化工装置循环水冷却塔的风机故障及预防措施

防措施

摘要：化工装置循环水冷却塔风机几大重要组成部件的故障均会造成设备损坏无法正常运行。只有对发生故障的原因认真剖析和总结，有针对性地制定出设备维护和管理方面的防范措施以及出现问题时高效对症处理，才能实现风机安全、稳定、低耗运行。文章对风机常见故障原因进行分析，有针对性的采取措施进行预防。

关键词：化工装置；循环水；冷却塔的风机；故障预防 1化工循环水冷却塔风机结构形式

我公司有五座循环冷却水装置，均采用的是开放式的抽风式冷却塔。通过风机强制对流抽风，空气在与循环水回水喷头喷出的水雾逆向接触时，实现降低水温的目的。

循环水风机主要组成结构如图1所示，分别为：风筒、风机叶片、减速机、传动轴、电动机、以及各自的支撑结构和建筑。

图1 循环水冷却塔风机结构示意图

设备安装结构如下：电机安装在风筒外边的电机基础上，通过传动轴与处在风筒正位置的减速机连接，传动轴采用的是轻质碳纤维材料，既减轻重量又保证了刚性。减速机内部采用圆锥齿轮和圆柱斜齿轮咬合传动，将水平转动方向转变为垂直转动方向，风机叶片安装在减速机上，组合后安装在风筒正基础

上。风机叶片安装在转动轴上有一定的角度，来调整风机叶片受力及风量大小，也决定了风机叶片承受荷载能力，一半倾斜角度固定不变。

2循环水冷却塔风机的故障原因 2.1减速机故障分析 2.1.1检修组装精度不够

减速机结构看似简单，但在检修过程中更换齿轮最关键的就是齿轮间隙的调整，如果间隙调整不达标，组装精度不够，联轴器找正对中不合格，亦或是减速机发生较大故障后，减速机本体受到损伤，检修只对齿轮进行更换，减速机本体不更换，虽然齿轮更换了但是仍然达不到应有的组装精度，不能很好地咬合，造成设备振动异响严重，不能稳定长周期运行，容易导致轴承温度和振动偏高。为此，在化工企业减速机检修作业时，要安排有资质和有经验的维修工进行检修，以确保检修质量。

2.1.2减速机地脚螺栓松动或断裂

长时间的运转和轻微振动会造成减速机地脚螺栓松动，加上设备连续运转未能及时发现，造成螺栓完全松开，减速机失去固定作用，振动随之更加严重，有时会造成地脚螺栓断裂现象，致使风机运行声音和振动异常增大，无法正常运行。而且检修恢复困难，必须拆除预埋在减速机基础的混凝土，重新预埋地脚螺栓，时间较长至少得2—3天，尤其是高温夏季，对循环水温度及整个工艺温度指标调整影响较大。

2.1.3减速机和电机基础沉降偏差

此类循环水风机安装位置是：风机电机基础安装在循环水顶层基础上，减速机安装在风筒混凝土框架上，正常设备找平和对中后，减速机、传动轴和电机轴承处于一条水平线上维持稳定运转，但是由于两边基础沉降系数不一致，造成电机和减速机水平高度出现偏差，减速机和电机与传动轴的联轴器处，两处螺栓连接均出现不同心张力，运转振动增大，时间长了造成联轴器歪斜，间隙不均，受力张开，甚至螺栓孔掰裂，风机故障停运，简单找正不能解决问题，我们遇到

过一起风机减速机下沉过大，找正垫铁需要增加约5cm，垫铁后地脚螺栓不够长度，最终将所有地脚螺栓重新预埋，故障得以排除。

2.2传动轴故障分析

2.2.1传动轴本体上结垢转动不同心

循环水风机传动轴处于风筒内部的部分，长期处在潮湿和湿热环境下，在轴穿过风筒的环隙处，由于外界空气进入风筒，夹杂着灰尘等物资，容易在环隙内部轴本体上结成坚硬的垢，而且结垢不规则不同心，运转起来的传动轴出现晃动增大，振动增加。长时间会造成联轴器螺栓松动，法兰口开裂，传动轴发生故障。

2.2.2传动轴老化弯曲开裂破损

首先传动轴跨度较大长达4m多，另外，碳纤维材质的传动轴在长时间服役运行期间，会出现风化和疲劳衰老，老化后刚性下降。传动轴在转动离心力作用下出现轴弯曲，动平衡劣化。同时，转动轴最容易发生故障的部位是轴两端的法兰配合面和螺栓孔，极易出现螺栓松动，螺栓孔越套越大，连接面受力劣化，无法正常连接，造成不对中，动平衡失衡，造成设备故障。

