顧翼
（中國石化上海石油化工股份有限公司化部，200540）
摘 要：對中國石化上海（hǎi）石（shí）油化工股份（fèn）有（yǒu）限（xiàn）公司化工部乙二醇裝置2#循環冷卻水係統（tǒng）冷卻塔軸流（liú）風機斷油故（gù）障進行了分析，找出了引發故障（zhàng）的直接和間接原因，針對故障情況進行了（le）檢修，采取了相應（yīng）的改進措施，為防止類（lèi）似故障的發生提供了參考。
關鍵詞：油管（guǎn）；孔蝕；齒輪；損傷；液（yè）位計；消磁
中國石化上海石油（yóu）化工股份有限公司化工部乙二醇裝（zhuāng）置2#循（xún）環冷卻（què）水係統是為換熱器提供循環冷卻用水的公用工程，於2007年正式（shì）投入運行。其工藝流（liú）程是由泵輸送的（de）冷（lěng）卻水經裝置換熱升溫後返回（huí）冷卻塔上部，通過布水係統噴頭均（jun1）勻噴灑布水後，緩慢地沿塔內填料波形（xíng）弧線下（xià）降（jiàng），與塔底上升的冷空氣逆流（liú）換熱實現冷卻，達到冷卻水循環利用的目的。冷卻塔頂部（bù）安（ān）裝（zhuāng）的軸流風機通（tōng）過拔風（fēng）增大塔內上升的冷空氣流量，達到增（zēng）強換熱的（de）效果。
2#循（xún）環冷卻（què）水係統冷卻塔配套安（ān）裝了SL98型軸流風機，軸流（liú）風機的維護按照國家標準GB50231-2009《機（jī）械設備安裝工（gōng）程（chéng）施工及驗（yàn）收通用規範》，每6個月做1次常規檢查，1年實施1次小檢修，3年進行1次大的維（wéi）護保養。
1 風機故障情況及原（yuán）因分析
2012年3月9日，SL98風機運行中發生過載故障跳停。跳停（tíng）前控製室可編程（chéng）邏輯控製器（PLC）顯示風機油位（wèi）正常，油溫無超（chāo）限報警信號，電機（jī）電流也無明顯波動；現場風機傳動軸完好無損，葉片與冷卻塔風筒無刮（guā）擦現象，風機減速箱周圍無大麵積漏油痕跡，但在距離減速箱600mm處油管底部查找出了直徑約5mm的（de）腐（fǔ）蝕孔；盤動風機葉片時發（fā）現有卡滯（zhì）現象，經檢查發現卡滯現象故障點在風（fēng）機減（jiǎn）速箱。
1.1減速箱故障情（qíng）況及原因分析（xī）
SL98型軸流風機減速箱（xiāng）采用二級齒輪變速，輸入軸末端裝的錐齒輪與中間軸上的弧齒輪通過（guò）齧合傳動實現一級減速，減速後的中間軸通過中間齒輪與（yǔ）輸出軸齒輪齧合實現二級減速（sù）。經過對減速箱內一、二（èr）級齒輪和齒輪齧合情（qíng）況的檢查，發現中間軸上（shàng）安裝的弧（hú）齒輪（lún）和中間齒輪齒麵均有損傷痕跡。
1.1.1弧齒輪損傷情況
SL98風機（jī）減速箱采用閉式齒輪傳動，弧齒輪的齧合以（yǐ）飛濺方（fāng）式潤滑。檢查發（fā）現，弧（hú）齒輪齒（chǐ）麵有疲勞層凹（āo）麻點（見圖1）。
圖1 弧齒輪損傷情況
弧齒輪的輪（lún）齒在靠（kào）近節線處齧合時由於相對滑動速度低，潤滑（huá）不良，形成油膜的（de）條件差，造（zào）成摩擦力偏大，所以在靠近節線的（de）齒根麵上易出現（xiàn）點蝕[1]。經觀察（chá）發現，弧齒輪齒麵麻點靠近齒根部位，與接觸應力下因疲勞而產生的（de）剝蝕點蝕現象相符，由於弧齒輪齧合時隻有一對齒，齧合時（shí）輪齒受力Z大，在潤滑不佳時弧齒輪齒麵更易出現麻點（diǎn）。
1.1.2中間齒（chǐ）輪（lún）損傷（shāng）情況
