【關鍵詞】冷卻塔風機 故障 分析 處理過程
一、前言
河南安陽鋼鐵集團公司制氧廠1#23500機組循環水冷卻塔采用兩臺GFNL-1750×2組合，系逆流式機力抽風冷卻塔，塔體為鋼筋骨架玻璃鋼結構。塔頂配備2臺風機，風機主要由電動機、聯軸器、傳動軸、減速器、輪轂、葉片、塔外油標等部件組成。其中減速器為二級齒輪傳動，減速器安裝底座為鋼架結構，風機輪轂材質為碳鋼結構，葉片為采用鋁合金材質的薄板型結構，通過帶有法蘭的碳鋼管用螺栓與輪轂聯接在一起，輪轂和減速器之間采用錐軸聯接，安裝、拆卸方便，葉輪由6片角度可調的葉片組成，可以適應不同的風量要求；聯軸器采用雙排鏈鏈條聯軸器，鏈條外面裝有鋁合金外罩，內部裝潤滑脂，傳動軸為單根軸傳動，在傳動軸兩端裝有萬向軸承，允許兩軸有較大的安裝偏差，適用于高溫、高濕條件下，而且傳動過程中振動小、運轉平穩，減少了對鋼結構塔體穩定性的影響。循環熱水從水泵輸送至配水系統，通過三濺式噴嘴，噴濺成小水滴后均勻分布在淋水填料上，小顆粒狀和霧狀的熱水在淋水填料中與進入塔內的冷空氣進行逆向接觸，風機由電動機驅動，通過減速器帶動風機旋轉，在風筒中產生空氣抽力，使空氣從冷卻塔兩側的進風口進入塔內，經過淋水填料、配水系統、收水器，從高的風筒向高空排出，從而通過蒸發、傳導、輻射來散熱，達到了降低水溫的效果。風機作為該套機組循環水系統的主要冷卻設備，其運行狀況的好壞，直接影響到該機組生產設備穩定運行。冷卻塔風機結構圖如圖1所示。
圖1 冷卻塔風機結構
1.風筒 2.葉片 3.減速器底座 4.輪轂 5.減速器 6、8.鏈式聯軸器 7.傳動軸 9.電動機 10.電動機底座 11.冷卻塔頂部
1.玻璃鋼冷卻塔設計參數
型號：GFNL-1750×2；
冷卻水量：1750m3/h；
進塔水溫：42℃；
出塔水溫：32℃；
濕球溫度：28℃；
干球溫度：31.5℃；
溫差：10℃；
大氣壓力：1.0×105 Pa；
風量：1.35×106m3/h；
葉輪直徑：F6000mm；
葉輪安裝角度：8°～15°。
2.風機減速器電動機設計參數
型號：BLJ--W6；
功率：75kW；
輸出轉速：165r/min；
速比：6.8；
重量：600kg。
3.電動機設計參數
型號：Y315S-6；
功率：75kW；
電壓：380V；
電流：139.6A；
轉速：989r/min。
二、故障情況
2013年7月24日00:20分左右，水泵操作人員在值班室聽到從冷卻塔處傳來兩聲巨響，馬上到就地查看，發現控制柜上顯示2#風機電流（50A）比平時低 (正常運行時電流為58A左右)，懷疑2#風機出了問題，馬上到冷卻塔頂部檢查，發現2#風機已經停運，但電動機仍然在轉動，操作人員立即到控制柜旁停運2#風機，并通知配電室切斷電動機電源。檢修人員趕到現場后對故障現場進行仔細檢查，發現風機的一個葉片從近根部斷裂，落在2#風機北側25m外的地上，斷裂處的橫斷面薄厚不均勻，腐蝕程度不一樣，其它5個葉片不同程度的發生彎曲并嚴重變形，傳動軸與電動機及風機聯軸器鋁合金外罩碎裂，聯接聯軸器的鏈條斷裂脫落，減速器加油管從近減速器根部斷裂，減速器中的油全部流入大水池中，在風筒四周布滿劃痕，部分地方被劃穿。如下圖2所示。
圖2 事故現場
三、故障原因分析
該風機從2004年投產運行到現在，已經將近9年時間，在運行過程中每隔半年左右，就要停機檢查聯軸器的潤滑及鏈條的磨損情況，視磨損情況更換鏈條及潤滑脂，半年前曾停機檢查過該風機運行情況，雖然有腐蝕，但各重要部件均運行良好，而且z*近點檢也未發現異常振動和噪音，轉動比較平穩。由于碳鋼在潮濕的環境中腐蝕比較快，而且循環水中加有處理劑，在風機運行的過程中，處理劑隨水汽被帶到葉片的聯接管上，加劇了聯接管的腐蝕速度。通過觀察故障葉片連接管的橫斷面發現，腐蝕程度不均勻，薄的地方只有不到2mm，強度大大降低，在風機運行過程中葉片受到強大離心力作用，腐蝕較嚴重的位置承受不住離心力的作用而s*先被撕裂，隨著風機的運轉，裂口逐漸擴大，造成葉片端部與風筒接觸而產生碰撞，在碰撞過程中加快了裂口的斷裂速度，葉片端部下墜，碰到傳動軸，在巨大撞擊力的作用下，再次飛起來打到其他五個葉片上，使其他五個葉片產生不同程度變形，同時在離心力及慣性作用下飛出，此時風機仍然在運轉，在這種情況下，輪轂的平衡受到嚴重破壞，減速器振動急劇增大，底座振動加大，z*終導致減速器聯軸器聯接鏈條損壞，傳動軸與減速器脫開，減速器停運，而此時電動機仍然在運轉，由于負荷減小導致電流下降。
