H830型空压机叶轮开裂事故的分析与处理.docx

文章编号 : 100929425 (2001) 0620035204h830 型空压机叶轮开裂事故的分析与处理赵丽风 , 郭瑞民 , 冯喜京 , 庞文斌(宣化钢铁公司动力厂 , 河北省张家口市宣化区 017505)摘要 : 介绍了 h830 型空压机叶轮开裂事故的发生及处理过程 , 并根据现场具体情况及相关数据对事故原因进行了分析 。关键词 : 透平空压机 ; 振动 ; 叶轮 ; 开裂 ; 处理 ; 分析中图分类号 : th452文献标识码 : banalysis of an impeller cracking accident of model h830 a ircompressor and solutionszhao li2feng , guo rui2min , feng xi2jing bang wen2bin( power factory of xuanhua iron & steel company , xuanhua area 017505 , hebei province)abstract : the happening and handling course of an impeller cracking accident of model h830 air compressor isdescribed . the cause of the accident has been analyzed in accordance with the specific situation on site and the relevant data .key words : air turbocompressor ; vibration ; impeller ;cracking ; handling ; analysis进口压力 : 0109mpa (绝)排出压力 : 0164mpa (绝)轴功率 : 3686kw2/ 1 级 (低速) 转子转速 : 10258r/ min4/ 3 级 (高速) 转子转速 : 12720r/ min大齿轮转子转速 : 1500r/ min 配套电机 (上海电机厂生产) 型号 : t4100 - 4/ 1430 同步电机额定功率 : 4100kw转速 : 1500r/ minh830 型离心式压缩机为双轴四级压缩结构型 式 。压缩机的大齿轮转子通过齿轮联轴器与电机轴 联接 , 压缩机的四只叶轮分别安装在两个转速不同 的小齿轮轴的两端 , 构成高低速两个转子 , 各个叶1前言1999 年 , 宣 化 钢 铁 公 司 将 在 唐 钢 做 备 机 使 用 的原杭氧 1976 年生产的 kdon - 6000/ 6000 - 型 切换板翅式制氧机 , 拆迁改造成带增压膨胀机的分 子筛 预 净 化 流 程 的 kdon - 7000/ 7000 型 制 氧 机 , 并同步委托开空厂配套设计制造空压机一台 。由于 开空厂没有与 7000m3 / h 制氧机配套的成型空压机 , 为满 足 7000m3 / h 制 氧 机 用 气 要 求 , 开 空 厂 在 与6000m3 / h 制氧机配套的成型 h700 系列的 h780 型 空压机基础上进行了改型设计 , 即 , 在机壳轴颈尺寸不变的条件下进行缩放式改型设计 , 改型后主要 技术参数如下 :型号 : h8302614/ 019 型双轴四级离心式压缩机 进口容积流量 : 830m3 / min收稿日期 : 2001210212作者简介 : 赵丽风 (1967 - ) , 女 , 1992 年毕业于华中理工大学制冷设备与低温技术专业 , 1992 年起一直在宣钢动力厂 工作 , 现任职于厂技能科 , 主管制氧工艺 , 工程师 。35 深冷技术2001 年第 6 期cryo ge nic tec hnolo gy 62001故障处理赵丽风等 :h830 型空压机叶轮开裂事故的分析与处理轮与各自独立的蜗壳构成流道 。高低速转子分别布置在大齿轮转子的两侧 , 由大齿轮带动 。其结构简 图如图 1 所示 。