鉆井液高速離心機爆炸著火原因分析

呂衛軍

（渤海鉆探工程有限公司 天津）

鉆井隊處理泥漿凈化的臥式高速離心機突然出現劇烈振動，同時伴有撞擊聲，作業人員準備切斷電源時，高速離心機突然爆炸破碎，飛出的碎片將一員工擊傷，高速離心機內部著火。

1.高速離心機爆炸著火原因分析

鉆井液高速離心機是利用離心沉降原理分離鉆井懸浮液中粒徑≥2μm的固相顆粒，轉速一般在2000-3000r/min。分離時，懸浮液自螺旋推進器的出液孔進入轉鼓，在離心力作用下，固相顆粒被推向轉鼓內壁，通過螺旋推進器上的葉片推至轉鼓小端排渣口排出，液相則通過轉鼓大端的溢流孔溢出，實現分離的目的。從爆炸著火必備的基本條件分析，高速離心機內需同時具備有可燃氣體和著火源，才可能發生爆炸著火。

（1）可燃氣體。當時鉆井循環使用的泥漿發生氣侵，泥漿中含有大量的硫化氫等可燃氣體，且泥漿處理凈化的上道工序未使用除氣器，使得含有大量可燃氣體的泥漿進入高速離心機繼續分離，分離出來的大量氣體不能馬上排出，積聚在高速離心機內部。

（2）著火源。臥式高速離心機在現場已使用10年，從現場離心機破碎情況分析，鑄造轉鼓上脫落下的鑄塊和螺旋推進器上長期磨損脫落的葉片，在離心機高速旋轉的慣性作用下具備很大動能，在離心機內無規則地高速旋轉運動，瞬間擊碎離心機殼體的同時產生高溫火花，點爆離心機內存在的帶壓可燃氣體，引發高速離心機爆炸著火。

另一方面，臥式高速離心機是一種特殊的承壓設備，尤其是在循環泥漿發生氣侵又不按規定使用除氣器的情況下，離心機內部積聚大量帶壓可燃氣體。轉鼓因疲勞破壞產生的裂紋在帶壓氣體的作用下，會加速擴展，超過轉鼓強度極限，帶壓氣體瞬間急劇膨脹發生爆炸，破碎金屬塊相互撞擊產生火花，點爆帶壓可燃氣體。

2.高速離心機主要構件疲勞破壞分析

高速離心機運行過程中，轉鼓主要承受由于轉鼓自身質量高速旋轉引起的離心力作用，可通過轉鼓角速度求得；而轉鼓受到的物粒離心壓力作用，與回轉半徑的平方成正比。實際上高速離心機可視為一種特殊的承壓容器，轉鼓一般用鑄造毛坯精加工而成，其回轉體質量大，為保證其動平衡精度，要求回轉部件材料均勻性要好，對鑄件毛坯鑄造質量要求高，各部件連接處配合精度要求高，以盡可能消減局部殘余應力。但由于鑄件客觀存在一些不易發現的內部缺陷，在循環交變應力作用下，產生疲勞裂紋持續擴展進而斷裂，造成轉鼓強度降低，嚴重時局部鑄塊從轉鼓上脫落。

螺旋推進器表面葉片采用連續單螺旋整體葉片，葉片與懸浮液中的固相高速摩擦，葉片容易被物料磨損，特別是錐段部分的葉片更易磨損，造成局部葉片從根部斷裂脫落。

3.預防控制措施

（1）泥漿發生氣侵，禁止使用高速離心機。泥漿凈化處理過程中，應嚴密監測泥漿變化，一旦發現泥漿氣侵，立即停止使用高速離心機，避免可燃氣體來源。另外，除氣器要按規定使用，以及時除掉泥漿中混存的可燃氣體。

（2）加強設備狀態監測。配備測振儀等必要監測工具，對高速離心機關鍵部位進行動態監測，及早發現設備異常征兆，消除設備隱患。設備旋轉部件應定期進行探傷檢查，預防內部裂紋擴展；轉動部件按規定進行動平衡檢查，防止疲勞斷裂。

（3）建立離心機報廢技術標準。現場使用的高速離心機沒有量化的報廢技術標準，尤其是對轉鼓等關鍵部件沒有明確的技術報廢標準，致使一些內部隱患不經過探傷很難發現。應建立高速離心機報廢技術標準，明確具體使用年限。超過規定年限的，必須進行量化綜合評估，評估合格后方可監控延期使用。

（4）優化設備選型。加強高速離心機選型管理，從源頭上保證離心機質量。一要嚴格選廠，嚴格廠家資質審查，尤其是對高速離心機轉鼓鑄件毛坯質量控制，轉鼓動平衡試驗能力條件，應細化技術規范。開展離心機經濟技術評價，從可靠性、維修性，供貨廠家的售后服務、產品質量等方面，提供量化評價標準，優化高速離心機選型，逐步推廣變頻高速離心機，避免離心機超載運行。