摘要：大風(fēng)機(jī)風(fēng)葉在中盤(pán)與軸盤(pán)連接法蘭出現(xiàn)這么大的裂紋，國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)，風(fēng)機(jī)廠如果能充分考慮風(fēng)葉中盤(pán)的抗疲勞強(qiáng)度及安全系數(shù)，改進(jìn)加工工藝，和在出廠前對(duì)焊縫作探傷檢查就有可能避免此種情況的發(fā)生。
1 存在的問(wèn)題
我公司現(xiàn)有兩條2500t/d熟料生產(chǎn)線，一線投產(chǎn)時(shí)間為2006年12月23日, 二線投產(chǎn)時(shí)間為2008年5月13日。一線的尾排風(fēng)機(jī)為浙江某廠生產(chǎn)，型號(hào)為Y4-73No.28D，處理風(fēng)量480000m3/h，全壓為1 800Pa，轉(zhuǎn)速593 r/min，電機(jī)功率400kW 。在一線生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)尾排風(fēng)機(jī)能力有時(shí)會(huì)不足，特別是余熱發(fā)電投入使用后，表現(xiàn)為高溫風(fēng)機(jī)出口負(fù)壓值偏低，甚至?xí)霈F(xiàn)正壓冒灰塵的情況。因此在二線建設(shè)時(shí)在選擇同一個(gè)風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠的前提下把尾排風(fēng)機(jī)選稍大一些，所選擇的窯尾排風(fēng)機(jī)型號(hào)為XY4G-SY2850D，流量510000 m3/h，全壓1900 Pa，轉(zhuǎn)速580 r/min。 電機(jī)型號(hào)為YKK450-10，功率450kW，電壓6kV。
二線尾排風(fēng)機(jī)使用到2009年11月19日，二級(jí)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)值偏大，但是風(fēng)機(jī)軸承溫度正常，高值為38.9 ℃;電機(jī)軸承溫度正常，高值為41.3 ℃;風(fēng)機(jī)電流正常，為50 A(6 kV)，波動(dòng)很小;停機(jī)檢查聯(lián)軸器同心度偏差0.2 mm。由于正值生產(chǎn)旺季，振動(dòng)也還不太大，決定繼續(xù)生產(chǎn)，但是要求加強(qiáng)巡檢頻次。到11月24日，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)已明顯加劇，短時(shí)還發(fā)生劇烈的跳動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)立即緊急停機(jī)，止料停窯處理。
由于風(fēng)機(jī)進(jìn)口百葉閥風(fēng)門(mén)無(wú)法完全關(guān)死，此時(shí)C1筒出口溫度還有400多度，風(fēng)機(jī)內(nèi)溫度有130多度，一時(shí)無(wú)法進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查。決定本著先易后難的原則分兩步進(jìn)行檢查排除故障。在等待窯系統(tǒng)冷卻時(shí)先對(duì)風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)部分進(jìn)行調(diào)整同心度，如還不解決問(wèn)題再進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)檢查風(fēng)葉。將電機(jī)連軸器拆掉后，調(diào)整同心度到軸承座水平度每米0.04 mm，連軸器徑向跳動(dòng)為0.035 mm。完成后，空機(jī)試車，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)值依舊很大(此前注意開(kāi)啟C1筒出口冷風(fēng)閥，關(guān)閉去余熱發(fā)電的風(fēng)門(mén)和進(jìn)增濕塔的風(fēng)門(mén)，在這個(gè)時(shí)候要確保高溫風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，如輔傳無(wú)法使用，必須用人工盤(pán)車)。打開(kāi)風(fēng)機(jī)殼體上的檢視門(mén)，利用煙囪抽力，以確保風(fēng)機(jī)腔體溫度快速下降。等內(nèi)部溫度只有30多度時(shí)從檢修門(mén)進(jìn)風(fēng)機(jī)內(nèi)部檢查：我們首先進(jìn)行風(fēng)葉清掃，發(fā)現(xiàn)積灰很少，可以排除因積灰引起的振動(dòng);仔細(xì)檢修后發(fā)現(xiàn)尾排風(fēng)葉的中盤(pán)與軸盤(pán)連接法蘭的焊縫已經(jīng)出現(xiàn)近大半個(gè)圓周的裂紋，總長(zhǎng)度超過(guò)2 m，而且還有數(shù)條裂紋已經(jīng)向風(fēng)葉外緣方向放射狀擴(kuò)散，而且從兩面看都有非常清晰的裂紋，可見(jiàn)裂紋已經(jīng)裂透了20 mm厚的葉輪中盤(pán)鋼板，見(jiàn)圖1。
