钟帅帅1 庞树红1 王生龙1 杨志威2

1.国家管网集团西北公司甘陕输气分公司； 2.国家管网集团华中分公司武汉输气分公司

冷却水塔作为长输管道电驱压缩机站场的重要设备，其作用是冷却变频器、压缩机驱动电机等核心设备。冷却水塔故障会直接影响变频器、同步电机等设备的正常工作，严重时可能导致压缩机停机。随着运行年限的增长，冷却水塔风机轴承故障频发，影响冷却水塔的正常运行，必须采取有效措施及时消除风机轴承故障隐患，以确保电驱压缩机站场的生产运行平稳。

1  冷却水塔运行现状

冷却水塔（图 1）运行时长与压缩机运行时长大致同步，每年运行7000小时左右。统计某分公司2010年投产的3座电驱压气站的冷却水塔故障，2022年至2023年3座压气站的冷却水塔风机轴承故障次数分别为9次、8次和7次， 近2年每台冷却水塔的风机轴承要更换一次。按照一般轴承使用寿命为2年～3年或运行2500小时～50000小时的要求（厂家提供的运行时间为75000小时），冷却水塔风机轴承故障频次远高于轴承出厂设计要求。

图 1 冷却水塔结构

2  风机轴承故障原因及对策

通过对风机轴承结构、安装、现场维保等关键因素的分析，认为引起冷却水塔风机轴承故障的原因主要包括六个方面，并提出对应性措施。

（1）轴承润滑不足。单台冷却水塔风机有上下2个轴承，由于风机底部是冷却水塔喷淋池对内循环水盘管冷却的空间，不可避免地产生水蒸气。风机轴承始终在水蒸气环境中运行，水蒸气将进入风机轴承，加速轴承内部润滑脂的乳化、变质、结垢。同时由于维保人员技术差异，存在轴承注脂量不足现象，这就导致长期运行的风机轴承因润滑脂变质或润滑脂不足，造成轴承磨损。

对策：严格按照维护说明书开展保养。风机每运行1000小时或每3个月应对风机轴的滚珠轴承注加润滑油脂，且需要使用具有防水、缓腐蚀等功效的润滑脂，推荐使用Mobil-SHC-32、Chevron-SR1、Shell-Alvania#3等润滑脂。对轴承注润滑脂时应缓慢平稳，以免损坏轴承密封，注脂量应依据轴承尺寸大小确定，注脂量G＝0.005×D×B（G为注脂量，g；D为轴承外径，mm；B为轴承宽度，mm）。当使用不同种类的润滑脂时，轴承上原有的润滑脂应彻底清除。

（2）风机皮带松紧度调整不当。冷却水塔风机是由三相异步电动机通过皮带驱动，风机与电动机之间的皮带松紧度通过电动机侧位置进行拉杆调整。当皮带调整过紧时会导致风机轴径向拉力过大，运行时风机轴在轴承中偏心旋转，长时间运行，风机轴承受力不均最终导致滚珠磨损严重，造成轴承损坏。

对策：调整合适的皮带轮位置及皮带松紧度。①当皮带轮和皮带调整恰当时，电动机底板上两个调整螺栓露出的牙数应该相等；②皮带的直线性检查，测量马达底板到“J”形螺栓安装角的距离相等，这样应能保证已在工厂预调好的皮带轮成一直线；③把一根直尺放置在两个皮带轮上，直尺和皮带应该有四个接触点，如需要，则调整皮带轮的位置；④对皮带松紧度的调整：检查皮带松紧度，可在两个皮带轮间的皮带上用一个手指施加适度压力，不管什么型号的皮带，中间的挠度应调整至约13 mm，此时皮带松紧调整合适。皮带张力应每月检查一次。

（3）风机结构设计不合理，支撑结构单一。冷却水塔风机均设计为垂直安装，支撑轴承为90°横向安装（风机轴垂直上下），风机在自重作用下，使支撑轴承不仅起旋转固定作用，还需承受向下的轴向重力，导致轴承故障率会随之上升。风机的支撑仅通过冷却塔内一根圆钢支撑，相对运行稳固性较差。当运行中有螺丝轻微松动或安装倾斜时，就会因风叶受力不均衡发生晃动，在风机长时间运行过程中，轴承会因晃动过大而加速旋转磨损。

