Устройство и принцип работы компрессора кондиционера

Бытовые и полупромышленные кондиционеры

Наружные блоки кондиционеров этого типа в основном монтируются на стенах зданий, на крышах или рядом с ними. Если во время работы наружный блок будет генерировать сильную вибрацию, все его опоры могут быть разрушены. Поэтому компрессор используется только в герметичном исполнении, где его корпус и сам электродвигатель, приводящий в действие компрессор, расположены в едином водонепроницаемом корпусе. Для уменьшения вибрации используется компрессор роторного или спирального типа.
В автомобильных кондиционерах используется отдельный вид компрессора — осевой. Они компактны, имеют размер от маленького до среднего и минимально вибрируют во время работы.

Неисправности компрессора и их причины

Стоимость компрессора составляет большую часть стоимости всего кондиционера, поэтому за его состоянием необходимо внимательно следить. Как правило, замена вышедшего из строя компрессора кондиционера связана с пренебрежением правилами установки и эксплуатации кондиционера. Часто недостаточно квалифицированный или ответственный обслуживающий персонал не выполняет необходимую работу, даже если у них наблюдается потемнение теплоизоляции, наличие масла в кондиционере или утечка хладагента. Если вы просто установите фильтр на жидкостной линии или устраните утечку и заправите кондиционер, компрессор скоро выйдет из строя. Мы подскажем, что делать в таких случаях, когда компрессор кондиционера еще можно спасти.
Необходимость ремонта компрессора может стать очевидной не только при выходе компрессора из строя, но и по результатам профилактического осмотра кондиционера. Примеры:

• Анализ компрессорного масла.
• В случае нарушения герметичности фреонового контура кондиционера.
• Когда вода попадает в фреоновый контур кондиционера.

В этих случаях, даже если компрессор кондиционера продолжает работать, вскоре произойдет сбой, если не будут приняты срочные меры.

Анализ масла

• темный цвет масла и запах гари указывают на перегрев компрессора кондиционера. Причины перегрева: утечка хладагента из кондиционера или работа кондиционера на обогрев при отрицательных температурах наружного воздуха. В этом случае масло теряет свои смазывающие свойства и разлагается с образованием смолистых веществ, которые вызывают отказ компрессора кондиционера.
• зеленоватый оттенок масла указывает на присутствие солей меди. Причина — наличие влажности в охлаждающем контуре кондиционера. Тест на кислотность такого масла также обычно положительный.
• светлое масло с легким запахом, похожее по цвету на образец, указывает на то, что кондиционер не требует немедленной замены масла.Фильтрация не восстанавливает полностью свойства термически разложившегося масла. Поэтому лучше его заменить.

Нарушение герметичности контура

Нарушение герметичности контура фреона может быть вызвано разными причинами и не всегда приводит к поломкам. Важны место утечки, количество хладагента, которому удалось уйти, временной интервал между возникновением и обнаружением утечки, принцип работы кондиционера и другие факторы. Утечка хладагента опасна, потому что охлаждаемый хладагентом компрессор кондиционера перегревается из-за уменьшения плотности хладагента. Температура нагнетания компрессора повышается, горячий газ может повредить четырехходовой клапан. Выходит из строя система смазки компрессора, масло перетекает в конденсатор. Симптомы утечки хладагента:

• Потемнение изоляции компрессора.
• Периодическое срабатывание тепловой защиты компрессора.
• Прогорание изоляции на сливной трубе.
• Масло темного цвета с запахом гари.

Если утечка обнаружена вовремя и хладагент полностью не ушел из контура, кондиционер долгое время не работал без хладагента, поэтому нет необходимости ремонтировать кондиционер в мастерской.
Процент внезапных утечек, вызванных разрывом трубы, очень мал. Чаще всего утечки происходят из-за небольших утечек на шарнирах качения. Необходимо постоянно следить за работой кондиционера, чтобы утечки можно было своевременно обнаружить. Через 5 минут после включения кондиционера, в зависимости от выбранного режима, он уже должен выдавать холодный или горячий воздух, иначе придется немедленно выключить кондиционер и вызвать мастера по ремонту. Если трубы наружного блока покрыты инеем при работающем кондиционере, это означает, что хладагент протекает.

Проверка аппарата в зависимости от дефекта

Рассмотрим возможные действия механика или пользователя сплит-системы с учетом всех указанных выше неисправностей.

Но сначала следует учесть следующие моменты:

1. Такое оборудование обслуживают специалисты. Мы говорили о самоочистке сплит-системы.
2. Система загружена химически вредными веществами.
3. Устройство работает в сети с высоким потенциалом.
4. Требуются знания электроники, электроники, механики.
5. Есть опасность нанесения вреда здоровью.

