Принцип работы компрессора

Зачем нужен компрессор?

Охлаждение воздуха в кондиционере происходит за счет постоянного движения фреона и изменения его температуры и давления. Именно компрессор обеспечивает периодическое сжатие фреона и его перемещение по трубопроводу холодильного контура. В компрессор, под давлением в 3-5 атмосфер, фреон поступает в газообразном состоянии, имея температуру 10-20°С. В компрессоре происходит сжатие фреона до 15-25 атмосфер, при этом температура фреона увеличивается до 70-90°С, затем хладагент попадает в конденсатор.

Учитывая заметный уровень шума, которым отличается работа компрессора кондиционера, практически во всех типах этого оборудования компрессоры размещают в наружных блоках, что полностью устраняет этот небольшой дискомфорт.

Все компрессоры кондиционеров характеризуются по двум основным показателям:

• Степень компрессии. Этот показатель определяется отношением минимального и максимального давления хладагента при входе в камеру компрессора и при выходе из неё;
• Объем хладагента, который компрессор может перемещать по контуру.

Принцип работы компрессора и его виды

Принцип работы компрессора основывается на периодическом сжимании хладагента в камере, после чего он продолжает двигаться по контуру. В зависимости от способа создания давления компрессоры подразделяются на поршневые, в которых давление создается возвратно-поступательными движениями поршней, и вращательные, у которых давление увеличивается за счет вращения рабочих частей в корпусе компрессора. В свою очередь, вращательные компрессоры подразделяются на винтовые, ротационные и спиральные.

Поршневые компрессоры – наиболее распространенные при производстве кондиционеров. Характерной особенностью таких компрессоров является размещение электродвигателя в герметичном корпусе компрессора.

• Как видно на схеме, давление в герметичной камере создается при движении поршня вверх. Стандартный принцип действия компрессора поршневого типа обеспечивается за счет коленчатого вала и шатуна, как и в любом двигателе этого вида;
• После того, как в камере будет создано необходимое давление, срабатывают всасывающий и выпускной клапаны компрессора;
• Схема «а» показывает момент срабатывания всасывающего клапана, который открывается за счет разрежения, возникающего в камере в результате движения поршня вниз. При этом в камеру попадает хладагент, который находится в газообразном состоянии и имеет низкую температуру;
• Схема «б» показывает момент срабатывания выпускного клапана, который открывается под действием созданного поршнем давления при его движении вверх. После срабатывания этого клапана газообразный хладагент под высоким давлением устремляется в систему.

Такой принцип действия компрессора отличается простотой и надежностью конструкции, но имеет несколько отрицательных качеств. Так, в результате резких скачков высокого и низкого давления работа компрессора кондиционера этого типа характеризуется высоким уровнем шума. Кроме того, для запуска такого компрессора необходим достаточный запас мощности, что в процессе работы ускоряет износ его деталей и приводит к поломке.

Ротационные компрессоры вращения

Принцип работы компрессора с ротационным механизмом базируется на сжатии хладагента и движении его по контуру за счет вращения пластин. Благодаря этому, по сравнению с поршневыми аналогами, для запуска таких компрессоров не требуется большой мощности электродвигателя, а также из-за низкой пульсации давления работа компрессора кондиционера этого типа практически бесшумна. В зависимости от расположения пластин, ротационные компрессоры бывают двух видов:

• Со стационарным расположением пластин. Для сжимания хладагента в этом типе компрессора применяется эксцентрик, который соединен с ротором двигателя. При запуске двигателя эксцентрик начинает перемещаться по внутренней поверхности камеры компрессора, сжимая при этом находящийся перед ним газообразный хладагент. При достижении предельного давления срабатывает выпускной клапан и хладагент уходит в систему. Для разделения камеры компрессора на области с разным давлением внутри установлена стационарная пластина, которая способна изменять размер выдвигающейся части.
• С вращающимися пластинами. В данном типе принцип действия компрессора также основан на использовании пластин для разделения камеры на зоны с разным давлением, но в данном случае две пластины закреплены на роторе. Благодаря смещению осей камеры и ротора, при его вращении образуются динамически меняющие свой объем камеры с разным давлением. На схеме вы можете увидеть процесс всасывания газообразного хладагента и его сжатия.