3针对易发故障采取的预防措施 3.1加强设备巡检及时发现异常

由于风机处于循环水顶部，极易出现操作人员巡检不到或者偷懒不巡检等现象，造成不能按时、按频次进行巡检，发现问题滞后；要加强风机巡检，至少每4小时巡检一次，综合对风机和电机运行声音进行判别，对电机前后轴振动进行检测，对油杯液位，风机运行电流等进行全面检查，以判断运行设备的状态，发现问题要立即倒机或者短停风机进行详细检查确认，防止故障扩大造成设备损坏，减少损失。

3.2定期进行轮换倒机全面检查维护

除了巡检外，即使设备运行正常，也要定期轮换倒机进行全面检查维护。冬季气温低风机运转率低，至少每2个月倒换一次。夏季气温高风机运转率高，至

少每月倒换一次，对停下来的风机进行全面检查。检查内容包括：风机风筒、叶片、传动轴有无缺陷，电机联轴器、减速机和电机的地脚螺栓有无松动，轴承对中是否在指标之内，以及在设备运转中无法检查的内容进行全面的检查，发现问题及时处理。

3.3加强设备润滑和润滑油的管理

一方面加强润滑油品的管理，定期（夏季每1个月，冬季每2个月）对风机减速机内部油品进行取样分析，对乳化或者变质的油品及时进行更换，确保润滑效果。对长期运行的风机每两年要更换一次油品。另一方面，加强设备润滑巡检，在每次岗位巡检的时候，必须确保油杯油位处于正常液位1/3-2/3处，同时不能有漏油现象，发现泄漏或者油位低，要及时处理，避免因缺油造成的减速机损坏而引发的风机故障。

3.4将风机电机进行技改，成为变频调节

在气温变化大的情况下，会频繁进行水温调整，势必会造成风机频繁启停的操作，工频启动电机启动一刹那对联轴器、传动轴甚至减速机和叶片都会形成较大冲击力。造成了设备短时间应力过大或者扭转疲劳，导致损坏。技改成为变频调节后，在水温调整时候可以通过变频控制转速，从而准确及时地调整水温，令操作更加高效，同时节省电量；启动时候减少对设备的冲击，延长设备使用寿命。

3.5在线监测设备的功能发挥

通过风机重要数据的在线监控，弥补现场巡检不能及时发现的问题，将风机电机电流、电机温度、减速机油温、风机振动等需要重点监控的数据，安装远程传输，实现DCS画面上的在线监测，通过控制室实时监控，及时发现变化趋势和异常情况，并进行预测和判断，避免事故的发生。

3.6遇到问题进行改造

保持原冷却塔结构基本不变，只拆除电机，保留传动轴和减速机，保留风机及配套轮毂，水轮机安装在塔顶原电动机基础位置。

冷却塔的进水管经过改装后连接到水轮机的进水管。循环回水经过水轮机并对其做功后从水轮机出水管引出。出水管连接到原冷却塔的进水管上。确保循环水正常通往配水系统进行雾化冷却。

增加旁通管、旁通阀，在因特殊情况而开停风机时。冷却塔仍能正常使用，旁通调节阀采用手动阀。并设置操作平台。

为了保证改造后水轮机运行更平稳。减小热胀冷缩对设备的影响。在水轮机进水端和出水端安装伸缩节。

为更好的监测水轮机运行状态。在水轮机进水端和出水端都要安装压力表。并将水轮机振动、油温、转速信号引至现有循环水DCS系统。

结语

对化工装置而言循环冷却水至关重要，它直接关系到工艺指标的控制和设备的安全稳定运行，尤其在高温度夏期间，更是化工装置安全稳定、满负荷运行的根本保障，对于连续运行的生产装置更是如此，如果突发故障进行检修更会对系统产量消耗及设备安全造成较大影响。需要制定的科学点检及定期维护方案，可以及时发现隐患、消除隐患，避免隐患发展成为故障，甚至造成事故，有效保障了装置的稳定运行。

参考文献：

[2]胡谷庆。循环水冷却塔风机故障原因及改造探讨[J].设备管理与维修，2019：108-109.

[2]邱应杰。化工装置循环水冷却塔的风机故障及预防措施[J].化工管理，2020（19）：139-141.