Ремонт, диагностика и обслуживание одновинтовых холодильных компрессоров Daikin, J&E HALL, McQuay

           Одновинтовой компрессор как в маслозаполненном исполнении, так и в "мокром", имеет один многозаходный главный винт и один и более (до четырёх) боковых ротора-отсекателя. Оси вращения основного винта и боковых роторов-отсекателей скрещиваются под прямым углом. Именно этот геометрический параметр, отличающий данный тип компрессоров, во многом является его преимуществом, однако он же в определённых моментах является и главным недостатком этого компрессора.
              Кинематика связи валов конструктивно достаточно сложна, что во многом и затрудняет распостранение этого типа компрессоров, что определено сложностью в изготовлении.  Для примера, можно представить двухвинтовой компрессор сухого или мокрого сжатия, имеющий в своей конструкции шестерни связи, обеспечивающие передачу момента между ВМ и ВЩ винтами. Для их расчёта и изготовления, равно как и установки, нет особых сложностей, что реализуется цилиндрической зубчатой передачей, прямой или косозубой.  Для одновинтового компрессора синхронизирующим механизмом выступает сложная в изготовлении и не технологичная передача момента на скрещивающиеся оси. 

J&E Hall HSO 2023

J&E Hall HSO 4200

J&E Hall singl-screw HSO

                Основным достоинством одновинтового компрессора является хорошая уравновешенность главного винта от действия радиальных и осевых сил при параллельной работе сжатия эквивалентной с обеих сторон. Именно это условие является самым главным при обслуживании компрессоров. Появление дифференцированной нагрузки с противоположных сторон приводит к появлению неуравновешенных радиальных сил. Однако и эту проблему конструкторы смогли устранить. Таким образом, компрессор стал более стойким к рассогласованию нагрузок на противоположных углах, что также сделало возможным "несимметричный" режим автоматического управления производительностью.
                       Необходимо отметить и тот факт, что, несмотря на хорошую уравновешенность при синхронном усилии на винт  с обеих сторон, моменты сил, осевые силы, как и силы инерции, действующие на боковые роторы, отсекатели не уравновешиваются. Это приводит к особым конструкциям опор валов роторов-отсекателей, предусматривающих компенсацию и выдерживание осевого усилия. Однако, стоит отметить тот факт, что в компрессорах этого типа различных производителей редко применяются устройства гидравлической разгрузки упорных подшипников, как в традиционном винтовом компрессоре.

Основные процессы, происходящие в рабочих органах одновинтового компрессора:
1. Всасывание, процесс наполнения свежим рабочим веществом камеры сжатия. Процесс протекает до угла поворота, при котором зуб бокового ротора-отсекателя не перекроет сообщение полости сжатия с камерой всасывания, а камера полностью не будет перекрыта поверхностю корпуса;
 2. Сжатие, совмещённое с перемещением рабочего тела вдоль оси вращения главного винта;
 3. Нагнетание, выпуск сжатого рабочего тела в камеру нагнетания, до полного выхода зуба отсекателя из полости главного ротора.
Процессы всасывания и нагнетания протекают во многом схоже с традиционным винтовым компрессором, однако есть ключевые отличия, которые позволяют получить лучшие энергетические характеристики, но, в основном, на определённых режимах.
          Тем не менее, этот тип компрессоров не лишился и недостатков характерных машинам объёмного типа, однако в определённых конструкциях одновинтовых компрессоров всё-таки получилось часть их нивелировать и превратить в приемущества.

Подгонка накладок роторов отсекателей одна из основных процедур, совмещённая с регулировкой зазоров компрессора. В случае невыполнения операций по подгонке накладок, все угловые отклонения в зацеплении роторов будут приводить к рассогласованию углов поворота роторов, что в свою очередь приведет либо к опережению, либо к отставанию бокового ротора. Ошибка при заходе зуба ротора в полость главного винта приводит к удару  в механизме с отколом фрагментов рабочих поверхностей, что недопустимо. 
Таким образом, выверка положения главного ротора и боковых роторов должна сопровождаться тонкой подгонкой композитной накладки до пуска компрессора на холостом ходу.
 Стоит так же обратить внимание, что невозможно считать подгонкой работу компрессора 2-4 часа после сборки на холостом ходу. Притирка накладки установленной без подгонки по всем рабочим поверхностям приведёт к нарушению её оригинальной формы, что сделает невозможным её дальнейшее применение. Доверять ремонт одновинтовых компрессоров необходимо только профессионалам.

