導流環缺陷引起風機轉子解體事故的分析與改進

濟鋼能源動力廠 郭亮 朱琳 商文卿

0 前言

濟鋼能源動力廠 4#煤氣加壓站裝備 5臺D600-12型煤氣鼓風機，負責加壓高、焦、轉混合煤氣供應中厚板廠及熱軋廠加熱爐，該風機于2005年生產，設計進口流量36 000 m3/h，全壓9 000 Pa，進口密度1.075 kg/m3，主軸轉數2 970 r/min，配套200 kW隔爆型三相異步電動機。

2010年11月25日發生一起由于風機入口導流環缺陷引起的風機轉子解體事故。

1 事故經過

2010年11月25日5時15分，當班人員發現4#D600-12型煤氣鼓風機機殼不明原因破裂，高、焦、轉混合煤氣向機房內大量泄漏，隨即啟動應急預案切斷煤氣來源，處理機體殘余煤氣，事故處置耗時25 min，4#D600-12型煤氣鼓風機損壞，未造成人員傷亡。經現場查看，發現風機機殼破裂，機體內葉片、入口側輪轂已全部碎裂，甩入出口管道，風機出口導流板變形，如圖1所示。

圖1 事故損壞情況

2 事故分析

2.1 排除電氣系統和人為操作原因

通過調取上位機數據和檢查監控錄像未發現人為誤操作，事故發生前后電氣、儀控系統一切正常，事故發生時電機電流因風機機械負載突然增大而升高，隨后空氣開關斷電保護動作切斷供電，因此排除電氣系統和人為操作原因。

2.2 葉輪質量不佳是事故的次要原因

(1)葉片與母材應雙面滿焊(現有轉子備件均為雙面滿焊)。解體轉子為工作面滿焊，非工作面斷焊或點焊。

(2)葉片與母材焊接應打坡口，焊透母材。解體轉子葉片未打坡口，焊接未焊透母材，焊接質量存在明顯缺陷。

(3)葉輪材質質量不佳。在偏酸性煤氣介質的腐蝕下，葉片及輪轂表面出現較多腐蝕點，造成葉輪整體強度下降。

2.3 導流環缺陷是事故主要原因

D600-12風機進口所配導流環起到引流低壓氣體、減少回流提高風機效率的作用，材質為鑄鋁，采用16枚鋼制內六方螺栓固定在風機進口端蓋上，導流環結構設計存在缺陷，導流環厚度20 mm，但緊固螺栓與進口端蓋間受力部分厚度只有6 mm，強度較低，且導流環材質為鑄鋁，抗腐蝕能力較差，煤氣對鑄鋁材質的導流環腐蝕嚴重，易造成導流環脫落，在腐蝕作用和外力作用下易斷裂，如圖2所示：

圖2 導流環腐蝕嚴重造成導流環脫落

根據以上分析可以還原事故發生情景：風機入口導流環因長期接觸煤氣發生腐蝕，緊固螺栓與導流環發生脫離導致葉輪與導流環發生摩擦，在此條件下導流環突然發生斷裂并進入葉輪內部，在高速無規則的撞擊下損壞葉輪，同時葉輪碎片撞擊機殼導致機殼破裂煤氣外泄。

3 改進措施

(1)增加緊固螺栓與進口端蓋間受力部分的厚度，由6 mm增至10 mm，提高緊固結構強度。

(2)縮短導流環使用年限由2年至1年，降低同類事故發生可能幾率。

(3)將導流環部位納入點檢標準，利用聽針點檢該部摩擦異音，對隱患做到預知預判。

(4)將導流環的拆檢納入檢修規程中，每次檢修均需檢查緊固件連接強度并及時更換。

4 結束語

我們對其他4臺風機進行了檢查，結果發現3臺風機有類似情況，最嚴重的一臺風機其導流環已脫離 3/4，即將發生與 4#機類似的情況。本次事故的教訓是十分深刻的，不單是4#風機返廠大修帶來的經濟損失，還有因未及時發現該隱患給一線職工帶來的重大人身安全威脅，我們將在今后工作中重視和加強對類似部件的點檢和檢修，也希望我們的教訓能為同類型風機的使用者提供借鑒。