冷水机组冷却塔风机故障原因分析及对策

维修电工 技师论文冷水机组冷却塔风机故障原因分析及对策姓名：XXX单位：青铜峡 XXXXXXXXXXXXXXX日期：XXXX年XX月XX日冷水机组冷却塔风机故障原因分析及对策XXX 青铜峡 XXXXXXXXXX 摘要： 通过对冷水机组 KT-17515L 玻璃钢冷却塔风机基本结构、电气控制部 分工作原理及故障原因的分析论述，提供了排查此类故障的思路和方法，通过 改进,提高了该冷却塔风机的使用寿命和冷却塔的制冷能力 ,降低了维修成本 , 并为同类小型冷却塔的改进提供了经验借鉴 关键词：冷却塔风机；直联式机构；支撑架；两地控制；节能1、引言KT-17515L玻璃钢冷却塔用于冷水机组冷凝器的冷却，是铝合金表面处理 的关键设备，原冷却塔技术参数如下：冷却塔型号KT-17515L，采用逆流式结 构，设计流量为175m3/h，转速720r/min，进水温度37〜38°C,出液温度32〜33°C, 冷却塔风机主要由电动机、传动轴、皮带减速器、风叶片、带座轴承等部件组 成1988年投用以来，随着铝材表面处理产能的增大，冷却塔使用率的提高， 冷却塔运行中故障发生越来越频繁，在使用过程中也暴露了不少问题,尤其是 备件损坏、更换较频繁，维修费用较高。

作为我公司冷水机组的主要冷却设备， 此设备工作是否正常，直接影响铝材阳极氧化工艺生产条件和表面处理质量控 制，因冷却塔风机故障引起冷水机组停机故障频繁发生，给正常的生产造成很 大的被动，为此我们根据冷却塔风机故障原因进行分析总结，找出一个经济适 用的改进方案，使改进后的冷却塔不仅提高了制冷能力以满足生产需要,而且 延长了使用周期,方便了维修2、冷却塔的基本结构与工作原理冷却塔是目前应用非常普遍的水资源循环利用设备，其主要工作原理是水 与空气在塔内进行热交换，使出水达到要求的低温度冷水机组的冷却循环水 系统将常温水通过冷却水泵注入冷水机组的冷凝器热交换盘管后，再将这已变 热的冷却水送到冷却塔上，通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气 之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用我公司冷水机组 正常工作时需要对冷凝器进行水冷却，如果停止冷却水或冷却水超温会造成冷 水机组高压报警、机组停机故障，从而影响整条生产线的正常生产3、存在的问题(1) 原装冷却塔由5.5KW电动机、皮带、风叶皮带轮、轴承座组成如 图 1 所示图 1 原冷却塔风机示意图因冷却塔在室外露天安装，皮带轮、轴及带座轴承等受水汽侵蚀严重，约 一个月就得更换一套带座轴承，且该轴座承、风叶拆卸特别麻烦费时、费工， 给维修工作带来很多困难，表 1 为冷却塔风机改造前维修记录统计。

表 1 冷却塔风机改造前维修记录统计2006 年2007 年2008 年更换带座轴承UCP208/7盘更换带座轴承UCP209/7盘更换带座轴承UCP208/9盘更换带座轴承UCP209/9盘更换带座轴承UCP208/10盘更换带座轴承UCP209/10盘更换风机轴/I根更换风机轴/2根更换风机轴/2根处理线路短路故障/6次处理线路短路故障/8次处理线路短路故障/10次（2）室外控制线、电动机电源线从地下通过穿线管进入室内配电柜，经 过常年的风吹日晒穿线管已腐蚀进水，导线经常浸泡在水里，已出现漏电、短 路故障多次（维修记录有统计），存在安全隐患3）户外冷却塔风机电动机接线外壳已经腐蚀开裂，电动机多次出现对 地短路故障（此电动机为 20 年前进口设备，备件购买困难）4）冷水机组与配电柜在室内，冷却塔在室外，操作极为不便且不安全5）循环水出水温度低或冬季天气较冷时，冷却塔风扇不用开启，循环 水自流已经满足冷水机组需要，但风机继续运转浪费能源4、针对存在的问题进行改进综合上述原因，我们决定保留冷却塔玻璃钢壳体，对局部破损之处进行修 补选用风叶电动机直联式机构，选用电动机具有起动性能好，噪音低，振动 小，效率高的特点。

