石化行业循环水场冷却塔风机常见故障解析及日常维护

吕朋朋

摘 要：石化行业需要冷却的管路较多，所以在石化系统中冷却塔的部署也较多，很多玻璃钢外壳和钢制外壳的冷却塔的常见故障和日常维护措施都存在一定的相似性。通过对冷却塔检修工作的一般要素进行分析，提出冷却塔常见故障的检修方法。

关键词：石化行业；循环水场冷却塔；常见故障；日常维护

中图分类号：TU991.42 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0052-02

循环水场是为整个石化系统提供冷却水的系统，该冷却水的冷却过程是由冷却塔实现的，最常见的冷却塔故障来自于冷却塔风机。我单位使用的循环水场冷却塔的直径为Φ9 144 mm，叶片材质为FRP，风机配套的减速箱的制造商是SEW传动设备有限公司，减速箱为硬齿面、斜齿轮、锥齿轮的减速器，减速比i=12.449 4，并使用骨架油封密封。电机为6 000 V的高压电机，转速为1 480 r/min，功率为185 kW。减速箱与电机靠传动轴联接，冷却塔的对外接口主要有循环水进口、循环水出口、冷却水进口、动力电缆进口和控制电缆进口等。冷却塔在系统学上属于包络完整型功能系统。

1 常见故障

1.1 风机振动大

风机减速箱正常振动的合格值为6.3 mm/s，我公司一般控制在2.8 mm/s。从日常巡检和DCS振动曲线中发现风机的振动值偏大。风机在正常状态下的震动趋势如图1所示，规律性震动变化如图2所示。风机震动大的主要原因包括以下几点。

1.1.1 传动轴弯曲、不平衡

部分风机中的不锈钢轴会导致传动轴的不平衡，因此正逐步更换为碳纤维轴。不锈钢的塑性作用较为明显，且其塑性变形后会导致震动的增加，进而加速不锈钢轴的疲劳。这个恶性循环过程使不锈钢轴在系统中的寿命明显短于设计预期。传动轴弯曲带来的不平衡转动往往是由叶片的形状和质量的不平衡

造成的，但我们对转轴的弹性和刚度的要求是必须的，而转轴的塑性特性对系统的运行没有任何积极作用。

激光对中工作是及时发现转轴弯曲、不平衡的有效途径。在每年冬季前，对各个转轴进行激光对中，可以有效对数毫米偏差的传动轴弯曲故障进行定位，而在日常巡检过程中，如果发现传动轴噪声增大时，也可以直接对传动轴进行激光对中检查，以确定是否由传动轴弯曲而引起的震动。激光光斑分析仪的延伸开发使得轴位置激光找正分析仪要比手工打表找正更加迅速、准确。目前在高精度机电设备的维修中，轴位置激光找正分析仪已经得到了广泛的应用。

除了传动轴弯曲，联轴器垫片的损坏也有可能会直接导致联轴器轴心角的超标，即便传动轴没有出现工程意义上的弯曲，联轴器垫片的损坏也有可能给传动轴系统带来超过1°的弯曲，所以，拆卸联轴器检查垫片和调整联轴器的安装配合度也是解决传动轴震动的方法。

1.1.2 减速箱的齿轮、齿面严重磨损

齿轮磨损的主要原因包括下三点。

1.1.2.1 CKT320重负荷齿轮油碳化

CKT320重负荷齿轮油以其独特的粘滞性和稠度，可以让齿轮箱在重负荷运行的条件下保持润滑，但是，齿轮油在工作中会被齿轮反复压缩，从而使齿轮油发热，同时，齿轮本身的发热也可能导致接近齿轮的齿轮油被过分加热，这些过程都有可能导致齿轮油的碳化。油碳化后的齿轮油对齿轮的保护作用会降低。

1.1.2.2 CKT320重负荷齿轮油污染

齿轮油污染也是一种齿轮油变质的表现形式。水分和其他油性物质的侵入会使CKT320重负荷齿轮油的成分和物理性质发生实质性的变化，导致其工程特性难以满足系统运行需要。由于齿轮磨损造成的铁屑污染和粉尘杂物污染会直接在齿轮啮合面上产生盈利集中点，因此会造成齿轮的加速磨损。

