離心式壓縮機風機葉片斷裂主要原因及解決措施

　　葉輪是離心式壓縮機、風機惟一做功的心臟部件，一旦發生葉輪損壞、葉片斷裂甚至解體破壞事故，不僅損壞轉子，而且隨轉速增加將引起劇烈的振動，使其無法運行操作，嚴重威脅壓縮機、風機連續、安全穩定運行，將造成巨大的經濟損失。那么離心式壓縮機、風機葉片斷裂事故原因有哪些呢?接下來京樂企服小編來給大家分析一下，一起來看看把。

　　離心式壓縮機葉輪多采用焊接和鉚接的結構形式。葉輪損壞多發生在離心力大的葉輪外緣和應力較高的輪蓋進口側以及鉚釘的松動或斷裂部位，也有的葉輪前盤連同葉片從與后盤焊接處發生斷裂。通過大量事故分析表明，葉輪破裂的斷面無明顯的塑性變形，幾乎全部是宏觀脆斷。因此，葉輪破壞大部分屬于應力腐蝕，其次是疲勞腐蝕。

　　應力腐蝕是指葉輪材料在受到應力和腐蝕的雙重作用下產生應力腐蝕裂紋而導致的脆性斷裂。應力腐蝕裂紋一是由于局部腐蝕引起的，二是在腐蝕環境中，材料因腐蝕反應生成氫氣從而產生裂紋并擴展，后一種屬于氫脆斷裂。

　　疲勞腐蝕是指葉輪在處于振動的狀態下，受到交變應力和葉輪與軸的復合振動應力的雙重作用，在其薄弱部位產生局部變形，以致超過材料的疲勞極限而產生裂紋。隨葉輪的連續不斷地振動，裂紋逐漸擴展，最后導致葉輪疲勞斷裂。

　　通過大量的事故統計分析可知，設計制造缺陷、安裝和檢驗不合理、氣體與酸泥腐蝕、轉子動不平衡引起的共振以及頻繁地在喘振區運行等，是導致離心式壓縮機、風機葉片斷裂的主要原因。

　　1、設計制造缺陷

　　葉輪結構設計不合理，葉輪材料中存在若非金屬夾雜物，使其機械性能降低，特別是在僅有幾個毫米厚的輪蓋邊緣上含有夾雜物，使葉輪產生局部應力集中源，從而大大降低疲勞強度;制造缺陷是指焊縫本身和熱影響區缺陷以及葉輪加工表面粗糙，如葉片與輪蓋之間沒有全焊、未焊透、存在氣孔、咬邊等，若非金屬夾雜物剛好在此區域，就更加劇了裂紋的產生和擴展;葉輪與輪蓋焊接后使輪蓋熱影響區內組織發生變化，該區的強度、硬度相對原組織降低，若非金屬夾雜物正好處在變化前后組織的交界處，就進一步促使應力集中源的形成，進而促使應力腐蝕裂紋產生，以致發生葉片斷裂。

　　預防措施

　　發生上述故障時，應立即停車，組織有關人員對損壞部件進行檢查與事故分析;改進葉型設計，避開共振，改變傳統離心式壓縮機、風機葉輪設計方法，一可采用安全壽命設計，即在有效壽命期間，葉輪不得產生裂紋，二也可采用可靠性設計，即在葉輪存在缺陷或有損傷的條件下，應用斷裂力學理論預測出斷裂壽命，采取有效的預防措施;選用耐腐蝕、高強度的葉輪材料，確保葉輪加工質量，采用高形狀精度和高表面粗糙度加工;在葉輪輪盤外緣兩葉片之間部位可磨削圓弧;采用超聲波無損探傷，從各個方向對焊縫和熱影響區進行嚴格檢查，及時發現焊縫和材質內部缺陷;葉片與輪蓋之間應全部焊透，焊后必須進行消除內應力處理;消除過大的振動源，調整共振頻率，使葉輪振動控制在允許范圍內;修復后的轉子應嚴格進行動平衡、無損探傷和超透試驗。

　　2、轉子的嚴重振動

　　由于葉輪設計欠佳，使危險振型沒有避開共振;葉片制造缺陷，在施工或檢修現場進行了不適當的調整、調換，造成驅動機與壓縮機主軸對中發生了偏離;葉輪安裝不夠緊密，或因磨損、腐蝕的不均勻，灰塵在葉輪上積聚，個別葉片折斷等，使葉輪不平衡，將引起較大的振動。特別是葉輪的自振頻率與擴壓器、回流器或氣體管道的自振頻率相吻合時，將產生共振，這對葉輪的安全運轉威脅很大。

　　預防措施

　　消除過大的振動源，調整機組的共振頻率，使葉輪振動控制在允許范圍內;精心安裝，確保轉子對中良好;發現轉子不平衡時，應查明原因并加以消除，必要時可在高轉速動平衡機上進行試驗;在變工況運行時，要避免發生負荷突變，嚴格控制調速范圍，嚴防轉速過低使葉片振動頻率落人共振區;采用軸振動頻譜分析的方法，及早發現主軸的異常振動;嚴格控制進油溫度，適當增加油的黏度;從壓縮機頂上垂直下來的進口管道不應直接壓在壓縮機上，必須由管道掛鉤或支架來承擔其重量，以防止機殼在管道重量下產生變形而使振動加劇;安裝高效過濾器，及時清除葉輪上的積塵、結焦和鹽垢;當發現離心式壓縮機、風機機組發出異聲且伴有劇烈振動時，應立即停車檢查;嚴格按照操作規程進行操作，防止喘振、旋轉失速等不穩定氣流發生;密切注視壓力、真空度、進氣量的波動及機組的異常響聲，及時發現，及早處理。

　　3、氣體與酸泥腐蝕

　　石油化工用離心壓縮機輸送的介質大多具有較強的腐蝕性，例如CO2、NH3、CO和H2，它們在一定條件下生成氨基甲酸銨(NH2COOONH4)等，即使是空氣壓縮機、風機，由于空氣和工業煙氣中含有SO3、SO3等酸性氣體，濕度大時將形成亞硫酸、硫酸，它們對葉輪都有不同程度的腐蝕作用。裸露的葉片長期受氣體和酸泥的腐蝕，在沒有進行定期檢查或段間冷卻器、分離器液面指示失真、報警失靈情況下，使下一段人口氣體帶有酸性，在焊接葉片的焊接縮孔、氣孔處形成腐蝕坑，同時伴有部分氫滲現象，易形成疲勞源，致使葉片在受到高應力和腐蝕時發生脆性斷裂。

　　預防措施

　　采用耐腐蝕高強度的不銹鋼焊接葉輪，焊后進行熱處理，其表面進行防腐涂層保護;盡可能降低工藝氣中CO、CO2的含量，并控制其合成氣出口溫度不能過低，一般≥38℃，以防止氨基甲酸銨的生成;定期排出中間冷卻器內所生成的含有亞硫酸、硫酸的冷凝水，使其導出機外;安裝高效的吸氣過濾器(如脈沖式袋濾器)，以降低壓縮機、風機進口的流速，減少空氣中所含的霧狀水滴與粉塵;嚴格檢查葉輪的腐蝕情況，并及時清除葉輪內部和表面的沉積物。

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