+7 (727) 327 37 51
+7 (727) 392 94 67

Казахстан, г. Алматы
ул. Тургут Озала, д. 203

Спиральные компрессоры Copeland серии ZR

1 Вступление


Согласованные спиральные компрессоры разрабатывались фирмой Copeland с 1979 и на
сегодняшний день являются самыми надежными и эффективными компрессорами,
предназначенными для работы как в системах кондиционирования, так и в холодильных
установках и в тепловых насосах. Эти компрессоры обладают пониженным уровнем вибрации
и шума, способны выдерживать гидроудар, влажный пуск и наличие твердых частиц,
присутствующих в холодильных системах. Мощность электродвигателей для данного
семейства компрессоров находится в диапазоне от 1,5 до 6 л.с.. Для получения
дополнительной информации обращайтесь, пожалуйста, к «Каталогу подбора оборудования»
или к программе выбора “Copeland Selection Software”, которая доступна на сайте
www.ecopeland.com. или к печатным рабочим материалам. Данные инструкции не являются
полноценной заменой экспертизы системы, проводимой ее производителями.


2 Обозначения


В структуру обозначения холодильных спиральных компрессоров включена кодировка
номинальной производительности в стандартных рабочих условиях ARI в единицах BTU/h при
60 Гц, с R 22.
Например, модель ZR 28 K3 имеет производительность 28000 BTU/h при 60 Гц; коэффициент
“K” заменяет 1000. Индекс “3” - вариант исполнения спиралей. Если на этой же позиции стоит
буква “C” , то она означает, что спирали способны работать в условиях повышенной степени
сжатия. Следующая буква “E” означает, что компрессор заправлен синтетическим маслом
(ПЭМ). Для получения значения производительности в Ватт при 50Гц, используется
коэффициент 0.244.

1 – семейство компрессоров: Z = Спиральный компрессор
2 – для высоких/средних температур кипения
3 – номинальная производительность [BTU/h] при 60 Гц и стандартные условия ARI (*см. ниже)
с использованием коэффициентов K" - 1000 и "M" - 10 000
4 – варианты исполнения спирального блока
5 - ПЭМ
6 – версия электродвигателя
7 - варианты исполнения корпуса компрессора
522: под пайку (ZR 22 K*...ZR 81 K*)
523: резьба под гайку Роталок (ZR 48 K*...ZR 81 K*)

* Условия ARI:
7,2 °C температура кипения
54,4 °C температура конденсации
11 K перегрев газа на всасывании
8,3 K переохлаждение жидкости
35 °C окружающая температура

3 Как работает спиральный компрессор

Впервые такой простой вид сжатия был запатентован в 1905. Подвижная спираль,
согласованно двигаясь по отношению к неподвижной спирали, создает между этими
спиралями систему из серповидных областей, заполненных газом (см. Рис. 1). Во время
процесса сжатия одна спираль остается неподвижной (зафиксированной), а вторая совершает
орбитальные (но не вращательные) движения (орбитальная спираль) вокруг неподвижной
спирали. По мере развития такого движения, области между двумя спиралями постепенно
проталкиваются к их центру, одновременно сокращаясь в объеме. Когда область достигает
центра спирали, газ, который теперь находится под высоким давлением, выталкивается из
порта, расположенного в центре. Во время сжатия несколько областей подвергаются сжатию
одновременно, что позволяет осуществлять процесс сжатия плавно. И процесс всасывания
(внешняя часть спиралей), и процесс нагнетания (внутренняя часть спиралей) осуществляются
непрерывно.

