鐘帥帥1 龐樹紅1 王生龍1 楊志威2

1.國家管網(wǎng)集團(tuán)西北公司甘陜輸氣分公司； 2.國家管網(wǎng)集團(tuán)華中分公司武漢輸氣分公司

冷卻水塔作為長輸管道電驅(qū)壓縮機(jī)站場的重要設(shè)備，其作用是冷卻變頻器、壓縮機(jī)驅(qū)動電機(jī)等核心設(shè)備。冷卻水塔故障會直接影響變頻器、同步電機(jī)等設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)。隨著運(yùn)行年限的增長，冷卻水塔風(fēng)機(jī)軸承故障頻發(fā)，影響冷卻水塔的正常運(yùn)行，必須采取有效措施及時(shí)消除風(fēng)機(jī)軸承故障隱患，以確保電驅(qū)壓縮機(jī)站場的生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。

1  冷卻水塔運(yùn)行現(xiàn)狀

冷卻水塔（圖 1）運(yùn)行時(shí)長與壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)長大致同步，每年運(yùn)行7000小時(shí)左右。統(tǒng)計(jì)某分公司2010年投產(chǎn)的3座電驅(qū)壓氣站的冷卻水塔故障，2022年至2023年3座壓氣站的冷卻水塔風(fēng)機(jī)軸承故障次數(shù)分別為9次、8次和7次， 近2年每臺冷卻水塔的風(fēng)機(jī)軸承要更換一次。按照一般軸承使用壽命為2年～3年或運(yùn)行2500小時(shí)～50000小時(shí)的要求（廠家提供的運(yùn)行時(shí)間為75000小時(shí)），冷卻水塔風(fēng)機(jī)軸承故障頻次遠(yuǎn)高于軸承出廠設(shè)計(jì)要求。

圖 1 冷卻水塔結(jié)構(gòu)

2  風(fēng)機(jī)軸承故障原因及對策

通過對風(fēng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)、安裝、現(xiàn)場維保等關(guān)鍵因素的分析，認(rèn)為引起冷卻水塔風(fēng)機(jī)軸承故障的原因主要包括六個(gè)方面，并提出對應(yīng)性措施。

（1）軸承潤滑不足。單臺冷卻水塔風(fēng)機(jī)有上下2個(gè)軸承，由于風(fēng)機(jī)底部是冷卻水塔噴淋池對內(nèi)循環(huán)水盤管冷卻的空間，不可避免地產(chǎn)生水蒸氣。風(fēng)機(jī)軸承始終在水蒸氣環(huán)境中運(yùn)行，水蒸氣將進(jìn)入風(fēng)機(jī)軸承，加速軸承內(nèi)部潤滑脂的乳化、變質(zhì)、結(jié)垢。同時(shí)由于維保人員技術(shù)差異，存在軸承注脂量不足現(xiàn)象，這就導(dǎo)致長期運(yùn)行的風(fēng)機(jī)軸承因潤滑脂變質(zhì)或潤滑脂不足，造成軸承磨損。

對策：嚴(yán)格按照維護(hù)說明書開展保養(yǎng)。風(fēng)機(jī)每運(yùn)行1000小時(shí)或每3個(gè)月應(yīng)對風(fēng)機(jī)軸的滾珠軸承注加潤滑油脂，且需要使用具有防水、緩腐蝕等功效的潤滑脂，推薦使用Mobil-SHC-32、Chevron-SR1、Shell-Alvania#3等潤滑脂。對軸承注潤滑脂時(shí)應(yīng)緩慢平穩(wěn)，以免損壞軸承密封，注脂量應(yīng)依據(jù)軸承尺寸大小確定，注脂量G＝0.005×D×B（G為注脂量，g；D為軸承外徑，mm；B為軸承寬度，mm）。當(dāng)使用不同種類的潤滑脂時(shí)，軸承上原有的潤滑脂應(yīng)徹底清除。

