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摘 要：本文介绍了广西杭氧1#万立HBLCD2-400A型超低噪声横流式玻璃钢冷却塔在建成投产使用过程中所出现的故障现象，分析了产生故障的原因；后采用对塔体钢架进行加固支撑和焊接，调整风筒圆度以及叶片角度、合理安装选配减速机等措施，成功排除了故障，并提出了改进措施。
关键词：玻璃钢冷却塔；振动；平衡度；结构；加固；缺陷；改进措施
玻璃钢冷却塔其作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中，从而达到降低水温的目的。为使用制氧机组各设备能经济、安全运行，各设备换热器均需要有良好的换热效果，对此玻璃钢冷却塔作为制氧机组水系统的唯一换热设备，其对水温降低的效果显得尤为重要。
1. 故障现象
1#万立HBLCD2-400A型超低噪声玻璃钢冷却塔主要是对1#万立制氧机组所属设备进行热交换后的生产水进行冷却降温，该塔属一个连体塔，它由4台风机并联构成，在运行过程中，曾出现减速机频繁损坏，塔体整体剧烈晃动，塔体钢架挂钩拉筋部份断裂、风机叶片擦筒，风机运行声音增大等故障，最后迫使冷却塔停止运行进行消缺，严重影响设备的换热效果，给生产造成了被动局面。
2. 故障原因分析
这套超低噪声玻璃钢冷却塔由于运动部件只有风机，它一旦出现振动，其根源只能是风机故障所引起的，其风机采用的是倒装式渐开线行星齿轮低噪声减速器，叶片采用的是FRP材质的机翼型叶片，每台风机的叶片在组装前均进行了静平衡试验，并按“刚性转子平衡精度”取G6.3等级，以便保证风机运转时能保持平稳性能，塔体为结构件连接，在钢架上均设计了挂钩式拉筋，有利于塔体水平度和垂直度的调整，同时可保证其稳定性，但在运行期间却出现了上述较多的故障现象，经停机检查和分析，主要存在以下原因：
2.1 风机在停机后检查发现每台都有2个以上叶片表面出现较长的裂纹和较大面积的缺口、鼓包。叶片在长时间的热水汽环境中工作，由于存在制造缺陷，使水汽不断渗透到叶片中间，造成出厂前已做的静平衡遭到破坏，从而影响叶片运转过程中的稳定性，造成风机振动大。
2.2 风机叶片角发生较大变化。风机叶片安装时其安装角调整为14.5°，待停机后复查安装角时，发现安装角发生了较大变化，最大值为16.4°，最小值为13.6°，相差2.8°，但检查固定叶片的U型螺栓防松片未出现脱落，分析认为可能是安装时螺栓紧力不够，使叶片的角度发生偏移，由于叶片出厂前已做静平衡实验，在叶片安装角度相差较大时，运转不平稳，当两台以上风机运行时，发生共振，使塔体整体晃动。
2.3 塔体钢架挂钩拉筋断裂主要是因为塔体为钢结构件螺体联接，在风机运转不平稳时发生共振，其起稳定性作用的柔性连接挂钩拉筋较大受力，超过极限发生断裂，导致钢架的稳定性变差而出现塔体剧烈晃动。
2.4 风机叶片擦筒处检查发现叶尖与筒壁的间隙只有4mm，其产生的主要原因是用于风机固定的风筒是由8块圆弧形玻璃钢组成，它们之间均采用螺栓联接，风机的四个支架用角钢支撑于四个圆弧形玻璃钢联接处，在风机动转不平稳时，另四个圆弧形玻璃钢联接处发生不规则变化，从而改变原有的圆形风筒的圆度，使风筒中心与风机中心的同轴度偏差较大，但风机运行时叶片始终保持一个圆形，最后导致叶片与风筒发生相撞而擦筒。
2.5 由于受塔体晃动影响，填料之间发生相对运动，使原有填料之间间隙缩小，有些地方出现空隙，在塔体运动时磨擦产生较大的声响。
2.6电机轴上的齿圈与减速机的齿头接触位置不正确，总是出现在齿圈的两侧损坏；齿头的形状为圆弧形，电机轴上的齿圈与减速机的齿头接触面过小，加剧磨损，从而导致齿圈磨损较快；
2.7减速机轴封效果差，下部轴封密封性能差使减速机内的润滑油流失后又来不及补油的情况下，造成机体内缺油导致减速机的轴承、行星轮损坏；上部密封性能差致使冷凝水进入减速机内导致油品乳化变质，从而使齿轮和轴承润滑不良，使行星轮损坏；
2.8减速机选型错误，达不到设计转速，在电机转速一定的情况下，风机转速慢，风量偏低；
3.故障处理及改进
