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管道研究

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電驅壓縮機冷卻水塔風(fēng)機軸承故障原因與對策

來(lái)源:《管道保護》2024年第3期 作者:鐘帥帥 龐樹(shù)紅 王生龍 楊志威 時(shí)間:2024-5-31 閱讀:

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。


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。

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