导流环缺陷引起风机转子解体事故的分析与改进

济钢能源动力厂 郭亮 朱琳 商文卿

0 前言

济钢能源动力厂 4#煤气加压站装备 5台D600-12型煤气鼓风机，负责加压高、焦、转混合煤气供应中厚板厂及热轧厂加热炉，该风机于2005年生产，设计进口流量36 000 m3/h，全压9 000 Pa，进口密度1.075 kg/m3，主轴转数2 970 r/min，配套200 kW隔爆型三相异步电动机。

2010年11月25日发生一起由于风机入口导流环缺陷引起的风机转子解体事故。

1 事故经过

2010年11月25日5时15分，当班人员发现4#D600-12型煤气鼓风机机壳不明原因破裂，高、焦、转混合煤气向机房内大量泄漏，随即启动应急预案切断煤气来源，处理机体残余煤气，事故处置耗时25 min，4#D600-12型煤气鼓风机损坏，未造成人员伤亡。经现场查看，发现风机机壳破裂，机体内叶片、入口侧轮毂已全部碎裂，甩入出口管道，风机出口导流板变形，如图1所示。

图1 事故损坏情况

2 事故分析

2.1 排除电气系统和人为操作原因

通过调取上位机数据和检查监控录像未发现人为误操作，事故发生前后电气、仪控系统一切正常，事故发生时电机电流因风机机械负载突然增大而升高，随后空气开关断电保护动作切断供电，因此排除电气系统和人为操作原因。

2.2 叶轮质量不佳是事故的次要原因

(1)叶片与母材应双面满焊(现有转子备件均为双面满焊)。解体转子为工作面满焊，非工作面断焊或点焊。

(2)叶片与母材焊接应打坡口，焊透母材。解体转子叶片未打坡口，焊接未焊透母材，焊接质量存在明显缺陷。

(3)叶轮材质质量不佳。在偏酸性煤气介质的腐蚀下，叶片及轮毂表面出现较多腐蚀点，造成叶轮整体强度下降。

2.3 导流环缺陷是事故主要原因

D600-12风机进口所配导流环起到引流低压气体、减少回流提高风机效率的作用，材质为铸铝，采用16枚钢制内六方螺栓固定在风机进口端盖上，导流环结构设计存在缺陷，导流环厚度20 mm，但紧固螺栓与进口端盖间受力部分厚度只有6 mm，强度较低，且导流环材质为铸铝，抗腐蚀能力较差，煤气对铸铝材质的导流环腐蚀严重，易造成导流环脱落，在腐蚀作用和外力作用下易断裂，如图2所示：

图2 导流环腐蚀严重造成导流环脱落

根据以上分析可以还原事故发生情景：风机入口导流环因长期接触煤气发生腐蚀，紧固螺栓与导流环发生脱离导致叶轮与导流环发生摩擦，在此条件下导流环突然发生断裂并进入叶轮内部，在高速无规则的撞击下损坏叶轮，同时叶轮碎片撞击机壳导致机壳破裂煤气外泄。

3 改进措施

(1)增加紧固螺栓与进口端盖间受力部分的厚度，由6 mm增至10 mm，提高紧固结构强度。

(2)缩短导流环使用年限由2年至1年，降低同类事故发生可能几率。

(3)将导流环部位纳入点检标准，利用听针点检该部摩擦异音，对隐患做到预知预判。

(4)将导流环的拆检纳入检修规程中，每次检修均需检查紧固件连接强度并及时更换。

4 结束语

我们对其他4台风机进行了检查，结果发现3台风机有类似情况，最严重的一台风机其导流环已脱离 3/4，即将发生与 4#机类似的情况。本次事故的教训是十分深刻的，不单是4#风机返厂大修带来的经济损失，还有因未及时发现该隐患给一线职工带来的重大人身安全威胁，我们将在今后工作中重视和加强对类似部件的点检和检修，也希望我们的教训能为同类型风机的使用者提供借鉴。