风机叶片采用铝合金材料，叶片角度可调，具有效率高、 风量大、噪音低、使用可靠等特点以风机节能控制管理为目的，根据冷水机 组的需要预先设定循环水温度，由气候季节、环境对水温的影响，用温感探头 的实测值及时反应出来，最终通过温度开关来调节循环水温度，实现自控节能1）保留冷却塔玻璃钢壳体，对局部破损之处进行局部修补，制作固定 风机的支撑架（采用圆形底座支撑架）并做防腐处理2）拆除原装电动机、减速机构，选用风叶电动机直联式机构，电动机选用型号：YCL-132M-8功率：3KW 绝缘等级B级 防护等级：IP55转 数： 720 转/分钟风机叶片采用铝合金材料，叶片安装角由8°调整为 14°3）将原电源线、控制线重新穿管配制，加装两地控制、温度自动节能 控制线路由于加装一套温度自动控制风机启停的装置，使得冷却塔风机在冬 季或水温达到要求后可以停止运转，达到节能降耗的目的，从而节约了维修成 本，延长了设备的使用寿命国内外一些冷冻机操作经验表明：冷却塔风机的 开启是取决于温度控制的，一般情况高于32°C时开启冷却塔风机，低于29°C 时则停止冷却塔风机的运转改进后的冷却塔结构示意图如下所示图 3 改进后的冷却塔结构示意图（4）改进后冷却塔风机主电路及元件选择冷却塔风机改造主电路图如图3 所示。

L 1L 2L 3NQ SFUKM 1F R图4冷却塔风机改造主电路图冷却塔风机电机的主要技术参数:电机型号：YCL-132M-8额定电压:380V 频率:50HZ功率:3KW额定电流:7.7A转速:720r/min防护等级:IP55绝缘等级:B 级① 主回路、控制回路电缆、电线的选择风机电动机电源线：采用VV 3X2.5 + lX1.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘、聚 氯乙烯护套电缆；配合穿线管公称直径015mmo室外控制线：采用VV 4X1.5mm2户外电缆2根；配合穿线管公称直 径025mmo配电柜主回路：BV 2.5 mm2铜芯聚氯乙烯绝缘电线；控制回路：BVR 1.5mm2；铜芯聚氯乙烯绝缘软电线；② 自动空气开关 为了方便每次在对冷却塔风机进行维护、保养工作，所以在进线端加装1个负荷开关，同时满足可靠性的要求，过流脱扣器的的额定电流应大于负荷电 流的2.5倍，选择正泰DZ10-100 25A自动空气开关③ 熔断器对于启动电流较大的负载，如电动机，熔体的额定电流 IRD 等于或稍大 于电路的实际工作电流I的1.5-2.5倍(IRD 2 ( 1.5〜2.5 ) I,故选择 7.7Ax2.5=19.25A,根据负载情况选择RT16-20的熔断器作为过载和短路保护。

④ 交流接触器 通常来说，交流接触的选型有诸多因素,与负载密切相关，我们必须了解不同负载不同起动电流，此属于鼠笼式电动机风机类设备，故KM1选择正泰 CJT1-20 (CJ10 系列替代产品)，KM2 选用 CJT1-10⑤ 热继电器热继电器的保护对象是电动机，故选用时应了解电动机的技术性能、启动 情况、负载性质以及电动机允许过载能力等投入使用前，必须对热继电器的 整定电流进行调整，以保证热继电器的整定电流与被保护电动机的额定电流匹 配取热继电器整定电流热元件整定电流调节到电动机额定电流的0.95-1.05 倍，因电动机额定电流为7.7A，故选择：7.7Ax1.05=8.085A，选择 JR16-20/3(6.8-11A)o⑥ 温度传感器用于对冷却水温度监测用的温度传感器为:GS050SB SPST单极单投式， 额定功率16A 250V,感温管直径5.8 mm,长度126 mm,毛细管长度1000 mm, 材料SUS (不锈钢)，温度测量范围：0-50°C5) 改进前冷却塔风机控制原理图如下：[]FUS B 1图5 改进前冷却塔风机控制原理图改进后的冷却塔风机控制电路原理图如下：LN图 6 改进后冷却塔风机控制原理图SB41 SB2(6) 改进后冷却塔风机电气控制原理 冷却塔风机有两种控制状态,分为手动和自动状态手动状态：在此状态下可以在室内、外手动运行、停止冷却塔风机运转。

