十一.離心式風(fēng)機(jī)事故危險(xiǎn)性分析與評(píng)價(jià)

1、 十一.離心式風(fēng)機(jī)事故危險(xiǎn)性分析與評(píng)價(jià)1離心式風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故葉輪是惟一做功的心臟部件，而高轉(zhuǎn)速、大流量、高壓力比、大功率和變工況等苛刻工作條件對(duì)葉輪的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、加工精度及維護(hù)提出了更高的要求。一旦發(fā)生葉輪損壞、葉片斷裂甚至解體破壞事故，不僅損壞轉(zhuǎn)子，而且隨轉(zhuǎn)速增加將引起劇烈的振動(dòng)，使其無(wú)法操作，嚴(yán)重威脅風(fēng)機(jī)連續(xù)、安全穩(wěn)定運(yùn)行，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。離心式風(fēng)機(jī)葉輪多采用焊接和鉚接的結(jié)構(gòu)形式。葉輪損壞多發(fā)生在離心力最大的葉輪外緣和應(yīng)力較高的輪蓋進(jìn)口側(cè)以及鉚釘?shù)乃蓜?dòng)或斷裂部位，也有的葉輪前盤(pán)連同葉片從與后盤(pán)焊接處發(fā)生斷裂。通過(guò)大量事故分析表明，葉輪破裂的斷面無(wú)明顯的塑性變形，幾乎全部是宏觀脆

2、斷。因此，葉輪破壞大部分屬于應(yīng)力腐蝕，其次是疲勞腐蝕。應(yīng)力腐蝕是指葉輪材料在受到應(yīng)力和腐蝕的雙重作用下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋而導(dǎo)致的脆性斷裂。應(yīng)力腐蝕裂紋一是由于局部腐蝕引起的，二是在腐蝕環(huán)境中，材料因腐蝕反應(yīng)生成氫氣從而產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展，后一種屬于氫脆斷裂。疲勞腐蝕是指葉輪在處于振動(dòng)的狀態(tài)下，受到交變應(yīng)力和葉輪與軸的復(fù)合振動(dòng)應(yīng)力的雙重作用，在其薄弱部位產(chǎn)生局部變形，以致超過(guò)材料的疲勞極限而產(chǎn)生裂紋。隨葉輪的連續(xù)不斷地振動(dòng)，裂紋逐漸擴(kuò)展，最后導(dǎo)致葉輪疲勞斷裂。通過(guò)大量的事故統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)計(jì)制造缺陷、安裝和檢驗(yàn)不合理、氣體與酸泥腐蝕、轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡引起的共振以及頻繁地在喘振區(qū)運(yùn)行等，是導(dǎo)致離心式風(fēng)機(jī)葉片斷裂

3、的主要原因。離心式風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故原因（1）設(shè)計(jì)缺陷。葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，（2）葉輪材料中存在著非金屬夾雜物，使其機(jī)械性能降低，特別是在僅有幾個(gè)毫米厚的輪蓋邊緣上含有夾雜物，使葉輪產(chǎn)生局部應(yīng)力集中源，從而大大降低疲勞強(qiáng)度（3）制造缺陷。是指焊縫本身和熱影響區(qū)缺陷以及葉輪加工面粗糙，如葉片與輪蓋之間沒(méi)有全焊、未焊透、存在氣孔、咬邊等，若非金屬夾雜物剛好在此區(qū)域，就更加劇了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展；葉輪與輪蓋焊接后使輪蓋熱影響區(qū)內(nèi)組織發(fā)生變化，該區(qū)的強(qiáng)度、硬度相對(duì)原組織降低，若非金屬夾雜物正好處在變化前后組織的交界處，就進(jìn)一步促使應(yīng)力集中源的形成，進(jìn)而促使應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生，以致發(fā)生葉片斷裂。預(yù)防措施如下：

