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冷却塔风机故障分析与处理

2017-02-10 08:35:41      点击:

一、故障情况

2013年7月24日00:20分左右,水泵操作人员在值班室听到从冷却塔处传来两声巨响,马上到就地查看,发现控制柜上显示风机电流(50A)比平时低 (正常运行时电流为58A左右),怀疑风机出了问题,马上到冷却塔顶部检查,发现风机已经停运,但电动机仍然在转动,操作人员立即到控制柜旁停运2#风机,并通知配电室切断电动机电源。检修人员赶到现场后对故障现场进行仔细检查,发现风机的一个叶片从近根部断裂,落在风机北侧25m外的地上,断裂处的横断面薄厚不均匀,腐蚀程度不一样,其它5个叶片不同程度的发生弯曲并严重变形,传动轴与电动机及风机联轴器铝合金外罩碎裂,联接联轴器的链条断裂脱落,减速器加油管从近减速器根部断裂,减速器中的油全部流入大水池中,在风筒四周布满划痕,部分地方被划穿。


二、故障原因分析

该风机从2004年投产运行到现在,已经将近9年时间,在运行过程中每隔半年左右,就要停机检查联轴器的润滑及链条的磨损情况,视磨损情况更换链条及润滑脂,半年前曾停机检查过该风机运行情况,虽然有腐蚀,但各重要部件均运行良好,而且最近点检也未发现异常振动和噪音,转动比较平稳。由于碳钢在潮湿的环境中腐蚀比较快,而且循环水中加有处理剂,在风机运行的过程中,处理剂随水汽被带到叶片的联接管上,加剧了联接管的腐蚀速度。通过观察故障叶片连接管的横断面发现,腐蚀程度不均匀,薄的地方只有不到2mm,强度大大降低,在风机运行过程中叶片受到强大离心力作用,腐蚀较严重的位置承受不住离心力的作用而首先被撕裂,随着风机的运转,裂口逐渐扩大,造成叶片端部与风筒接触而产生碰撞,在碰撞过程中加快了裂口的断裂速度,叶片端部下坠,碰到传动轴,在巨大撞击力的作用下,再次飞起来打到其他五个叶片上,使其他五个叶片产生不同程度变形,同时在离心力及惯性作用下飞出,此时风机仍然在运转,在这种情况下,轮毂的平衡受到严重破坏,减速器振动急剧增大,底座振动加大,最终导致减速器联轴器联接链条损坏,传动轴与减速器脱开,减速器停运,而此时电动机仍然在运转,由于负荷减小导致电流下降。


三、故障处理

1.第一次处理:整体更换风机

由于风机减速器和电动机上的联轴节、链条、轮毂、叶片损坏比较严重,传动轴存在变形的可能,均需要更换,减速器油管从根部断裂,如果修复需要的时间比较长,那样将会对生产造成更大的影响,为了将影响降低到最小,决定整体更换一台备用风机。备用风机外形设计采用了目前最先进的翼形,气动性能好。叶片由高强度玻璃钢模压制而成,具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。于是一边拆卸损坏的风机,一边按照安装技术要求组装好新风机,并按照风机出厂时的记号调整好风叶角度,倾斜角度在8°左右。在将旧风机吊下后,发现减速器底座锈蚀比较严重,两块垫铁厚薄不均匀,已经不能再用,又重新加工了两块垫铁。将垫铁放到底座上检查水平度,发现底座东南侧较低,再次加工垫铁找平,将风机整体吊到底座上,然后找正电动机和减速器,在全部安装工作完成后加上润滑油开车试车。


试车情况:启动后发现风机转速非常慢,因为电动机还是原来的电动机,根据电动机转速和减速器变速比(变速比为8.9)计算出风机的转速为111r/min,而设计转速为165 r/min,大概慢1/3,而且运行电流为50A,也比更换前正常运行时小 (更换前为58A左右),循环水出塔温度为33.7℃,高于停车前的31℃,而循环水设计的出塔温度为32℃,这样的转速的产生的风量根本不能满足生产的需要。


经过并查看风机说明书,得知该风机应配备四级电动机,电动机转速为1 470r/min,根据速比计算,正好符合减速器设计转速165 r/min,现在使用的电动机是六级电动机,电动机转速为989 r/min。


针对这种情况分析有三种处理方法可能能够解决问题:一种是更换电动机,另一种是更换减速器,第三种是调整叶片的角度,加大倾斜角,以达到增大风量的目地。根据实际情况,如果更换电动机,电动机底座部分需要重新加工,需要时间较长,更换减速器最能彻底解决问题,但是相当于一次重新安装,需要时间会更长,而调整叶片角度比较方便,而且用时较短,不会给生产造成太大的影响,决定调整叶片角度。


2.第二次处理:调整风叶角度

将风机停下来,把叶片倾斜角度调整到15℃,在将叶片角度调整完成后再次启动试车,启动后风机运行电流为61A,风机电动机底座垂直振动2.3mm/s,电动机水平2.4 mm/s,垂直1.7 mm/s,运行稳定后,循环水出塔温度为33.0℃,依然没有达到设计的温度。


3.第三次处理:更换经过修复的减速器 

为彻底解决问题,决定更换一台原来已经修复好的旧减速器,又将新的风机整体吊下来,将轮毂连同风叶一起拆卸下来,由于这台减速器转速较快,又将风叶角度调整到12°,装到修复好的减速器上,再将风机整体装到风机底座上,找正电动机和减速器,回装后启动试车,风机运行3h后,循环水出塔温度为31.5℃,达到设计要求,能够满足生产需要,但此时各个测振点的振动值均比较高,再次进行了处理。