York RWBⅡ1080型双螺杆制冷压缩机常见故障分析与诊断

石安平 熊光伟

(江西赛维LDK光伏硅科技有限公司，江西新余 338000)

1 前沿

目前在工业制冷中最常用压缩机的类型有螺杆式、活塞式两类。与活塞式制冷机相比，具有完善的自动控制和连锁保护系统，方便设备的维护与管理同时能最大限度降低能耗。螺杆制冷机是多晶硅行业中尾气回收及精馏工序的大型关键且通用的制冷设备之一，具有噪声低、易损件少、运行平稳可靠、操作简单、低温工况具有较高效率等［1～2］优点。江西某多晶硅公司单体15000T/a多晶硅生产线采用大型York(约克)RWBⅡ1080型二级双螺杆制冷压缩机达十二台(主要性能参数见表1)，其运行状况不仅影响到氯硅烷的收率和纯度，而且最终会影响到多晶硅生产装置的能耗、多晶硅产量及品质。因此快速判断故障原因并及时处理，确保制冷压缩机的平稳运行、持续冷量供应对公司节能降耗、持续降成本至关重要。本文对该型制冷压缩机常见故障原因进行了统计分析并结合实践给出相应解决办法。

表1 York RWBⅡ1080型双螺杆压缩机主要性能参数

2 RWBⅡ1080双螺杆制冷机组介绍

2.1 结构特点

RWBⅡ1080二级双螺杆制冷机是采用最新科技设计的最可靠和最节能的机组，核心部件转子为锻钢锻造而成并采用最先进的非对称线性，通过滑阀运动可实现能量从10%—100%的无级调节。该机组还具有可变内容积比专利技术(Vi=2.2－5.0)，使机组内部压缩比随时与系统压缩比相匹配，避免过压缩或欠压缩而造成的能量损失。采用高效、耐磨滚柱轴承，设计寿命多达100000小时以上。

2.2 制冷系统原理

RWBⅡ1080二级双螺杆制冷机制冷系统主要包含双螺杆压缩机、水冷式冷凝器、膨胀阀、高低经济器、远程蒸发器五部分。制冷原理为液体制冷剂R－507在远程蒸发器中吸收被冷却介质氯硅烷的热量后，气化成低温低压的气态制冷剂，气态制冷剂依次经由低压端、高压端两台双螺杆压缩机相互齿合的阴阳螺杆转子，按一定传动比并以相反方向转动，通过缩小工作容积将该低压气体压缩成高温高压气态制冷剂后排入水冷式冷凝器，冷凝成常温高压液体后经膨胀阀、高低经济器节流为低温低压液体R－507，随后进入远程蒸发器进行吸热气化，从而达到循环制冷的目的。

3 RWBⅡ1080常见故障原因分析及诊断

RWBⅡ1080二级双螺杆制冷压缩机自2010投入运行以来，常见的故障包括PLC重启、不加载、排气温度下降过快、排气温度高、排气压力高、吸气压力高等，如故障出现后不能立即采取行之有效的应对措施将会对终端产品多晶硅的产量、品质及成本造成较大负面影响。因此，深入分析常见停机故障产生的原因及征兆，及时做出正确处置才能保障该型压缩机的可靠、高效运行。表2为RWBⅡ1080型常见故障原因数量统计，从数据中可清晰地看出，PLC重启、不加载、排气温度下降过快是故障产生的主要原因，而排气温度高、排气压力高、吸气压力高为次要原因。

表2 York RWBⅡ1080型双螺杆压缩机常见故障原因数量统计

3.1 PLC重启的原因分析及诊断

PLC(也称可编程逻辑控制器)以其运行可靠、使用维护方便、抗干扰能力强等优点已逐步替代传统继电器控制成为工业制冷中的主流控制系统。RWBⅡ1080双螺杆制冷压缩机PLC重启的主要原因包括电源系统和通讯系统故障两类。电源系统在长期、连续的运行过程当中，容易受到电流和电压的冲击，电源不能及时散热也会引起故障，同时，PLC在输出的24V电源一般接有感性负载且在大功率电动机或接触器启动时容易产生较大波动，容易引起电流过载，导致电源系统会进入自我保护模式进而重启系统;PLC的通讯系统(即I/O模块)是衡量主机系统整体技术水平高低的关键之一，也是经常导致PLC重启的罪魁祸首，据统计将近8次以上PLC的重启是因为I/O模块接线端子插口松动、接触点氧化导致的接触不良所致。

经与厂家技术人员对电源系统引起的PLC重启故障进行多次会诊，将原有PLC直接输出24V电源更换为相同规格的24V开关电源;I/O模块通讯问题的解决可将各子站的I/O信号由之前的多线传输改为单线传输，在明显减少线缆和接线端子的同时，松动、接触不良等情况得到明显改善。两项改善完成后，PLC重启问题得到较好的解决。

3.2 不加载的原因及诊断

RWBⅡ1080双螺杆制冷压缩机出现不加载的主要原因有进口堵塞、液压四通阀故障等，但常见故障原因是因在进口过滤网上形成的“冰晶”堵塞所致。进口堵塞时，滑阀开度增大，容量会增至90%—100%左右，进口压力不断上升，但压缩机的运行电流却没有明显上升，据此可判断为假加载，严重影响制冷机的制冷效果。对于在进口过滤网上形成的“冰晶”的原因可能是因为机组在长时间运行后，制冷剂 R－507、润滑油Frick#13本身含有的微量水分在过滤网上凝结，同时润滑油在运行过程中出现乳化后形成的白色粘稠物附着，也是影响过滤器堵塞的原因之一。出现这种实为不加载且进口压力上升的情况时应及时切换制冷压缩机，同时对系统中的制冷剂、润滑油进行取样，分析其水分及颗粒物情况，如若不合格应果断更换或过滤润滑油中的颗粒物。