3.1 按风机叶片表面要求，对各截面过渡不均匀、有裂纹、缺口、毛刺等缺陷或表面出现气泡直径大于3mm，展向每100mm区域内气泡数超过3个的叶片进行更换，并要求对新旧叶片做静平衡实验，以达到力矩平衡。
3.2 重新校核风机机架水平，防止整机偏斜，使主轴、轴承、行星轮受力不均造成减速机损坏，导致风机的运转不平稳；
3.3在保证机架水平的前提下重新校核风机叶片角度，使其为14.2°，使每个叶片运转时受力均匀，并要求U形螺栓预紧力为100N紧固螺栓，紧固后复查安装角，保证其误差为±0.2°，在运行100小时后，再次对安装角进行校核，保证不超出误差范围。
3.4 加固塔体钢架，将钢架用挂钩拉筋调整平直后，用50mm的角钢将其焊接在钢架的四只角和塔体主立柱上，使其达到刚性联接，有较好的稳固性。
3.5调整风筒圆度、在风机支架未支撑的另四个圆弧形玻璃钢联接处用角钢加支撑并用螺杆进行风筒圆度的调整，使其达到较好的圆度；调整叶尖与风筒壁的间隙，在每个叶片根部加10mm圆弧形垫片，使叶片的旋转半径向中心缩小10mm，从而保证叶尖与风筒壁的间隙大于10mm。
3.6在填料空隙处补充填料，使填料在塔体晃动时不会大面积窜动，产生较大的磨擦声。
3.7保证安装质量。安装时重新复查齿套与齿头接触位置，确保其在中间位置，并有效固定齿套，防止上下窜动；同时改进齿头形状，增加接触面。
3.8改进轴封密封性，在筒体外部增加油位计，使油位显示准确、直观；同时增加减速机轴温报警点，实时监控减速机运行状况。
3.9认真落实风机型号，保证风机减速机能达到正常转速。
4. 结束语
本玻璃钢冷却塔在经过减速机改进、塔体钢架加固焊接、叶片更换、叶片角度调整和风筒圆度调整、叶片与筒壁间隙调整等措施的实施，解决了冷却塔剧烈晃动和较大噪声的工作状况，消除了冷却塔风机频繁检修现象，保证了设备的正常运行，使制氧机组设备冷却用水换热能达到较好使用效果，同时大大减轻了工人的劳动强度，改善了工人的工作环境，消除了安全隐患。通过一系列的故障和缺陷的改进处理，电机电流在高速级时由原来的29A降为27A，且在同等条件下，冷却水降温效果比以前有明显改善，取得了一定的经济效益，并促使设备能在一定范围内保持相对稳定的良好运行状态。
作者简介：陈开见，男，1976年生，2009年毕业于昆明理工大学机械设计制造及其自动化专业，一直从事制氧空分设备的检修与维护管理工作，现任广西杭氧气体有限公司设备主管兼安全主管。
关键词：玻璃钢冷却塔；振动；平衡度；结构；加固；缺陷；改进措施
玻璃钢冷却塔其作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中，从而达到降低水温的目的。为使用制氧机组各设备能经济、安全运行，各设备换热器均需要有良好的换热效果，对此玻璃钢冷却塔作为制氧机组水系统的唯一换热设备，其对水温降低的效果显得尤为重要。
1. 故障现象
1#万立HBLCD2-400A型超低噪声玻璃钢冷却塔主要是对1#万立制氧机组所属设备进行热交换后的生产水进行冷却降温，该塔属一个连体塔，它由4台风机并联构成，在运行过程中，曾出现减速机频繁损坏，塔体整体剧烈晃动，塔体钢架挂钩拉筋部份断裂、风机叶片擦筒，风机运行声音增大等故障，最后迫使冷却塔停止运行进行消缺，严重影响设备的换热效果，给生产造成了被动局面。
2. 故障原因分析
这套超低噪声玻璃钢冷却塔由于运动部件只有风机，它一旦出现振动，其根源只能是风机故障所引起的，其风机采用的是倒装式渐开线行星齿轮低噪声减速器，叶片采用的是FRP材质的机翼型叶片，每台风机的叶片在组装前均进行了静平衡试验，并按“刚性转子平衡精度”取G6.3等级，以便保证风机运转时能保持平稳性能，塔体为结构件连接，在钢架上均设计了挂钩式拉筋，有利于塔体水平度和垂直度的调整，同时可保证其稳定性，但在运行期间却出现了上述较多的故障现象，经停机检查和分析，主要存在以下原因：
2.1 风机在停机后检查发现每台都有2个以上叶片表面出现较长的裂纹和较大面积的缺口、鼓包。叶片在长时间的热水汽环境中工作，由于存在制造缺陷，使水汽不断渗透到叶片中间，造成出厂前已做的静平衡遭到破坏，从而影响叶片运转过程中的稳定性，造成风机振动大。