Спокойный, надежный и квалифицированный способ проверить систему — это, конечно же, обращение к профессиональным мастерам.

Однако не исключена возможность использования личных навыков и умений на свой страх и риск. По второму варианту рассмотрим, как проверить оборудование на наличие неисправности.

Проблема #1 — высокий уровень механических шумов

Таким образом, если машина издает больше шумов, не характерных для нормальной работы, о разрушении внутренних компонентов можно говорить с большой уверенностью.

Это могут быть подшипниковые узлы, детали клапанных узлов и др. в этих случаях единственный вариант — заменить диск.

Была предпринята попытка восстановить поврежденный диск изнутри. Чтобы получить доступ к внутреннему содержимому, тело пришлось разрезать отрезным диском. Между тем после ремонта потребуется герметично заварить кузов

Вы также можете заметить увеличение шума из-за чрезмерной массы хладагента, заправленного в систему. Однако в этом случае характер шума явно отличается от механического, и после непродолжительного периода работы компрессор обычно отключается системой автоматики по параметру высокого давления.

Проверка этих двух вариантов сопровождается следующими шагами:

1. Подключите напорную станцию ​​к напорной стороне.
2. Закройте системный клапан на линии контура.
3. Следите за показаниями давления.

При неисправных клапанах уровень шума обычно увеличивается, но давление на самом деле не меняется или существенно не изменяется. Если подшипники вышли из строя, увеличение шума будет сопровождаться повышением давления.

Использование измерительной станции для проверки количества хладагента в контуре, перекачиваемого компрессором. Часто из-за недостатка или избытка действующего вещества работа агрегата прерывается

Избыточное количество хладагента в контуре также будет свидетельствовать о повышении давления с увеличением шума и последующим отключением компрессора системой автоматики (реле давления). Подробнее об устройстве этого агрегата, принципе его работы, подключении и регулировке мы писали в следующей публикации.

Проблема #2 — переполнение или недостаток фреона

«Неисправность» этого типа снова определяется с помощью манометра. Необходимо отключить сплит-систему от сети, немного подождать, затем подключить измерительную станцию ​​и запустить кондиционер. Наблюдайте за показаниями приборов.

Рабочее давление для бытовой сплит-системы определенной конфигурации всегда можно определить по технической паспортной табличке (паспортной табличке), закрепленной на корпусе наружного блока. Там на табличке указаны предельные параметры давления контурных участков выхлопа и забора.

Табличка с указанием предельных значений давления нагнетания и всасывания. В случае устранения неполадок мы рекомендуем вам обратиться к этой этикетке

Превышение пределов таблицы указывает на явный перелив хладагента в системе. Однако в таблице приведены только более высокие значения давления.

Поэтому недостаток охлаждающей жидкости определяется несколько иначе. Среднее стандартное давление на входе для бытовых сплит-систем составляет примерно 4-6 бар (ATI), в зависимости от конфигурации.

Когда показатель давления всасывающей части контура на манометре значительно ниже указанного диапазона 4-6 бар, этот коэффициент указывает на отсутствие наполнения.

Это состояние также влияет на работу компрессора, когда отмечаются аномальные шумы и прерывистая активация систем защиты.

Проблема #3 — нет запуска холодильного компрессора

Распространенным недостатком сплит-систем, связанных с компрессором, является полное отсутствие момента запуска холодильного компрессора. При этом система успешно перешла в режим охлаждения, все устройства автоматики работают нормально. Еще одна проблема — вентилятор конденсатора.

Вентилятор сплит-системы останавливается сразу при включении кондиционера — это явный признак выхода из строя пускового конденсатора, через который запитан компрессорный агрегат

В этом состоянии сплит-системы вентилятор конденсатора работает несколько необычно. При запуске кондиционера крыльчатка вентилятора начинает вращаться, но почти сразу вращение останавливается.

Внутренний блок кондиционера продолжает работать, когда компрессор наружного блока не работает.

Этот дефект, как правило, проявляется на системах, успешно отработавших несколько лет (более 5). А причина такого поведения системы — пусковой конденсатор, включенный в цепь питания мотора компрессора.

выявить неисправность конденсатора несложно. Как это сделать — чуть ниже.

Проблема #4 — межвитковое замыкание обмотки статора

Как определить такую ​​неисправность — вопрос далеко не неоднозначный. Например, при коротком замыкании в 2-3 витка на коротком расстоянии определить дефект без использования специального инструмента практически невозможно.