中間（jiān）齒輪的齧合傳動采用油浸潤滑方式。檢查發現，在中間齒輪左側（cè）第三齒麵有4處齒麵損傷（見圖2）。
圖2 中間齒輪損傷情況
齒（chǐ）輪（lún）在齧合傳動過程中，齒麵間由於壓力增大，瞬時溫度增高，當發生停止供油等（děng）事故造成潤滑效果差時，相齧合的兩齒麵會發（fā）生溫度升高導致膠合等情況，而兩齒（chǐ）麵又作相對（duì）滑動，因此膠（jiāo）合的齒麵容易被撕破[1]。中（zhōng）間齒輪齒麵上的損傷痕跡為凹坑狀，均處於齒麵齧合沿相對滑動方（fāng）向上。
1.1.3減速箱故（gù）障原因分析
拆檢減速箱後發現，齒輪輸入軸表（biǎo）麵因與油封幹磨造成的劃痕，以及軸承滾珠（zhū）因發熱發生粘結、變形的狀況（見圖（tú）3），都證明風機運行中減速箱潤滑油（yóu）發生了嚴重泄漏。由（yóu）此可以確定，造成齒輪損傷的主要原（yuán）因是（shì）減（jiǎn）速箱潤滑油的缺失。
圖3 輸入軸和軸承損傷情況
1.2風機（jī）油管泄漏情（qíng）況及原因
風機減（jiǎn）速箱內的油位通過減速箱底部的油管外接顯示在風（fēng）筒外液位計上。SL98風機油管材（cái）質采用了鍍鋅碳鋼管（guǎn）件，在距離減速箱600mm處的油管底部發現了直徑約（yuē）5mm的腐蝕孔，泄（xiè）漏的潤滑（huá）油落在風機下（xià）方的冷（lěng）卻塔（tǎ）收水層（céng）上，由於孔徑小，單位時間內泄漏油量不多，加上風筒內（nèi）大量的水汽衝刷，所以泄漏點下方收水器表麵未出現油（yóu）層堆積現（xiàn）象。
乙二醇循環水係統采用硼化溴溶液作為日（rì）常殺生劑使用，由於投加（jiā）了殺生（shēng）劑和風機拔風的作（zuò）用，使得冷卻塔風筒水汽（qì）中常含有溴離子。未采取防腐措（cuò）施的碳鋼在（zài）鹵（lǔ）素離子的作用下極易產生孔蝕現象，且孔蝕產（chǎn）生的孔大多數情（qíng）況下都比（bǐ）較小，通常被腐蝕（shí）產物或沉（chén）積物覆蓋，所以要發現（xiàn）蝕孔很困難[2]。夾帶溴離子的水汽在風機拔（bá）風作用下（xià）上升，附著在SL98風機基座外油管底部，使其表（biǎo）麵產生孔蝕，由（yóu）於腐蝕物的覆蓋，在風（fēng）機常規檢查中沒有引起重視，Z終導致了穿孔現象的發（fā）生。
1.3磁（cí）性液位計失效及原因分析
SL98風機油位（wèi）顯示采用（yòng）磁性液位（wèi）計形式。
液位計（jì）浮子（zǐ）隨（suí）減速箱（xiāng）油（yóu）位變動而上下移動，浮子內（nèi）永久磁鋼通過磁耦合作用驅動麵板上兩色翻柱翻轉，實現油位現場指示，並通過變送器將磁浮子移動產生的電阻信號變化轉換成4～20mA電流信號傳至控製室PLC上，實現遠傳（chuán）顯示。
故障發生（shēng）時現場磁翻板和控製室PLC的風機油位顯示與減速箱實際油位存在明顯偏差。用吸鐵石檢查（chá）磁翻板，翻柱翻轉正常（cháng），無卡阻現象，控製室PLC油位顯示隨（suí）翻柱變化反應靈敏，但（dàn）移去（qù）吸鐵石後磁翻板翻柱無法恢複原狀。
經調查後發現，SL98風機由（yóu）於減速箱散（sàn）熱狀況不佳，風機油溫在夏季經（jīng）常達到（dào）85℃以（yǐ）上，而現場磁性液位計在選型時忽視了溫度參（cān）數的（de）限製，標稱溫度（dù）僅為80℃，使磁浮子在實際使用過程中出現了消磁現象（xiàng）[3]。隨著時間的推移，剩磁量減（jiǎn）小（xiǎo），磁浮子（zǐ）剩磁在小於耦合臨界值後無法驅動翻柱翻轉，造成磁性液位計失效（xiào），磁（cí）翻板和PLC油位顯示出現了假液位，影響了操作工對風機油位的判斷，未能及時發現減（jiǎn）速箱漏油現（xiàn）象。