4、發(fā)生上述故障時(shí)，應(yīng)立即停車，組織有關(guān)人員對(duì)損壞部件進(jìn)行檢查與事故分析；改進(jìn)葉型設(shè)計(jì)，避開(kāi)共振，改變傳統(tǒng)離心式風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)方法，（1）在有效壽命期間，葉輪不得產(chǎn)生裂紋（2）在葉輪存在缺陷或有損傷的條件下，應(yīng)用斷裂力學(xué)理論預(yù)測(cè)出斷裂壽命，采取有效的預(yù)防措施（3）選用耐腐蝕、高強(qiáng)度的葉輪材料，確保葉輪加工質(zhì)量，采用高形狀精度和高表面粗糙度加工；（4）在葉輪輪盤(pán)外緣兩葉片之間部位可磨削圓?。?）采用超聲波無(wú)損探傷，從各個(gè)方向?qū)缚p和熱影響區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫和材質(zhì)內(nèi)部缺陷；（6）葉片與輪蓋之間應(yīng)全部焊透，焊后必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理；消除過(guò)大的振動(dòng)源，調(diào)整共振頻率，使葉輪振動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)（7

5、）修復(fù)后的轉(zhuǎn)子應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行動(dòng)平衡、無(wú)損探傷和超透試驗(yàn)。2.氣體與酸泥腐蝕氣體與酸泥腐蝕事故原因離心風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)大多具有較強(qiáng)的腐蝕性，由于空氣和工業(yè)煙氣中含有酸性氣體，濕度大時(shí)將形成亞硫酸、硫酸，它們對(duì)葉輪都有不同程度的腐蝕作用。裸露的葉片長(zhǎng)期受氣體和酸泥的腐蝕，在沒(méi)有進(jìn)行定期檢查情況下，使下一段入口氣體帶有酸性，在焊接葉片的焊接縮孔、氣孔處形成腐蝕坑，同時(shí)伴有部分氫滲現(xiàn)象，易形成疲勞源，致使葉片在受到高應(yīng)力和腐蝕時(shí)發(fā)生脆性斷裂。預(yù)防措施如下。（1）采用耐腐蝕高強(qiáng)度的不銹鋼焊接葉輪，焊后進(jìn)行熱處理，其表面進(jìn)行防腐涂層保護(hù)（2）盡可能降低工藝氣酸性氣體的含量，并控制出口溫度不能過(guò)低，以防止氨基甲酸

6、銨的生成；（3）定期排出中間冷卻器內(nèi)所生成的含有亞硫酸、硫酸的冷凝水，使其導(dǎo)出機(jī)外（4）安裝高效的吸氣過(guò)濾器（如脈沖式袋濾器），以降低風(fēng)機(jī)進(jìn)口的流速，減少空氣中所含的霧狀水滴與粉塵；嚴(yán)格檢查葉輪的腐蝕情況，并及時(shí)清除葉輪內(nèi)部和表面的沉積物。3.轉(zhuǎn)子的嚴(yán)重振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的嚴(yán)重振動(dòng)事故原因（1）葉輪設(shè)計(jì)欠佳，使危險(xiǎn)振型沒(méi)有避開(kāi)共振（2）葉片制造缺陷，在施工或檢修現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、調(diào)換，造成驅(qū)動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)主軸對(duì)中發(fā)生了偏離；（3）葉輪安裝不夠緊密，或因磨損、腐蝕的不均勻，灰塵在葉輪上積聚，個(gè)別葉片折斷等，使葉輪不平衡，將引起較大的振動(dòng)（4）葉輪的自振頻率與擴(kuò)壓器、回流器或氣體管道的自振頻率相吻合時(shí)，將產(chǎn)生共振，這對(duì)葉輪的安全運(yùn)轉(zhuǎn)威脅很大預(yù)防措施如下：（1）消除過(guò)大的振動(dòng)源，調(diào)整機(jī)組的共振頻率，使葉輪振動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)（2）精心安裝，確保轉(zhuǎn)子對(duì)中良好（3）發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)，應(yīng)查明原因并加以消除，必要時(shí)可在高轉(zhuǎn)速動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)；（4）在變工況運(yùn)行時(shí)，要避免發(fā)生負(fù)荷突變，嚴(yán)格控制調(diào)速范圍，嚴(yán)防轉(zhuǎn)速過(guò)低使葉片振動(dòng)頻率落入共振區(qū)（5）采用軸振動(dòng)頻譜分析的方法，及早發(fā)現(xiàn)主軸的異常振動(dòng)；嚴(yán)格控制進(jìn)油溫度，適當(dāng)增加油的黏度（6）從頂上垂直下來(lái)的進(jìn)口管道不應(yīng)直接壓在機(jī)上，必須由管道掛鉤或支架來(lái)承擔(dān)其重量，以防止機(jī)殼