鐘帥帥1 龐樹(shù)紅1 王生龍1 楊志威2

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

冷卻水塔作為長(cháng)輸管道電驅壓縮機站場(chǎng)的重要設備，其作用是冷卻變頻器、壓縮機驅動(dòng)電機等核心設備。冷卻水塔故障會(huì )直接影響變頻器、同步電機等設備的正常工作，嚴重時(shí)可能導致壓縮機停機。隨著(zhù)運行年限的增長(cháng)，冷卻水塔風(fēng)機軸承故障頻發(fā)，影響冷卻水塔的正常運行，必須采取有效措施及時(shí)消除風(fēng)機軸承故障隱患，以確保電驅壓縮機站場(chǎng)的生產(chǎn)運行平穩。

1  冷卻水塔運行現狀

冷卻水塔（圖 1）運行時(shí)長(cháng)與壓縮機運行時(shí)長(cháng)大致同步，每年運行7000小時(shí)左右。統計某分公司2010年投產(chǎn)的3座電驅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)機軸承故障次數分別為9次、8次和7次， 近2年每臺冷卻水塔的風(fēng)機軸承要更換一次。按照一般軸承使用壽命為2年～3年或運行2500小時(shí)～50000小時(shí)的要求（廠(chǎng)家提供的運行時(shí)間為75000小時(shí)），冷卻水塔風(fēng)機軸承故障頻次遠高于軸承出廠(chǎng)設計要求。

圖 1 冷卻水塔結構

2  風(fēng)機軸承故障原因及對策

通過(guò)對風(fēng)機軸承結構、安裝、現場(chǎng)維保等關(guān)鍵因素的分析，認為引起冷卻水塔風(fēng)機軸承故障的原因主要包括六個(gè)方面，并提出對應性措施。

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

對策：嚴格按照維護說(shuō)明書(shū)開(kāi)展保養。風(fēng)機每運行1000小時(shí)或每3個(gè)月應對風(fēng)機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)應緩慢平穩，以免損壞軸承密封，注脂量應依據軸承尺寸大小確定，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）。當使用不同種類(lèi)的潤滑脂時(shí)，軸承上原有的潤滑脂應徹底清除。

（2）風(fēng)機皮帶松緊度調整不當。冷卻水塔風(fēng)機是由三相異步電動(dòng)機通過(guò)皮帶驅動(dòng)，風(fēng)機與電動(dòng)機之間的皮帶松緊度通過(guò)電動(dòng)機側位置進(jìn)行拉桿調整。當皮帶調整過(guò)緊時(shí)會(huì )導致風(fēng)機軸徑向拉力過(guò)大，運行時(shí)風(fēng)機軸在軸承中偏心旋轉，長(cháng)時(shí)間運行，風(fēng)機軸承受力不均最終導致滾珠磨損嚴重，造成軸承損壞。

對策：調整合適的皮帶輪位置及皮帶松緊度。①當皮帶輪和皮帶調整恰當時(shí)，電動(dòng)機底板上兩個(gè)調整螺栓露出的牙數應該相等；②皮帶的直線(xiàn)性檢查，測量馬達底板到“J”形螺栓安裝角的距離相等，這樣應能保證已在工廠(chǎng)預調好的皮帶輪成一直線(xiàn)；③把一根直尺放置在兩個(gè)皮帶輪上，直尺和皮帶應該有四個(gè)接觸點(diǎn)，如需要，則調整皮帶輪的位置；④對皮帶松緊度的調整：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，中間的撓度應調整至約13 mm，此時(shí)皮帶松緊調整合適。皮帶張力應每月檢查一次。

（3）風(fēng)機結構設計不合理，支撐結構單一。冷卻水塔風(fēng)機均設計為垂直安裝，支撐軸承為90°橫向安裝（風(fēng)機軸垂直上下），風(fēng)機在自重作用下，使支撐軸承不僅起旋轉固定作用，還需承受向下的軸向重力，導致軸承故障率會(huì )隨之上升。風(fēng)機的支撐僅通過(guò)冷卻塔內一根圓鋼支撐，相對運行穩固性較差。當運行中有螺絲輕微松動(dòng)或安裝傾斜時(shí)，就會(huì )因風(fēng)葉受力不均衡發(fā)生晃動(dòng)，在風(fēng)機長(cháng)時(shí)間運行過(guò)程中，軸承會(huì )因晃動(dòng)過(guò)大而加速旋轉磨損。

對策：對風(fēng)機的支撐結構進(jìn)行加固，在原來(lái)單根圓鋼的基礎上再增加一根圓鋼對風(fēng)機進(jìn)行支撐，與原有的圓鋼形成十字形支撐機構，進(jìn)一步保證風(fēng)機的穩固，提高風(fēng)機運行的穩定性，減少軸承磨損。

