石化行業循環水場冷卻塔風機常見故障解析及日常維護

呂朋朋

摘 要：石化行業需要冷卻的管路較多，所以在石化系統中冷卻塔的部署也較多，很多玻璃鋼外殼和鋼制外殼的冷卻塔的常見故障和日常維護措施都存在一定的相似性。通過對冷卻塔檢修工作的一般要素進行分析，提出冷卻塔常見故障的檢修方法。

關鍵詞：石化行業；循環水場冷卻塔；常見故障；日常維護

中圖分類號：TU991.42 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0052-02

循環水場是為整個石化系統提供冷卻水的系統，該冷卻水的冷卻過程是由冷卻塔實現的，最常見的冷卻塔故障來自于冷卻塔風機。我單位使用的循環水場冷卻塔的直徑為Φ9 144 mm，葉片材質為FRP，風機配套的減速箱的制造商是SEW傳動設備有限公司，減速箱為硬齒面、斜齒輪、錐齒輪的減速器，減速比i=12.449 4，并使用骨架油封密封。電機為6 000 V的高壓電機，轉速為1 480 r/min，功率為185 kW。減速箱與電機靠傳動軸聯接，冷卻塔的對外接口主要有循環水進口、循環水出口、冷卻水進口、動力電纜進口和控制電纜進口等。冷卻塔在系統學上屬于包絡完整型功能系統。

1 常見故障

1.1 風機振動大

風機減速箱正常振動的合格值為6.3 mm/s，我公司一般控制在2.8 mm/s。從日常巡檢和DCS振動曲線中發現風機的振動值偏大。風機在正常狀態下的震動趨勢如圖1所示，規律性震動變化如圖2所示。風機震動大的主要原因包括以下幾點。

1.1.1 傳動軸彎曲、不平衡

部分風機中的不銹鋼軸會導致傳動軸的不平衡，因此正逐步更換為碳纖維軸。不銹鋼的塑性作用較為明顯，且其塑性變形后會導致震動的增加，進而加速不銹鋼軸的疲勞。這個惡性循環過程使不銹鋼軸在系統中的壽命明顯短于設計預期。傳動軸彎曲帶來的不平衡轉動往往是由葉片的形狀和質量的不平衡

造成的，但我們對轉軸的彈性和剛度的要求是必須的，而轉軸的塑性特性對系統的運行沒有任何積極作用。

激光對中工作是及時發現轉軸彎曲、不平衡的有效途徑。在每年冬季前，對各個轉軸進行激光對中，可以有效對數毫米偏差的傳動軸彎曲故障進行定位，而在日常巡檢過程中，如果發現傳動軸噪聲增大時，也可以直接對傳動軸進行激光對中檢查，以確定是否由傳動軸彎曲而引起的震動。激光光斑分析儀的延伸開發使得軸位置激光找正分析儀要比手工打表找正更加迅速、準確。目前在高精度機電設備的維修中，軸位置激光找正分析儀已經得到了廣泛的應用。

除了傳動軸彎曲，聯軸器墊片的損壞也有可能會直接導致聯軸器軸心角的超標，即便傳動軸沒有出現工程意義上的彎曲，聯軸器墊片的損壞也有可能給傳動軸系統帶來超過1°的彎曲，所以，拆卸聯軸器檢查墊片和調整聯軸器的安裝配合度也是解決傳動軸震動的方法。

1.1.2 減速箱的齒輪、齒面嚴重磨損

齒輪磨損的主要原因包括下三點。

1.1.2.1 CKT320重負荷齒輪油碳化

CKT320重負荷齒輪油以其獨特的粘滯性和稠度，可以讓齒輪箱在重負荷運行的條件下保持潤滑，但是，齒輪油在工作中會被齒輪反復壓縮，從而使齒輪油發熱，同時，齒輪本身的發熱也可能導致接近齒輪的齒輪油被過分加熱，這些過程都有可能導致齒輪油的碳化。油碳化后的齒輪油對齒輪的保護作用會降低。

1.1.2.2 CKT320重負荷齒輪油污染

齒輪油污染也是一種齒輪油變質的表現形式。水分和其他油性物質的侵入會使CKT320重負荷齒輪油的成分和物理性質發生實質性的變化，導致其工程特性難以滿足系統運行需要。由于齒輪磨損造成的鐵屑污染和粉塵雜物污染會直接在齒輪嚙合面上產生盈利集中點，因此會造成齒輪的加速磨損。

