摘要：簡(jiǎn)要闡述了循環(huán)水冷卻塔和風(fēng)機的結構、設計參數，介紹了故障情況，對產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行了分析，著(zhù)中介紹了故障處理過(guò)程，并提出了建議。

　　

　　【關(guān)鍵詞】冷卻塔風(fēng)機 故障 分析 處理過(guò)程

　　

　　一、前言

　　

　　河南安陽(yáng)鋼鐵集團公司制氧廠(chǎng)1#23500機組循環(huán)水冷卻塔采用兩臺GFNL-1750×2組合，系逆流式機力抽風(fēng)冷卻塔，塔體為鋼筋骨架玻璃鋼結構。塔頂配備2臺風(fēng)機，風(fēng)機主要由電動(dòng)機、聯(lián)軸器、傳動(dòng)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(dòng)，減速器安裝底座為鋼架結構，風(fēng)機輪轂材質(zhì)為碳鋼結構，葉片為采用鋁合金材質(zhì)的薄板型結構，通過(guò)帶有法蘭的碳鋼管用螺栓與輪轂聯(lián)接在一起，輪轂和減速器之間采用錐軸聯(lián)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(fēng)量要求；聯(lián)軸器采用雙排鏈鏈條聯(lián)軸器，鏈條外面裝有鋁合金外罩，內部裝潤滑脂，傳動(dòng)軸為單根軸傳動(dòng)，在傳動(dòng)軸兩端裝有萬(wàn)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(dòng)過(guò)程中振動(dòng)小、運轉平穩，減少了對鋼結構塔體穩定性的影響。循環(huán)熱水從水泵輸送至配水系統，通過(guò)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(jìn)入塔內的冷空氣進(jìn)行逆向接觸，風(fēng)機由電動(dòng)機驅動(dòng)，通過(guò)減速器帶動(dòng)風(fēng)機旋轉，在風(fēng)筒中產(chǎn)生空氣抽力，使空氣從冷卻塔兩側的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔內，經(jīng)過(guò)淋水填料、配水系統、收水器，從高的風(fēng)筒向高空排出，從而通過(guò)蒸發(fā)、傳導、輻射來(lái)散熱，達到了降低水溫的效果。風(fēng)機作為該套機組循環(huán)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(chǎn)設備穩定運行。冷卻塔風(fēng)機結構圖如圖1所示。

　　

　　

　　圖1 冷卻塔風(fēng)機結構

　　

　　1.風(fēng)筒 2.葉片 3.減速器底座 4.輪轂 5.減速器   6、8.鏈式聯(lián)軸器 7.傳動(dòng)軸 9.電動(dòng)機 10.電動(dòng)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(jìn)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(fēng)量：1.35×106m3/h；

　　

　　葉輪直徑：F6000mm；

　　

　　葉輪安裝角度：8°～15°。

　　

　　2.風(fēng)機減速器電動(dòng)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(dòng)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(tīng)到從冷卻塔處傳來(lái)兩聲巨響，馬上到就地查看，發(fā)現控制柜上顯示2#風(fēng)機電流（50A）比平時(shí)低 (正常運行時(shí)電流為58A左右)，懷疑2#風(fēng)機出了問(wèn)題，馬上到冷卻塔頂部檢查，發(fā)現2#風(fēng)機已經(jīng)停運，但電動(dòng)機仍然在轉動(dòng)，操作人員立即到控制柜旁停運2#風(fēng)機，并通知配電室切斷電動(dòng)機電源。檢修人員趕到現場(chǎng)后對故障現場(chǎng)進(jìn)行仔細檢查，發(fā)現風(fēng)機的一個(gè)葉片從近根部斷裂，落在2#風(fēng)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(gè)葉片不同程度的發(fā)生彎曲并嚴重變形，傳動(dòng)軸與電動(dòng)機及風(fēng)機聯(lián)軸器鋁合金外罩碎裂，聯(lián)接聯(lián)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(fēng)筒四周布滿(mǎn)劃痕，部分地方被劃穿。如下圖2所示。

　　

　

　　

　　圖2 事故現場(chǎng)

　　

　　三、故障原因分析

　　

　　該風(fēng)機從2004年投產(chǎn)運行到現在，已經(jīng)將近9年時(shí)間，在運行過(guò)程中每隔半年左右，就要停機檢查聯(lián)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(guò)該風(fēng)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(diǎn)檢也未發(fā)現異常振動(dòng)和噪音，轉動(dòng)比較平穩。由于碳鋼在潮濕的環(huán)境中腐蝕比較快，而且循環(huán)水中加有處理劑，在風(fēng)機運行的過(guò)程中，處理劑隨水汽被帶到葉片的聯(lián)接管上，加劇了聯(lián)接管的腐蝕速度。通過(guò)觀(guān)察故障葉片連接管的橫斷面發(fā)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(fēng)機運行過(guò)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(zhù)風(fēng)機的運轉，裂口逐漸擴大，造成葉片端部與風(fēng)筒接觸而產(chǎn)生碰撞，在碰撞過(guò)程中加快了裂口的斷裂速度，葉片端部下墜，碰到傳動(dòng)軸，在巨大撞擊力的作用下，再次飛起來(lái)打到其他五個(gè)葉片上，使其他五個(gè)葉片產(chǎn)生不同程度變形，同時(shí)在離心力及慣性作用下飛出，此時(shí)風(fēng)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(dòng)急劇增大，底座振動(dòng)加大，z*終導致減速器聯(lián)軸器聯(lián)接鏈條損壞，傳動(dòng)軸與減速器脫開(kāi)，減速器停運，而此時(shí)電動(dòng)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(fēng)機

