Как подобрать маслоохладитель для винтового компрессора

Семенов Ю.В., АК «Искусство хладотехники» 

Введение

Полугерметичные (бессальниковые) винтовые компрессоры Bitzer и Refcomp на протяжении многих лет являются «рабочими лошадками» в системах холодоснабжения благодаря универсальности в отношении использования различных хладагентов, а также широкому рабочему диапазону и обширным областям применения.

Они находят применение при оснащении камер шоковой заморозки, распределительных складов охлажденных и замороженных продуктов, аккумуляторов холода и т.д.

Основные вопросы проектирования холодильных установок с винтовыми полугерметичными компрессорами Bitzer подробно рассмотрены автором в книгах [1, 2].

Применение таких компрессоров в составе централи (многокомпрессорного агрегата) позволяет обеспечить суммарную объемную подачу свыше 2000 м³/час, достойно конкурируя с промышленным холодильным оборудованием и стирая тем самым границы между коммерческим и промышленным холодом.

Отличительными особенностями полугерметичных винтовых компрессоров являются:

— применение внешнего маслоотделителя;

— возможность работы с экономайзером;

— встроенная система регулирования производительности.

Оснащение винтового компрессора внешним маслоотделителем позволяет организовать контур охлаждения масла и возвращать в компрессор масло, имеющее температуру более низкую, чем температура масла в маслоотделителе.

Это позволяет снизить температуру сжатого пара и эффективно работать в низкотемпературной области при одноступенчатом сжатии вплоть до температуры кипения
–50 °С, недостижимой для поршневых и спиральных компрессоров.

Применение экономайзера (режим ЕСО) особенно эффективно в низкотемпературной области, причем чем ниже температура кипения, тем больше эффект от применения экономайзера. Например, при температуре кипения –40 °С и температуре конденсации +40 °C увеличение холодопроизводительности установки за счет переохлаждения жидкого фреона в экономайзере превышает 50 % при работе на R404A или R507A.

Встроенная система регулирования производительности позволяет даже для одиночного компрессора реализовать как минимум три номинальных ступени производительности:
100-75-50 %. Фактические ступени производительности могут отличаться от номинальных значений в зависимости от условий эксплуатации и модели компрессора [3].

Для старших моделей компрессоров серии HS Bitzer и всех моделей серии RW Refcomp может быть реализовано бесступенчатое регулирование производительности в диапазоне
100-50 %, требующее более сложного управления по сравнению со ступенчатым [3, 4].

В любом случае при уменьшении производительности возрастает температура нагнетания (сжатого пара) из-за уменьшения расхода всасываемого пара, охлаждающего встроенный электромотор. При этом повышается температура пара, поступающего в полость сжатия, что приводит к соответствующему росту температуры сжатого пара, которая может быть снижена преимущественно только за счет охлаждения масла [3].

Если компрессор работает с экономайзером, теоретически могут быть реализованы полноценные четыре номинальных ступени производительности:

100 % + ЕСО, 100 %, 75 %, 50 %.

Но в реальных условиях все четыре ступени могут быть реализованы только в том случае, если маслоохладитель правильно рассчитан и подобран, а система охлаждения и возврата масла грамотно спроектирована и смонтирована.

Именно корректному подбору маслоохладителя и посвящена эта статья.

Выводы

1.      Задание максимальной температуры нагнетания в автоматическом режиме (80 °С) в программе подбора позволяет корректно рассчитать мощность маслоохладителя.

2.      При неизменной температуре воздуха и постоянном расходе масла мощность воздушного маслоохладителя увеличивается с ростом температуры масла на входе в него.

3.      Пересчет мощности подобранного воздушного маслоохладителя на температуру масла выше 80 °С можно выполнять по формуле (3).

4.      Рекомендуется оценивать необходимость применения и подбирать воздушный маслоохладитель для производительности компрессора 100 % без экономайзера и максимальной температуры нагнетания 80 °С.

5.      Выполнение п.4 в большинстве случаев обеспечивает безаварийную работу винтового компрессора на всех допустимых ступенях производительности, так как температура нагнетания не превышает 100 °С даже на минимальной производительности 50 %.

6.      Если компрессор при производительности 100 % с экономайзером не требует охлаждения масла при заданной максимальной температуре нагнетания (выше 80 °С), необходимо проверить потребность в маслоохладителе как минимум на режиме 100 % без экономайзера, а по возможности и при минимальной производительности (50 %).

7.      Отсутствие маслоохладителя обычно ограничивает систему регулирования производительности компрессора всего двумя ступенями (100 % + ЕСО и 100 %) вместо четырех, что может быть критичным не только для холодильной установки с одним винтовым компрессором, но и для централи (многокомпрессорного агрегата).

Литература

1.      Семенов Ю.В. Холодильные установки. Основы проектирования. — СПб.: Скифия, 2025.

2.      Семенов Ю.В. Искусство хладотехники. — СПб.: BooksNonStop, 2020.

3.      Leistungregelung bei Schraubenverdichtern: Projektierungshandbuch. ST-430-4. — Sindelfingen (Germany): Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH, 2025.

4.      Capacity Control: Application and maintenance manual.WA-03-01-E. — Fujian (China): RefComp (FUJIAN SNOWMAN Co), 2021.

5.      Halbhermetische Schraubenverdichter: Projektierungshandbuch. SH-100-4. — Sindelfingen (Germany): Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH, 2011.

6.      BITZER International Refrigeration Seminar 26.02.-02.03.2007. — Sindelfingen (Germany): Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH, 2007.

7.      Семенов Ю.В. Системы кондиционирования воздуха с поверхностными воздухоохладителями. — М.: Техносфера, 2014.