1.1.2.3 過熱、過疲勞

由于風機是一個持續的大功率運轉的器件，且系統本身承擔著大系統的散熱功能，自身運行的環境溫度就較高，再加上風機在持續的大功率運轉中很可能造成齒箱的過熱和過負荷，因此這個過程很容易使齒箱產生疲勞，進而導致其應變能力大幅度降低。

1.1.3 葉片不平衡

葉片不平衡的原因主要包括以下三點。

1.1.3.1 葉片的質量差

葉片的材質為FRP，每臺風機共6片葉片，每片葉片質量相差不超過100 g。由于葉片備件的批號不同，因此在其生產工序和沖壓過程中可能會出現誤差超過100 g的情況，這種情況是造成風機更換葉片后震動增加的主要原因。

1.1.3.2 葉片物理損傷或有附著物

吊裝或雜物掉入容易損壞葉片并形成破洞。在葉片的日常運行中，冷卻塔內部的水汽非常大，破損的葉片會吸水，進而導致葉片的不平衡。由于冷卻塔處于戶外環境中，因此很容易導致葉片表面浮塵和其他雜物的積累，導致葉片之間出現質量差。

1.1.3.3 葉片變形或安裝問題

葉片的外力變形、缺損和安裝角度偏差都會導致葉片重心的偏移，甚至會出現葉片洞穿后吸水變形的問題。在停運檢修時，要對破損的葉片使用環氧樹脂和玻璃布粘接。

1.2 減速箱油溫過高

由于減速箱處于冷卻塔的熱水器環境中，本身環境溫度遠高于車間溫度，因此減速箱油溫的控制要比其他設備的溫度控制更加困難。當減速箱的油溫超過90 ℃時，系統就會自動保護。因此，可以通過增加油管翅片的方式來加強潤滑油的油路散熱功能，防止其溫度過高。正常運行中的減速箱有溫度傳感器來測量減速箱的內部油溫，當油溫高于90 ℃時，傳感器就會自動報警。內操監盤人員在確認報警后要停機，并安排人員檢查。減速箱油溫過高的原因主要有以下三點。

1.2.1 油量不足

油量不足的主要原因是漏油，且漏油點比較多，主要是軸承、油封、殼體密封圈和殼體本身的砂眼孔洞漏油。這些地方漏油的直接后果就是齒輪箱內的潤滑油浸潤量不夠，進而可能會因過度摩擦而導致減速箱過熱。

1.2.2 潤滑油污染變質

潤滑油被水蒸氣、其他油脂、鐵屑和粉塵等污染和潤滑油的碳化有可能會造成減速箱過熱。另外，系統長期運行在過熱環境中也可能會導致潤滑油的加速碳化和變質。

1.2.3 系統安裝問題

齒箱在維護過程中經常出現拆解重裝的情況，這種情況很容易造成再次安裝時出現安裝配合不好的情況，進而導致各軸之間的軸心線不平行或不重合，出現軸心線交角。

由于潤滑油管路的漏點和在輸入軸骨架油封時發生的磨損漏油都會使減速箱內的油位過低，進而造成潤滑不足，因此在檢查潤滑油管路時，要及時發現漏點并處理；丁腈橡膠材質的骨架油封的唇口容易發生磨損，進而造成輸入軸密封不良，因此應更換輸入軸骨架油封。

1.3 風機電流過大

風機電流過大也會造成系統的保護性停車，而風機電流增大的原因主要有以下三點。

1.3.1 風壓過大

如果在葉片更換操作中對葉片的安裝攻角過大，則很可能會造成系統的風壓過高，風速不夠。在這種情況下，電動機的功率會升高，電動機的電流也會增加。

1.3.2 風阻過大

如果有大型空飄物誤入冷卻塔，附著在冷卻塔進氣口的保護網上，或者冷卻塔中進入了其他異物，則會導致冷卻塔的物理變形和氣流不暢，進而導致電動機功率和電流的增加。

1.3.3 漏電或短路

如果電動機和電路部分出現了故障，就可能會導致因系統短路或漏電而出現的電流增加現象，特別是由天氣原因造成的線路老化故障，其造成的漏電故障是漸進性的。這種漸進性故障如果沒有明顯的打火點，那么排查起來就比較困難。

由于葉片安裝的角度大、負荷大、電流大，因此要將葉片調整至合適的角度。其中，電流大也可能是電機自身的問題，所以要檢查電機內部的軸承。

2 日常維護要素

2.1 潤滑油采樣分析

首先目測油樣中是否有亮色金屬粉末，如果有，則可能是齒面已磨損，然后檢查減速箱內潤滑油的閃點和含水量，并更換不合格油樣的潤滑油。該過程可以直接解決齒箱溫度增加和齒輪過度磨損的問題。