Повреждена обмотка компрессора сплит-системы. В этом случае происходит обрыв отдельных проводников. Этот вид ремонта возможен только в условиях мастерской, и опять же не всегда удачно

Другие варианты, когда достаточно удаленные участки закрыты друг от друга, в принципе, должны определяться простым измерением сопротивления рабочих обмоток статора двигателя.

Обычно обмотка, в которой существует «короткое замыкание», дает меньшее сопротивление, чем другие обмотки. Однако требуется аккуратное размещение двигателя.

Какие бывают компрессоры?

В холодильных машинах используются два типа компрессоров: (1) с возвратно-поступательными поршнями в цилиндрах — поршневые; (2) с вращательным движением рабочих частей — поворотной, винтовой и спиральной.

Поршневые компрессоры

Чаще всего в кондиционерах используются герметичные поршневые компрессоры, в которых электродвигатель расположен внутри герметичного корпуса.

• Когда поршень (3) движется вверх в цилиндре компрессора (4), хладагент сжимается. Поршень приводится в движение электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
• Давление пара открывает и закрывает всасывающий и нагнетательный клапаны холодильного компрессора.
• На диаграмме «а» показана фаза всасывания хладагента в компрессор. Поршень начинает опускаться с наивысшей точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и всасывающий клапан (12) открывается. Пар хладагента низкой температуры и низкого давления попадает в рабочее пространство компрессора.
• Диаграмма «b» показывает фазу сжатия пара и его выход из компрессора. Поршень поднимается и сжимает пар. Это открывает выпускной клапан компрессора (1), и пар высокого давления выходит из компрессора.

	Простая конструкция компрессора
	Колебания давления на выходе охлаждающей жидкости приводят к высокому уровню шума.
	Большие пусковые нагрузки требуют большого запаса мощности и приводят к износу компрессора

 

Ротационные компрессоры вращения

Принцип действия роторных компрессоров основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин. Их преимущество перед поршневыми компрессорами — низкая пульсация давления и уменьшенный пусковой ток. Есть две версии роторных компрессоров:

• Компрессор с неподвижной пластиной, в котором хладагент сжимается эксцентриком, установленным на роторе двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и пары хладагента перед ним сжимаются, а затем выбрасываются через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют зоны высокого и низкого давления пара хладагента внутри цилиндра компрессора.
• Роторно-пластинчатый компрессор, в котором хладагент сжимается лопатками, прикрепленными к вращающемуся ротору. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя зоны высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

	Пульсация низкого давления
	Пониженный пусковой ток

 

Спиральные (SCROLL) компрессоры

Спиральные компрессоры используются в малых и средних холодильных машинах. Этот компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставляются друг в друга и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.
Спирали имеют специальный профиль (эвольвенту), который позволяет им катиться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена ​​на одном эксцентрике и скользит по внутренней поверхности другой спирали. В этом случае точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Пары хладагента перед зазором сжимаются и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки контакта расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими частями, чем с другими типами компрессоров.
Пары хладагента входят через впуск в цилиндрической части корпуса, охлаждают двигатель, затем сжимаются между улитками и выходят через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

	Низкая нагрузка на двигатель компрессора, особенно при запуске
	Сложность изготовления.
	Требуется очень точная посадка спиралей и полное уплотнение на их концах

 

Винтовые компрессоры

В чиллерах большой мощности (150 — 3500 кВт), например, в чиллерах, используются винтовые компрессоры двух модификаций: одно- или двухвинтовые.
Одновинтовые модели имеют одну или две планетарные шестерни, прикрепленные к ротору сбоку. Пары хладагента сжимаются с помощью роторов, вращающихся в противоположных направлениях. Их вращение обеспечивает центральный винтовой ротор. Пар хладагента поступает через вход компрессора, охлаждает двигатель, затем попадает во внешний сектор вращающихся шестерен роторов, сжимается и выходит через скользящий клапан на выходе. Винты компрессора должны быть уплотнены, поэтому используется смазочное масло. Затем масло отделяется от хладагента в подходящем сепараторе компрессора.
Двухшнековые модели отличаются использованием двух роторов — основного и приводного. Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Хладагент постоянно всасывается с одной стороны компрессора и выпускается с другой.

	вы можете легко отрегулировать мощность, изменив скорость двигателя с низким уровнем шума
	Требуется затяжка винта

 

Признаки неисправности компрессора

Следует понимать, что когда сплит-система не может обеспечить определенный температурный режим, этот фактор может свидетельствовать о том, что компрессор не работает.

Кроме того, работа компрессорной установки кондиционирования воздуха четко определяется характерным звуковым эффектом, создаваемым холодильной установкой. Шум оборудования не означает, что он громкий, но во время работы агрегата он слышен уверенно.

