脱硫侧进式搅拌器叶轮端盖频繁脱落原因分析与处理

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摘 要：某电厂1 000 MW机组配套脱硫吸收塔和事故浆液箱侧进式搅拌器在调试和运行过程中曾多次出现叶轮端盖频繁脱落现象，文章分析了造成叶轮端盖脱落的原因，并提出了避免叶轮端盖脱落缺陷的处理方案，有效控制了叶轮端盖脱落问题的发生。

关键词：侧进式搅拌器；叶轮端盖；脱落；分析；防范措施

中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）30-00102-02

1 搅拌器概述

某电厂2×1 000 MW机组配套烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，设计脱硫效率≥95%。每座脱硫吸收塔配置侧进式搅拌器8台吸收塔，其中4台SR5D7F-55型为上层用搅拌器，4台SR5D7F-45型为下层用搅拌器。事故浆液箱配有3台SR5D7F-45型搅拌器。

搅拌器轴和紧固螺杆的材料为1.4529，叶轮材料为1.4517，轴端盖材料为1.4462。设备在到货时已对合金材料部件进行了光谱复核。

叶轮的安装方法是先把1只Viton橡胶制的O形圈放在搅拌器轴肩的凹槽内，再安装键、叶轮，最后再使用紧固螺杆、螺帽及塑料垫圈，由轴端盖把1只Viton橡胶制的O形圈压紧在叶轮端面上，这样就形成叶轮前后两侧由O型圈密封以及紧固螺帽的塑料垫圈密封，浆液进入不到叶轮与轴之间和键槽内。搅拌器叶轮位置示意图，如图1所示。

2011年6月因配合#1机组进行吹管，#1吸收塔脱硫系统投入使用。吹管结束后，在进入整套启动前，打开#1吸收塔对其进行检查时发现一台搅拌器的紧固螺杆、螺帽、塑料垫圈和轴端盖已脱落，该搅拌器的轴颈、轴肩、叶轮的内颈磨损严重。轴的键槽局部开裂，但叶轮尚未脱落。仔细寻找仅发现轴端盖，而紧固螺杆、螺帽、塑料垫圈因尺寸过小，未能找到。

2 搅拌器故障原因分析

对此故障现象进行了分析，认为有三种可能造成此现象。

2.1 螺帽旋转松脱或紧固螺杆断裂

螺帽旋转松脱或者是紧固螺杆断裂导致叶轮紧固螺帽及塑料垫圈、轴端盖脱落，而该搅拌器叶轮和轴之间存在间隙，造成在运行过程中浆液进入间隙中逐步磨损，导致搅拌器叶轮和轴磨损严重。但考虑到紧固螺帽、螺杆采用合格的力矩扳手按说明书和厂家的要求进行紧固，故因安装不紧造成的松脱的可能性不大。而且叶轮是顺时针旋转（从电机侧看），而紧固螺帽是右旋紧固的，在运行过程中很难发生螺杆旋转松脱。

因此紧固螺杆旋转松脱导致轴端盖脱落的可能性不大，轴端盖脱落的原因有可能是紧固螺杆断裂导致。而设备在到货时已对合金材料部件进行了光谱复核，因螺杆材质问题造成断裂的可能性不大。

2.2 叶轮和轴配合尺寸不良

叶轮和轴配合尺寸不良，造成因叶轮和轴间隙过大导致变形使紧固螺杆受力过载脱落，造成在运行过程中浆液进入叶轮和轴间隙中逐步磨损，导致搅拌器叶轮和轴磨损严重。而经咨询厂家和现场解体其它搅拌器测量发现搅拌器叶轮内径和搅拌器轴正常为0.1 mm左右的间隙配合，每台搅拌器间隙相互有一定偏差。

厂家保证叶轮和轴配合尺寸经过精加工，可进行互换。叶轮和轴配合尺寸不良导致故障的可能性不大，如间隙偏大的话应最终反映在紧固螺杆受力过载脱落。

2.3 安装不到位

安装不到位造成O型圈或紧固螺帽的塑料垫片密封不严，导致浆液进入叶轮和轴之间的间隙中以致磨损变形使螺杆受力过载脱落。虽然叶轮安装经过验收，但考虑到因电建公司在安装中是否损坏了密封件的情况难以确定，所以该可能性无法排除。