Спиральные компрессоры (SCROLL)

Для кондиционеров малой и средней мощности часто применяются спиральные компрессоры. Работа компрессора кондиционера этого типа основана на взаимодействии двух стальных спиралей, расположенных в цилиндре компрессора. Одна из спиралей, внутренняя, имеет стационарное закрепление, а другая, внешняя, вращается вокруг внутренней с помощью эксцентрика, перекатываясь по поверхности внутренней спирали. Точное прилегание поверхностей спиралей и их профиль (эвольвента) обеспечивают постоянно перемещающуюся точку соприкосновения, которая и является камерой сжатия газа хладагента. При достижении необходимого давления хладагент из камеры выталкивается в выходное отверстие. Благодаря тому, что точки касания двух спиралей находятся на каждом витке, увеличение давления хладагента происходит намного плавне, чем в других видах компрессоров.

Преимуществом этого принципа работы компрессора является минимальная нагрузка на двигатель при запуске, но к недостаткам можно отнести сложность их производства и высокие требования к точности соприкосновения спиралей, а также обеспечение герметичности прилегания торцов спиралей к поверхности камеры компрессора.

Винтовые компрессоры

Промышленные холодильные установки большой мощности (от 150 до 3500 кВт) комплектуются винтовыми компрессорами. В зависимости от количества винтов, такие компрессоры подразделяются на одновинтовые и двухвинтовые.

Одновинтовые модели компрессоров, кроме винта, имеют в своем составе одну-две шестерни – сателлита, которые присоединяются к ротору сбоку. Давление в камере создается при помощи роторов, которые вращаются в разные стороны от центрального ротора-винта. Попадая в камеру через входное отверстие, хладагент охлаждает двигатель, заполняя внешний сектор между вращающимися шестернями. При вращении винта за счет герметичного прилегания шестеренок, которое обеспечивается смазывающим маслом, газ сжимается и выталкивается в выходное отверстие. Для того, чтобы масло не смешивалось с хладагентом, в компрессоре этого типа существует сепаратор.

Работа компрессора кондиционера с двумя винтами отличается от одновинтового наличием основного и вспомогательного роторов – винтов. В отличии от других компрессоров, в винтовых компрессорах не предусмотрена установка клапанов впуска и выпуска хладагента. Процесс всасывания и выпускания происходит постоянно с разных сторон компрессора. Положительным качеством винтовых компрессоров является возможность регулирования мощности его работы за счет уменьшения или увеличения частоты вращения двигателя, а также бесшумность работы. Но работа компрессора этого типа требует герметичности прилегания винтов, что иногда приводит к остановке компрессора.

Неисправности компрессоров, их причины и следствия

Компрессор – основная деталь кондиционера, поэтому стоимость кондиционера напрямую зависит от стоимости компрессора. Выход из строя компрессора чаще всего становится следствием непрофессионального монтажа кондиционера и нарушений правил его эксплуатации. Кроме того, большое значение имеет качество проведения сервисных работ, когда проигнорированное потемнение масла кондиционера, нарушение теплоизоляции или утечка фреона через некоторое время могут привести к поломке компрессора, а значит – и кондиционера в целом. При выявлении таких сигналов простого устранения подтека хладагента, замены фильтра или дозаправки системы будет недостаточно, потому что через некоторое время компрессор может просто остановиться.

Определить, нужно ли выполнять ремонт компрессора, специалист может по результатам регулярного осмотра. Для этого нужно:

• Провести анализ масла компрессора;
• Проверить герметичность холодильного контура;
• Проверить отсутствие воды в холодильном контуре.

По результатам профилактического осмотра компрессора можно с точностью определить, будет он долго работать или в ближайшее время может выйти из строя.

Видеонаблюдение Дмитров