对策：对风机的支撑结构进行加固，在原来单根圆钢的基础上再增加一根圆钢对风机进行支撑，与原有的圆钢形成十字形支撑机构，进一步保证风机的稳固，提高风机运行的稳定性，减少轴承磨损。

（4）风机运行无保护功能。站场冷却水塔风机运行状态仅为电动机的接触器吸合信号状态，再无其他保护装置，风机运行中如发生振动等异常现象时，由于无监控界面信号，只能通过运行人员现场查看发现。只要电动机在运转（接触器在吸合状态），即使现场发生风机皮带断裂或振动过大等异常情况，在监控界面上风机的运行状态也不会发生变化，运行人员误认为风机运行正常，这就使得风机及风机轴承故障不能及时被发现。

对策：增加运行保护功能。在每台风机支撑座上增加振动开关，并与驱动电机控制回路连锁。当风机在运行中振动过大时振动开关动作，同时连锁电机控制回路停止电机运行。这样风机运行异常在初期就能被发现，提醒场站人员对振动异常进行排查处理，避免风机轴承被损坏。

（5）程序设计存在不足。冷却水塔运行有手动和自动两种运行模式，实际运行中，一般为自动模式，即在机组运行期间处于循环水温度控制模式。当达到温度设定高限，给第一台冷却塔启动信号，一定时间后仍高于高限值，再给第二台冷却塔启动信号，如此重复，直到全部冷却水塔运行。达到温度设定低限时，逆序停冷却水塔。因冷却水塔风机无运行时数记录，会存在运行的风机一直在运行、停止的风机一直在停止的情况，无错时均衡运行程序，长年累月风机轴承磨损情况不一致，加速了运行时间长的风机轴承的磨损。

对策：优化冷却水塔运行程序，在程序中增加每台风机运行时间记录（可简单采用电机接触器吸合状态累计计时器，不用单独增加计时设备），并增加风机错时运行逻辑，力争每台风机运行时间相当，使保养周期更加规范化，维检人员可以根据风机运行时数按期开展注脂等保养工作。

（6）更换风机轴承安装不到位。在对故障风机轴承进行更换时，由于现场安装作业环境和操作人员的技术水平存在差异，可能发生以下情况：①使用不符合要求的安装工具导致轴承受到异常载荷，引发轴承损伤或过早磨损；②若未遵循正确的轴承安装顺序或采用不当的安装方法，导致轴承定位不准确或轴承预紧力不达标；③在安装前，轴承和轴承座的清洁度至关重要。若未能有效去除杂质，可能导致轴承在运行过程中产生异常噪音、振动或早期失效；④轴承的预紧力直接影响其运行稳定性和寿命。预紧力过大或过小都可能导致轴承性能下降或故障频发；⑤在安装过程中，操作人员的疏忽或失误是导致轴承安装失败的常见原因，例如，敲击轴承、使用不均匀的力矩或忽视轴承保护措施等。

对策：加强对维检修技术人员的培训，通过制定标准化操作流程、规范工器具使用、选择合适的安装操作平台，使维检修工作专业化、流程化、标准化，提高维检修质量，延长风机轴承的使用寿命。

3  结语

冷却水塔作为电驱压缩机站场的关键设备，其可靠性直接影响压缩机组的稳定运行。造成冷却水塔风机轴承故障的主要原因包括轴承润滑不足、风机皮带松紧度调整不当、风机结构设计不合理、支撑结构单一、风机运行无保护功能、程序设计存在不足和更换风机轴承安装不到位六个方面，可以通过改进设备结构、优化逻辑控制、加强远程监控、提高维保质量等措施减少风机轴承故障的发生概率，提高冷却水塔风机运行的可靠性。

作者简介：钟帅帅，1990年生，本科，助理工程师，主要从事长输天然气管道机械压缩机管理工作。联系方式：18220112772，18220112772@139.com。