3 搅拌器改进方案

3.1 检 查

针对上述原因，随后对#1吸收塔各搅拌器叶轮和轴间隙进行了检查，并采用力矩扳手按要求紧固搅拌器螺帽、螺杆，还对叶轮密封进行了仔细复查确保无误。此后在事故浆液箱和#2吸收塔侧进式搅拌器安装中严格按照厂家要求和上述注意事项进行了安装。

3.2 投 产

2012年6月当#1吸收塔投产半年多后，在#1机组D级检修中打开#1吸收塔有发现上层一台搅拌器叶轮发生了脱落现象，但叶轮和轴未有明显磨损，经调取该搅拌器运行电流曲线，发现叶轮脱落不久，故未造成损失。仔细寻找仅发现轴端盖，而紧固螺杆、螺帽、塑料垫圈因尺寸过小，本次也未能找到。

3.3 问题判断

通过这次叶轮脱落基本可以判定本次叶轮脱落由于安装不到位造成O型圈或紧固螺帽的塑料垫片密封不严，导致浆液进入叶轮和轴之间的间隙中以致磨损变形使螺杆受力过载脱落的可能性是基本可以排除的。而紧固螺杆旋转松脱或者是断裂导致叶轮紧固螺帽及塑料垫圈、轴端盖脱落的可能性是存在的。考虑到紧固螺杆紧固叶轮的紧力可能不够，遂决定增大紧固力，调高了力矩扳手设定力矩由58 n.m提高到60 n.m。该次检修把#1吸收塔搅拌器紧固螺帽、螺杆采用力矩扳手全部复紧一遍。

3.4 问题再现

2012年7月在对事故浆液箱进行清箱检查时，再次发现一台搅拌器叶轮发生了脱落现象，且叶轮和轴之间有轻微的磨损。考虑到紧固螺杆紧固叶轮的强度可能不够，遂决定增大紧固力，调高了力矩扳手设定力矩由58 n.m提高到62 n.m，但在紧固时发生了紧固螺杆断裂。对紧固螺杆进行观察，该螺杆规格为M12×85，材质为1.4529，比较细长，且为全螺纹结构。

通过这次紧固螺杆断裂，可以看出侧进式搅拌器频繁轴端盖脱落，叶轮脱落的直接原因应是紧固螺杆断裂造成。而造成紧固螺杆断裂的原因应是紧固螺杆设计的强度裕量不足，而搅拌器在运行中因吸收塔液位、浆液密度经常变化而工况多变，导致了紧固螺杆或因疲劳或因过载而发生断裂。

3.5 解决方案

针对紧固螺杆强度不足，叶轮轴向紧固力不够的问题。有两种解决方案，一是采用较粗的紧固螺杆如M16、M20，但还需对搅拌器轴拆除加工后再安装，工作量较大。另一种方案是将叶轮和轴点焊在一起，因为轴肩有O型圈所以叶轮与轴肩不能焊接，而搅拌器轴端部和叶轮存在轴向间隙故可以进行焊接。最后在装好叶轮后采用ERNiCrMo-3合金焊丝在搅拌器轴端部与叶轮每相隔120 °点焊一处后再按常规安装紧固螺栓。经过试运行后运转良好。经推广使用彻底解决了该电厂侧进式搅拌器叶轮端盖频繁脱落，造成叶轮脱落和损坏的问题。

4 结 语

通过这几次故障问题的处理，在今后该型侧进式搅拌器的安装和检修工作中应采取以下防范措施：注意安装前对叶轮和轴间隙尺寸进行复核，确保间隙正常；对合金钢部件进行光谱复查；叶轮密封件在安装前应仔细检查密封件不能有损坏；搅拌器叶轮安装时应按照正确的方法和步骤进行；采用力矩扳手按技术要求紧固搅拌器螺帽、螺杆；可采用搅拌器轴端部与叶轮点焊方法加强叶轮的轴向紧固。

参考文献：

[1] 聂鹏飞.磁力传动技术在脱硫侧边式搅拌器上的应用[J].磁性材料及 器件，2011，（5）.