                   На сегодня рынок одновинтовых компрессоров, используемых в холодильной технике, весьма невелик. На данном рынке представлены и конкурируют между собой два больших мировых концерна: Emerson с брендом Vilter-single screw и Daikin, включивший в себя  Daikin, J&E Hall, McQuay. Остальные производители широкой известностью не обладают.  Оба концерна предлагают рынку компрессоры очень высокого качества, однако развитие такого типа компрессоров сдерживает их малая изученность в правилах эксплуатации и малая распостранённость на российском рынке. Стоит отметить, что даже с винтовыми компрессорами традиционной конструкции мало кто умеет работать, что уж говорить про одновинтовые. Однако, технологии производства и технология материалов делают эти компрессора весьма практичными, что в свою очередь должно стимулировать ещё более широкое их развитие. 
                  Усилия создаваемые рабочими органами компрессора разложены в этой конструкции на составляющие таким образом, что возможно отказаться от снятия нагрузки с валов при помощи гидравлических систем. Эта особенность позволила повысить эргономику и технологичность одновинтового компрессора в сравнении с традиционным винтовым компрессором, в котором редко возможно отказаться от гидравлической разгрузки осевого усилия.

На изображении показан одновинтовой компрессор американской компании Vilter (Emerson). Основным отличием компрессоров Vilter от конструкции J&E Hall (кроме опор боковых валов) является возможность изменения геометрической степени сжатия. Это весьма сильно расширяет границы возможного применения одного и того же винтового блока, что является неоспоримым преимуществом компрессоров Vilter. Диапазон доступного регулирования объёмного отношения составляет от 1,2 для высокотемпературного применения до 7 при больших внешних степенях повышения давления. Также стоит отметить, что в линейке концерна нет полугерметичных исполнений со встроенным двигателем. Как правило,  машины выполнены в открытом исполнении. Основные по распостранению стали машины серии VSS и серии VSM с объёмными подачами до 2000 м3/час.

На изображении  устройство одновинтового компрессора технологии J&E Hall / McQuay (Daikin group), зарекомендовавшего себя как достаточно надёжный в широком диапазоне рабочих давлений. Высокие энергетические показатели компрессора обеспечены высоким качеством изготовления и прогрессивными материалами. В нём воплащены все лучшие технологии одновинтового ВКМ, однако не лишён он и недостатков. Компрессор оснащён системой плавного регулирования объёмной производительности, но имеет фиксированное объёмное отношение. В линейке производителей этого типа компрессоров их как правило три: 2,6; 3,2; 4,9. Это отношение определяет тип применения компрессора. Среди самых популярных моделей на российском рынке можно выделить серии 3200 и 4200 в комплектациях HSS, HSM и HSL, а также агрегаты на базе открытых компрессоров в комплектации HSO, обладающие отличными характеристиками и достпупные для работы на R717.

На фото одновинтовой компрессор производства компании KuhlAutomat (ГДР), ныне GEA Grasso. От выпуска таких агрегатов компания отказалась, однако мы как специалисты с ними сталкивались и считаем ошибкой отказ концерна от выпуска таких агрегатов. Возможно определённая модернизация, направленная на повышение технологичности в изготовлении и эксплуатации, пошла бы этим агрегатам на пользу, что позволило бы концерну не отказываться от их производства. Отзывы о эксплуатационных качествах этой машины весьма разнообразные, однако определённая часть из ограниченного выпуска 80-ых годов работает и по сей день.

Эксплуатация, ремонт и обслуживание одновинтовых компрессоров.

Устройство и принцип действия одновинтового компрессора

Основные процессы, происходящие в рабочих органах одновинтового компрессора:

Клапаны объёмной производительности для степени сжатия 3,2 слева и 4,9 справа.

Капитальный ремонт одновинтового компрессора

на примере J&E Hall HSM(L) 4223 - 3200 series/ McQuay

Основные производители одновинтовых холодильных компрессоров