2 原因分析
(1)加工工藝不合理。中盤(pán)與軸盤(pán)的連接除用16根螺栓固定外，在中盤(pán)背面與軸盤(pán)法蘭外圈有焊縫，裂紋是沿著焊縫邊開(kāi)裂，加了焊縫后反而使焊縫應(yīng)力集中，造成中盤(pán)抗疲勞強(qiáng)度減弱易開(kāi)裂。
(2)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中受窯系統(tǒng)升溫或止料而產(chǎn)生多次冷熱交替，在沿應(yīng)力集中的部位產(chǎn)生裂紋開(kāi)始沿焊縫發(fā)展，到后期開(kāi)始徑向發(fā)展，最后引發(fā)劇烈振動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)葉失效。
(3)風(fēng)機(jī)廠在生產(chǎn)風(fēng)葉時(shí)為了增加風(fēng)量和全壓，只是將風(fēng)葉尺寸和角度進(jìn)行調(diào)整，葉輪中盤(pán)的尺寸和鋼板厚度未加大(一、二線兩臺(tái)尾排風(fēng)機(jī)葉輪的中盤(pán)規(guī)格和軸盤(pán)尺寸完全相同，而且鋼板厚度一樣)，或者在設(shè)計(jì)時(shí)選用的安全系數(shù)較小，抗疲勞強(qiáng)度偏小是本次葉輪出現(xiàn)裂紋的另一原因。
(4)風(fēng)機(jī)出廠時(shí)沒(méi)有做探傷試驗(yàn)，出現(xiàn)焊接裂紋也可能是造成本次事故的原因之一。
3 處理方法
由于沒(méi)有備件，生產(chǎn)又緊張，現(xiàn)場(chǎng)采用如下辦法進(jìn)行搶修：
(1)查風(fēng)機(jī)廠家風(fēng)葉板面材質(zhì)為16Mn，準(zhǔn)備用焊接的辦法和增加中盤(pán)剛度的辦法臨時(shí)處理。現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備大功率直流焊機(jī)、氣刨等工具，拆掉尾排風(fēng)機(jī)百葉閥門(mén)和進(jìn)風(fēng)錐(輪蓋)后，打開(kāi)尾排風(fēng)機(jī)機(jī)殼上蓋，將產(chǎn)生的裂紋雙面均用碳弧氣刨刨開(kāi)坡口，用507焊條進(jìn)行焊接，在焊接時(shí)注意連續(xù)焊接，及時(shí)清理結(jié)渣，同時(shí)不時(shí)用小鐵錘輕輕敲打焊縫，使焊縫晶化，防止出現(xiàn)裂紋。如果出現(xiàn)裂紋，一定要刨開(kāi)重焊。焊接前后情況見(jiàn)圖2、3。
(2)檢查風(fēng)葉中盤(pán)兩面確認(rèn)沒(méi)有裂紋后，在連軸器側(cè)的中盤(pán)上均勻地加6道徑向加強(qiáng)筋，以減輕葉輪中盤(pán)的軸向力。筋板選用厚為20 mm的鋼板，尺寸為50×400。避開(kāi)連接法蘭螺栓均布進(jìn)行滿焊。
(3)在中盤(pán)的另一面(風(fēng)葉端)把一塊外徑為Φ1 300 mm，內(nèi)徑為Φ780 mm，厚為12 mm的鋼板作為加強(qiáng)板焊接在葉輪中盤(pán)上。在預(yù)制加強(qiáng)板的時(shí)候應(yīng)當(dāng)預(yù)留16個(gè)Φ30孔，以避開(kāi)連接法蘭螺絲帽，注意焊接質(zhì)量。
(4)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)清理風(fēng)葉積灰，為下一步找好動(dòng)平衡作準(zhǔn)備。
完成后，將風(fēng)閥、進(jìn)風(fēng)錐(輪蓋)、機(jī)殼上蓋安裝回去，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)動(dòng)平衡。空機(jī)試車后測(cè)水平振動(dòng)值為4.6 mm/s，軸向振動(dòng)值為2.2 mm/s，振動(dòng)值為1.0 mm/s，完全達(dá)到使用要求。
4 結(jié)束語(yǔ)
大風(fēng)機(jī)風(fēng)葉在中盤(pán)與軸盤(pán)連接法蘭出現(xiàn)這么大的裂紋，國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)，風(fēng)機(jī)廠如果能充分考慮風(fēng)葉中盤(pán)的抗疲勞強(qiáng)度及安全系數(shù)，改進(jìn)加工工藝，和在出廠前對(duì)焊縫作探傷檢查就有可能避免此種情況的發(fā)生。對(duì)此事故，我公司現(xiàn)場(chǎng)處理后風(fēng)機(jī)運(yùn)行效果很好，但也造成了70多小時(shí)的停窯損失。因?yàn)榇舜翁幚頃r(shí)采用焊接的方法，焊接應(yīng)力無(wú)法完全消除，而且在處理葉輪中盤(pán)時(shí)不能鉆止裂孔，還存在一定的設(shè)備運(yùn)行隱患。對(duì)此臺(tái)設(shè)備公司設(shè)備部門(mén)特別要求：加強(qiáng)三級(jí)巡檢，只要有機(jī)會(huì)就一定要進(jìn)風(fēng)機(jī)內(nèi)部檢查焊縫。公司還準(zhǔn)備了一個(gè)葉輪，作為備用。