液压四通阀故障引起的不加载，主要是因为机组内的润滑油中含有细小金属碎屑或其它颗粒物堵塞以及液压阀本身电磁失效或接线接触不良所致。这时应及时检查液压四通阀线圈是否烧毁、通向该阀的油压阀门是否开启，如果上述两个原因可以排除，则需将其卸下并继续手动模拟阀芯动作，可用直径为3/16英寸的小铁棍顶住阀芯使之有一段行程，若可以加/减载说明故障是由堵塞造成，反之则说明存在机械问题需要更换新的液压四通阀，检修或更换新的应首先接电测试是否动作且指示灯指示正确时正常才能投入工作。

3.3 排气温度下降过快的原因及诊断

排气温度下降过快是引起停机的重要原因之一。在正常运行过程中系统会持续检测排气温度的变化，如果单位时间下降超出一定值压缩机会自我保护停机，PLC屏上则会显示停机原因“排气温度下降过快”。出现此种停机故障的原因主要有排气端温度探头接触不良造成数值波动过大、经济器回气阀门开度过大以及气液分离器高报失效且液位过高导致部分液体进入压缩机。因温度探头接触问题导致的排气温度下降过快停机可联系仪表工检修或更换，在机组运行过程中因经济器开度过大、气液分离器高报失效导致的排气温度下降过快停机则需加强日常巡检，如发现压缩机组出现“结霜”或气液分离器液位视镜应及时检查或调整经济器阀门开度、气液分离器与低压储罐间下液阀及平衡线阀门、低压储罐与高压储罐平衡线阀门、低压储罐底部屏蔽泵工作情况。

3.4 排气温度高的原因及诊断

在制冷压缩机正常运行过程中，过高的排气温度严重时会使阴阳转子抱死甚至损毁［3］。排气温度的大小受循环冷却水温影响较大，而冷却水温度跟外界环境温度又密切相关。当夏季时排气温度维持在80℃左右，冬季时则维持在60℃左右，如果出现排气温度超过此温度值时应首先检查循环冷却水的温度是否过高，否则应增开风冷机给循环冷却水降温。造成排气温度高的其它原因主要有吸入口进气量少，滑阀和滑块开度太小导致制冷剂压缩后大部分又回到吸气口，多次压缩后排到排气口排气温度就会高;进气压力高，吸入的制冷剂经压缩机过压缩后产生热量使得排气温度升高;进气温度高，远程深冷器液位控制过低使得进气过热;经济器回压缩机阀门未开或开度过小;管壳式水冷器管束结垢或堵塞造成的换热效果差;润滑油温控阀的热力元件设定温度为54.4℃，故障时大部分润滑油未经过油冷却器直接走旁路，润滑油得不到有效散热便直接进入压缩机造成排气温度迅速升高。

出现上述几种非环境因素导致的排气温度过高情况，针对不同故障类型应及时增大外部生产负荷、检查经济器回压缩机阀门的开度情况、或用高压水枪冲洗水冷器管束(每年定期清洗一次)，或检修润滑油温控阀阀芯(可通过红外测温枪进行检测)。

3.5 排气压力高的原因及诊断

一般来讲，双螺杆制冷压缩排气压力的大小不仅跟机体结构、阴阳转子长径比、采用的制冷剂R－507在一定冷凝温度下的饱和蒸汽压相关外(见表3)，而且在运行的过程当中受诸如冷凝器换热效果差、冷凝器中循环冷却水水流量大小、排气压力传感器故障等因素影响较大。RWBⅡ1080型双螺杆制冷压缩机的冷凝器采用水冷式，因而循环冷却水进水温度的高低直接影响排气压力的大小，夏季平均为17－18Bara，冬季平均为14－15Bara。冷凝器换热效果差导致压缩机排气压力高是因为在长时间运行后冷却水端管束内壁极易结垢，高温高压的气态制冷剂的热量不能及时带走且不易被冷凝成液态，热量会在冷凝器内富集势必引起排气压力的升高。冷凝器中循环冷却水流量的大小受到管网压力、管束结垢堵塞及进回水阀门开度大小的影响。双螺杆制冷压缩机在运行过程中震动较大，用以监控排气端压力的传感器会出现松动、接触不良的情况甚至损坏的情况，排气压力会出现宽幅振荡，一旦触及到停机保护值1.9Mpa时将会引起跳车。

表3 制冷剂R－507冷凝温度与饱和蒸汽压对应表

3.6 吸气压力高的原因及诊断

RWBⅡ1080双螺杆制冷压缩机在运行过程中出现的吸气压力高的原因主要有生产负荷突然增大、进口过滤网堵塞、不加载等，此时应调整生产负荷、停机清理进口过滤网、排除油压低及液压四通阀故障造成的不加载情况。

4 结束语

通过对RWBⅡ1080型双螺杆制冷压缩机常见故障原因进行分析，结合生产实践中的摸索与经验总结，能针对不同故障原因采取行之有效的应对措施，同时建立并完善了该型双螺杆制冷压缩机的预防性维护保养管理机制，相比运行初期，较大幅度提升了运行质量、减少了故障发生、延长了寿命。目前机组运行平稳，故障发生率较低。

［1］刑子文.螺杆压缩机研究进展及应用趋势［J］.通用机械，2006，(1):30 －33.

［2］钱家祥.空气动力用螺杆压缩机行业现状及发展趋势分析［J］.通用机械，2012，(3):19 －23.

［3］曾建军.螺杆压缩机排气温度过高原因分析及处理［J］.压缩机技术，2012，(4):53 －55.