鐘帥帥1 龐樹紅1 王生龍1 楊志威2

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

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

1  冷卻水塔運行現狀

冷卻水塔（圖 1）運行時長與壓縮機運行時長大致同步，每年運行7000小時左右。統計某分公司2010年投產的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～50000小時的要求（廠家提供的運行時間為75000小時），冷卻水塔風機軸承故障頻次遠高于軸承出廠設計要求。

圖 1 冷卻水塔結構

2  風機軸承故障原因及對策

通過對風機軸承結構、安裝、現場維保等關鍵因素的分析，認為引起冷卻水塔風機軸承故障的原因主要包括六個方面，并提出對應性措施。

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

對策：嚴格按照維護說明書開展保養。風機每運行1000小時或每3個月應對風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）。當使用不同種類的潤滑脂時，軸承上原有的潤滑脂應徹底清除。

（2）風機皮帶松緊度調整不當。冷卻水塔風機是由三相異步電動機通過皮帶驅動，風機與電動機之間的皮帶松緊度通過電動機側位置進行拉桿調整。當皮帶調整過緊時會導致風機軸徑向拉力過大，運行時風機軸在軸承中偏心旋轉，長時間運行，風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，電動機底板上兩個調整螺栓露出的牙數應該相等；②皮帶的直線性檢查，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預調好的皮帶輪成一直線；③把一根直尺放置在兩個皮帶輪上，直尺和皮帶應該有四個接觸點，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，可在兩個皮帶輪間的皮帶上用一個手指施加適度壓力，不管什么型號的皮帶，中間的撓度應調整至約13 mm，此時皮帶松緊調整合適。皮帶張力應每月檢查一次。

（3）風機結構設計不合理，支撐結構單一。冷卻水塔風機均設計為垂直安裝，支撐軸承為90°橫向安裝（風機軸垂直上下），風機在自重作用下，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，導致軸承故障率會隨之上升。風機的支撐僅通過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或安裝傾斜時，就會因風葉受力不均衡發生晃動，在風機長時間運行過程中，軸承會因晃動過大而加速旋轉磨損。

對策：對風機的支撐結構進行加固，在原來單根圓鋼的基礎上再增加一根圓鋼對風機進行支撐，與原有的圓鋼形成十字形支撐機構，進一步保證風機的穩固，提高風機運行的穩定性，減少軸承磨損。

（4）風機運行無保護功能。站場冷卻水塔風機運行狀態僅為電動機的接觸器吸合信號狀態，再無其他保護裝置，風機運行中如發生振動等異常現象時，由于無監控界面信號，只能通過運行人員現場查看發現。只要電動機在運轉（接觸器在吸合狀態），即使現場發生風機皮帶斷裂或振動過大等異常情況，在監控界面上風機的運行狀態也不會發生變化，運行人員誤認為風機運行正常，這就使得風機及風機軸承故障不能及時被發現。

對策：增加運行保護功能。在每臺風機支撐座上增加振動開關，并與驅動電機控制回路連鎖。當風機在運行中振動過大時振動開關動作，同時連鎖電機控制回路停止電機運行。這樣風機運行異常在初期就能被發現，提醒場站人員對振動異常進行排查處理，避免風機軸承被損壞。

（5）程序設計存在不足。冷卻水塔運行有手動和自動兩種運行模式，實際運行中，一般為自動模式，即在機組運行期間處于循環水溫度控制模式。當達到溫度設定高限，給第一臺冷卻塔啟動信號，一定時間后仍高于高限值，再給第二臺冷卻塔啟動信號，如此重復，直到全部冷卻水塔運行。達到溫度設定低限時，逆序停冷卻水塔。因冷卻水塔風機無運行時數記錄，會存在運行的風機一直在運行、停止的風機一直在停止的情況，無錯時均衡運行程序，長年累月風機軸承磨損情況不一致，加速了運行時間長的風機軸承的磨損。

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

（6）更換風機軸承安裝不到位。在對故障風機軸承進行更換時，由于現場安裝作業環境和操作人員的技術水平存在差異，可能發生以下情況：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重要。若未能有效去除雜質，可能導致軸承在運行過程中產生異常噪音、振動或早期失效；④軸承的預緊力直接影響其運行穩定性和壽命。預緊力過大或過小都可能導致軸承性能下降或故障頻發；⑤在安裝過程中，操作人員的疏忽或失誤是導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措施等。

對策：加強對維檢修技術人員的培訓，通過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，使維檢修工作專業化、流程化、標準化，提高維檢修質量，延長風機軸承的使用壽命。

3  結語

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

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械壓縮機管理工作。聯系方式：18220112772，18220112772@139.com。