（2）風(fēng)機(jī)皮帶松緊度調(diào)整不當(dāng)。冷卻水塔風(fēng)機(jī)是由三相異步電動機(jī)通過皮帶驅(qū)動，風(fēng)機(jī)與電動機(jī)之間的皮帶松緊度通過電動機(jī)側(cè)位置進(jìn)行拉桿調(diào)整。當(dāng)皮帶調(diào)整過緊時(shí)會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)軸徑向拉力過大，運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)軸在軸承中偏心旋轉(zhuǎn)，長時(shí)間運(yùn)行，風(fēng)機(jī)軸承受力不均最終導(dǎo)致滾珠磨損嚴(yán)重，造成軸承損壞。

對策：調(diào)整合適的皮帶輪位置及皮帶松緊度。①當(dāng)皮帶輪和皮帶調(diào)整恰當(dāng)時(shí)，電動機(jī)底板上兩個(gè)調(diào)整螺栓露出的牙數(shù)應(yīng)該相等；②皮帶的直線性檢查，測量馬達(dá)底板到“J”形螺栓安裝角的距離相等，這樣應(yīng)能保證已在工廠預(yù)調(diào)好的皮帶輪成一直線；③把一根直尺放置在兩個(gè)皮帶輪上，直尺和皮帶應(yīng)該有四個(gè)接觸點(diǎn)，如需要，則調(diào)整皮帶輪的位置；④對皮帶松緊度的調(diào)整：檢查皮帶松緊度，可在兩個(gè)皮帶輪間的皮帶上用一個(gè)手指施加適度壓力，不管什么型號的皮帶，中間的撓度應(yīng)調(diào)整至約13 mm，此時(shí)皮帶松緊調(diào)整合適。皮帶張力應(yīng)每月檢查一次。

（3）風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，支撐結(jié)構(gòu)單一。冷卻水塔風(fēng)機(jī)均設(shè)計(jì)為垂直安裝，支撐軸承為90°橫向安裝（風(fēng)機(jī)軸垂直上下），風(fēng)機(jī)在自重作用下，使支撐軸承不僅起旋轉(zhuǎn)固定作用，還需承受向下的軸向重力，導(dǎo)致軸承故障率會隨之上升。風(fēng)機(jī)的支撐僅通過冷卻塔內(nèi)一根圓鋼支撐，相對運(yùn)行穩(wěn)固性較差。當(dāng)運(yùn)行中有螺絲輕微松動或安裝傾斜時(shí)，就會因風(fēng)葉受力不均衡發(fā)生晃動，在風(fēng)機(jī)長時(shí)間運(yùn)行過程中，軸承會因晃動過大而加速旋轉(zhuǎn)磨損。

對策：對風(fēng)機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，在原來單根圓鋼的基礎(chǔ)上再增加一根圓鋼對風(fēng)機(jī)進(jìn)行支撐，與原有的圓鋼形成十字形支撐機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步保證風(fēng)機(jī)的穩(wěn)固，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少軸承磨損。

（4）風(fēng)機(jī)運(yùn)行無保護(hù)功能。站場冷卻水塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)僅為電動機(jī)的接觸器吸合信號狀態(tài)，再無其他保護(hù)裝置，風(fēng)機(jī)運(yùn)行中如發(fā)生振動等異常現(xiàn)象時(shí)，由于無監(jiān)控界面信號，只能通過運(yùn)行人員現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)。只要電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)（接觸器在吸合狀態(tài)），即使現(xiàn)場發(fā)生風(fēng)機(jī)皮帶斷裂或振動過大等異常情況，在監(jiān)控界面上風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也不會發(fā)生變化，運(yùn)行人員誤認(rèn)為風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，這就使得風(fēng)機(jī)及風(fēng)機(jī)軸承故障不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。

對策：增加運(yùn)行保護(hù)功能。在每臺風(fēng)機(jī)支撐座上增加振動開關(guān)，并與驅(qū)動電機(jī)控制回路連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中振動過大時(shí)振動開關(guān)動作，同時(shí)連鎖電機(jī)控制回路停止電機(jī)運(yùn)行。這樣風(fēng)機(jī)運(yùn)行異常在初期就能被發(fā)現(xiàn)，提醒場站人員對振動異常進(jìn)行排查處理，避免風(fēng)機(jī)軸承被損壞。