四、故障處理
1.第一次處理：整體更換風機
由于風機減速器和電動機上的聯軸節、鏈條、輪轂、葉片損壞比較嚴重，傳動軸存在變形的可能，均需要更換，減速器油管從根部斷裂，如果修復需要的時間比較長，那樣將會對生產造成更大的影響，為了將影響降低到z*小，決定整體更換一臺備用風機。備用風機外形設計采用了目前z*先進的翼形，氣動性能好。葉片由高強度玻璃鋼模壓制而成，具有強度高、重量輕、耐腐蝕等優點。于是一邊拆卸損壞的風機，一邊按照安裝技術要求組裝好新風機，并按照風機出廠時的記號調整好風葉角度，傾斜角度在8°左右。在將舊風機吊下后，發現減速器底座銹蝕比較嚴重，兩塊墊鐵厚薄不均勻，已經不能再用，又重新加工了兩塊墊鐵。將墊鐵放到底座上檢查水平度，發現底座東南側較低，再次加工墊鐵找平，將風機整體吊到底座上，然后找正電動機和減速器，在全部安裝工作完成后加上潤滑油開車試車。
試車情況:啟動后發現風機轉速非常慢，因為電動機還是原來的電動機，根據電動機轉速和減速器變速比（變速比為8.9）計算出風機的轉速為111r/min,而設計轉速為165 r/min，大概慢1/3，而且運行電流為50A，也比更換前正常運行時小 (更換前為58A左右)，循環水出塔溫度為33.7℃，高于停車前的31℃，而循環水設計的出塔溫度為32℃，這樣的轉速的產生的風量根本不能滿足生產的需要。
經過并查看風機說明書，得知該風機應配備四級電動機，電動機轉速為1 470r/min，根據速比計算,正好符合減速器設計轉速165 r/min，現在使用的電動機是六級電動機，電動機轉速為989 r/min。
針對這種情況分析有三種處理方法可能能夠解決問題：一種是更換電動機，另一種是更換減速器，第三種是調整葉片的角度，加大傾斜角，以達到增大風量的目地。根據實際情況，如果更換電動機，電動機底座部分需要重新加工，需要時間較長，更換減速器z*能徹底解決問題，但是相當于一次重新安裝，需要時間會更長，而調整葉片角度比較方便，而且用時較短，不會給生產造成太大的影響，決定調整葉片角度。
2.第二次處理：調整風葉角度
將風機停下來，把葉片傾斜角度調整到15℃，在將葉片角度調整完成后再次啟動試車，啟動后風機運行電流為61A，風機電動機底座垂直振動2.3mm/s,電動機水平2.4 mm/s，垂直1.7 mm/s，運行穩定后，循環水出塔溫度為33.0℃,依然沒有達到設計的溫度。
3.第三次處理：更換經過修復的減速器
為徹底解決問題，決定更換一臺原來已經修復好的舊減速器，又將新的風機整體吊下來，將輪轂連同風葉一起拆卸下來，由于這臺減速器轉速較快，又將風葉角度調整到12°，裝到修復好的減速器上，再將風機整體裝到風機底座上，找正電動機和減速器，回裝后啟動試車，風機運行3h后，循環水出塔溫度為31.5℃，達到設計要求，能夠滿足生產需要，但此時各個測振點的振動值均比較高，再次進行了處理。
4.第四次處理：處理振動高問題
根據分析，引起振動高的可能原因主要有以下幾個方面：
1）風機減速器與電動機對中精度低、誤差大。2）風機葉片安裝角度不一致。
3）傳動軸彎曲或不平衡。
4）風機或電動機地腳螺栓松動。
5）風機基礎剛性不足。
6）風機葉片上面有雜物或磨損不均勻。
7）減速器軸承或齒輪磨損。
根據可能的原因，逐一分析排查，并重點對減速器與電動機對中情況進行檢查 ，經過處理后再次啟動，各項振動值均降了下來。每次處理后各項運行參數如下表所示。
故障處理前后各項運行參數表
五、結語
通過這次故障處理，采取相應預防措施，減少故障發生。
1）加強設備點檢，及時掌握風機的運行狀況，合理安排維護周期；
2）備件更換時s*先要查看技術資料，避免走彎路；
3）處理故障時盡可能查找引起故障的可能原因，做到全面排查；
4）嚴格按照操作規程進行操作。
參考文獻
[1] 丁玉蘭，等．機械設備故障診斷技術[M]．上海：上?？萍嘉墨I出版社，1994.
[2] 李強.冷卻塔通風機冬季運行對變速齒輪的影響及預防措施[J]．風機技術，2005（2）.
[3] 續魁昌.風機手冊[M].北京：機械工業出版社， 2001.
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