1.4油溫報（bào）警設置不完善
SL98風機減速（sù）箱采用鉑電阻將油溫信號接至控製室PLC，油溫報警值設置（zhì）為（wéi）88℃，主要用於控製夏季高溫時減速箱油溫，防止（zhǐ）齒輪因（yīn）潤滑不（bú）良而損傷。風機故障時（shí）減速（sù）箱油溫Z高值接近88℃，但未形成報警，PLC采用手動翻頁顯示方式，由於未達到報警值，PLC不顯示報警畫麵，造成了操作人員的疏（shū）忽。經檢查PLC油溫趨勢圖發現，風機故（gù）障前減速箱油（yóu）溫曾出現兩次突然升溫，由於（yú）沒有出現報警信（xìn）號，操作人員（yuán）未能（néng）及時發現風機油溫的突變信號，Z終造成了風機故障的發生。
通過以上分（fèn）析可知，風機碳鋼油管（guǎn）發生孔蝕穿孔造成潤滑油大量流失，是造成風機（jī）斷油故障的直接原因，磁性液位計因消磁現象未能對油位變化作出反應（yīng），以及油溫報（bào）警（jǐng）值設置過高，未能及時對風機油溫突變信（xìn）號形成報警，是造（zào）成風機斷油故（gù）障的間（jiān）接原因。
2 改進措施（shī）
（1）根據國家標準GB50231-2009更換了全（quán）套（tào）的減速機軸承（chéng），並按標準將輸入（rù）軸軸承間隙控製在0.08～0.12mm，中間軸軸承（chéng）間隙控製（zhì）在0.10～0.15mm，輸出軸軸承間隙控製在0.15～
0.20mm；更換了弧齒（chǐ）輪、弧齒軸及中間軸，並按該標準調整了（le）齒輪間隙；更換了機械密封和全套（tào）O型圈，油封及（jí）緊固件（jiàn）。
（2）將（jiāng）使用中存在腐蝕現象的碳鋼油管更換成316不鏽鋼油管；另外在距離（lí）風機（jī）減速箱油管接口250mm處（減速箱基座內（nèi））加裝了不（bú）鏽鋼（gāng）閥門，以便於（yú）處置油管泄漏故障，同時也方便檢修和（hé）更換潤滑油。
（3）對SL98風機加裝（zhuāng）玻璃管油（yóu）位計（jì），以直觀了解減速箱油位的變化。對風機油溫報警值進行了調整（zhěng），按夏季和冬季（jì）分別設置（zhì）不同的報（bào）警（jǐng）值，及時捕捉油溫突變信號，預防故障的（de）發生。
（4）對操作人（rén）員加強培訓和管理，提高其責任心，使其能（néng）及時發現隱患。
3 結語
通過對（duì）乙二醇裝置冷卻塔（tǎ）軸流風機齒（chǐ）輪損傷的調查分（fèn）析，找到了油管泄漏、液位計失效、齒輪（lún）發熱磨損、油溫報警設置過高等造成風機故障的原因，並據此采取了相應的措施，防止（zhǐ）了類似故障的發生。
在循環冷卻水係統中，因孔蝕導致（zhì）碳鋼油管發生漏油的現象並不少見。減速箱油位作為風機管理的重要控製參（cān）數，推薦采（cǎi）用直觀的（de）玻璃管液位計顯（xiǎn）示。采用磁性液（yè）位計時（shí），選型必須注意使用溫度的（de）限製。在冷卻塔風機運行管理中，要提高操作（zuò）水（shuǐ）平，注意碳鋼油管孔蝕和磁性液位計消磁現象的發生。
參考文獻
[1]濮良貴.機械零件[M].北京：高等教育出（chū）版社，1982.
[2]周本省（shěng）.工（gōng）業水處理技術[M].北京：化學工業（yè）出版社，1997.
[3]嚴密.磁學基礎與磁性材料[M].杭州：浙江大學出版社，2006.
來源：《石油化工技術與經濟》2012年12月