表 1h830 型空压机各阶段测振数据图 1 h830 型离心式压缩机结构简图2 事故的发生我厂 7000m3 / h 制氧机于 1999 年 11 月 16 日顺 利出氧 , 投入使用 。经运行发现 , 空压机 14 级 轴瓦振动从 2000 年 3 月中旬开始呈慢爬坡趋势不 断增大 , 11 月 9 日 2000 , 1 、2 级轴瓦振动递增幅 度逐渐增高 , 到 11 月 10 日 940 , 2 级垂直振动超 标报警 , 2150 超危险报警限 , 如果将 7000m3 / h 制 氧机 “原料机”停下进行检修 , 炼钢系统则因氧气 供不应求而停一台转炉 , 这必将给我公司生产 、经 营销售带来巨大影响 。为此 , 我们决定先不停空压 机 , 观察运行一段时间 , 视发展情况再做是否停车 的决定 。11 月 11 日 240 , 1 级垂直振动超标报警 ,1000 超危险报警限 , 1525 我们开始用便携式测 振仪监测 1 、2 级轴瓦处的机壳振动情况 , 即观察 其振动与在线测量轴瓦振动是否同步增加 。因各级 轴瓦振动上升趋势不断增大而又无法控制 , 于 11 月 12 日 347 被迫停车紧急检查处理 。经对 1 级风 轮 、吸入导叶 , 1 、2 级上轴瓦检查 , 未 发 现 异 常 情况 , 于当日 2320 启动空压机 。开车后 , 1 、2 级 轴瓦振动即刻显示危险报警 , 运行 6 小时后 , 4 级 轴瓦垂直 、水平振动同时报警 , 7 小时后 , 3 级轴了开空厂的专业人员来现场协助我们抢修 。11 月1319 日 , 我们主要作了以下工作 :(1) 将 122 、324 级转子送往开空厂进行动平衡 校验 , 同时 , 在安装现场开空厂专业装配工对 1 、2 级叶轮进行了着色探伤检查 , 未发现异常 。(2) 此套空压机 14 级轴承采用可倾瓦轴承 ,瓦块与轴承体呈 线 性 接 触 , 此 类 瓦 具 有 润 滑 性 能 好 、摩擦力小 、抗振性能强等优点 , 考虑到运行一年后瓦块与轴承体之间局部会出现面接触 , 使其抗振性能减弱 , 我们更换了 14 级轴承瓦块 。(3) 因检查发现大齿轮和低速小齿轮啮合发生 轻微咬根现象 , 所以我们对大齿轮和低速小齿轮齿顶倒角进行了修整 。(4) 对空压机所用透平油进行化验 。312抢修后试车情况瓦垂直 、水平振动同时报警 , 于是 ,迫停空压机进行抢修 。 各阶段相关测振数据见表 1 。3处理过程311事故发生后抢修情况13 日 833 被此次事故是在空分 、空压系统没有进行任何操作的情况下发生的 , 因我厂从未遇到过这种情况 ,且我厂维修人员从未介入该机组的安装 , 所以邀请36 cryo ge nic tec hnolo gy 62001深冷技术2001 年第 6 期时间在线测量 (m)备注说明 : 、 级 轴 瓦 振动 设 计 值 3413m ; 、 级 轴 瓦 振动 设 计 值 3110m 。 级 轴 瓦 垂 直 、水 平 振动 报 警 设定 值 为 62m ; 危 险 报 警设 定 值 为65m 。 在 线 测 振 仪 表满 量 程 为100m 。3 月 10 日 200031283023352433214 月 10 日 200033283126362634225 月 10 日 200032283226372635236 月 10 日 200037314127382937287 月 10 日 200036334026423640348 月 10 日 200038324127433938379 月 10 日 200038324029444039379 月 25 日 2000383240294841403810 月 10 日 2000414047284640393510 月 25 日 2000423146304638373411 月 7 日 2000383248314440414011 月 8 日 2000403047304438393611 月 9 日 2000473556334540403911 月 10 日 1000503560354339403811 月 10 日 22005338653646414240人工测量 (m)11 月 11 日 