塔设备常见机械故障及排除方法

塔设备在操作时，不仅受到风载荷、地震载荷等外部环境的影响，还承受着内部介质压力、温度、腐蚀等作用。这些因素将可能导致塔设备出现故障，影响塔设备的正常使用。所以在设计与使用时，应采取预防措施，减少故障的发生。一旦出现故障，应及时发现，分析产生故障的原因，制订排除故障的措施，以确保塔设备的正常运行。

塔设备的故障可分为两大类。一类是工艺性故障，如操作时出现的液泛、漏液量大、雾沫夹带过多、传质效率下降等现象。另一类是机械性故障，如塔设备振动、腐蚀破坏、密封失效、工作表面积垢、局部过大变形、壳体减薄或产生裂纹等。

1.塔设备的振动

脉动风力是塔设备产生振动的主要原因。当脉动风力的变化频率（或周期）与塔自振频率（或周期）相近时，塔体便发生共振。塔体产生共振后，使塔发生弯曲、倾斜，塔板效率下降，影响塔设备的正常操作，甚至导致塔设备严重破坏，造成重大事故。因此在塔的设计阶段就应考虑塔设备产生共振的可能性，采取预防措施，防止共振的发生。防止塔体产生共振通常采用以下三方面的办法。

① 提高塔体的固有频率，从根本上消除产生共振的根源。具体的方法有：降低塔体总高度，增加塔体内径（但需与工艺设计一并考虑）；加大塔体壁厚，或采用密度小、弹性模量大的材料；如条件允许，可在离塔顶0.22H处（相应于塔的第二振形曲线节点位置），安装一个铰支座。

② 增加塔体的阻尼，抑制塔的振动。具体方法有：利用塔盘上的液体或塔内填料的阻尼作用；在塔体外部装置阻尼器或减振器；在塔壁上悬挂外包橡胶的铁链条；采用复合材料等。

③ 采用扰流装置。合理地布置塔体上的管道、平台、扶梯和其他连接件，以破坏或消除周期性形成的旋涡。在大型钢制塔体周围焊接螺旋条，也有很好的防振作用。

2.塔设备的腐蚀

由于塔设备一般由金属材料制造，所处理的物料大多为各种酸、碱、盐、有机溶剂及腐蚀性气体等介质，故腐蚀现象非常普遍。据统计，塔设备失效有一半以上是由腐蚀破坏造成的。因此，在塔设备设计和使用过程中，应特别重视腐蚀问题。

塔设备腐蚀几乎涉及腐蚀的所有类型。既有化学腐蚀，又有电化学腐蚀；既可能是局部腐蚀，又可能是均匀腐蚀。造成腐蚀的原因更是多种多样，它与塔设备的选材、介质的特性、操作条件及操作过程等诸多因素有关。如炼油装置中的常压塔，产生腐蚀的原因与类型有：原油中含有的氯化物、硫化物与水对塔体和内件产生的均匀腐蚀，致使塔壁减薄，内件变形；介质腐蚀造成的浮阀点蚀而不能正常工作；在塔体高应力区和焊缝处产生的应力腐蚀，导致裂纹扩展穿孔；在塔顶部因温度过低而产生的露点腐蚀等。

为了防止塔设备因腐蚀而破坏，必须采取有效的防腐措施，以延长设备使用寿命，确保生产正常进行。防护措施应针对腐蚀产生的原因、腐蚀类型来制订。一般采用的方法有如下几种。

（1）正确选材 

金属材料的耐腐蚀性能，与所接触的介质有关，因此，应根据介质的特性合理选择。如各种不锈钢在大气和水中或氧化性的硝酸溶液中具有很好的耐蚀性能，但在非氧化性的盐酸、稀硫酸中，耐蚀性能较差；铜及铜合金在稀盐酸、稀硫酸中相当耐蚀，但不耐硝酸溶液的腐蚀。

（2）采用覆盖层 

覆盖层的作用是将主体与介质隔绝开来。常用的有金属覆盖层与非金属覆盖层。金属覆盖层是用对某种介质耐蚀性能好的金属材料覆盖在耐蚀性能较差的金属材料上。常用的方法如电镀、喷镀、不锈钢衬里等。非金属保护层常用的方法是在设备内部衬以非金属材料或涂防腐涂料。

（3）采用电化学保护 

电化学保护是通过改变金属材料与介质电极电位来达到保护金属免受电化学腐蚀的办法。电化学保护分阴极保护和阳极保护两种。其中阴极保护法应用较多。

（4）设计合理的结构 

塔设备的腐蚀在很多场合下与它们的结构有关，不合理的结构往往引起机械应力、热应力、应力集中和液体的滞留。这些都会加剧或产生腐蚀。因此，设计合理的结构也是减少腐蚀的有效途径。

（5）添加缓蚀剂 

在介质中加入一定量的缓蚀剂，可使设备腐蚀速度降低或停止。但选择缓蚀剂时，要注意对某种介质的针对性，要合理确定缓蚀剂的类型和用量。

3.其他常见机械故障

（1）介质泄漏 

介质泄漏不仅影响塔设备正常操作，恶化工作环境，甚至可能酿成重大事故。介质泄漏一般发生在构件连接处，如塔体连接法兰、管道与设备连接法兰以及人孔等处。泄漏的原因有：法兰安装时未达到技术要求；受力过大引起法兰刚度不足而变形；法兰密封件失效，操作压力过大等。采取的措施是保证安装质量；改善法兰受力情况或更换法兰；选择合适的密封件材料或更换密封件；稳定操作条件，不超温、不超压。

（2）壳体减薄与局部变形 

塔设备在工作一段时间后，由于介质的腐蚀和物料的冲刷，壳体壁厚可能减小。对于可能壁厚减薄的塔设备，首先应对其进行厚度测试，确定是否能继续使用，以确保安全。其次是在塔设备设计时，应针对介质腐蚀特性和操作条件合理选择耐蚀、耐磨的材料或采用衬里，以确保其服役期内的正常运转。

在塔设备的局部区域，可能由于峰值应力、温差应力、焊接残余应力等原因造成过大的变形。对此，要通过改善结构来改变应力分布状态；在满足工艺条件的前提下减少温差应力；在设备制造时进行焊后热处理以消除焊接残余应力。当局部变形过大时，可采用挖补的方法进行修理。

（3）工作表面积垢 

塔设备工作表面的积垢通常发生在结构的死角区（如塔盘支持圈与塔壁连接焊缝处、液体再分布器与塔壁连接处等），因介质在这些地方流动速度降低，介质中杂质等很容易形成积淀，也可能出现在塔壁、塔盘和填料表面。积垢严重时，将影响塔内件的传质、传热效率。积垢的消除通常有机械除垢法和化学除垢法等方法。