1.1.2.3 过热、过疲劳

由于风机是一个持续的大功率运转的器件，且系统本身承担着大系统的散热功能，自身运行的环境温度就较高，再加上风机在持续的大功率运转中很可能造成齿箱的过热和过负荷，因此这个过程很容易使齿箱产生疲劳，进而导致其应变能力大幅度降低。

1.1.3 叶片不平衡

叶片不平衡的原因主要包括以下三点。

1.1.3.1 叶片的质量差

叶片的材质为FRP，每台风机共6片叶片，每片叶片质量相差不超过100 g。由于叶片备件的批号不同，因此在其生产工序和冲压过程中可能会出现误差超过100 g的情况，这种情况是造成风机更换叶片后震动增加的主要原因。

1.1.3.2 叶片物理损伤或有附着物

吊装或杂物掉入容易损坏叶片并形成破洞。在叶片的日常运行中，冷却塔内部的水汽非常大，破损的叶片会吸水，进而导致叶片的不平衡。由于冷却塔处于户外环境中，因此很容易导致叶片表面浮尘和其他杂物的积累，导致叶片之间出现质量差。

1.1.3.3 叶片变形或安装问题

叶片的外力变形、缺损和安装角度偏差都会导致叶片重心的偏移，甚至会出现叶片洞穿后吸水变形的问题。在停运检修时，要对破损的叶片使用环氧树脂和玻璃布粘接。

1.2 减速箱油温过高

由于减速箱处于冷却塔的热水器环境中，本身环境温度远高于车间温度，因此减速箱油温的控制要比其他设备的温度控制更加困难。当减速箱的油温超过90 ℃时，系统就会自动保护。因此，可以通过增加油管翅片的方式来加强润滑油的油路散热功能，防止其温度过高。正常运行中的减速箱有温度传感器来测量减速箱的内部油温，当油温高于90 ℃时，传感器就会自动报警。内操监盘人员在确认报警后要停机，并安排人员检查。减速箱油温过高的原因主要有以下三点。

1.2.1 油量不足

油量不足的主要原因是漏油，且漏油点比较多，主要是轴承、油封、壳体密封圈和壳体本身的砂眼孔洞漏油。这些地方漏油的直接后果就是齿轮箱内的润滑油浸润量不够，进而可能会因过度摩擦而导致减速箱过热。

1.2.2 润滑油污染变质

润滑油被水蒸气、其他油脂、铁屑和粉尘等污染和润滑油的碳化有可能会造成减速箱过热。另外，系统长期运行在过热环境中也可能会导致润滑油的加速碳化和变质。

1.2.3 系统安装问题

齿箱在维护过程中经常出现拆解重装的情况，这种情况很容易造成再次安装时出现安装配合不好的情况，进而导致各轴之间的轴心线不平行或不重合，出现轴心线交角。

由于润滑油管路的漏点和在输入轴骨架油封时发生的磨损漏油都会使减速箱内的油位过低，进而造成润滑不足，因此在检查润滑油管路时，要及时发现漏点并处理；丁腈橡胶材质的骨架油封的唇口容易发生磨损，进而造成输入轴密封不良，因此应更换输入轴骨架油封。

1.3 风机电流过大

风机电流过大也会造成系统的保护性停车，而风机电流增大的原因主要有以下三点。

1.3.1 风压过大

如果在叶片更换操作中对叶片的安装攻角过大，则很可能会造成系统的风压过高，风速不够。在这种情况下，电动机的功率会升高，电动机的电流也会增加。

1.3.2 风阻过大

如果有大型空飘物误入冷却塔，附着在冷却塔进气口的保护网上，或者冷却塔中进入了其他异物，则会导致冷却塔的物理变形和气流不畅，进而导致电动机功率和电流的增加。

1.3.3 漏电或短路

如果电动机和电路部分出现了故障，就可能会导致因系统短路或漏电而出现的电流增加现象，特别是由天气原因造成的线路老化故障，其造成的漏电故障是渐进性的。这种渐进性故障如果没有明显的打火点，那么排查起来就比较困难。

由于叶片安装的角度大、负荷大、电流大，因此要将叶片调整至合适的角度。其中，电流大也可能是电机自身的问题，所以要检查电机内部的轴承。

2 日常维护要素

2.1 润滑油采样分析

首先目测油样中是否有亮色金属粉末，如果有，则可能是齿面已磨损，然后检查减速箱内润滑油的闪点和含水量，并更换不合格油样的润滑油。该过程可以直接解决齿箱温度增加和齿轮过度磨损的问题。

