冷卻塔風機故障診斷技術及處理關鍵技術分析

馬向奇，張小麗

（河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467000）

冷卻塔風機故障診斷技術及處理關鍵技術分析

馬向奇，張小麗

（河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467000）

主要分析了冷卻塔風機中的常見故障，闡述了冷卻塔風機故障的監測技術，最后總結了加強對冷卻塔風機的監測對風機運行的重要性，旨在提高冷卻塔風機的工作效率，實現冷卻塔風機的良好運行狀態。

冷卻塔風機；故障；監測技術

1 冷卻塔風機中的常見故障分析

冷卻塔風機中常見的故障主要有不平衡故障、不對中故障、動靜碰摩和齒輪故障，這些故障在冷卻塔風機的傳動軸和葉片中表現的尤為明顯，將從以下幾方面進行故障的分析和研究。

1.1 不平衡故障

平衡是風機運行的關鍵內容，在現場的生產中，1/3的回轉機械的振動是因為轉子的磨損、老化，冷卻塔風機的不平衡故障主要包括兩個部分，一是傳動軸，二是風輪葉片。傳動軸不平衡主要表現為傳動軸的轉子因設計的不合理、安裝中出現小誤差而產生的轉子的質量傾斜、受熱不均等問題；風輪葉片的不平衡表現為風輪在運行中，主軸偏離了旋轉軸線，導致葉片和傳動軸不平衡。

1.2 不對中故障

不對中故障主要表現為電機的各種軸線與中心軸承線發生偏離，這些軸線可能有電機的主軸、電機的傳動軸等，由于安裝過程中的誤差、器械設備工作時出現熱膨脹機器承載后變形或損壞都會產生機器設備的轉子軸線的不對中。發生不對中故障之后，轉子發生動態效應，會使機器的軸承受到損傷、風機中的部件發生大頻率的振動，最后影響設備的正常運行。不對中故障主要存在于冷卻塔風機中的傳動軸、電機主軸等。當出現不對中的故障時，聯軸器的軸向振動頻率增大，幅度穩定；軸承的徑向振動增大，并且頻率不穩定；轉子徑向振動的二倍頻隨著不對中情況的加劇而增大。

1.3 動靜碰摩

不同部位的接觸會產生不同的摩擦，靜止件和軸向之間產生的摩擦被稱作軸向碰摩；靜止件和轉子的外部產生的摩擦被稱作徑向碰摩。這些摩擦都是動靜碰摩的其中一部分，如果產生這些摩擦，容易給風機帶來內部構件的磨損，加快老化速度，振動的頻率增大，最終導致風機的使用年限縮短，使用功率降低。

出現動靜碰摩的情況，一般有三種振動特點：

（1）轉子在失去平衡之前，軸心的軌跡逐漸不規則，波形產生畸變；

（2）轉子在失去平衡之后，軸心的軌跡混亂，波形發生嚴重畸變；

（3）振動的頻率逐漸增大，并且隨著碰摩的加劇，增幅越來越大。

1.4 齒輪故障

齒輪故障是風機故障中的一個重要內容，在設計和制作初期，齒輪的制作工藝不夠精細，因此齒輪內的圓周線不能夠和齒輪完全契合，在運作過程中，不斷的磨損和斷齒，最終造成齒輪失效。研究發現，齒輪故障中，最普遍的是斷齒，占據整體故障比例的40%，其次是點蝕，占據30%，然后是劃痕、磨損等，共占30%。齒輪產生故障之后，系統的振動頻率增加，振動信號會發生明顯的變化，因此常常采用振動分析的方法對齒輪的故障情況進行檢查和診斷。

2 冷卻塔風機中的故障監測和關鍵技術分析

2.1 電阻應變片法

這種方法需要通過接觸葉片實現故障監測，主要是將電阻應變片貼在葉片上，然后由無線裝置將信號發射到外部，在經過一定的處理之后，對應變信號進行記錄和研究。電阻應變片的方式能夠準確快速地將葉片的信號反饋出來，監測的準確度較高。但是其仍然存在一定的不足，這些不足之處在于葉片的布線比較繁瑣，長期或者頻繁的在葉片上貼電阻應變片，并不能夠對葉片進行全面的監測，并且長期下來，電阻應變片會受到外界因素的干擾而產生磨損等，不利于長期的監測。

2.2 聲發射多普勒法

這種方式最初是美國某技術中心所研發的，用于葉片故障的診斷和處理。聲發射多普勒法利用信號傳感器來獲取葉片中振動的聲信號，然后分析該聲信號，判斷當前葉片的運行狀態。這種方法能夠快速地判斷出葉片的故障問題，包括葉片顫振、腐蝕、裂紋等，并針對問題進行處理。唯一的不足之處在于如果周圍的噪音過大，那么信號的獲取就有一定的難度。

2.3 間斷相位法

間斷相位法的原理是通過脈沖傳感器來實現對葉片故障的監測，在風機的機殼內部安裝脈沖傳感器，當風機上方的葉片通過時，傳感器的探頭會記錄下當時的脈沖信號，從而對整個葉片進行監測。這種監測方法能夠通過不接觸葉片的方式對葉片的故障情況進行監測，通過測量葉片的振動幅度來判斷故障，從而在不受干擾的情況下，對葉片故障進行準確界定，便于故障的處理。

2.4 電磁測量頻率調制法

電磁測量頻率調制法需要在葉片的頂部安置小塊的磁鐵，在葉片的外部設置線圈，通過感應確定轉動的頻率。該方法能夠在葉片產生故障之后，將振動信號反映出來，然后解調信號，將振動信號以及故障情況進行還原并研究，把故障確定在合理范圍內，最終便于進行故障的處理。

3 結束語

綜上所述，冷卻塔風機的運行是一項重要的工作，在整個工作流程中，風機的穩定運行對于冷卻塔的工作具有關鍵作用，因此需要對風機中可能存在的故障進行分析和研究，積極采取有效的措施進行風機的技術監測，從而為冷卻塔風機的正常運行提供技術支持，確保冷卻塔風機的持續穩定，提高冷卻塔的工作效率。

[1] 陳建 平，施曉寬，董偉等 .基于 WinCCV6.2 及 S7-200PLC 的冷卻塔風機監控系統研究 [J].機械設計與制造，2012，（6）：82-84.

Fault Diagnosis Technology and Treatment of Key Technology of Cooling Tower Fan

Ma Xiang-qi，Zhang Xiao-li

Mainly analyzes the common faults in the cooling tower fan，expatiates the monitoring technology of the cooling tower fan failure.Finally，it summarizes the importance of the monitoring of the cooling tower fan to the operation of the fan.The aim is to improve the working eff i ciency of the cooling tower fan，To achieve a good operation of the cooling tower fan.

cooling tower fan ；fault；monitoring technology

TQ051.5

：A

：1003–6490（2017）07–0114–02

2017–05–22

馬向奇（1983—），男，河南葉縣人，助理工程師，主要研究方向為化工機械。