2.2 风机叶片角发生较大变化。风机叶片安装时其安装角调整为14.5°，待停机后复查安装角时，发现安装角发生了较大变化，最大值为16.4°，最小值为13.6°，相差2.8°，但检查固定叶片的U型螺栓防松片未出现脱落，分析认为可能是安装时螺栓紧力不够，使叶片的角度发生偏移，由于叶片出厂前已做静平衡实验，在叶片安装角度相差较大时，运转不平稳，当两台以上风机运行时，发生共振，使塔体整体晃动。
2.3 塔体钢架挂钩拉筋断裂主要是因为塔体为钢结构件螺体联接，在风机运转不平稳时发生共振，其起稳定性作用的柔性连接挂钩拉筋较大受力，超过极限发生断裂，导致钢架的稳定性变差而出现塔体剧烈晃动。
2.4 风机叶片擦筒处检查发现叶尖与筒壁的间隙只有4mm，其产生的主要原因是用于风机固定的风筒是由8块圆弧形玻璃钢组成，它们之间均采用螺栓联接，风机的四个支架用角钢支撑于四个圆弧形玻璃钢联接处，在风机动转不平稳时，另四个圆弧形玻璃钢联接处发生不规则变化，从而改变原有的圆形风筒的圆度，使风筒中心与风机中心的同轴度偏差较大，但风机运行时叶片始终保持一个圆形，最后导致叶片与风筒发生相撞而擦筒。
2.5 由于受塔体晃动影响，填料之间发生相对运动，使原有填料之间间隙缩小，有些地方出现空隙，在塔体运动时磨擦产生较大的声响。
2.6电机轴上的齿圈与减速机的齿头接触位置不正确，总是出现在齿圈的两侧损坏；齿头的形状为圆弧形，电机轴上的齿圈与减速机的齿头接触面过小，加剧磨损，从而导致齿圈磨损较快；
2.7减速机轴封效果差，下部轴封密封性能差使减速机内的润滑油流失后又来不及补油的情况下，造成机体内缺油导致减速机的轴承、行星轮损坏；上部密封性能差致使冷凝水进入减速机内导致油品乳化变质，从而使齿轮和轴承润滑不良，使行星轮损坏；
2.8减速机选型错误，达不到设计转速，在电机转速一定的情况下，风机转速慢，风量偏低；
3.故障处理及改进
3.1 按风机叶片表面要求，对各截面过渡不均匀、有裂纹、缺口、毛刺等缺陷或表面出现气泡直径大于3mm，展向每100mm区域内气泡数超过3个的叶片进行更换，并要求对新旧叶片做静平衡实验，以达到力矩平衡。
3.2 重新校核风机机架水平，防止整机偏斜，使主轴、轴承、行星轮受力不均造成减速机损坏，导致风机的运转不平稳；
3.3在保证机架水平的前提下重新校核风机叶片角度，使其为14.2°，使每个叶片运转时受力均匀，并要求U形螺栓预紧力为100N紧固螺栓，紧固后复查安装角，保证其误差为±0.2°，在运行100小时后，再次对安装角进行校核，保证不超出误差范围。
3.4 加固塔体钢架，将钢架用挂钩拉筋调整平直后，用50mm的角钢将其焊接在钢架的四只角和塔体主立柱上，使其达到刚性联接，有较好的稳固性。
3.5调整风筒圆度、在风机支架未支撑的另四个圆弧形玻璃钢联接处用角钢加支撑并用螺杆进行风筒圆度的调整，使其达到较好的圆度；调整叶尖与风筒壁的间隙，在每个叶片根部加10mm圆弧形垫片，使叶片的旋转半径向中心缩小10mm，从而保证叶尖与风筒壁的间隙大于10mm。
3.6在填料空隙处补充填料，使填料在塔体晃动时不会大面积窜动，产生较大的磨擦声。
3.7保证安装质量。安装时重新复查齿套与齿头接触位置，确保其在中间位置，并有效固定齿套，防止上下窜动；同时改进齿头形状，增加接触面。
3.8改进轴封密封性，在筒体外部增加油位计，使油位显示准确、直观；同时增加减速机轴温报警点，实时监控减速机运行状况。
3.9认真落实风机型号，保证风机减速机能达到正常转速。
4. 结束语
本玻璃钢冷却塔在经过减速机改进、塔体钢架加固焊接、叶片更换、叶片角度调整和风筒圆度调整、叶片与筒壁间隙调整等措施的实施，解决了冷却塔剧烈晃动和较大噪声的工作状况，消除了冷却塔风机频繁检修现象，保证了设备的正常运行，使制氧机组设备冷却用水换热能达到较好使用效果，同时大大减轻了工人的劳动强度，改善了工人的工作环境，消除了安全隐患。通过一系列的故障和缺陷的改进处理，电机电流在高速级时由原来的29A降为27A，且在同等条件下，冷却水降温效果比以前有明显改善，取得了一定的经济效益，并促使设备能在一定范围内保持相对稳定的良好运行状态。
作者简介：陈开见，男，1976年生，2009年毕业于昆明理工大学机械设计制造及其自动化专业，一直从事制氧空分设备的检修与维护管理工作，现任广西杭氧气体有限公司设备主管兼安全主管。