2.2 风机激光找正

由于电机与减速箱连接轴较长，长时间运行易造成对中偏差，因此要在大部分风机停运的状态下，逐台切换进行找正，消除偏差。对于异常震动的风机，则需要及时进行激光找正，防止不锈钢轴塑性变化的进一步发展。

2.3 输入轴骨架油封检查

减速箱为油浴式密封，在输入轴骨架密封唇口发生磨损后，要将与输入轴的过盈配合变为间隙配合。在实际操作中，一方面要改进骨架油封材质，另一方面要在输入轴加装氮化套。

2.4 减速箱齿轮齿面检查

在装置水温条件允许的情况下，逐台打开减速箱检查孔，盘车检查减速箱内部齿轮齿面的情况，如果有明显碎齿的齿轮，则要及时更换。必要的时候，还要对减速箱进行拆检和拆修。

3 结束语

在冷却塔维护过程中，只要按章作业，逐项排查，并根据预先排定的维修手册进行相应的维修，就可以使其日常维护和修理工作得到较圆满的解决。在日常的冷却塔维护中，要及时发现新的隐患，并及时修理，以降低系统的维护成本。

参考文献

[1]中国机械工业企业联合会.GB 50275—2010 风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范[S].北京：计划出版社，2010.

[2]辛希孟.工业自动化控制从入门到精通[M].北京：电子工业出版社，2003.

〔编辑：王霞〕

1.2.2 润滑油污染变质

润滑油被水蒸气、其他油脂、铁屑和粉尘等污染和润滑油的碳化有可能会造成减速箱过热。另外，系统长期运行在过热环境中也可能会导致润滑油的加速碳化和变质。

1.2.3 系统安装问题

齿箱在维护过程中经常出现拆解重装的情况，这种情况很容易造成再次安装时出现安装配合不好的情况，进而导致各轴之间的轴心线不平行或不重合，出现轴心线交角。

由于润滑油管路的漏点和在输入轴骨架油封时发生的磨损漏油都会使减速箱内的油位过低，进而造成润滑不足，因此在检查润滑油管路时，要及时发现漏点并处理；丁腈橡胶材质的骨架油封的唇口容易发生磨损，进而造成输入轴密封不良，因此应更换输入轴骨架油封。

1.3 风机电流过大

风机电流过大也会造成系统的保护性停车，而风机电流增大的原因主要有以下三点。

1.3.1 风压过大

如果在叶片更换操作中对叶片的安装攻角过大，则很可能会造成系统的风压过高，风速不够。在这种情况下，电动机的功率会升高，电动机的电流也会增加。

1.3.2 风阻过大

如果有大型空飘物误入冷却塔，附着在冷却塔进气口的保护网上，或者冷却塔中进入了其他异物，则会导致冷却塔的物理变形和气流不畅，进而导致电动机功率和电流的增加。

1.3.3 漏电或短路

如果电动机和电路部分出现了故障，就可能会导致因系统短路或漏电而出现的电流增加现象，特别是由天气原因造成的线路老化故障，其造成的漏电故障是渐进性的。这种渐进性故障如果没有明显的打火点，那么排查起来就比较困难。

由于叶片安装的角度大、负荷大、电流大，因此要将叶片调整至合适的角度。其中，电流大也可能是电机自身的问题，所以要检查电机内部的轴承。

2 日常维护要素

2.1 润滑油采样分析

首先目测油样中是否有亮色金属粉末，如果有，则可能是齿面已磨损，然后检查减速箱内润滑油的闪点和含水量，并更换不合格油样的润滑油。该过程可以直接解决齿箱温度增加和齿轮过度磨损的问题。

2.2 风机激光找正

由于电机与减速箱连接轴较长，长时间运行易造成对中偏差，因此要在大部分风机停运的状态下，逐台切换进行找正，消除偏差。对于异常震动的风机，则需要及时进行激光找正，防止不锈钢轴塑性变化的进一步发展。

2.3 输入轴骨架油封检查

减速箱为油浴式密封，在输入轴骨架密封唇口发生磨损后，要将与输入轴的过盈配合变为间隙配合。在实际操作中，一方面要改进骨架油封材质，另一方面要在输入轴加装氮化套。

2.4 减速箱齿轮齿面检查

在装置水温条件允许的情况下，逐台打开减速箱检查孔，盘车检查减速箱内部齿轮齿面的情况，如果有明显碎齿的齿轮，则要及时更换。必要的时候，还要对减速箱进行拆检和拆修。

3 结束语

在冷却塔维护过程中，只要按章作业，逐项排查，并根据预先排定的维修手册进行相应的维修，就可以使其日常维护和修理工作得到较圆满的解决。在日常的冷却塔维护中，要及时发现新的隐患，并及时修理，以降低系统的维护成本。

参考文献

[1]中国机械工业企业联合会.GB 50275—2010 风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范[S].北京：计划出版社，2010.