在室内冷水机组旁边观察冷却水温度表，根据实际情况，可以随时起动、停止 冷却塔风机的运转① .室内手动控制：合上电源开关，将转换开关SA1置于手动工 作位置（SA1-1）,转换开关SA2置于室内（SA2-2 ）位置,按压启动按 钮 SB3： KM1 线圈通电吸合，同时， KM1 常开触点吸合自锁,冷却塔 风机起动运转按压 SB4 停止按钮， 可以随时停止冷却塔运转② .室外手动控制：合上电源开关，转换开关SA1置于手动工作 位置（SA1-1），转换开关SA2置于室外（SA2-1）位置,按压室外起动 按钮 SB1 ： KM1 线圈通电吸合，同时， KM1 常开触点吸合自锁,冷却 塔风机起动运转按压 SB2 停止按钮， 可以随时停止冷却塔运转自动状态：在此状态下依靠温度调节器设定的温度自动运行，当冷水机组 的冷却水出水温度高于32°C时，冷却塔风机开始运转；当冷水机组的冷却水 出水温度低于29C时，冷却塔风机停止运转合上电源开关，将转换开关SA1置于自动工作位置（SA1-2），当 冷水机组的冷却水出水温度低于29C时，温控器常闭触点ST断开，冷却塔风 机停止运转当冷水机组的冷却水出水温度高于32C时，温控器常闭触点ST 闭合，冷却塔风机开始运转，从而起到节能效果（开始试运行时要根据现场情 况进行多次调试，最终达到满意效果）。

7）在设备安装调试方面，在冷却塔风机支撑架的制作安装过程中，严 把每道质量关，确保每一处配合间隙、同心度等均在设计允许范围之内，保证 电机轴和冷却塔水平面的垂直度避免了安装过程中轴不同心、叶片高度差超 出风罩要求等容易引起风机振动的不良因素5、改进后的效果（1）改进后的冷却塔风机，具有耐腐蚀性能好，抗老化、高强、抗冲击, 耐低温性能极佳整体性能稳定、抗震性好 ,安装、拆卸方便增大了通风面 积，提高使用效能改进后故障次数大大减少，维修成本大大降低，下图为冷 却塔风机改进前后故障维修时数对比表 2 冷却塔风机改造前后故障维修时数对比表 h改造前2006 年742007 年1022008 年126改造后2009 年02010 年2（2）支撑架的特点：通风面积大、风阻小、耐腐蚀、寿命长；自身重量 轻，安装方便、安全；适应工作环境-40〜60°C3） 在改善工作环境、提高运行周期的同时实现了节能降耗实施技术 改造后2 年来的统计表明，累计节约维修资金3 万多元4） 为保证改造后生产的正常运行,对水温参数进行了 24 h 连续监测,从 表 3 可以看出,改造后的冷却塔不仅起到了同样的冷却作用,而且节能减排效果 显著。

表 3 水温参数对比 （ C ）冷却塔进水温度冷却塔出水温度改造前冷却塔37-4030-33改造后冷却塔37-4230-326、结论 通过对冷却塔风机的技术改，降低了运行维修成本，达到了冷却塔长周期 稳定运行的目的，并取得了一定的经济效益经过 2年多的运行状况来看，改 进后的设备冷却效果良好、故障率低，完全满足冷水机组的正常运行参考文献[1] 陈莲芳，徐夕仁•风机振动故障诊断及处理[J] •热能动力工程，2006 （1）.[2] 小川，冷水机组冷却塔使用说明书1986.[3] 吕如良等，电工手册.上海科学技术出版社1994.[4] 沙启荣等， 国家职业资格培训教程（ 维修电工 ） . 中国劳动 社会保障出版社2004。