Если вы решили устранить внутренние дефекты холодильного компрессора, необходимо произвести демонтаж прибора из системы, предварительно очистив контур от хладагента

Кстати, опять же по уровню шума определяются некоторые виды неисправностей компрессорной машины. Таким образом, если во время работы усиливается щелкающий звук или скрежет решетки, наиболее вероятно, что можно констатировать износ или повреждение клапанов.

При такой неисправности резко падает производительность компрессора, сильно греется корпус аппарата. В конце концов срабатывает внутреннее тепловое реле, работа машины блокируется.

Часто возникает ситуация, когда практически сразу после запуска компрессора его работа прекращается. Однако сам аппарат на самом деле цел и функционирует.

Причиной неисправности в этой ситуации обычно является нехватка или переполнение контура хладагента. Аварийный останов обеспечивает тепловое реле, которое, кстати, тоже может выйти из строя.

Одна из конструкций тепловых реле, используемых для защиты компрессора сплит-системы от нагрева выше допустимой температуры. Между тем, это устройство тоже могло быть неисправным

Наконец, владелец сплит-системы может столкнуться с моментом работы — когда компрессорный агрегат просто не запускается. При этом кондиционер достаточно эффективен по всем остальным функциям.

Компрессор не дает повода констатировать дефекты — внешне выглядит целым и невредимым. Традиционной причиной такого варианта, как правило, является неработоспособность пускового конденсатора емкостью 10 мкФ и более.

Примерно так выглядят конденсаторы, отвечающие за запуск компрессора сплит-системы. В зависимости от мощности компрессорного агрегата рабочая мощность таких деталей разнится

Самым серьезным и практически неисправимым дефектом компрессора сплит-системы является короткое замыкание между витками обмоток статора приводного двигателя. Правда, надо отдать должное: в современных герметичных компрессорных конструкциях такая неисправность встречается крайне редко.

Промышленные кондиционеры

Этот тип кондиционера сочетает в себе несколько видов оборудования. Это мультизональные системы, чиллер-фанкойлы, крышные кондиционеры, высокопроизводительные сплит-системы, компрессорно-конденсаторные агрегаты, прецизионные кондиционеры. Такие кондиционеры, как правило, имеют высокую производительность, от 20 до 7000 кВт. Чаще всего их устанавливают на крышах зданий. Также их можно разместить на земле непосредственно возле здания, в редких случаях — в помещении. Для их крепления не делается мощных фундаментов, а значит, к местам установки передаются колебания их работы. Поэтому основным критерием выбора компрессоров для таких кондиционеров является низкий уровень вибрации — в большинстве случаев используются герметичные компрессоры роторного и спирального типа. Однако с очень высокими характеристиками в кондиционерах используются винтовые компрессоры герметичной конструкции или, реже, центробежные компрессоры.
Как видно из вышеизложенного, поршневые компрессоры не используются в системах кондиционирования воздуха из-за больших вибраций, которые они создают во время работы, и для гашения этих колебаний необходимо закладывать большие массивные фундаменты, что невозможно выполнить из-за конструкции воздуха кондиционеры и их расположение.

Аксиальный компрессор

Как упоминалось выше, из-за их компактных размеров и низкого уровня вибрации эти компрессоры в основном используются в автомобилях.
Они могут быть выполнены как в герметичном, так и в сальниковом исполнении.
Принцип работы осевого компрессора следующий.
Компрессор устанавливается на двигатель автомобиля. Привод осуществляется от двигателя автомобиля через ременную передачу (7) и, если компрессор герметичен, через встроенный электродвигатель (1).
Вал электродвигателя заканчивается жестко закрепленной под углом косой шайбой (2), на которой установлен шарнир (3), соединяющий шайбу с поршнем. При вращении вала косая шайба за счет установки под определенным углом передает возвратно-поступательное движение поршню (4). На стиральную машину можно прикрепить несколько поршней, что позволяет небольшому компрессору повысить производительность только за счет увеличения их количества.
В верхней части компрессора расположена тарелка клапана, на которой установлены всасывающий (5) и нагнетательный (6) клапаны. В какой-то мере такой компрессор можно назвать поршневым, но в нем нет классического шатунно-поршневого узла, создающего основную вибрацию.