300603969374641403911 月 11 日 1000664174384742414111 月 11 日 160075448040484443449861011 月 12 日 1001007210059535052511410131211 月 12 日 2001007710063535152531610141311 月 12 日 3001007910065545153531611151412故障处理赵丽风等 : h830 型空压机叶轮开裂事故的分析与处理11 月 20 日 , 机 组 组 装 试 车 , 振 动 未 能 消 除 ,而且加压后 振 动 仍 在 继 续 增 大 。23 日 , 开 空 厂 专 业测振工程师用频谱测振仪对空压机进行在线测量 发现 : 1 、2 级振 动 工 频 占 的 比 例 大 , 二 级 瓦 运 行 时有些变形 , 二级转子轴心运行轨迹异常 。根据以 上情况 , 我们分析认为 :(1) 振动增大是在空分 、空压系统未做任何调 整的情况下发生的 , 因此振动超标不是因工艺操作引起的 。(2) 空压机用透平油经化验符合国家标准 , 可 排除润滑油质量不合格引起振动的可能性 。(3) 机械问题 (如啮合间隙误差等) 引起的振 动 , 即使振动超标也将基本固定在某一值上 , 而实 际现象是振动不断增大 。313 进一步的检测和修复根据频谱仪测量结果和以上三点 , 我们初步断 定 : 振源是 122 级转子轴在加工过程中内应力未完 全消除 , 运行一段时间后应力释放从而引起振动 , 同时也不排除叶轮开裂的可能性 。针对以上分析结果 , 我们作出如下工作安排 : (1) 将 122 、324 级转子及大齿轮转子运回开空厂 , 做动平衡校验 , 并复校各转子各部位跳动 , 同时更换 122 级转子轴 。(2) 对各级叶轮再次进行探伤检查 。 经开空厂复校各轴动平衡和跳动均合格 , 且在着色探伤并确认四个叶轮无开裂迹象后 , 将各转子 运回我厂安装 。12 月 3 日启动空压机 , 一开车 1 、2 级轴瓦垂直振动即达到满量程 , 且运转声音明显 异常 , 遂立即停车 。停车后我们与开空厂协调制定了两套方案 : 一是将 122 级转子连夜送往北京电力 设备总厂进行动平衡复校 , 并检查转子有无缺陷 ;二是请开空厂准备一套同类型可替换的转子运到我 厂做应急使用 。12 月 4 日 , 122 级转子送往北京未作动平衡复 校前 , 经目测即发现一级叶轮有四片叶片开裂 , 其中一片为母材开裂 , 裂缝呈 “y”型 , 开裂长度达120mm , 另三片为焊缝开裂 。于是 , 将开空厂运来 应急的 h820 型 122 级转子进行组装 , 并于 12 月 7日 2053 启动空压机 。至此 , 空压机轴瓦振动超标问题 得 以 解 决 , 7000m3 / h 制 氧 机 恢 复 生 产 。投 运 后各级轴瓦振动正常 , 振动值见表 2 。表 2 更换 1 - 2 级转子后测振数据4事故原因分析h830 型空压机属大型风机 ( 是开空厂已生产 的最大 风 机) , 因 此 , 对 转 子 的 材 质 、加 工 精 度 、 热处理 , 以及叶轮的材质 、焊接质量等要求相对较 高 。根据实物检查得出 : 1 级叶轮损坏是造成轴瓦 振动的直接原因 , 而通常造成叶轮损坏有以下几种 可能性 (如图 2 所示) 。图 2 叶轮损坏可能原因树枝图在检修过程中 , 我们对吸风管到二级冷却器进口这段风管进行检查 , 未发现异物 , 而共振问题在 开车初期就可发现 。因此 , 由这两点引起叶轮损坏的可能性可以排除 , 下面就其它几点分析如下 :(1) 该 h830 型空压机是在 h780 型基础上进行 缩放改型设计的 , 因受机壳尺寸所限 14 级轴承 体设计变薄 , 强度减弱 , 造成轴承抗振性能减弱 ; 改型 后 风 量 增 大 了 50m3 / min , 叶 轮 承 压 升 高 , 其抗疲劳破坏能力相对减小 , 这些是该机组改型设计 中存在的缺陷 。(2) 从表 1 可以看出 , 机组振动增大超标不是 突变 , 而是首先在很长一段时间内呈慢爬坡上升趋 势 , 当经历一段时间后 , 振动增加幅度才发生了质 的变化 。