1. Процесс сжатия осуществляется путем взаимодействия орбитальной и неподвижной
спиралей. Газ попадает во внешние области, образованные во время одного из
орбитальных движений спирали.
2. В процессе прохождения газа в полость спиралей всасывающие области закрываются.
3. Т.к. подвижная спираль продолжает орбитальное движение, газ сжимается в двух
постоянно уменьшающихся областях.
4. К тому времени, как газ достигнет центра, создается давление нагнетания.
5. Обычно во время работы все шесть областей, наполненных газом, находятся в различных
стадиях сжатия, что позволяет осуществлять процессы всасывания и нагнетания непрерывно.
4 Хладагенты
R 407C можно рассматривать в качестве замены R 22 для компрессоров ZR 18 K4E ... ZR81
KCE. R 134a также допускается к применению. Рабочие диапазоны для каждого из хладагентов
показаны в разделе 36.
5 Смазка
Компрессор поставляется заправленным маслом. Масла, допустимые к применению с
хладагентами R 407C и R134a, - ПЭМ Copeland 3MA (32 cSt). В полевых условиях можно
доливать масла ICI Emkarate RL 32 CF или Mobil EAL Arctic 22 CC, если нет в наличии 3MA.
При работе с R 22 применяется “Белое масло” оно совместимо с Suniso 3GS, Texaco WF 32 и

Минимальная температура корпуса внизу (tb)

Fuchs KM. Эти масла также можно применять для пополнения системы в полевых условиях.
Необходимое количество масла для повторной заправки можно узнать из каталогов фирмы
Copeland. Хотя во внутренних соединениях компрессора отсутствуют гибкие элементы,
количество циклов включений/отключений должно быть ограничено 10 в час. При превышении
данного предела масло будет уходить в систему, что может привести к масляному голоданию
компрессора. Масло покидает компрессор при пуске независимо от того, что его количество
недостаточно в компрессоре. Короткие промежутки времени работы недостаточны для
возврата масла и будут причиной недостатка масла в компрессоре.
Обязательно нужно учитывать, что масло должно быть во всей системе. Вязкость масла
зависит от температуры. Скорость прохождения газа по системе изменяется в зависимости от
температуры и нагрузки. При пониженной нагрузке скорость газа может быть недостаточной
для переноса необходимого количества масла в компрессор. Система трубопроводов должна
быть рассчитана на возврат масла в компрессор при любых условиях.
Для обеспечения достаточной смазки важно особенно внимательно следить за минимальной
разницей между температурой внизу корпуса (tb) и температурой кипения (te). Графически
связь между ними представлена на Рис.2.
С другой стороны, максимальная температура снизу корпуса не должна превышать 93°C.
Измеряется данная температура вблизи самой нижней точки по центру корпуса компрессора.
Главным недостатком ПЭМ является его повышенная гигроскопичность по сравнению с
минеральным маслом (Рис.3). Достаточно даже малого времени соприкосновения ПЭМ с
окружающей средой для того, чтобы масло стало абсолютно непригодным для использования
его в холодильной системе. Т.к. ПЭМ удерживает влагу сильнее, чем минеральное масло,
удалить ее простым вакуумированием невозможно. Компрессоры, поставляемые фирмой
Copeland, заправляются маслами с минимальным содержанием влаги, но при сборке всей
системы ее количество может возрасти. Следовательно, рекомендуется использование
правильно подобранного фильтра-осушителя, устанавливаемого во всех системах с ПЭМ. При
работе такого фильтра содержание влаги в масле не превысит 50 ppm. Поэтому заправлять
систему можно маслами с содержанием влаги, не превышающим 50 ppm. Если уровень
содержания влаги в холодильной системе превысит допустимые значения, могут начаться
процессы коррозии и омеднения.

Систему нужно вакуумировать до уровня 0.3 мбар или ниже. Чтобы убедиться в том, что
содержание влаги в масле не превышает допустимого уровня, берутся пробы масла из разных
участков системы и проводятся соответствующие тесты. Можно применять современные
смотровые стекла/индикаторы влажности, однако индикатор влажности отметит лишь факт
наличия избыточного количества влаги. Реальный уровень влагосодержания в ПЭМ будет
выше, чем указываемый на смотровом стекле, что связано с повышенной гигроскопичностью
ПЭМ. Для оценки реального уровня содержания влаги в масле, нужно провести тестирование.