На фото: механизм осевого компрессора

Ротационный компрессор (роторный)

это основной тип компрессора для серий бытовых и полупромышленных кондиционеров. Простая конструкция, дешевле в производстве, чем другие компрессоры. Он всегда выполняется в герметичной конструкции, а в случае поломки не ремонтируется, а заменяется другим. В зависимости от производителя и производительности они доступны с одним или двумя роторами.
Основные части компрессора: цилиндр (1), ротор (3), штифт (4) с пружиной (5), эксцентриковый вал (8), заканчивающийся эксцентриковым штифтом (2). Эластичный консольный выпускной клапан (6) и впускной клапан (7). Штифт (4) прижимается к ротору пружиной (5), а также давлением пара, который вводится в пространство над штифтом из камеры сжатия с помощью специальных сверл.
Статор (9) электродвигателя запрессован в формованное стекло (16), в котором закреплен сам компрессор. Проходные контакты и пусковое реле (14) закрыты крышкой и прикреплены к корпусу компрессора. Компрессор установлен на внешних резиновых гасителях колебаний на раме (15).
Поскольку сам компрессор не обеспечивает защиты от попадания в него жидкого хладагента, он всегда снабжен сепаратором жидкости (10).
Через патрубок (12) газообразный хладагент поступает в сепаратор жидкости (10), а затем по трубам (11) для всасывания в компрессор. После сжатия в компрессоре хладагент по напорному патрубку (13.

На фото: роторный компрессорный механизм

Спиральный компрессор

Основными частями спирального компрессора являются герметичный стальной корпус (1) вместе с электродвигателем (11), вал (2) с эксцентриком (10). Вал вращается в двух опорных подшипниках (3) и (4), установленных на одной оси. Вместе с валом (2) эксцентрик (10) также вращается вокруг оси вала. Эксцентрик входит в спираль (5), которая называется подвижной, так как движется вместе с эксцентриком. Но не вращается вокруг своей оси, этому мешает приводное устройство (6) — муфта Олдхэма. Подвижная спираль входит в неподвижную спираль (7), которая закреплена в корпусе компрессора. Если спиральный компрессор имеет картер с низким уровнем хладагента, хладагент входит в корпус компрессора через всасывающую трубу (8) и сначала охлаждает электродвигатель своими парами, а затем заполняет пространство между спиралями. Объем между подвижной и неподвижной спиралями называется «связанной полостью». При возвратно-поступательном вращении спиралей «двойная полость» заполняется теплоносителем. По мере вращения полость уменьшается в объеме, хладагент сжимается и попадает в контур хладагента через выпускной патрубок (9.

На фото: Механизм спирального компрессора

Винтовой компрессор

Наиболее популярны двухроторные винтовые компрессоры в масляной ванне. В системах кондиционирования воздуха они чаще всего используются без прокладок. Компрессор состоит из корпуса (2), в котором находится электродвигатель (11), передней крышки (1) с камерой всасывания и задней крышки (3). Главный (4) и ведомый (5) роторы расположены в цилиндрических отверстиях корпуса, которые вращаются в опорных подшипниках (6). На центральной утолщенной части ротора нарезаны зубья трансмиссии и ведомого винта, которые входят во взаимное зацепление, как и зубчатые колеса. Осевые силы, действующие на роторы, воспринимаются упорными подшипниками (7, 8). Внизу корпуса, в зоне сжатого пара, в цилиндрическом отверстии может быть размещен змеевик, предназначенный для регулирования производительности компрессора в широком диапазоне: от полной до 0 %.
Хладагент через всасывающий патрубок (9) поступает в компрессор, попадает в корпус, сначала охлаждает электродвигатель своими парами, затем заполняет пространство между винтами. По мере вращения полость между винтами уменьшается в объеме, хладагент сжимается и попадает в контур хладагента через выпускную трубу (10.

На фото: Механизм винтового компрессора

Центробежный компрессор (турбокомпрессор)

это единственный компрессор в линии, который не сжимает хладагент, но создает давление хладагента после себя. Конструкция и принцип действия центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газовой среды. Основным элементом этого оборудования является корпус компрессора (1), внутри которого находится вал (2) с рабочим колесом (3). Колеса с лопастями (крыльчатками) в зависимости от исполнения могут быть от одной до нескольких штук.
Пар хладагента после испарителя попадает на вход (4), где он принимает осевое направление.
Во время работы оборудования на частицы газа действует сила инерции, которая возникает из-за наличия вращательного движения, осуществляемого лопастями колеса (3). В этом случае газ движется от центра компрессора к краю крыльчатки, в результате чего газ сжимается и набирает скорость. Под действием центробежных сил инерции поток выталкивается от лопаток рабочего колеса в диффузор (5) в радиальном направлении.
Центробежный компрессор системы кондиционирования воздуха может использоваться как с сальником, так и без сальника.

На фото: Механизм центробежного компрессора
PS: В статье используются правильные (академические) названия для типов компрессоров. В среде дизайнеров и установщиков могут использоваться несколько другие названия, не совсем корректные, в тексте они выделены курсивом.