　　

　　由于風(fēng)機減速器和電動(dòng)機上的聯(lián)軸節、鏈條、輪轂、葉片損壞比較嚴重，傳動(dòng)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(shí)間比較長(cháng)，那樣將會(huì )對生產(chǎn)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(fēng)機。備用風(fēng)機外形設計采用了目前z*先進(jìn)的翼形，氣動(dòng)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(yōu)點(diǎn)。于是一邊拆卸損壞的風(fēng)機，一邊按照安裝技術(shù)要求組裝好新風(fēng)機，并按照風(fēng)機出廠(chǎng)時(shí)的記號調整好風(fēng)葉角度，傾斜角度在8°左右。在將舊風(fēng)機吊下后，發(fā)現減速器底座銹蝕比較嚴重，兩塊墊鐵厚薄不均勻，已經(jīng)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(fā)現底座東南側較低，再次加工墊鐵找平，將風(fēng)機整體吊到底座上，然后找正電動(dòng)機和減速器，在全部安裝工作完成后加上潤滑油開(kāi)車(chē)試車(chē)。

　　

　　試車(chē)情況:啟動(dòng)后發(fā)現風(fēng)機轉速非常慢，因為電動(dòng)機還是原來(lái)的電動(dòng)機，根據電動(dòng)機轉速和減速器變速比（變速比為8.9）計算出風(fēng)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(shí)小 (更換前為58A左右)，循環(huán)水出塔溫度為33.7℃，高于停車(chē)前的31℃，而循環(huán)水設計的出塔溫度為32℃，這樣的轉速的產(chǎn)生的風(fēng)量根本不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。

　　

　　經(jīng)過(guò)并查看風(fēng)機說(shuō)明書(shū)，得知該風(fēng)機應配備四級電動(dòng)機，電動(dòng)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(dòng)機是六級電動(dòng)機，電動(dòng)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(wèn)題：一種是更換電動(dòng)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(fēng)量的目地。根據實(shí)際情況，如果更換電動(dòng)機，電動(dòng)機底座部分需要重新加工，需要時(shí)間較長(cháng)，更換減速器z*能徹底解決問(wèn)題，但是相當于一次重新安裝，需要時(shí)間會(huì )更長(cháng)，而調整葉片角度比較方便，而且用時(shí)較短，不會(huì )給生產(chǎn)造成太大的影響，決定調整葉片角度。

　　

　　2.第二次處理：調整風(fēng)葉角度

　　

　　將風(fēng)機停下來(lái)，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(dòng)試車(chē)，啟動(dòng)后風(fēng)機運行電流為61A，風(fēng)機電動(dòng)機底座垂直振動(dòng)2.3mm/s,電動(dòng)機水平2.4 mm/s，垂直1.7 mm/s，運行穩定后，循環(huán)水出塔溫度為33.0℃,依然沒(méi)有達到設計的溫度。

　　

　　3.第三次處理：更換經(jīng)過(guò)修復的減速器

　　

　　為徹底解決問(wèn)題，決定更換一臺原來(lái)已經(jīng)修復好的舊減速器，又將新的風(fēng)機整體吊下來(lái)，將輪轂連同風(fēng)葉一起拆卸下來(lái)，由于這臺減速器轉速較快，又將風(fēng)葉角度調整到12°，裝到修復好的減速器上，再將風(fēng)機整體裝到風(fēng)機底座上，找正電動(dòng)機和減速器，回裝后啟動(dòng)試車(chē)，風(fēng)機運行3h后，循環(huán)水出塔溫度為31.5℃，達到設計要求，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，但此時(shí)各個(gè)測振點(diǎn)的振動(dòng)值均比較高，再次進(jìn)行了處理。

　　

　　4.第四次處理：處理振動(dòng)高問(wèn)題

　　

　　根據分析，引起振動(dòng)高的可能原因主要有以下幾個(gè)方面：

　　

　　1）風(fēng)機減速器與電動(dòng)機對中精度低、誤差大。2）風(fēng)機葉片安裝角度不一致。

　　

　　3）傳動(dòng)軸彎曲或不平衡。

　　

　　4）風(fēng)機或電動(dòng)機地腳螺栓松動(dòng)。

　　

　　5）風(fēng)機基礎剛性不足。

　　

　　6）風(fēng)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(diǎn)對減速器與電動(dòng)機對中情況進(jìn)行檢查 ，經(jīng)過(guò)處理后再次啟動(dòng)，各項振動(dòng)值均降了下來(lái)。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(yǔ)

　　

　　通過(guò)這次故障處理，采取相應預防措施，減少故障發(fā)生。

　　

　　1）加強設備點(diǎn)檢，及時(shí)掌握風(fēng)機的運行狀況，合理安排維護周期；

　　

　　2）備件更換時(shí)s*先要查看技術(shù)資料，避免走彎路；

　　

　　3）處理故障時(shí)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(jìn)行操作。

　　

　　參考文獻

　　

　　[1] 丁玉蘭，等．機械設備故障診斷技術(shù)[M]．上海：上?？萍嘉墨I出版社，1994.

　　

　　[2] 李強.冷卻塔通風(fēng)機冬季運行對變速齒輪的影響及預防措施[J]．風(fēng)機技術(shù)，2005（2）.

　　

　　[3] 續魁昌.風(fēng)機手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，  2001.