фильтр устанавливают для исключения попадания механических частиц в рабочий тракт компрессора и последующего повреждения таких элементов как рабочие поверхности винтов и других ответственных элементов;

- циркуляционный насос предназначен для обеспечения циркуляции масла через маслоохладитель и подачи его в подшипниковые узлы и полость компрессора.

Система автоматического управления обеспечивает управление компрессорным агрегатом, а также защиту его от аварийных режимов и включает: контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации, местный щит управления и контроллер.

Основными способами регулирования холодопроизводительности АХМ на базе винтовых компрессоров являются:

- внутренний перепуск пара;

- внутренние управляющие поршни;

- регулирующий золотник, параллельный оси вала;

- изменение частоты вращения.

Рис. 5. Компрессор Bitzer OSHA7452-K

Рис. 6. Холодильный агрегат А 350-7 с компрессором Казанькомпрессормаш.

Центробежные компрессоры.

Аммиачные холодильные машины на базе центробежных компрессоров нашли свое применение в холодильных установках промышленных производств большой мощности (в химической, нефтеперерабатывающей, газовой и др. отраслях промышленности).

Диапазон температур кипения хладагента в АХМ на базе центробежных компрессоров, выпускаемых серийно отечественной промышленностью, составляет от 0 до -23⁰С.

В зависимости от параметров работы холодильной машины компрессор состоит из 1 или 2 корпусов сжатия, в которых может размещаться от 2 до 10 ступеней (рабочих колес).

Основными способами регулирования холодопроизводительности центробежных компрессоров являются:

– дросселирование на всасывании;

– повышение давления конденсации;

– байпасирование сжатых паров;

– использование входного направляющего аппарата;

– изменение частоты вращения.

Аммиачные холодильные машины на базе центробежных компрессоров полностью автоматизированы и требуют в процессе эксплуатации лишь минимального наблюдения.

 

Рис. 7. Центробежный компрессор.