6 Отделители жидкости

Особенностью согласованного спирального
компрессора Copeland является его повышенная
надежность при «влажном» пуске, при оттайке и,
обычно, отделитель жидкости не требуется. Однако,
большое количество жидкого хладагента, которое
возвращается при стоянке или при работе компрессора
из системы может привести к разжижению масла в
компрессоре до значения, когда не будет
обеспечиваться необходимая смазка пар трения. По
диаграмме на рис.16 можно определить, в соответствии
с заправкой системы, необходимость установки
отделителя жидкости. Необходимые тесты описаны в
разделе 23.

7 Подогреватель картера

Поскольку спиральные компрессоры Copeland могут
работать при частичном заливе, установка
подогревателей картера не требуется, если заправка
системы не превышает указанного ниже значения:
· 2,7 кг. для ZR18 K4
· 4,5 кг. для ZR 22 K3 ... ZR 81 KC
Подогреватель картера необходим для выпаривания
хладагента, который мигрировал в картер компрессора
при стоянке, из масла и в системе нет отделителя
жидкости для защиты от гидроудара, установленного так,
как показано на рис.4. Смотрите раздел 23. Правильное
положение подогревателя показано на рис.5

8 Цикл откачки

Для моделей ZR18K4...ZR81KC цикл откачки не рекомендуется. Нагнетательный клапан
спирального компрессора не позволяет вращаться компрессору в обратном направлении и
предотвращает проникновение газа с нагнетания на сторону низкого давления после остановки
компрессора. Обратный клапан в некоторых случаях будет пропускать больше газа, чем
нагнетательные кольцевые клапаны поршневых компрессоров при периодически
повторяющихся циклах откачки. Если нужно использовать цикл откачки, необходимо
установить дополнительный внешний обратный клапан. Для больших компрессоров, таких как
ZR 90 и больше, цикл откачки использовать можно, причем без установки дополнительного
обратного клапана, эти модели оборудованы встроенным обратным клапаном специальной
конструкции. Дифференциал реле низкого давления необходимо увеличить, так как достаточно
большое количество газа перетекает с нагнетания на всасывание компрессора при стоянке.

9 Реверсивные вентили

Поскольку спиральные компрессоры Copeland имеют очень высокую эффективность, их
объемная производительность ниже, чем у аналогичных поршневых. Следовательно Copeland
рекомендует выбирать производительность реверсивного вентиля с коэффициентом 1,5 от
номинальной производительности компрессора, с которым этот вентиль работает, для
нормального функционирования вентиля во всех рабочих режимах. Реверсивный вентиль
должен быть подключен так, чтобы он не перепускал газ при остановке компрессора по
термостату как в режиме охлаждения, так и в режиме нагрева. Если этим пренебречь, может
возникнуть ситуация, когда в компрессоре всасывание и нагнетание поменяются местами. В
результате происходит выравнивание давления через компрессор и это может привести к
вращению в обратном направлении. Это не приведет к поломке компрессора, но будет слышен
характерный звук после отключения компрессора.

10 Защита по температуре нагнетания

При работе компрессора температура нагнетания может превысить допустимое значение. Это
происходит при работе компрессора в нестандартных, аварийных условиях. Таковыми может
считаться работа при утечке газа из системы или слишком высокая температура конца сжатия
из-за поломки вентилятора на воздухоохладителе. Это может привести к поломке
компрессора. Для гарантированной защиты компрессора от превышения температуры
нагнетания в компрессоры устанавливается встроенная защита. Датчик размещается в
нагнетательном порте компрессора. При срабатывании датчика, открывается
предохранительный клапан и происходит байпасирование части газа в моторный отсек
компрессора. Если процесс продолжается достаточно длительное время, это приводит к
нагреву электродвигателя и отключению по термисторной защите. Датчик размыкает цепь при
температуре 146°C +/-4°C и снова замыкается при 91°C +/-7°C.

11 Стандартная защита электродвигателя

В роли стандартной защиты для компрессоров ZR 18 K*...ZR 81 KC выступает встроенный
термистор.

