引言
大部分工业中都采用循环水冷却，经济实惠、科学环保。也有少部分装置采用空冷。不论采用那种冷却方式，冷却风机都会普遍出现以下类似故障。本文将以某化工厂公用工程循环水装置为例，厂区共有逆流式机械通风凉水塔11个，每个塔有3个风机，其中两台是高压电机，一台是低压变频电机。根据工艺生产装置需要的循环水温度来决定开机数量，为避免高压风机开停造成水温波动过大，影响化工装置的平稳生产且从精确控制水温和节能的角度考虑，每组冷却塔中有一台为变频风机。化工工艺需求水温精确控制，风量调节频繁，所以变频风机起到很重要的作用。由于众多原因该装置的风机经常故障，风机故障后冷却水温度大幅波动，各装置换热器将无法工作，将大幅减产、甚至停工。
1 循环水冷却风机故障统计
通过对10年时间数据的分析，总共发生了35次循环水冷却风机故障，引起装置波动，其中电机绝缘降低烧毁共发生11次，振动偏大造成轴承损坏停机1次，变频器故障造成停机20次，变频电动机散热风机故障造成停机2次，外部机械故障发生1次（见表1）。
表1故障原因引起停机次数
2 故障原因分析：
2.1电机绝缘降低
由于这类电机长期运行在水汽环境中，同时循环水中又添加了除水垢的药剂，腐蚀性很强；电机在运行和停止状态下温差大，内部产生负压；使用的非防爆电机密封性不好；最终导致水汽进入电机内部，使其绝缘降低，造成短路或接地，导致空开跳闸，并且平均每年都有一台风机电机绕组烧毁，严重影响装置平稳生产。
2.2电机振动大
这类电机很少有基础，一般电机安装在钢架上，至负载轴又特别长，所带负载动平衡性差，并且本身整个塔体由于水的流动都在振动，导致电机振动超标，再加上变频器供电电机的轴承电蚀，容易导致电机轴承磨损、损坏，严重造成轴承使用寿命短。
2.3变频器故障
变频器故障频繁，也导致风机无法正常运行，主要有电容长期运行鼓肚、漏液、灰尘积累尖端对外壳放电击穿；散热系统故障，内部、顶部风扇故障；集成板故障，IGBT逆变模块烧毁；参数错误，更换元件后设置错误等造成（如图1），主要为以下几种：
2.3.1电抗器内部电容每运行一年容值将降低15%左右，运行两年容值只剩70%左右，不能满足电抗器正常运行，有的甚至鼓肚、漏液，变频器直接报故障无法开机。
2.3.2测量电容器尖端对外壳之间距离不得小于0.5CM，小于0.5CM 运行两年积累的灰尘将对外壳放电。该原因有一年内直接发生了两次故障。
2.3.3散热系统故障是变频器最常见的故障了，散热风机故障，风道过滤棉堵塞。该原因每年都发生3-4次故障。
2.3.4变频器主板故障和晶闸管的故障，主要是因为工艺温度调节特别频繁造成的。
2.3.5变频器参数是指挥变频器的命令，非常重要，在更换元件后设置错误，导致变频器故障。
图1 变频器主要故障
2.4变频电动机散热风机故障
因无法对变频电机散热风机进行状态检测，维护人员对散热风机关注度不够，3UF50马达保护器报警或者通讯中断，接线松动发热，电机轴承损坏等，不能及时发现处理，使变频电动机散热风机故障，风机故障后主机温度升高，导致主机故障，给生产带来安全隐患，造成停机，引起装置波动。
1.5其它机械故障
由于外部机械设备引起的故障有联轴器故障；减速机故障；风扇叶片故障等。其中冷却风扇叶片折断飞出，无法检测，导致水温波动，造成故障发生过1次。
3 制定处理措施：
3.1电机绝缘降低处理措施
3.1.1每次检修完后需对电机做特殊的密封处理，对电动机两端大盖、接线盒盖子涂抹润滑油进行密封，接线格兰用密封格兰外加防爆胶泥进行密封，轴头安装密封圈加挡油环进行密封，电缆穿线口用防爆胶泥进行封堵，杜绝了水汽进入电机，引起电机绝缘降低。
3.1.2尤其在冬季，电机在运行和停止状态下温差大，内部产生负压，停机后必须投入电机空间加热器，确保电机内部保持在一个恒定的温度。