2.2 風機激光找正

由于電機與減速箱連接軸較長，長時間運行易造成對中偏差，因此要在大部分風機停運的狀態下，逐臺切換進行找正，消除偏差。對于異常震動的風機，則需要及時進行激光找正，防止不銹鋼軸塑性變化的進一步發展。

2.3 輸入軸骨架油封檢查

減速箱為油浴式密封，在輸入軸骨架密封唇口發生磨損后，要將與輸入軸的過盈配合變為間隙配合。在實際操作中，一方面要改進骨架油封材質，另一方面要在輸入軸加裝氮化套。

2.4 減速箱齒輪齒面檢查

在裝置水溫條件允許的情況下，逐臺打開減速箱檢查孔，盤車檢查減速箱內部齒輪齒面的情況，如果有明顯碎齒的齒輪，則要及時更換。必要的時候，還要對減速箱進行拆檢和拆修。

3 結束語

在冷卻塔維護過程中，只要按章作業，逐項排查，并根據預先排定的維修手冊進行相應的維修，就可以使其日常維護和修理工作得到較圓滿的解決。在日常的冷卻塔維護中，要及時發現新的隱患，并及時修理，以降低系統的維護成本。

參考文獻

[1]中國機械工業企業聯合會.GB 50275—2010 風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范[S].北京：計劃出版社，2010.

[2]辛希孟.工業自動化控制從入門到精通[M].北京：電子工業出版社，2003.

〔編輯：王霞〕

1.2.2 潤滑油污染變質

潤滑油被水蒸氣、其他油脂、鐵屑和粉塵等污染和潤滑油的碳化有可能會造成減速箱過熱。另外，系統長期運行在過熱環境中也可能會導致潤滑油的加速碳化和變質。

1.2.3 系統安裝問題

齒箱在維護過程中經常出現拆解重裝的情況，這種情況很容易造成再次安裝時出現安裝配合不好的情況，進而導致各軸之間的軸心線不平行或不重合，出現軸心線交角。

由于潤滑油管路的漏點和在輸入軸骨架油封時發生的磨損漏油都會使減速箱內的油位過低，進而造成潤滑不足，因此在檢查潤滑油管路時，要及時發現漏點并處理；丁腈橡膠材質的骨架油封的唇口容易發生磨損，進而造成輸入軸密封不良，因此應更換輸入軸骨架油封。

1.3 風機電流過大

風機電流過大也會造成系統的保護性停車，而風機電流增大的原因主要有以下三點。

1.3.1 風壓過大

如果在葉片更換操作中對葉片的安裝攻角過大，則很可能會造成系統的風壓過高，風速不夠。在這種情況下，電動機的功率會升高，電動機的電流也會增加。

1.3.2 風阻過大

如果有大型空飄物誤入冷卻塔，附著在冷卻塔進氣口的保護網上，或者冷卻塔中進入了其他異物，則會導致冷卻塔的物理變形和氣流不暢，進而導致電動機功率和電流的增加。

1.3.3 漏電或短路

如果電動機和電路部分出現了故障，就可能會導致因系統短路或漏電而出現的電流增加現象，特別是由天氣原因造成的線路老化故障，其造成的漏電故障是漸進性的。這種漸進性故障如果沒有明顯的打火點，那么排查起來就比較困難。

由于葉片安裝的角度大、負荷大、電流大，因此要將葉片調整至合適的角度。其中，電流大也可能是電機自身的問題，所以要檢查電機內部的軸承。

2 日常維護要素

2.1 潤滑油采樣分析

首先目測油樣中是否有亮色金屬粉末，如果有，則可能是齒面已磨損，然后檢查減速箱內潤滑油的閃點和含水量，并更換不合格油樣的潤滑油。該過程可以直接解決齒箱溫度增加和齒輪過度磨損的問題。

2.2 風機激光找正

由于電機與減速箱連接軸較長，長時間運行易造成對中偏差，因此要在大部分風機停運的狀態下，逐臺切換進行找正，消除偏差。對于異常震動的風機，則需要及時進行激光找正，防止不銹鋼軸塑性變化的進一步發展。

2.3 輸入軸骨架油封檢查

減速箱為油浴式密封，在輸入軸骨架密封唇口發生磨損后，要將與輸入軸的過盈配合變為間隙配合。在實際操作中，一方面要改進骨架油封材質，另一方面要在輸入軸加裝氮化套。

2.4 減速箱齒輪齒面檢查

在裝置水溫條件允許的情況下，逐臺打開減速箱檢查孔，盤車檢查減速箱內部齒輪齒面的情況，如果有明顯碎齒的齒輪，則要及時更換。必要的時候，還要對減速箱進行拆檢和拆修。

3 結束語

在冷卻塔維護過程中，只要按章作業，逐項排查，并根據預先排定的維修手冊進行相應的維修，就可以使其日常維護和修理工作得到較圓滿的解決。在日常的冷卻塔維護中，要及時發現新的隱患，并及時修理，以降低系統的維護成本。

參考文獻

[1]中國機械工業企業聯合會.GB 50275—2010 風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范[S].北京：計劃出版社，2010.