12 Гасители пульсаций

Поток газа, проходящий через спиральный компрессор является постоянным и имеет очень
низкую пульсацию. Дополнительные наружние гасители пульсаций, используемые сегодня с
поршневыми компрессорами, не требуются. Однако, действительное значение пульсаций
будет зависеть от того, как спроектирована система. Поэтому, в случае необходимости
необходимо провести испытания. Смотрите также раздел 36.

13 Отключение при низкой окружающей температуре

При работе в режиме теплового насоса отключение при низкой окружающей температуре не
требуется..

14 Реле давления

Реле отключения по высокому давлению может быть установлено в соотвествии с
требованиями национального стандарта и в обязательном порядке необходимо для
трехфазных компрессоров из-за возможности перегрузки. В моделях ZR 18 K4 ... ZR 81 KC
установлен предохранительный клапан, открывающийся в случае превышения давления
нагнетания над давлением всасывания более чем на 28 бар ±3 бар. Для нормальной работы
компрессора рекомендуется устанавливать минимальное давление всасывания не ниже 0.3
бар. В моделях ZR 23 K1 ... ZR 28 K1, выпущенных ранее такого клапана нет.

15 Отключение

Спиральный компрессор является превосходным детандером и вследствии этого может
краткое время вращаться в обратном направлении до выравнивания давления, издавая
характерный звук. Встроенный обратный клапан на нагнетании предотвращает обратное
вращение спирального блока. Процесс занимает 1-2 секунды. Моментальное изменение
направления вращения спирального блока не оказывает влияния на надежность компрессора
в целом и не приводит к его преждевременному выходу из строя. Все модели компрессоров
ZR, описанные в данной инструкции, имеют специальный механизм для снижения, но не
полного устранения специфического звука при остановке.

16 Пуск

При пуске слышен металлический звук от соприкосновения спиралей в спиральном блоке. Это
является нормальным.
Для пуска однофазных компрессоров не требуются дополнительные приборы, даже если в
системе используются ТРВ без внешнего выравнивания. Конструкция спирального
компрессора Copeland такова, что он всегда пускается разгруженным, что увеличивает
надежность компрессоров и позволяет уменьшить пусковые токи.

17 Работа при глубоком вакууме

Защитой от работы при глубоком вакууме является предохранительный клапан,
срабатывающий в случае, если соотношения давлений больше 10:1. Во избежании подобных
ситуаций, рекомендуем настраивать реле низкого давления так, как указано в разделе 14.

18 Кратковременное отключение электропитания

У однофазных компрессоров, произведенных до мая 1995 года (сер.номер 95Е ...) при
кратковременном отключении электропитания менне, чем на ½ секунды может возникнуть
вращение в обратном направлении. Это происходит в результате проникновения газа из
нагнетательной области через спиральный блок. При возобновлении подачи электропитания,
если компрессор вращался в обратном направлении, он может продолжать противовращение
несколько минут, пока не сработает внутренняя защита компрессора. Этот эффект не
оказывает влияния на надежность и срок службы компрессора. При перезапуске после снятия
блокировки термисторной защиты компрессор вращается в нормальном направлении.
Во избежание снижения холодопроизводительности установки в случае частых отключений
электропитания и вращения компрессоров в обратном направлении, Copeland настоятельно
рекомендует использовать дополнительные электронные приборы, способные реагировать на
подобные отключения электропитания и отключающие компрессор с пятиминутной задержкой
последующего включения. Этот прибор должен быть подключен последовательно с другими
приборами защиты и управления компрессором (таймер оттайки, термостат, реле давления)
или устанавливаться автономно. Ниже указаны характеристики прибора защиты:
Размыкание – 1 период (0,02 сек. при 50Гц) после пропадания электропитания, замыкание – с
задержкой 5 минут (± 20 %) после возобновления подачи электропитания. Для трехфазных
электродвигателей подобные приборы не требуются.