3.2电动机振动大处理措施
对电动机基础进行加固处理，增大基础刚性；加强对中和平衡性督察，要求每天使用BH550对电机进行测试，每周分析一次运行状态，并测试分析找到共振点，告知工艺尽量不要在共振频率点启动电机运行；对电机更换绝缘轴承减少电蚀，减少因轴承问题引起的振动。
3.3变频器频繁故障处理措施
3.3.1电容长期运行鼓肚、漏液、灰尘积累尖端对外壳放电击穿。
a .每两年必须定期更换一次电容，并对容值测量(如图2）；
b .要求每年必须定期清理一次灰尘，减少灰尘积累尖端对外壳放电击穿；
c .将电容尖端用挫打平并在尖端与外壳之间加绝缘纸，增强绝缘。
3.3.2内部、顶部风扇故障
a. 每天加强温度检测，并做好记录；
b. 每两年必须更换一次风扇，确保风扇可靠运行；
c. 对柜体增加散热风扇，加强风量，达到强制散热，减少变频器因温度过高引起故障跳闸。
d. 对变频器晶闸管温度进行跟踪，每日巡检一次，根据负荷大小来对比判断，负荷和环境温度相同的情况下，较前一天温差不得超过10度。
e. 在风扇出风口处增加彩色飘带，正常运行的情况下出风量足以将布标吹起，如果布标没有飘起需认真检查。需多次确认后，以手试风量法判断哪一个风扇损坏，及时上报处理。
f. 要求每季度更换一次过滤棉，以保证通风散热良好。
3.3.3主板和IGBT逆变模块烧毁
a. 由于变频器内部主板或IGBT逆变模块烧毁，将使设备无法开机，对控制回路进行改造，增加一套全压控制系统。当变频器本体故障后，可将设备切至全压控制，保证设备正常开机，也不影响变频器检修工作（如图2）。
图2 增加全压控制系统原理图
b. 将原丹佛斯8000变频器，更换为ABB，ACH580；去掉了两个大电抗器，减少了电抗器内部电容故障，同时降低柜内温度。
c. 要求维护人员每月对接线端子进行一次红外测温，温度高于75度，及时上报处理。
3.3.4参数问题
更换元器件前，需要对变频器所有参数进行调阅、记录、备份，更换后将对参数进行再次核对；并制定每年对参数进行一次核对，确保变频器不会因晃电出现参数丢失等问题。每次调整的参数需及时上报审批并做好记录。
3.4变频电动机散热风机故障处理措施
变频电动机散热风机为轴流式风机，无法进行状态检测，为确保电机运行正常。每天需查看后台有无3UF50马达保护器报警故障信息，或者通讯中断，并及时上报处理；并每周对接线端子进行红外测温，并定期对变频电动机散热风机进行更换，确保电机完好备用。
3.5机械问题处理措施
3.5.1现场电机每天最少巡检一次，做一次状态检测，分析轴承有无故障，检查有无缺螺丝、松动等，及时汇报并做好记录。
3.5.2如联轴器、减速机或风扇叶片等故障，应及时联系设备检修单位及时处理，并配合做好检修工作。
3.5.3针对叶片折断问题，高压电机做了定值整改，增加了低功率保护，每年试验完后的定值单要收好，并对定值单进行再次核对，整改后叶片故障几率很小。
4 效果验证
4.1没有出现过电机绝缘受潮，引起跳闸的问题；
4.2电动机振动普遍降低，轴承使用寿命从2年延长到一个大修周期5年；
4.3变频器温度持续保持在28℃ -37 ℃之间；声音只有原来的1/3；
4.4即使变频器故障了也可以暂时切至全压运行，将变频器退出检修，不影响装置运行。
4.5变频电动机散热风机没有出现过故障，没有引起主机过热跳闸问题。
4.6没有出现过故障造成非计划停工。
5 总结
通过此次改造，针对每个故障问题做专项方案，逐个实施解决，大大提高了设备运行的可靠性，避免了非计划停工，并且提高了工作效率，降低了维护人员的劳动强度，缩短故障检修时间。
参 考 文 献
[1]王勇、赵明《电动机轴承故障诊断与分析》第一版。北京：机械工业出版社，2022.9
[2]于宝水、姜平《变频器典型应用电路》第一版。北京：中国电力出版社，2017.6