[2]辛希孟.工業自動化控制從入門到精通[M].北京：電子工業出版社，2003.

〔編輯：王霞〕

1.2.2 潤滑油污染變質

潤滑油被水蒸氣、其他油脂、鐵屑和粉塵等污染和潤滑油的碳化有可能會造成減速箱過熱。另外，系統長期運行在過熱環境中也可能會導致潤滑油的加速碳化和變質。

1.2.3 系統安裝問題

齒箱在維護過程中經常出現拆解重裝的情況，這種情況很容易造成再次安裝時出現安裝配合不好的情況，進而導致各軸之間的軸心線不平行或不重合，出現軸心線交角。

由于潤滑油管路的漏點和在輸入軸骨架油封時發生的磨損漏油都會使減速箱內的油位過低，進而造成潤滑不足，因此在檢查潤滑油管路時，要及時發現漏點并處理；丁腈橡膠材質的骨架油封的唇口容易發生磨損，進而造成輸入軸密封不良，因此應更換輸入軸骨架油封。

1.3 風機電流過大

風機電流過大也會造成系統的保護性停車，而風機電流增大的原因主要有以下三點。

1.3.1 風壓過大

如果在葉片更換操作中對葉片的安裝攻角過大，則很可能會造成系統的風壓過高，風速不夠。在這種情況下，電動機的功率會升高，電動機的電流也會增加。

1.3.2 風阻過大

如果有大型空飄物誤入冷卻塔，附著在冷卻塔進氣口的保護網上，或者冷卻塔中進入了其他異物，則會導致冷卻塔的物理變形和氣流不暢，進而導致電動機功率和電流的增加。

1.3.3 漏電或短路

如果電動機和電路部分出現了故障，就可能會導致因系統短路或漏電而出現的電流增加現象，特別是由天氣原因造成的線路老化故障，其造成的漏電故障是漸進性的。這種漸進性故障如果沒有明顯的打火點，那么排查起來就比較困難。

由于葉片安裝的角度大、負荷大、電流大，因此要將葉片調整至合適的角度。其中，電流大也可能是電機自身的問題，所以要檢查電機內部的軸承。

2 日常維護要素

2.1 潤滑油采樣分析

首先目測油樣中是否有亮色金屬粉末，如果有，則可能是齒面已磨損，然后檢查減速箱內潤滑油的閃點和含水量，并更換不合格油樣的潤滑油。該過程可以直接解決齒箱溫度增加和齒輪過度磨損的問題。

2.2 風機激光找正

由于電機與減速箱連接軸較長，長時間運行易造成對中偏差，因此要在大部分風機停運的狀態下，逐臺切換進行找正，消除偏差。對于異常震動的風機，則需要及時進行激光找正，防止不銹鋼軸塑性變化的進一步發展。

2.3 輸入軸骨架油封檢查

減速箱為油浴式密封，在輸入軸骨架密封唇口發生磨損后，要將與輸入軸的過盈配合變為間隙配合。在實際操作中，一方面要改進骨架油封材質，另一方面要在輸入軸加裝氮化套。

2.4 減速箱齒輪齒面檢查

在裝置水溫條件允許的情況下，逐臺打開減速箱檢查孔，盤車檢查減速箱內部齒輪齒面的情況，如果有明顯碎齒的齒輪，則要及時更換。必要的時候，還要對減速箱進行拆檢和拆修。

3 結束語

在冷卻塔維護過程中，只要按章作業，逐項排查，并根據預先排定的維修手冊進行相應的維修，就可以使其日常維護和修理工作得到較圓滿的解決。在日常的冷卻塔維護中，要及時發現新的隱患，并及時修理，以降低系統的維護成本。

參考文獻

[1]中國機械工業企業聯合會.GB 50275—2010 風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范[S].北京：計劃出版社，2010.

[2]辛希孟.工業自動化控制從入門到精通[M].北京：電子工業出版社，2003.

〔編輯：王霞〕