[2]辛希孟.工业自动化控制从入门到精通[M].北京：电子工业出版社，2003.

〔编辑：王霞〕

1.2.2 润滑油污染变质

润滑油被水蒸气、其他油脂、铁屑和粉尘等污染和润滑油的碳化有可能会造成减速箱过热。另外，系统长期运行在过热环境中也可能会导致润滑油的加速碳化和变质。

1.2.3 系统安装问题

齿箱在维护过程中经常出现拆解重装的情况，这种情况很容易造成再次安装时出现安装配合不好的情况，进而导致各轴之间的轴心线不平行或不重合，出现轴心线交角。

由于润滑油管路的漏点和在输入轴骨架油封时发生的磨损漏油都会使减速箱内的油位过低，进而造成润滑不足，因此在检查润滑油管路时，要及时发现漏点并处理；丁腈橡胶材质的骨架油封的唇口容易发生磨损，进而造成输入轴密封不良，因此应更换输入轴骨架油封。

1.3 风机电流过大

风机电流过大也会造成系统的保护性停车，而风机电流增大的原因主要有以下三点。

1.3.1 风压过大

如果在叶片更换操作中对叶片的安装攻角过大，则很可能会造成系统的风压过高，风速不够。在这种情况下，电动机的功率会升高，电动机的电流也会增加。

1.3.2 风阻过大

如果有大型空飘物误入冷却塔，附着在冷却塔进气口的保护网上，或者冷却塔中进入了其他异物，则会导致冷却塔的物理变形和气流不畅，进而导致电动机功率和电流的增加。

1.3.3 漏电或短路

如果电动机和电路部分出现了故障，就可能会导致因系统短路或漏电而出现的电流增加现象，特别是由天气原因造成的线路老化故障，其造成的漏电故障是渐进性的。这种渐进性故障如果没有明显的打火点，那么排查起来就比较困难。

由于叶片安装的角度大、负荷大、电流大，因此要将叶片调整至合适的角度。其中，电流大也可能是电机自身的问题，所以要检查电机内部的轴承。

2 日常维护要素

2.1 润滑油采样分析

首先目测油样中是否有亮色金属粉末，如果有，则可能是齿面已磨损，然后检查减速箱内润滑油的闪点和含水量，并更换不合格油样的润滑油。该过程可以直接解决齿箱温度增加和齿轮过度磨损的问题。

2.2 风机激光找正

由于电机与减速箱连接轴较长，长时间运行易造成对中偏差，因此要在大部分风机停运的状态下，逐台切换进行找正，消除偏差。对于异常震动的风机，则需要及时进行激光找正，防止不锈钢轴塑性变化的进一步发展。

2.3 输入轴骨架油封检查

减速箱为油浴式密封，在输入轴骨架密封唇口发生磨损后，要将与输入轴的过盈配合变为间隙配合。在实际操作中，一方面要改进骨架油封材质，另一方面要在输入轴加装氮化套。

2.4 减速箱齿轮齿面检查

在装置水温条件允许的情况下，逐台打开减速箱检查孔，盘车检查减速箱内部齿轮齿面的情况，如果有明显碎齿的齿轮，则要及时更换。必要的时候，还要对减速箱进行拆检和拆修。

3 结束语

在冷却塔维护过程中，只要按章作业，逐项排查，并根据预先排定的维修手册进行相应的维修，就可以使其日常维护和修理工作得到较圆满的解决。在日常的冷却塔维护中，要及时发现新的隐患，并及时修理，以降低系统的维护成本。

参考文献

[1]中国机械工业企业联合会.GB 50275—2010 风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范[S].北京：计划出版社，2010.

[2]辛希孟.工业自动化控制从入门到精通[M].北京：电子工业出版社，2003.

〔编辑：王霞〕