根据这一现象我们认为 122 级转子在加工37 深冷技术2001 年第 6 期cryo ge nic tec hnolo gy 62001时间在线测量 (m)12 月 8 日 200012 月 9 日 200012 月 10 日 200012 月 11 日 200012 月 12 日 200012 月 13 日 200012 月 14 日 200012 月 15 日 200025232626252525252524252525242424262729302828282924232323232323233129303030303030212022212121202131303030303030312019202020202020故障处理赵丽风等 : h830 型空压机叶轮开裂事故的分析与处理工艺过程中内应力未完全消除 , 当转子运行一段时间后 , 此应力会逐渐释放而不再消失 , 释放出的应 力将造成转子无规则跳摆 , 最直接的反映就是轴瓦振动加大 , 经长时间运行后 , 加上机组先天设计缺 陷 , 最终导致 1 级叶轮薄弱环节处首先被破坏 。(3) 从 1 级叶轮开裂情况看 , 造成此次事故发 生的另一个可能就是叶轮焊接质量及母材本身存在 缺陷 , 使其抗疲劳破坏能力不能满足机组运行 。5经验教训与防范措施此次事故历经 24 天奋战 , 两次返开空厂修理 部件和 12 次频繁试机查找原因 , 问题方得以解决 , 给我公司生产经营造成了很大的经济损失 , 教训是 深刻的 , 现总结如下以供同行借鉴 。(1) 造成事故处理时间长达 24 天之久的一个 不容忽视的客观原因就是 : 在 11 月 23 日已确定出122 级转子是振动的 主 要 根 源 第 二 次 返 开 空 厂 后 ,开空厂对叶轮进行着色探伤仍未检查出叶轮有开裂 迹象 , 说明对叶轮检查我们应寻求新的探伤手段 。(2) 应坚持执行空压机 8000 小时定期检修规 定 (该空压机从投运到事故发生运行了约 8600 小 时) 。对大型风机来说 , 检修时应对转子部件进行探伤 , 以防止此类事故的发生 。(3) 此类事故未能尽早的解决处理说明我们的 技术水平 、检测手段与先进单位相比有很大差距 ,也说明了专业技术人员要加强相关 、相连的科学技 术的学习 , 以提高自身的综合素质 , 进而提高对设备故障的判断处理能力 。因经验 、技术所限 , 以上分析是否正确 , 在这 里我们希望有此经验的专家和同行能给予指导 , 以防此类事故的再次发生 。杭州发生气球爆炸伤人事件据 2001 年 10 月 14 日 杭州日报与 钱江晚报报 道 , 2001 年 10 月 12 日 , 杭州市拱墅区少工委在大关 公 园 举办活动 , 现场悬挂两只直径约 2 米多的氢气球 , 活动结 束后未及时取下 , 13 日下午 3 时许 , 其中一只氢气球发生 爆炸 , 造成在公园游玩的 6 名儿童和 1 名家长灼伤 。事件发生经过是这样的 : 13 日中午 , 有几个小孩在拉其 中一个气球玩 , 当时气球的气已经不太足了 , 几个孩子一会儿拉下来 , 一会儿又把它放掉 。下午 2 时半多 , 气球被完全 拉到草坪上 , 不时有孩子跳上去 , 压在气球上 , 突然 “砰” 一声巨响 , 气球爆裂 , 一个孩子被爆裂气球整个包了起来 ,市府重申不得使用氢气灌装旁边几个孩子头 、脸 、手都被烧焦 , 一位家长头也烧伤 。 针对发生的氢气球爆炸伤人事件 , 杭州市政府办公厅 13日发出通知 , 要求各区 (县) 、各部门在节庆活动中加强安全管理 。凡必须在公共场所施放气球的 , 重申一律不得使用 氢气灌装 , 必须按规定用惰性气体灌装 。承办充装 、施放气 球的单位 , 必须具备相应的资质 , 严禁违规经营 。施放气球 必须建立谁施放 、谁负责的制度 , 要有熟悉安全的人员对施放气球的全过程进行监督检查 , 活动结束后及时收回 , 安全 处理 。(顾福民 摘编)国家质检总局公布特种设备事故处理规定者受伤 (包括急性中毒 ,下同) 100 人 (含 100 人) 以上 , 或者直接经济损失 1000 万元 (含 1000 万元) 以上的设备事故