（5）程序設(shè)計(jì)存在不足。冷卻水塔運(yùn)行有手動和自動兩種運(yùn)行模式，實(shí)際運(yùn)行中，一般為自動模式，即在機(jī)組運(yùn)行期間處于循環(huán)水溫度控制模式。當(dāng)達(dá)到溫度設(shè)定高限，給第一臺冷卻塔啟動信號，一定時(shí)間后仍高于高限值，再給第二臺冷卻塔啟動信號，如此重復(fù)，直到全部冷卻水塔運(yùn)行。達(dá)到溫度設(shè)定低限時(shí)，逆序停冷卻水塔。因冷卻水塔風(fēng)機(jī)無運(yùn)行時(shí)數(shù)記錄，會存在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)一直在運(yùn)行、停止的風(fēng)機(jī)一直在停止的情況，無錯(cuò)時(shí)均衡運(yùn)行程序，長年累月風(fēng)機(jī)軸承磨損情況不一致，加速了運(yùn)行時(shí)間長的風(fēng)機(jī)軸承的磨損。

對策：優(yōu)化冷卻水塔運(yùn)行程序，在程序中增加每臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間記錄（可簡單采用電機(jī)接觸器吸合狀態(tài)累計(jì)計(jì)時(shí)器，不用單獨(dú)增加計(jì)時(shí)設(shè)備），并增加風(fēng)機(jī)錯(cuò)時(shí)運(yùn)行邏輯，力爭每臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間相當(dāng)，使保養(yǎng)周期更加規(guī)范化，維檢人員可以根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)按期開展注脂等保養(yǎng)工作。

（6）更換風(fēng)機(jī)軸承安裝不到位。在對故障風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)行更換時(shí)，由于現(xiàn)場安裝作業(yè)環(huán)境和操作人員的技術(shù)水平存在差異，可能發(fā)生以下情況：①使用不符合要求的安裝工具導(dǎo)致軸承受到異常載荷，引發(fā)軸承損傷或過早磨損；②若未遵循正確的軸承安裝順序或采用不當(dāng)?shù)陌惭b方法，導(dǎo)致軸承定位不準(zhǔn)確或軸承預(yù)緊力不達(dá)標(biāo)；③在安裝前，軸承和軸承座的清潔度至關(guān)重要。若未能有效去除雜質(zhì)，可能導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常噪音、振動或早期失效；④軸承的預(yù)緊力直接影響其運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命。預(yù)緊力過大或過小都可能導(dǎo)致軸承性能下降或故障頻發(fā)；⑤在安裝過程中，操作人員的疏忽或失誤是導(dǎo)致軸承安裝失敗的常見原因，例如，敲擊軸承、使用不均勻的力矩或忽視軸承保護(hù)措施等。

對策：加強(qiáng)對維檢修技術(shù)人員的培訓(xùn)，通過制定標(biāo)準(zhǔn)化操作流程、規(guī)范工器具使用、選擇合適的安裝操作平臺，使維檢修工作專業(yè)化、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高維檢修質(zhì)量，延長風(fēng)機(jī)軸承的使用壽命。

3  結(jié)語

冷卻水塔作為電驅(qū)壓縮機(jī)站場的關(guān)鍵設(shè)備，其可靠性直接影響壓縮機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。造成冷卻水塔風(fēng)機(jī)軸承故障的主要原因包括軸承潤滑不足、風(fēng)機(jī)皮帶松緊度調(diào)整不當(dāng)、風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、支撐結(jié)構(gòu)單一、風(fēng)機(jī)運(yùn)行無保護(hù)功能、程序設(shè)計(jì)存在不足和更換風(fēng)機(jī)軸承安裝不到位六個(gè)方面，可以通過改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、優(yōu)化邏輯控制、加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、提高維保質(zhì)量等措施減少風(fēng)機(jī)軸承故障的發(fā)生概率，提高冷卻水塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。

作者簡介：鐘帥帥，1990年生，本科，助理工程師，主要從事長輸天然氣管道機(jī)械壓縮機(jī)管理工作。聯(lián)系方式：18220112772，18220112772@139.com。