桑贤伟，赵忠武
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021506）
［摘 要］呼伦贝尔金新化工有限公司循环水系统配置12台凉水塔及12台风机（11台风机由电机带动减速机驱动，1台风机由水轮机驱动）。2020年3月—2022年11月，5台（凉水塔风机）减速机陆续出现了振动异常问题而被迫下线检修，严重影响系统运行的安全性与稳定性。解体检查多台振动异常的减速机，发现其输入轴上的斜小齿轮与伞齿轮均发生不同程度的磨损甚至断裂；结合减速机故障振动频谱数据与减速机故障现象，经分析与排查找到了症结所在。采取更换黏度等级高的润滑油（将SHC Gear 220齿轮油更换为SHC XMP 320齿轮油）、更换振动异常的减速机和故障减速机的齿轮、按照要求将齿轮啮合间隙调整至设计值等一系列措施后，减速机振动恢复正常，至今再未发生过振动异常现象。
［关键词］循环水系统；凉水塔风机；减速机；振动异常；原因分析；解体检查；应对措施；润滑油换型
［中图分类号］TH445 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）04-0058-04
0 引 言
呼伦贝尔金新化工有限公司（简称金新化工）500 kt/a合成氨装置、800 kt/a尿素装置主生产工艺为Shell粉煤加压气化、耐硫变换、鲁奇低温甲醇洗、卡萨利低压氨合成、斯塔米卡邦CO2汽提法尿素工艺等，于2012年7月投产，整体运行情况较好。金新化工循环（冷却）水系统设计循环水流量60 000 m3/h，上水温度28 ℃、回水温度38 ℃；循环水系统配置12台凉水塔及12台风机（风机夏季全开无备，冬季及春秋季视上水温度情况停运部分风机），凉水塔风机是循环水系统的重要设备，目前有11台风机由电机（单台电机功率200 kW）带动减速机驱动、1台风机由水轮机驱动。
2020年3月—2022年11月，5台（凉水塔风机）减速机陆续出现了振动异常问题（振动异常是减速机运行中的主要故障）而被迫下线检修，严重影响系统整体运行的安全性与稳定性，解体检查多台减速机，发现其输入轴上的斜小齿轮与伞齿轮均发生不同程度的磨损甚至断裂，为保证系统的安全稳定运行，弄清楚齿轮损坏的原因并尽快采取有效的防范措施迫在眉睫。为此，进行了多方面的排查，结合减速机故障振动频谱数据与减速机故障现象分析，找到了症结所在，并总结出了减速机异常振动的应对措施及后续维护措施，可为同类型其他减速机的运行维护提供一些参考。以下对有关情况作一介绍。
1 设备概况
1.1 凉水塔风机及减速机简介
凉水塔风机，型号L9754D08HB，为上海尔华杰机电装备制造有限公司生产，主要由风筒（材质为阻燃型玻璃钢，叶片处风筒内径9 754 mm）、叶片（材质为环氧乙烯基酯树脂和纤维增强玻璃钢）、轮毂（材质为304不锈钢）、传动轴（材质为高品质碳纤维环氧树脂）及驱动电机、减速机组成；其中一台风机由水轮机驱动（选用XG-HL-5000型内置式水轮机），由南京峡谷能源科技有限公司设计制造，水轮机主要由外壳（材质为Q235A）、叶片（材质为316L）、转轴（材质为锻钢35A）组成其余风机由电机带动减速机驱动。凉水塔风机传动轴是用高强度碳纤维环氧树脂制成的，重量轻，允许较大的同心度误差，没有微振磨损侵蚀，单跨度长轴无中间轴承，可以调节和消除周期性振动，传动轴运行平稳可靠，可保证传动轴长期稳定运转；传动轴及其联轴节组件需进行动平衡试验，动平衡精度为G2.5级；配套电机型号Y315L2-4-W，减速机为住友重机械减速机（中国）有限公司（简称住友重机）制造的产品，型号SFC070R2S-RRF-14 PARA mAX，速比14.338，输入转速1 480 r/min。凉水塔风机减速机结构示意如图1。
1.2 风机的安全监控系统
凉水塔风机选用X轴、Y轴、Z轴三维振动+温度四参数一体组合探头KR-939SB4，以外螺纹形式安装于风机减速箱上部的螺纹孔中，探杆插入减速箱内，将减速箱中的机械振动、油温、油位参量转化为标准的4～20 mA电流信号远传至DCS控制室，对风机的运行参数进行实时监控，实现数字显示、超限报警、报警联锁、自动控制故障风机停机等功能。
2 凉水塔风机减速机振动异常情况
凉水塔风机四参数一体组合探头KR-939SB4工作参数里，X轴振值为减速机垂直方向振值，Y轴振值为减速机水平方向振值，Z轴振值为减速机轴向振值，风机跳车条件为减速机振值达到7.1 mm/s以上且时间累计达到3 s。金新化工循环水系统凉水塔风机投用以来，一直保持稳定运行，但2020年3月以来，陆续出现5台减速机振动异常问题而被迫下线检修，振动异常的5台减速机[U21001H（2020年3月）、U21001F（2020年9月）、U21001G（2021年2月）、U21001I（2022年10月）、U21001E（2022年11月）]油温（润滑油温度）与振值统计见表1。可以看到，减速机油温无明显异常，5台减速机振动高的方值均表现在X向，并且均已超过跳车联锁值。
3 凉水塔风机减速机振动异常原因分析
3.1 减速机振动异常常见原因及排查情况
1）外部因素。凉水塔风机减速机振动探头损坏、传动轴弯曲不平衡、轮毂轴孔与减速机输入轴配合锥度不符、减速机与电机对中不良、风机叶片配重不平衡或损坏、叶片角度安装不一致、叶片安装高度差较大、减速机基础刚度不够、紧固件松动。
2）减速机本体因素。减速机本体振动异常的原因可划分为齿轮磨损、齿轮裂纹、齿面断齿、齿面偏心、齿轮不对中等五个方面，如减速机轴承磨损或损坏以及减速机齿轮齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿轮断裂、齿轮偏心等。
3）排查情况。早在2020年3月减速机（U21001H）出现振动异常时，金新化工就对外部因素进行了全面排查，基本上排除了外部因素导致减速机振动异常的可能；直至5台减速机陆续出现振动异常问题，为消除振动异常隐患，均已更换减速机或更换减速机输入斜小齿轮轴、伞齿及减速机全套轴承。简言之，金新化工将问题分析及解决的重心放在了减速机本体上，其中减速机关键部件——齿轮是重点排查对象。实际生产中，齿轮的工作状况与减速机整体运行状态有着密切的关系，一旦齿轮出现异常，将会影响减速机的运行。
3.2 减速机振动频谱数据分析
更多内容详见《中氮肥》2025年第4期