（4）風(fēng)機運行無(wú)保護功能。站場(chǎng)冷卻水塔風(fēng)機運行狀態(tài)僅為電動(dòng)機的接觸器吸合信號狀態(tài)，再無(wú)其他保護裝置，風(fēng)機運行中如發(fā)生振動(dòng)等異�，F象時(shí)，由于無(wú)監控界面信號，只能通過(guò)運行人員現場(chǎng)查看發(fā)現。只要電動(dòng)機在運轉（接觸器在吸合狀態(tài)），即使現場(chǎng)發(fā)生風(fēng)機皮帶斷裂或振動(dòng)過(guò)大等異常情況，在監控界面上風(fēng)機的運行狀態(tài)也不會(huì )發(fā)生變化，運行人員誤認為風(fēng)機運行正常，這就使得風(fēng)機及風(fēng)機軸承故障不能及時(shí)被發(fā)現。

對策：增加運行保護功能。在每臺風(fēng)機支撐座上增加振動(dòng)開(kāi)關(guān)，并與驅動(dòng)電機控制回路連鎖。當風(fēng)機在運行中振動(dòng)過(guò)大時(shí)振動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)連鎖電機控制回路停止電機運行。這樣風(fēng)機運行異常在初期就能被發(fā)現，提醒場(chǎng)站人員對振動(dòng)異常進(jìn)行排查處理，避免風(fēng)機軸承被損壞。

（5）程序設計存在不足。冷卻水塔運行有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運行模式，實(shí)際運行中，一般為自動(dòng)模式，即在機組運行期間處于循環(huán)水溫度控制模式。當達到溫度設定高限，給第一臺冷卻塔啟動(dòng)信號，一定時(shí)間后仍高于高限值，再給第二臺冷卻塔啟動(dòng)信號，如此重復，直到全部冷卻水塔運行。達到溫度設定低限時(shí)，逆序停冷卻水塔。因冷卻水塔風(fēng)機無(wú)運行時(shí)數記錄，會(huì )存在運行的風(fēng)機一直在運行、停止的風(fēng)機一直在停止的情況，無(wú)錯時(shí)均衡運行程序，長(cháng)年累月風(fēng)機軸承磨損情況不一致，加速了運行時(shí)間長(cháng)的風(fēng)機軸承的磨損。

對策：優(yōu)化冷卻水塔運行程序，在程序中增加每臺風(fēng)機運行時(shí)間記錄（可簡(jiǎn)單采用電機接觸器吸合狀態(tài)累計計時(shí)器，不用單獨增加計時(shí)設備），并增加風(fēng)機錯時(shí)運行邏輯，力爭每臺風(fēng)機運行時(shí)間相當，使保養周期更加規范化，維檢人員可以根據風(fēng)機運行時(shí)數按期開(kāi)展注脂等保養工作。

（6）更換風(fēng)機軸承安裝不到位。在對故障風(fēng)機軸承進(jìn)行更換時(shí)，由于現場(chǎng)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致軸承受到異常載荷，引發(fā)軸承損傷或過(guò)早磨損；②若未遵循正確的軸承安裝順序或采用不當的安裝方法，導致軸承定位不準確或軸承預緊力不達標；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)，可能導致軸承在運行過(guò)程中產(chǎn)生異常噪音、振動(dòng)或早期失效；④軸承的預緊力直接影響其運行穩定性和壽命。預緊力過(guò)大或過(guò)小都可能導致軸承性能下降或故障頻發(fā)；⑤在安裝過(guò)程中，操作人員的疏忽或失誤是導致軸承安裝失敗的常見(jiàn)原因，例如，敲擊軸承、使用不均勻的力矩或忽視軸承保護措施等。

對策：加強對維檢修技術(shù)人員的培訓，通過(guò)制定標準化操作流程、規范工器具使用、選擇合適的安裝操作平臺，使維檢修工作專(zhuān)業(yè)化、流程化、標準化，提高維檢修質(zhì)量，延長(cháng)風(fēng)機軸承的使用壽命。

3  結語(yǔ)

冷卻水塔作為電驅壓縮機站場(chǎng)的關(guān)鍵設備，其可靠性直接影響壓縮機組的穩定運行。造成冷卻水塔風(fēng)機軸承故障的主要原因包括軸承潤滑不足、風(fēng)機皮帶松緊度調整不當、風(fēng)機結構設計不合理、支撐結構單一、風(fēng)機運行無(wú)保護功能、程序設計存在不足和更換風(fēng)機軸承安裝不到位六個(gè)方面，可以通過(guò)改進(jìn)設備結構、優(yōu)化邏輯控制、加強遠程監控、提高維保質(zhì)量等措施減少風(fēng)機軸承故障的發(fā)生概率，提高冷卻水塔風(fēng)機運行的可靠性。

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