1检查情况
事故发生后,将该泵进行了解体检查,情况如下:
(1)叶轮与轴配合松动,叶轮内孔已磨损,直径方向扩大2mm。叶轮密封圈四周不均匀磨损,大磨损量达4mm。叶轮键槽啃坏,轮毂两边有裂纹。
(2)叶轮挡套已松动,起不到轴向固定的作用。挡套与叶轮间F-4密封垫片冷流变形。
(3)断裂部位在左挡套与叶轮之间靠近挡套键槽的地方,裂纹源离键槽近处。断口的宏观形貌可分为裂源区、疲劳扩展区和终断区三个区域。裂源发生在键槽边的应力集中处,整个断口属脆性断裂。
2分析讨论
2.1水力径向力的影响
我们知道,泵在设计工况下运行经济效益好,而且其蜗壳内的所有截面上沿叶轮出口圆周上压力分布是均匀的,叶轮出口的速度保持不变,流体是对称的。
当泵开停车或远离设计工况点运行时,蜗壳内压力平衡遭到破坏。
这一不平衡的压力作用到转子上,使轴承担由此而产生的径向推力,亦即水力径向力。泵的流量小时,径向力指向蜗室小截面方向;流量大时,径向力指向蜗室大截面方向;方向角分别约等于50度及240度。其数值由下经验公式给出:
P=0.36*[1-(Q/Qd)2]*H*B 2*D2*γ
式中:P???作用在叶轮上的径向力(公斤);Q d???设计流量;Q???实际工作流量;H???泵的扬程;B 2???叶轮出口总宽度(包括前后盖板)米;D 2???叶轮外径;γ???液体重度(公斤/米3),(水的重度为1000公斤/米3);随着生产负荷由四机增至六机,贫液循环量要求流量由150M 3/h控制在250~280M 3/h取小值,泵的叶轮宽度31mm~64mm取小值,叶轮外径Φ420,相关数据代入上式:P=0.36*[1-(250 2/150 2)]*240*0.031*0.42*1280 P=2559.84公斤由此可知,泵的水力径向力是很大的。从宏观上看,径向力使泵轴产生弯曲,轴的弯曲挠度如超过叶轮密封圈等部件的设计间隙值,就会与泵壳发生接触磨损,同时泵壳的反作用力使泵轴产生振动。流量调节在设计工况流量前后,其径向力的大小和方向均发生变化,同样造成泵的振动。
从水力径向力对轴上的某一相对的任一微元来讲,泵轴每旋转一周,就受“拉-0-压”交变应
2改造后压缩机操作参数
“塔后分氨”,合成气入合成塔105D前只有169F起到过滤作用,油是合成塔催化剂的毒物,在入塔前必须除掉,否者会危害到合成塔。改造后机组选用的Windback密封,安全可靠、泄漏量低,保力循环。生产实践表明,在交变应力下工作的构件,即使大工作应力低于材料的屈服强度,经长期运转后,首先在表面上产生微观裂纹,并逐渐扩展到临界尺寸后,就会导致低应力脆断-机械疲劳破坏。
随着泵轴某一相位任一微元的应力循环,致使同相位的叶轮与挡套之间一张一合。张开时削弱了挡套的背紧力,当垫片上的残余压紧力小于保持密封所必须的小残余压紧力时,使F-4垫片发生残余变形过大而冷流。
2.2离心力的影响
设转子的质量为m,转子的质量偏心距为e,机器的固有频率为w,则在转子旋转时就会产生离心力mew 2.影响质量偏心因素有制造偏心,弹性变形,安装偏心和运行中产生的转子偏心。转子制造的允许偏心距常用线速度ea加以控制。对于安装和运行过程中由于转子松动、磨损等因素形成的偏心距是个随机变量,无法明确。
在静坐标系上看,离心力是旋转的,在它与径向力同相位时互相叠加,造成轴更大的弯曲,产生叠加的弯曲应力使轴的应力幅值和应力比发生变化。大量实验表明:应力每循环一次的疲劳裂纹扩展速度随应力比增大而增大,使构件疲劳寿命降低。
3事故的处理情况
鉴于贫液泵的损坏原因,为防止类似事故,我们采取如下措施:3.1改进叶轮的轴向背紧结构。
将叶轮挡套的键结构去掉,改成螺纹结构;直接用挡套轴向固定叶轮,再用轴套螺纹背紧防松。
3.2修复叶轮。将偏磨密封圈去掉,叶轮内孔光刀见亮两毂端打磨补焊,再光刀。
3.3转子每次组装后进行整体动平衡处理。通过以上措施使泵的振动情况大大改善,轴承处振幅为20u,运转非常平稳。
3.4多次改变泵轴材质。由原设计17-4PH沉淀型不锈钢,陆续改为45#钢或40Cr,σb=550MPa和17-7PHAl,σ=900MPa后,但问题仍存在,即贫液泵泵轴运行周期一年左右即断裂报废。
4建议
对中、高速泵,水力径向力是不容忽视的!只有按照设计工况下稳定地操作,才是减少泵轴交变应力的根本措施。